KR20120097941A - High efficiency light condenser for solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 고효율 분산-집광체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 입사면은 빛을 분산시키는 표면처리를 하고, 투과면에는 빛을 집광시키는 표면처리를 하여 광학적 손실을 줄이고 태양의 위치변화에도 일정한 발전효율을 얻을 수 있는 태양전지용 고효율 분산-집광체에 관한 것이다.The present invention relates to a high-efficiency dispersion-condenser for solar cells, and more particularly, the solar incident surface has a surface treatment for dispersing light, and the transmissive surface has a surface treatment for condensing light to reduce optical loss and position the sun. The present invention relates to a high efficiency dispersion-condenser for solar cells that can obtain constant power generation efficiency even with change.
일반적으로, 태양광발전은 발전기의 도움 없이 태양전지를 이용하여 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 발전방식으로, 태양광발전은 태양전지, 축전지 및 전력변환장치로 구성되어 있다. 태양광이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 쪼여지면 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하고 전위차에 의하여 전류가 흐르게 됨에 따라 전기에너지가 생성되는 것이다. 태양전지는 최소단위인 셀이 다수 형성되어 있는 태양전지 모듈로 이루어져 있는 것으로, 이는 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5(V)로 매우 작고, 실제로 사용할 수 있는 수(V)~수백(V) 이상이 됨에 따라 셀을 다수개 직렬로 연결하여 사용한다.In general, photovoltaic power generation is a power generation method that converts sunlight directly into electrical energy using a solar cell without the help of a generator, and the photovoltaic power generation is composed of a solar cell, a storage battery, and a power converter. When sunlight is irradiated on a solar cell in which a P-type semiconductor and an N-type semiconductor are bonded together, holes and electrons are generated in the solar cell by the energy of the solar light. The electrons are collected toward the N-type semiconductor so that a potential difference occurs and electric energy is generated as a current flows due to the potential difference. The solar cell is composed of a solar cell module that is formed of a small number of cells, which is a very small voltage of about 0.5 (V), and can be actually used (V) to several hundred (V). As above, several cells are connected in series.
태양전지 모듈은 태양전지 양면에 유리기판을 접착제 필름(EVA film)으로 부착하여 구성하는데, 하면의 유리판은 지지층 역할을 하며, 상면의 유리판은 태양전지를 보호하고 빛을 투과시키는 역할을 하기 때문에 일반적으로 흡수율이 적은 강화유리(low iron tempered glass)를 사용한다.The solar cell module is constructed by attaching a glass substrate on both sides of the solar cell with an adhesive film (EVA film). The glass plate on the bottom serves as a support layer, and the glass plate on the top protects the solar cell and transmits light. Low iron tempered glass with low absorption rate is used.
태양으로부터 입사되는 태양광의 일부는 태양전지 내에서 광전변화에 활용되기 전에 태양전지를 구성하고 있는 물질 및 구조에 의해서 손실되어 버리는 경우가 적지 않은데, 이는 유리 등의 투명한 물질에 입사하는 모든 빛이 그 물질을 통하여 굴절되는 것이 아니고 일부는 반사되며 일부는 물질 내에서 흡수되기 때문이다.Some of the sunlight that is incident from the sun is often lost by the materials and structures that make up the solar cell before it is used for photoelectric change in the solar cell, which means that all light incident on transparent materials such as glass This is because they are not refracted through the material, some are reflected and some are absorbed in the material.
빛이 굴절율이 다른 매질을 통과할 때 스넬(snell)의 법칙에 따라 입사되는 각도와 동일하게 빛이 반사되며, 계면에서 반사되는 양은 입사된 빛의 양에 대하여 계면에서 반사되는 빛의 양인 반사율로 정의된다. 이때 반사율은 매질의 굴절율에 의존한다. 보통의 판유리에 빛이 수직으로 입사하면, 반사율은 한 면에서 4%이므로 양면일 때 8%가 되어 투과광은 92%를 넘지 않는다.When light passes through a medium with different refractive indices, the light is reflected at the same angle as the angle of incidence according to Snell's law, and the amount reflected at the interface is a reflectance that is the amount of light reflected at the interface with respect to the amount of incident light. Is defined. The reflectance then depends on the refractive index of the medium. When light is incident vertically on ordinary flat glass, the reflectance is 4% on one side, and thus 8% on both sides, and the transmitted light does not exceed 92%.
매질에서 빛의 흡수는 순수한 원료로서 만들어진 무색투명한 것이 1cm 당 0.3% 정도이다. 유리는 무색투명한 것이 많지만, 착색한 것, 불투명한 것, 자외선이나 적외선을 잘 통과시키는 것과 반대로 통과시키지 않는 것 등이 있다. 이러한 유리의 광선투과 특성은 착색성분의 종류 및 양에 따라 변하는 것은 물론이지만 유리의 결합상태에 따라서도 변화한다Light absorption in the medium is about 0.3% per cm, colorless and transparent, made from pure raw materials. Although glass is a lot of colorless and transparent, there are a thing which is colored, opaque, and the thing which does not let it pass as opposed to the ultraviolet-ray or infrared rays pass well. The light transmission characteristics of such glass not only vary depending on the type and amount of the coloring component but also on the bonding state of the glass.
태양전지는 빛을 잘 받을 수 있도록 야외에 설치해야 하기 때문에 자연환경과도 조화를 이루어 친환경적이어야 한다. 빛의 반사는 사람에게도 눈부심을 일으키지만 야생의 조류 등에게도 치명적인 영향을 주기 때문에 빛의 반사가 최소화 되도록 해야 한다.Solar cells should be installed in the open air so that they can receive light well, so they must be eco-friendly in harmony with the natural environment. The reflection of light causes glare in humans, but it also has a lethal effect on wild birds.
태양전지 모듈에서 빛의 반사를 최소화하는 방법으로는 투명 유리나 투명 고분자 재료에 굴절율이 다른 물질을 코팅하여 반사율을 줄이는 방법과 텍스처링(texturing) 방법으로 표면처리를 하여 광학적 손실을 최소화하는 것이다.The method of minimizing the reflection of light in the solar cell module is to reduce the reflectance by coating a transparent glass or transparent polymer material having a different refractive index and to minimize the optical loss by surface treatment by texturing.
태양은 지구의 자전에 의해 동에서 서로 위치변화를 하며, 계절에 따라 고도가 변하여 태양전지 모듈에 도달하는 빛의 양이 변하기 때문에 시간과 계절에 따라 생산되는 전력량이 변한다. 시간과 관계없이 일정한 전력을 확보하기 위하여 태양광 모듈이 태양의 이동경로를 따라 이동되도록 추적시스템을 설치할 수 있으나, 설치비의 증가와 함께, 태양광 모듈 전체가 움직여야 하는 작동원리로 추적기의 고장이나 추적실패에 따른 효율저하를 가져올 수 있다. The sun changes its position in the east by the rotation of the earth, and because the altitude changes according to the season and the amount of light reaching the solar cell module changes, the amount of power produced varies according to time and season. The tracking system can be installed to move the solar module along the path of the sun to secure a constant power regardless of time, but with the increase of installation cost, the operation principle that the entire solar module must move is the failure or tracking of the tracker. It can lead to a decrease in efficiency due to failure.
단위 시간당 보다 많은 전력을 얻기 위하여 태양광을 집광시키는 집광기를 설치할 수 있으나, 장치의 증가에 따른 설치비 및 유지보수 비용이 증가하고 장치가 커짐에 따라 공간의 효율성을 상실시킬 뿐만 아니라 디자인의 한계성이 있다. In order to get more power per unit time, solar collectors can be installed to condense solar light, but the installation and maintenance costs increase with the increase of the device, and as the device increases, the efficiency of the space is not only lost but also the design is limited. .
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반사에 의한 광학적 손실을 줄이고 태양의 위치변화에 관계없이 균일한 집광으로 균일한 발전 효율을 유지하는 태양전지용 고효율 분산-집광체를 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a high-efficiency dispersion-condenser for solar cells that reduce the optical loss due to reflection and maintain a uniform power generation efficiency with a uniform condensation regardless of the position change of the sun.
또한, 간편한 가공으로 태양전지 모듈을 구성하는 분산-집광체를 제작하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, to provide a method of manufacturing a dispersion-condenser constituting a solar cell module by a simple process.
상기의 해결하려는 과제를 위한 본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체는, 복수의 태양전지셀로 구성되는 태양전지모듈 상부에 설치되고, 상기 분산-집광체의 입광면은 입사된 빛을 산란시키는 분산수단과 상기 분산-집광체의 타측면인 투광면은 태양전지셀로 빛을 집광시키는 집광수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The high efficiency dispersion-concentrator for solar cells according to the present invention for solving the above problems is installed on the solar cell module consisting of a plurality of solar cells, the light incident surface of the dispersion-concentrator scatters incident light Dispersing means to be made and the light-transmitting surface of the other side of the dispersion-condenser comprises a light collecting means for condensing light to the solar cell.
본 발명에 따른 일실시예로서 분산수단은 오목한 홈 또는 그루브(groove) 형태인 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the invention the dispersion means is characterized in that it is in the form of a concave groove or groove.
본 발명에 따른 일실시예로서 집광수단은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 볼 렌즈 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 한다.As an embodiment of the present invention, the light collecting means may be any one of a convex lens, a concave lens, and a ball lens.
본 발명에 따른 일실시예로서 분산-집광체의 재질은 유리 또는 투광성을 갖는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에스테르(polyester) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.As an embodiment of the present invention, the material of the dispersion-condenser is glass or light-transmitting polymethylmethacrylate, polydimethylsiloxane, polycarbonate, polypropylene, polypropylene, polyethylene It is characterized in that any one of (polyethylene), polyester (polyester).
한편, 본 발명에 따른 태양전지용 분산-집광체를 제조하는 방법에 있어서, 분산수단은 레이저를 이용하여 분산-집광체의 입광면 표면을 홈 또는 그루브로 형성되고, 집광수단은 레이저, 임프린트 또는 인쇄방식 중 하나로 볼록 또는 오목렌즈로 형성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the method for manufacturing a dispersion-condenser for solar cells according to the present invention, the dispersion means is formed by the groove or groove on the light incident surface surface of the dispersion-condenser using a laser, the light collecting means is laser, imprint or printing It is characterized by being formed as a convex or concave lens in one of the manner.
본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체는 빛의 반사율을 감소시켜 태양전자의 발전 효율을 높일 수 있으며 태양의 위치변화에 관계없이 일정한 전력효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.The high efficiency dispersion-concentrator for solar cells according to the present invention can increase the power generation efficiency of solar electrons by reducing the reflectance of light and has the effect of obtaining a constant power efficiency regardless of the position change of the sun.
또한, 태양위치 추적기와 같은 고비용의 복잡한 시스템이 필요 없어 전력 소모를 줄여 발전효율을 향상시키고 설치 및 유지 비용이 절감된다.It also eliminates the need for costly and complex systems such as solar position trackers, reducing power consumption, improving power generation efficiency and reducing installation and maintenance costs.
또한, 가공이 용이한 재질을 사용함으로써 제작 비용과 제작기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can reduce the production cost and production period by using a material that is easy to process.
도 1은 본 발명 태양전지용 고효율 분산-집광체의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지모듈과 분산-집광체를 나타내는 분해 사시도.
도 2는 본 발명 태양전지용 고효율 분산-집광체의 일실시예에 따른 분산-집광체의 입광면이 오목한 형태의 분산수단과 투광면이 평평한 집광수단을 나타내는 단면도.
도 3은 태양의 위치가 이동하였을 때 태양광을 집광시키는 상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체의 다른 일실시예로서 분산-집광체의 입광면이 오목한 형태의 분산수단과 투광면이 오목한 형태의 집광수단을 나타내는 단면도.
도 5는 태양의 위치가 이동하였을 때 태양광을 집광시키는 상태를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체의 다른 일실시예로서 분산-집광체의 입광면이 오목한 형태의 분산수단과 투광면이 볼록한 형태의 집광수단을 나타내는 단면도.
도 7은 태양의 위치가 이동하였을 때 태양광을 집광시키는 상태를 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체의 다른 일실시예로서 분산-집광체의 입광면이 볼록한 형태의 집광수단과 투광면이 오목한 형태의 집광수단을 나타내는 단면도.
도 9는 태양의 위치가 이동하였을 때 태양광을 집광시키는 상태를 나타내는 단면도.1 is an exploded perspective view showing a solar cell module and a dispersion-concentrator according to a preferred embodiment of the present invention high efficiency dispersion-condenser.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a dispersion means having a concave shape and a light condensing means having a flat concave shape, according to an embodiment of the high efficiency dispersion-condenser for solar cells according to the present invention; FIG.
3 is a cross-sectional view showing a state to focus the sunlight when the position of the sun moved.
Figure 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the high efficiency dispersion-condenser for solar cells according to the present invention the dispersion means of the concave-type light receiving surface and the condensing means of the concave-type projection surface.
5 is a cross-sectional view showing a state of condensing sunlight when the position of the sun is moved.
6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the high efficiency dispersion-condenser for solar cells according to the present invention, the condensing means of the light-condensing surface of the dispersion-condenser and the condensing means of the convex-type light projection surface.
7 is a cross-sectional view showing a state of condensing sunlight when the position of the sun is moved.
8 is a cross-sectional view showing a condensing means of the convex shape of the light-condensing surface of the dispersion-concentrator and condensing means of the concave shape of the light-emitting surface as another embodiment of the high-efficiency dispersion-concentrator for solar cells according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a state in which sunlight is collected when the position of the sun is moved.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체의 일실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 있어서 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명을 명확하게 하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이므로 도면으로 한정하지는 아니한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of a high efficiency dispersion-condenser for solar cells according to the present invention. Sizes and dimensions of the structures in each of the drawings are shown to be enlarged or reduced than the actual to clarify the present invention is not limited to the drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used to refer to the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지용 고효율 분산-집광체의 일실시예에 다른 분해사시도로서, 복수의 태양전지셀(5)로 구성되는 태양전지모듈(1), 태양전지모듈(1) 상부에 설치되는 고효율 분산-집광체(10)을 포함하고, 분산-집광체(10) 태양광 입사면에 오목하게 홈이 형성되어 입사되는 태양광을 산란시키는 분산수단(100)과 분산수단(100)에 의해 산란된 태양광을 태양전지셀(5)에 집광시키도록 타측면에 형성되는 집광수단(200)을 포함하여 구성된다.1 is an exploded perspective view of another embodiment of a high efficiency dispersion-condenser for a solar cell according to the present invention, the solar cell module (1) consisting of a plurality of solar cells (5), the upper part of the solar cell module (1) Dispersing means (100) and dispersing means (100) comprising a highly efficient scattering-condenser (10) to be installed, and scattering the incident sunlight by forming a recess in the solar-incident surface of the scattering-condenser (10) It is configured to include a light collecting means 200 formed on the other side to focus the solar light scattered by the solar cell (5).
분산-집광체(10)의 태양광 입사면에 형성되는 홈은 반원호(半圓弧) 또는 반원보다 작은 열호(劣弧)의 요(凹)형상으로서 오목렌즈 기능을 한다. 오목렌즈는 빛을 퍼지게 하므로 입사된 태양광은 분산-집광체 내에서 분산된다. 일반적으로 태양전지는 경사지게 설치되므로 먼지 등이 경사면을 타고 쉽게 내려가 제거될 수 있도록 경사방향으로 길게 홈이 형성된 그루브(groove) 형태가 바람직하다. 본 발명에서는 그루브 형태를 사용하지만 이에 국한되는 것은 아니며 이의 반대 모양인 실린더 렌즈로도 변형될 수 있다.The grooves formed on the solar incidence surface of the scattering-
분산-집광체(10)에서 빛을 분산시키는 이유는 반사에 의한 광학적 손실을 줄이고, 태양의 위치변화에도 균일한 태양광을 확보하기 위해서이다.The reason for dispersing light in the scattering-
분산-집광체(10)는 광투과성을 갖는 다양한 종류의 물질을 사용할 수 있다. 사용 가능한 물질을 예로 들면 유리, 또는 투광성의 폴리머(polymer) 등 고분자 화합물일 수 있다. 투광성 폴리머 재료로는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS),폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 및 폴리에스테르(polyester; PES)가 있어 이러한 폴리머군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.The dispersion-
태양전지 보호층은 광학적 손실을 줄이기 위해 주로 텍스처링(texturing) 방법을 이용하여 표면을 처리된다. 일반적인 태양전지 보호층의 텍스처링 공정은 기판 표면에 요철구조를 형성하여 표면 반사율을 낮추는 공정으로 크게 화학적 식각(chemical etching) 방법, 플라즈마 식각(plasma etching) 방법, 기계적인 흠집(mechanical scribing) 방법 및 사진인쇄법(photolithography) 등의 방법이 사용된다.The solar cell protective layer is mainly treated by texturing to reduce the optical loss. In general, the solar cell protective layer texturing process forms a concave-convex structure on the surface of the substrate to lower the surface reflectivity. The chemical etching method, the plasma etching method, the mechanical scratching method, and the photograph are largely reduced. Methods such as photolithography are used.
또 다른 표면처리 방법은 굴절율이 다른 물질을 코팅하는 것으로서, 미세 렌즈를 형성하는 고분자 수지를 보호층에 도포하고 경화하여 접착시키는 방법을 사용할 수 있다.Another surface treatment method is to coat materials having different refractive indices, and a method of applying a polymer resin forming a microlens to a protective layer, curing, and adhering the same may be used.
본 발명에 의한 분산-집광체(10)는 빛을 분산시키고 다시 집광시키는 기능을 할 뿐만 아니라 반사에 의한 광학적 손실을 줄이고, 태양전지 상부에 설치되므로 일반적인 유리판으로 된 태양전지 보호층을 대체하여 사용할 수 있다.The dispersion-
본 발명에 의한 분산-집광체(10)는 몰드 롤러(mold roller)를 사용한 압출방식, 사출방식, 레이저 가공방식, 인쇄방식, 임프린트(imprint) 방식 및 LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)방식 등을 이용하여 형성시킬 수 있다.The dispersion-
몰드 롤러를 이용한 압출방식은 기판에 압입홈이 형성되도록 돌기가 형성된 몰드를 롤러에 장착하여 몰드 롤러 사이로 분산-집광체 기판을 통과시켜 압출하면서 홈을 형성하는 방법이다. 이때 기판은 압입홈이 형성될 수 있도록 유리 전이온도 근처로 가열되어야 한다. 압출방식은 대량으로 저가의 제품을 만들 수 있는 장점이 있으나 정교한 모양이나 다양한 형태로 제작하기는 어렵다.An extrusion method using a mold roller is a method of forming a groove while mounting a mold having protrusions formed on the substrate so as to form an indentation groove in the substrate and passing the dispersion-condenser substrate between the mold rollers and extruding them. At this time, the substrate should be heated near the glass transition temperature so that the indentation groove can be formed. Extrusion has the advantage of making inexpensive products in large quantities, but it is difficult to produce them in elaborate shapes or in various forms.
사출방식은 분산수단과 집광수단의 금형을 미리 제작하고 원료를 유동성 있게 가열하여 주입하고 고화시켜 금형의 형상대로 제품을 만들어 내는 방법이다. 이 방법은 저가로 대량생산에 유리하나, 금형 제작에 시간이 걸리고 비용이 많이 소요되어 다양한 형태로 단기간에 제작하는 데는 어려움이 있다.The injection method is a method of manufacturing the mold of the dispersing means and the condensing means in advance, and injecting and solidifying the raw material by fluid flow to make the product in the shape of the mold. This method is advantageous for mass production at low cost, but it is difficult to manufacture in various forms in a short time due to time-consuming and expensive manufacturing of the mold.
레이저빔을 이용한 분산-집광체 가공방법은 레이저 헤드를 이동시키면서 분산-집광체의 표면에 레이저빔을 조사하면 레이저 입사에너지에 의하여 조사된 표면이 용발(溶發, ablation)되어 오목한 홈이 형성되는 방법이다. 이렇게 분산-집광체의 표면에 수많은 다수의 점(dot)로 이루어진 홈이 형성되는데 이러한 홈들이 오목렌즈 역할을 하거나 산란시키는 역할을 하여 태양광이 입사되면 분산-집광체로 빛을 분산시킨다. In the scattering-condenser processing method using a laser beam, when the laser beam is irradiated onto the surface of the scattering-condenser while moving the laser head, the surface irradiated by the laser incident energy is sputtered to form a concave groove. It is a way. Thus, grooves made of numerous dots are formed on the surface of the scattering-condenser. These grooves serve as a concave lens or scatter, and when sunlight is incident, the light is distributed to the scattering-condenser.
레이저 가공에 적합한 분산-집광체의 재료로는 PMMA가 바람직하며 두께는 2 mm 에서 10 mm 정도인 것을 사용할 경우 홈의 직경과 깊이는 사용되는 레이저 파워 레벨에 따라 다르게 되나, 100W급 레이저를 사용할 경우 홈의 직경이 대략 500um 정도이고 깊이가 50~100um 정도로 형성된다. 레이저를 연속출사 하면서 주사속도를 줄이면 홈이 연속하여 길게 패인 그루브(groove)를 형성할 수 있다.PMMA is preferred as a material for dispersion-concentrator suitable for laser processing, and when the thickness is about 2 mm to 10 mm, the diameter and depth of the groove vary depending on the laser power level used. The diameter of the groove is about 500um and the depth is formed about 50 ~ 100um. If the scanning speed is reduced while the laser is continuously emitted, grooves can be continuously formed to form long grooves.
인쇄방식은 패턴을 형성하기 위하여 스크린 프린팅 등의 방식을 사용하여 폴리머 잉크를 원판에 인쇄하는 방식이다. 스크린 프린팅으로 구조를 형성하는 경우는 생산성이 좋기 때문에 대량으로 생산하는 경우에 적합하다.The printing method is a method of printing a polymer ink on an original plate using screen printing or the like to form a pattern. Forming a structure by screen printing is suitable for mass production because of high productivity.
임프린트 방식은 복잡한 포토리소그래피 공정 대신 원하는 패턴을 스탬프로 만든 다음 스탬프에 UV잉크를 묻혀 웨이퍼나 시료에 도장찍듯이 찍은 상태에서 자외선을 조사시키면 잉크가 경화되어 패턴이 형성되는 방식이다.In the imprint method, instead of a complicated photolithography process, a desired pattern is made into a stamp, and the UV ink is applied to the stamp by applying a UV ink to the wafer or a sample so that the ink is cured to form a pattern.
LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)방식은 X-선 또는 UV를 이용하여 나노/마이크로 크기의 구조물 및 정밀 소자 등을 가공하는 기술로서 기존의 기계가공으로 제작이 불가능한 마이크로미터 크기 또는 그 이하의 구조물 및 금형 제작이 가능하며, 여러 응용공정으로 복합형상의 대면적 마이크로 구조물의 제작도 가능한 방식이다.LIGA (Lithographie Galvanoformung Abformung) is a technology that processes nano / micro-sized structures and precision devices using X-rays or UV, making micrometer-sized structures and molds that cannot be manufactured by conventional machining. It is also possible to manufacture complex large-area microstructures through various application processes.
균일하게 분산된 태양광을 태양전지셀(5)에 집광시키기 위한 집광수단(200)으로 분산-집광체(10)의 투광면에 렌즈 기능을 하는 집광렌즈를 형성한다. 상기 집광렌즈 형태는 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 볼렌즈 등으로 형성할 수 있으며, 상기 집광수단(200)은 광을 집광시킬 수 있는 광학부재로서 광을 집광시키기 위한 미러 등이 더 포함될 수도 있다. Condensing means 200 for condensing uniformly distributed sunlight into the
이하는 상기 분산-집광체(10) 입광면과 투광면에 볼록렌즈 및 오목렌즈 형태를 다양하게 배치하여 태양광을 집광시키는 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of condensing sunlight by variously disposing convex and concave lens shapes on the light-emitting surface and the light-transmitting surface of the scattering-
도 2는 분산-집광체(10)의 입광면에 분산수단(100)만 형성된 실시예의 단면도서 투광면은 평평한 형태를 갖는다. 분산수단(100)은 다수가 불규칙적으로 형성되어 빛을 산란시키는 역할을 하며, 상기 산란된 빛은 분산-집광체(10)을 통과하는 동안 이웃하는 다른 홈 또는 그루부에서 산란된 빛과 합쳐져 태양전지셀(5)에 집광 된다. 2 is a cross-sectional view of an embodiment in which only the dispersing means 100 is formed on the light incident surface of the scattering-
도 3은 태양의 위치가 좌측 또는 우측으로 이동하였을 경우 고효율 분산-집광체의 집광 형태를 예시한 단면도로서, 태양광이 일정한 경사도를 가지고 비스듬히 조사되었을 경우 상기 분산수단(100)에 의해 산란되고, 이웃하는 다른 홈 또는 그루브에서 산란된 빛과 합쳐져 태양전지셀(5)에 집광되어 태양의 위치에 관계없이 균일한 발전 효율을 얻을 수 있다.3 is a cross-sectional view illustrating a condensing form of the highly efficient scattering-condenser when the position of the sun moves to the left or the right, and scattered by the dispersing means 100 when the sunlight is irradiated obliquely with a constant inclination. Combined with light scattered from other neighboring grooves or grooves, the solar cells may be focused on the
도 4는 분산-집광체(10)의 입광면에 오목하게 홈 또는 그루브가 형성된 분산수단(100)과 투광면에 오목하게 반 호의 형태로 형성된 집광수단(200')을 보여준다. 입광면의 분산수단(100)을 통과한 빛은 산란으로 균일하게 분산되고, 투광면에 형성된 집광수단(200')의 반 호 형상의 오목렌즈를 통과하면서 굴절되어 상기 태양전지셀(5)에 집광된다.4 shows the dispersing means 100 in which grooves or grooves are concave in the light incident surface of the scattering-
도 5는 태양의 위치가 변함에 따라 태양광이 일정한 경사도를 가지고 비스듬히 조사되었을 경우를 예시한 단면도로서, 소정의 각도를 가지고 비스듬히 조사된 태양광이 분산-집광체(10) 입광면의 오목한 홈 또는 그루브를 통과하여 산란 분산되고, 분산된 태양광은 분산-집광체(10) 투광면의 반 호 형상의 집광수단(200')에 의해 다시 굴절되면서 태양전지셀(5)에 균일하게 집광되어 태양의 위치에 관계없이 균일한 발전 효율을 얻을 수 있다.5 is a cross-sectional view illustrating a case in which sunlight is irradiated obliquely with a constant inclination as the position of the sun changes, and concave grooves of the light incident surface of the scattering-
도 6은 분산-집광체(10)의 입광면으로 오목하게 홈 또는 그루브가 형성된 분산수단(100)과 투광면으로 볼록하게 돌출 형성된 집광수단(200)을 보여준다. 입광면의 분산수단(100)을 통과한 빛은 산란현상으로 균일하게 분산되고, 투광면에 형성된 집광수단(200')의 반 호 형상의 볼록렌즈를 통과하면서 굴절되어 상기 태양전지셀(5)에 집광된다.6 shows the dispersing means 100 in which the grooves or grooves are concave in the light incident surface of the scattering-
도 7은 태양의 위치가 변함에 따라 태양광이 일정한 경사도를 가지고 비스듬히 조사되었을 경우를 예시한 단면도로서, 입광면의 오목한 홈 또는 그루브를 통해 비스듬히 조사된 빛이 굴절되어 통과되면서 투광면에 볼록하게 돌출되어 형성되는 집광수단(200)에 집중되고, 다시 상기 집광수단(200)에 의해 굴절되어 태양전지셀(5)에 초점이 맞추어져 집광되어 태양의 위치에 관계없이 균일한 발전 효율을 얻을 수 있다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a case in which sunlight is irradiated at an angle with a constant inclination as the position of the sun is changed, and convexly is projected on the light-transmissive surface while the light irradiated obliquely through the concave groove or groove of the light incident surface is refracted and passed. Focused on the condensing means 200 which is formed to protrude, and is refracted by the condensing means 200 to focus on the
도 8은 본 발명의 또다른 실시예로서 분산-집광체(10)의 입광면에 볼록하게 돌출 형성된 집광수단(200')과 투광면에 오목하게 홈 또는 그루브가 형성된 집광수단(200')을 보여준다. 분산-집광체(10)의 입광면에 볼록하게 돌출 형성된 집광수단(200')은 태양으로부터 조사되는 빛을 굴절에 의하여 1차적으로 집광시키고, 투광면에 오목하게 형성된 홈인 집광수단(200')이 2차적으로 빛을 굴절시킴으로써 태양전지셀(5)에 초점이 맞추어져 집광된다.FIG. 8 shows condensing means 200 ′ convexly projecting on the light incident surface of the dispersion-
도 9는 태양의 위치가 변함에 따라 태양광이 일정한 경사도를 가지고 비스듬히 조사되었을 경우를 예시한 단면도로서, 입광면에 볼록하게 돌출 형성된 집광수단(200')에 태양광이 비스듬히 조사되면 상기 태양광이 굴절되어 1차적으로 집광 되고, 투광면에 오목하게 형성된 홈의 집광수단(200')으로 전달되어 2차적으로 굴절을 이루면서 태양전지셀(5)에 초점이 맞추어져 집광되어 태양의 위치에 관계없이 균일한 발전 효율을 얻을 수 있다.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a case in which sunlight is irradiated at an angle with a constant inclination as the position of the sun is changed, and when the sunlight is irradiated at an angle to the light collecting means 200 ′ protrudingly convex on the incident surface, the sunlight Is refracted and primarily focused, and is transferred to the light collecting means 200 ′ of the groove concave on the light transmitting surface to make the second refracted and focused on the
본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 사항 외에 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 발명의 보호범위는 상술한 실시예에 한정되지 않는다.
The present invention can be variously modified by those skilled in the art in addition to the matters claimed in the claims, the protection scope of the invention is not limited to the above-described embodiment.
1 : 태양전지 모듈 5 : 태양전지 셀
10 : 분산-집광체 100 : 분산수단(오목한 형태)
200 : 집광수단(볼록한 형태) 200' : 집광수단(오목한 형태)1
10: dispersion-condenser 100: dispersion means (concave form)
200: condensing means (convex form) 200 ': condensing means (concave form)
Claims (6)
상기 분산-집광체의 입광면은 입사된 빛을 산란시키는 분산수단과
상기 분산-집광체의 타측면인 투광면은 태양전지셀로 빛을 집광시키는 집광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 분산-집광체In the scattering-condenser installed on the solar cell module consisting of a plurality of solar cells,
The light incident surface of the scattering-condenser has scattering means for scattering incident light.
The light-transmitting surface, which is the other side of the scattering-condenser, includes a light-converging means for condensing light with the solar cell.
상기 분산수단은 오목한 홈 또는 그루브(groove) 형태인 것을 특징으로 하는 태양전지용 분산-집광체The method of claim 1,
The dispersing means is a dispersion-condenser for solar cells, characterized in that the concave groove or groove (groove) form
상기 집광수단은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 볼 렌즈 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 태양전지용 분산-집광체The method of claim 1,
The light collecting means may be any one of a convex lens, a concave lens and a ball lens.
분산-집광체의 재질은 유리 또는 투광성을 갖는 폴리메틸메타아크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane),폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에스테르(polyester) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지용 분산-집광체The method of claim 1,
The material of the dispersion-condenser is glass or light-transmitting polymethylmethacrylate, polydimethylsiloxane, polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polyester Dispersion-condenser for solar cells, characterized in that any one of
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