KR20130019986A - 태양광 열 복합 모듈 - Google Patents
태양광 열 복합 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130019986A KR20130019986A KR1020110082316A KR20110082316A KR20130019986A KR 20130019986 A KR20130019986 A KR 20130019986A KR 1020110082316 A KR1020110082316 A KR 1020110082316A KR 20110082316 A KR20110082316 A KR 20110082316A KR 20130019986 A KR20130019986 A KR 20130019986A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat transfer
- solar
- solar cell
- composite module
- transfer part
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 13
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 claims description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 108
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N Indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N indole Natural products CC1=CC=CC2=C1C=CN2 PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N indolenine Natural products C1=CC=C2CC=NC2=C1 RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/42—Cooling means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/42—Cooling means
- H02S40/425—Cooling means using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 태양광 열 복합 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열 복합 모듈은, 태양광 열 복합 모듈은, 복수의 태양 전지와, 복수의 태양전지의 상에 형성되는 전면 기판과, 태양 전지 상에 형성되는 반사 방지층과, 태양 전지의 하에 형성되며, 유체 이동 통로인 복수의 채널을 포함하는 열전달부와, 열전달부 상에 형성되며, 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는 선택 흡수층과, 열전달부 하에 형성되는 후면 기판을 포함한다. 이에 의해, 태양광 열 복합 모듈에서 전기 효율 및 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
Description
본 발명은 태양광 열 복합 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전기 효율 및 열 효율을 향상시킬 수 있는 태양광 열 복합 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
본 발명의 목적은, 전기 효율 및 열 효율을 향상시킬 수 있는 태양광 열 복합 모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열 복합 모듈은, 복수의 태양 전지와, 복수의 태양전지의 상에 형성되는 전면 기판과, 태양 전지 상에 형성되는 반사 방지층과, 태양 전지의 하에 형성되며, 유체 이동 통로인 복수의 채널을 포함하는 열전달부와, 열전달부 상에 형성되며, 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는 선택 흡수층과, 열전달부 하에 형성되는 후면 기판을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열 복합 모듈은, 복수의 태양 전지와, 복수의 태양전지의 상에 형성되는 전면 기판과, 태양 전지의 하에 형성되며, 유체 이동 통로인 복수의 채널을 포함하는 열전달부와, 열전달부 상에 형성되며, 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는 선택 흡수층과, 열전달부 하에 형성되는 후면 기판을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 태양광 열 복합 모듈이 태양 전지 상에 형성되는 반사 방지층을 구비함으로써, 입사되는 광을 구속하여, 태양 전지에서 변환되는 전기 효율을 향상시킬 수 있게 되며, 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는 선택 흡수층을 구비함으로써, 반사 방지층에 의한 복사열을 선택적으로 낮출 수 있게 되어, 열 변환 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 태양 전지에서의 전기 효율 및 열전달부에서의 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 선택 흡수층이, 태양 전지와 열전달부 사이에 배치됨으로써, 열전달부에서의 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 선택 흡수층이, 방사 방지층과 태앙 전지 사이에 배치됨으로써, 열전달부에서의 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 선택 흡수층은, 광 파장이 작아질수록, 흡수율이 작아지도록 함으로써, 에너지가 더 큰 작은 파장 광의 흡수율을 낮출 수 있어, 열전달부에서의 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 열전도성 플라스틱으로 열전달부를 형성함으로써, 무게 및 제조 비용을 저감할 수 있게 된다. 또한, 제조 공정을 간소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 열 복합 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 모듈의 레이어 구조와의 비교를 위해 예시되는 도면이다.
도 7은 도 3 내지 도 6의 각 레이어 구조에 따른 전기효율 및 열효율을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 9는 도 2에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈의 분해 사시도이다.
도 11 내지 도 12는 도 10에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 13은 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 정면도이다.
도 14는 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 배면도이다.
도 15는 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 모듈의 레이어 구조와의 비교를 위해 예시되는 도면이다.
도 7은 도 3 내지 도 6의 각 레이어 구조에 따른 전기효율 및 열효율을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 9는 도 2에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈의 분해 사시도이다.
도 11 내지 도 12는 도 10에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 13은 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 정면도이다.
도 14는 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 배면도이다.
도 15는 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 도면에서, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 각 구성요소의 설명에 있어서, "상(on)"에 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함하며, "상(on)" 또는 "하(under)"에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 열 복합 시스템의 구성도이다.
도면을 참조하면, 도 1의 태양광 열 복합 시스템(75)은, 적어도 하나의 태양광 열 복합 모듈(70)과, 태양광 열 복합 모듈(70)에서 출력되는 유체를 통해 열교환을 수행하는 열교환기(200)와, 태양광 열 복합 모듈(70)에서 출력되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하거나 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전력 변환부(300)를 구비할 수 있다.
한편, 도면과 달리, 전력 변환부(300)가 태양광 열 복합 모듈(70)에 부착되어 일체형 모듈로 형성되는 것도 가능하다.
열교환기(200)는, 상승된 유체 온도를 이용하여, 열교환을 수행할 수 있다. 이와 같이, 열교환에 의해, 온수 공급 등을 수행할 수 있다.
전력 변환부(300)는, 태양광 열 복합 모듈(70)에서 출력되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터를 구비할 수 있다.
또한, 전력 변환부(300)는, 태양광 열 복합 모듈(70)에서 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터를 더 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈의 분해 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열 복합 모듈(70)은, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하면서, 태양 에너지를 열 에너지로 변환한다.
태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해, 태양광 열 복합 모듈(70)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다.
한편, 태양 에너지를 열 에너지로 변환하기 위해, 태양광 열 복합 모듈(70)은, 열전달부(120)를 포함할 수 있다. 그외, 열교환을 효율적으로 수행하기 위한, 열흡수판(125), 및 모듈(70) 전체의 온도 상승을 방지하기 위한 열절연체(114)를 더 포함할 수 있다.
태양광 열 복합 모듈(PhotoVoltaic-Thermal module)(70)은, 크게 공기 집열식 모듈과, 액체식 모듈로 구분될 수 있다. 공기 집열식은, 열전달 매체로서, 공기(자연 대류 또는 강제 대류)를 이용하는 것이며, 액체식은 열전달 매체로서 액체를 이용한다.
도 2에서는 이 중 액체식 모듈의 일예를 예시한다.
먼저, 태양광 열 복합 모듈(70)은, 복수의 태양 전지(130), 복수의 태양전지(130)의 상에 형성되는 전면 기판(160), 태양전지(130) 하에 유체 통로인 복수의 채널이 형성되는 열전달부(120), 열전달부(120) 하에 형성되는 후면 기판(110)을 포함할 수 있다.
그 외, 태양 전지(130)와 전면 기판 (160) 사이에 배치되는 밀봉재(150), 태양 전지(130)와 열전달부(120) 사이에 배치되는 열흡수판(125), 모듈에 일측에 배치되며, 열전달부(120)를 통과를 위한, 유체의 흡입구(170), 및 배출구(170)를 포함하는 프레임(180)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 태양전지(130)는, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell), 염료감응형 또는 CdTe, CIGS형 태양전지 등일 수 있다.
태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 반사방지막을 관통해 제2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.
각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극에 접합될 수 있다.
도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링이 형성되는 것을 예시한다.
후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 2에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양광 열 복합 모듈(70)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
한편, 후면 기판(110) 상에는 열전달부(120)가 형성될 수 있고, 열전달부(120) 상에는 열흡수판(125)이 형성될 수 있으며, 열흡수판(125) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
한편, 복수의 태양전지(130) 상에는 밀봉재(150)가 배치될 수 있다. 밀봉재(150)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 밀봉재(150)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 밀봉재(150)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다.
한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 밀봉재(150) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
열전달부(120)는, 열절연체(114)로 둘러싸이며, 채널에 대응하는 금속 튜브를 포함할 수 있다. 도면에서는, 열절연체(114) 내에 복수개의 금속 튜브가 매립된 것을 예시한다.
즉, 열흡수판(125)에서 흡수된 태양열 에너지가, 열전달부(120) 내의 액체의 온도를 상승시키며, 온도 상승된 액체는, 배출구(175)를 통해, 이후의 열교환기(미도시)로 전달된다. 열교환기(미도시)는, 상승된 액체 온도를 이용하여, 열교환을 수행할 수 있다. 이와 같이, 열교환에 의해, 온수 공급 등을 수행할 수 있다.
한편, 도면에서는, 열전달부(120)의 복수 채널의 채널 방향과 흡입구(170), 배출구(170)의 방향이 동일한 것을 예시한다. 열전달부(120) 내의 복수 채널을 통과하여 열이 전달된 유체는, 배출구(170)를 통해 열교환기(200)로 전달되게 된다.
한편, 도면과 달리, 프레임(180) 내에 유체의 배출구(175)만이 개시되고, 반대편에 유체의 유입구를 포함하는 프레임(미도시)이 배치될 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈(70)은, 열전달부(120) 상에, 열흡수판(125), 선택 흡수층(127), 태양 전지(130), 및 반사 방지층(155)이 차례로 적층될 수 있다. 도면 설명상, 전면 기판(160)과 후면 기판(110)에 대한 설명은 생략한다.
반사 방지층(155)은, 태양 전지(130) 상에 배치되며, 입사되는 태양광의 반사율을 감소시킨다.
예를 들어, 반사 방지층(155)은 1.8 내지 2.5의 굴절율을 가지고, 60 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있다. 특히, 반사 방지층(155)의 굴절율이 1.8 보다 작은 경우는 반사방지 효과가 현저하지 않고, 반대로 굴절률이 2.5보다 크면 입사광의 전류 변환에 기여하는 파장 영역에 있어서 반사 방지층(155)에 광학적인 흡수를 발생시키고, 오히려 변환효율이 저하될 수 있다.
한편, 반사 방지층(155)은, 예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산화 질화물, 인트린식 비정질 실리콘, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다.
이러한 방사 방지층(155)의 존재로 인해, 태양 전지(130)의 광전 효율, 즉 전기 효율이 향상될 수 있게 된다.
한편, 반사 방지층(155)의 존재로 인해, 태양광 열복합 모듈(70)의 온도가 대략 상승할 수 있으며, 이로 인해, 태양광 열복합 모듈(70)에서 방사되는 복사열이 증대될 수 있다.
태양광 열복합 모듈(70)에서 방사되는 복사열이 증가하면, 열전달부(120)에서 태양광을 열로 전환하는 경우의 열 전환 효율이 감소할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서는 이를 방지하기 위해, 선택 흡수층(127)을 열전달부(120) 상에 배치한다.
선택 흡수층(127)은, 입사되는 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는다.
한편, 선택 흡수층(127)은, 광 파장이 작아질수록, 광 흡수율이 작아지는 것이 바람직하다. 광 파장이 작아질수록, 해당 파장에 의한 에너지가 크게 되므로, 광 흡수율이 작아지도록 하면, 태양광 열복합 모듈(70)에서 방사되는 복사열이 감소하게 된다.
이를 위해, 선택 흡수층(127)은, 예를 들면 900 nm 보다 큰 파장의 적외선을 흡수하는 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이 적외선을 흡수하는 물질 중 선택 흡수층(127)을 구성하기에 적합한 물질들의 예들 들면, 바나듐산화물 (VOx, x는 정수), 텡스텐 등과 같은 금속이 도핑된 바나듐 산화물이 있다.
다른 예로, 선택 흡수층(127)은, 예를 들면 400 nm 보다 작은 파장의 자외선을 흡수하는 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이 자외선을 흡수하는 물질중 선택 흡수층(127)을 구성하기에 적합한 물질들의 예를 들면, ZnO, ZnS, TiO2, Si, SiC, 실리콘산화물, CeO2, Y2O3 등과 같은 무기물과; 피리딘, 퓨란, 싸이오펜, 인돌, 플루오렌, 바이페닐, 벤젠, 나프탈렌, 페난스렌 등과 같이 벤젠 또는 헤테로 싸이클을 포함하는 분자 또는 이들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 유기 화합물들이 있다. 이때의 흡수율은, 상술한 바와 같이, 적외선을 흡수하는 물질의 흡수율 보다 작은 것이 바람직하다.
한편, 다른 예로, 선택 흡수층(127)은, 400 nm 와 900 nm 사이의 파장을 갖는 가시광선을 흡수하는 물질로 이루어질 수 있다. 상술한 바와 같이, 파장이 작을수록, 흡수율이 작은 것이 바람직하다.
한편, 선택 흡수층(127)은, 필요에 따라 1 종류의 물질로 구성되는 단일층으로 이루어질 수도 있고, 2 종류 이상의 복수의 물질층이 차례로 적층된 다중층으로 이루어질 수도 있다.
예를 들어, 선택 흡수층(127)은 외부로부터의 빛 중 적외선 영역의 빛을 흡수하는 물질층, 가시광 영역의 빛을 흡수하는 물질층, 자외선 영역의 빛을 흡수하는 물질층이, 각각 1 층 또는 복수층 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
한편, 도면과 같이, 선택 흡수층(127)과 반사 방지층(155) 사이에, 태양 전지(130)이 배치됨으로써, 반사 방지층(155)으로 인해, 태양 전지(130)의 광전 효율, 즉 전기 효율이 증대됨과 아울러, 태양 전지(130)를 통과한 광이 선택 흡수층(127)에서 서로 다른 흡수율에 의해 흡수되므로, 열 전달부(120)에서의 열 효율이 증대되게 된다.
한편, 선택 흡수층(127)은, 반사 방지층(155)의 두께가 커질수록, 그 두께가 커질 수 있다. 즉, 반사 방지층(155)의 두께에 대응하여, 선택 흡수층(127)의 두께를 결정함으로써, 태양 전지(130)의 광전 효율, 즉 전기 효율이 증대됨과 아울러, 태양 전지(130)를 통과한 광이 선택 흡수층(127)에서 서로 다른 흡수율에 의해 흡수되므로, 열 전달부(120)에서의 열 효율을 종합적으로 향상시킬 수 있게 된다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 모듈의 레이어 구조와의 비교를 위해 예시되는 도면이다.
먼저, 도 4의 레이어 구조는, 열전달부(120) 상에, 열흡수판(125)과, 태양 전지(130)만이 적층된 것을 예시한다. 즉, 도 3과 비교하여, 선택 흡수층(127) 및 반사 방지층(155)이 생략된 것을 예시한다.
다음, 도 5의 레이어 구조는, 열전달부(120) 상에, 열흡수판(125)과, 선택 흡수층(127)과, 태양 전지(130)만이 적층된 것을 예시한다. 즉, 도 3과 비교하여, 반사 방지층(155)이 생략된 것을 예시한다.
다음, 도 6의 레이어 구조는, 열전달부(120) 상에, 열흡수판(125)과, 태양 전지(130)와, 반사 방지층(155)만이 적층된 것을 예시한다. 즉, 도 3과 비교하여, 선택 흡수층(127)이 생략된 것을 예시한다.
도 7은 도 3 내지 도 6의 각 레이어 구조에 따른 전기효율 및 열효율을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 3 내지 도 7의 레이어 구조를 각각 A 내지 D라 한다면, 도면과 같이, 각 레이어 구조의 전기 효율 대비 전기 효율 및 열 효율 그래프가 도시될 수 있다.
즉, 도 3의 본 발명의 실시예에 따른 모듈의 레이어 구조(A)에 따르면, 선택 흡수층(127) 및 반사 방지층(155)이 모두 구비됨으로 인해, 도면과 같이, 전기 효율 및 열 효율의 합산 레벨이 가장 높게 된다. 즉, 반사 방지층(155)으로 인해, 전기 효율이 향상되고, 선택 흡수층(127)으로 인해, 열 효율이 향상되게 된다.
한편, 도 4의 모듈의 레이어 구조(B)에 따르면, 선택 흡수층(127) 및 반사 방지층(155)이 모두 구비되지 않으므로, 도면과 같이, 전기 효율 및 열 효율의 합산 레벨이 가장 낮게 된다.
한편, 전기 효율은, 도 5의 모듈의 레이어 구조(C) 보다는 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
한편, 도 5의 모듈의 레이어 구조(C)에 따르면, 선택 흡수층(127)만이 구비되고, 반사 방지층(155)이 구비되지 않으므로, 도면과 같이, 전기 효율이 가장 낮은 것을 알 수 있다.
한편, 도 6의 모듈의 레이어 구조(D)에 따르면, 반사 방지층(155)만이 구비되고, 선택 흡수층(127)이 구비되지 않으므로, 도면과 같이, 전기 효율이 가장 좋은 것을 알 수 있다. 다만, 전기 효율 및 열 효율의 합산 레벨은, 도 3의 본 발명의 실시예에 따른 모듈의 레이어 구조(A) 보다는 작은 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따라, 도 3과 같이, 모듈(70) 내에, 선택 흡수층(127) 및 반사 방지층(155)이 모두 구비됨으로 인해, 태양 전지(130)에서의 전기 효율은 물론, 열전달부(120)에서의 열 효율을 종합적으로 향상시킬 수 있게 된다.
도 8 내지 도 9는 도 2에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조의 다양한 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 8의 모듈의 레이어 구조는, 열전달부(120) 상에, 선택 흡수층(127), 태양 전지(130), 및 반사 방지층(155)이 차례로 적층되는 것을 예시한다. 도 3의 모듈의 레이어 구조와 비교하여, 열전달부(120) 상의 열흡수판(125)이 생략된 것을 예시한다.
열흡수판(125)은, 열전달부(120)에서의 유체의 열교환을 위해, 마련되는 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 생략되는 것도 가능하다.
다음, 도 9의 모듈의 레이어 구조는, 열전달부(120) 상에, 열흡수판(125), 태양 전지(130), 선택 흡수층(127), 및 반사 방지층(155)이 차례로 적층되는 것을 예시한다. 도 3의 모듈의 레이어 구조와 비교하여, 선택 흡수층(127)의 위치가 변경된 것을 예시한다.
선택 흡수층(127)은, 도 9와 같이, 반사 방지층(155) 바로 하에 배치되는 것도 가능하다. 즉, 반사 방지층(155)에서 구속한 광을, 바로 아래에 위치하는 선택 흡수층(127)이, 광 파장 별로 서로 다른 흡수율로 흡수함으로써, 태양 전지(127)에서의 전기 효율, 및 열전달부(120)에서의 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 도 7과 같이, 전기 효율도 향상되고, 전기 효율 및 열 효율이 향상되는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈의 분해 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 7의 태양광 열복합 모듈(70)은, 도 2의 태양광 열복합 모듈(70)과 유사하다. 다만, 열전달부가 서로 다른 구조인 것에 그 차이가 있다. 이하에서는 그 차이점을 중심으로 기술한다.
먼저, 태양광 열 복합 모듈(70)은, 복수의 태양 전지(230), 복수의 태양전지(230)의 상에 형성되는 전면 기판(260), 태양전지(230) 하에 유체 통로인 복수의 채널이 형성되는 열전달부(220), 열전달부(220) 하에 형성되는 후면 기판(210)을 포함할 수 있다.
그 외, 태양 전지(230)와 전면 기판 (260) 사이에 배치되는 밀봉재(250), 태양 전지(230)와 열전달부(220) 사이에 배치되는 열흡수판(225), 모듈에 일측에 배치되며, 열전달부(220)를 통과한 유체의 배출구(270)를 포함하는 프레임(280)을 더 포함할 수 있다.
한편, 후면 기판(210) 상에는 열전달부(220)가 형성될 수 있고, 열전달부(220) 상에는 열흡수판(225)이 형성될 수 있으며, 열흡수판(225) 상에는 복수의 태양전지(230)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
한편, 복수의 태양전지(230) 상에는 밀봉재(250)가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열전달부(220)는, 플라스틱 재질로 구현될 수 있다. 도면과 같이, 복수의 개구부, 구체적으로 복수의 채널(223a,223b,...,223n)이 형성된 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 열전도성 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 이러한 열전달부(220)는, 사출 성형에 의해, 한번에 제조될 수 있다.
열전달부(220)를 형성하기 위한 열전도성 플라스틱은, 폴리아마이드 수지, 열전도 필러, 충진재, 및 열가소성 수지 등을 포함할 수 있다. 이때, 열전도 필러는, 불화 칼슘, 질화 붕소, 탄화 붕소, 보론 니트라이드, 산화알루미늄, 및 질화 알루미늄 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
또는, 열전달부(220)를 형성하기 위한 열전도성 플라스틱은, 폴리페넬렌설파이드(Polyphenylenesulfide), 폴리페닐렌아마이드(Polyphenyleneamide) 등의 결정성 수지, 및 열전도 필러 등을 포함할 수 있다. 이때 열전도 필러는, 탈크, 운모,보론나이트라이드, 실리콘 카바이드, 또는 월라스토나이트로 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
열전달부(220)를 복수 채널 형태의 열전도성 플라스틱을 이용하여 일체형으로 제작함으로써, 간단하게 제작 가능하며, 그 무게 및 제조 비용도 저감할 수 있게 된다.
또한, 열전달부(220)의 복수 채널 형상도 원하는 대로 가변할 수 있게 된다.
한편, 도면에서는, 열전달부(220)의 복수 채널의 채널 방향과 배출구(270)의 방향이 동일한 것을 예시한다. 열전달부(220) 내의 복수 채널을 통과하여 열이 전달된 유체는, 배출구(270)를 통해 열교환기(200)로 전달되게 된다.
한편, 도면에서는, 유체의 배출구(270)만을 개시하나, 이와 달리, 반대편에 유체의 유입구를 포함하는 프레임(미도시)이 배치될 수 있다. 또는, 도면과 달리, 프레임(280) 내에 유체 배출구와 유입구가 함께 형성되는 것도 가능하다.
도 11 내지 도 12는 도 10에 따른 태양광 열복합 모듈의 레이어 구조의 다양한 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 11의 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈(70)은, 복수의 채널(223a,223b,...,223n)이 형성된 열전달부(220) 상에, 열흡수판(225), 선택 흡수층(227), 태양 전지(230), 및 반사 방지층(255)이 차례로 적층될 수 있다. 도면 설명상, 전면 기판(160)과 후면 기판(110)에 대한 설명은 생략한다.
그 구조상 도 3의 모듈의 레이어 구조와 유사하다. 다만, 열전달부의 구조가 도 3의 열절연체(114)에 둘러싸인 금속 튜브(120)가 아닌, 열전도 플라스틱에 의해 복수 채널(223a,223b,...,223n)을 가지는 것에 그 차이가 있다.
한편, 선택 흡수층(227), 및 반사 방지층(255)의 존재로 인해, 상술한, 전기 효율 및 열 효율이 향상되며, 나아가, 열전도성 플라스틱에 의해 열전달부를 형성함으로써, 무게 및 제조 비용을 저감할 수 있게 된다.
다음, 도 12의 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열복합 모듈(70)은, 복수의 채널(223a,223b,...,223n)이 형성된 열전달부(220) 상에, 열흡수판(225), 태양 전지(230), 선택 흡수층(227), 및 반사 방지층(255)이 차례로 적층될 수 있다.
그 구조상 도 9의 모듈의 레이어 구조와 유사하다. 다만, 열전달부의 구조가 도 3의 열절연체(114)에 둘러싸인 금속 튜브(120)가 아닌, 열전도 플라스틱에 의해 복수 채널(223a,223b,...,223n)을 가지는 것에 그 차이가 있다.
한편, 선택 흡수층(227), 및 반사 방지층(255)의 존재로 인해, 상술한, 전기 효율 및 열 효율이 향상되며, 나아가, 열전도성 플라스틱에 의해 열전달부를 형성함으로써, 무게 및 제조 비용을 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 11 내지 도 12의 레이어 구조에서, 열흡수판(225)이 생략되는 것도 가능하다.
도 13은 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 정면도이고, 도 14는 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 배면도이다.
도 13 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열 복합 모듈(70)은, 태양광 열 복합 모듈(70)의 일면에 위치하는 정션 박스(115)를 포함할 수 있다. 또한, 태양광 열 복합 모듈(70)은, 태양광 열 복합 모듈(70)과 정션 박스(115) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도면에서는, 태양광 열 복합 모듈(70) 내의 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다.
이에 의해 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비하는 것을 예시한다. 도면과 달리, 다양한 변형이 가능하다.
한편, 각 태양전지 스트링은, 버스 리본에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 도 13은, 태양광 열 복합 모듈(70)의 하부에 배치되는 버스 리본(145a,145c,145e)에 의해, 각각 제1 태양전지 스트링(140a)과 제2 태양전지 스트링(140b)이, 제3 태양전지 스트링(140c)과 제4 태양전지 스트링(140d)이, 제5 태양전지 스트링(140e)과 제6 태양전지 스트링(140f)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다. 또한, 도 13은, 태양광 열 복합 모듈(70)의 상부에 배치되는 버스 리본(145b,145d)에 의해, 각각 제2 태양전지 스트링(140b)과 제3 태양전지 스트링(140c)이, 제4 태양전지 스트링(140d)과 제5 태양전지 스트링(140e)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.
한편, 제1 스트링에 접속된 리본, 버스 리본(145b,145d), 및 제4 스트링에 접속된 리본은, 각각 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 전기적으로 접속되며, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)은, 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면에 배치되는 정션 박스(115) 내의 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)와의 접속된다. 도면에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양광 열 복합 모듈(70) 상에 형성된 개구부를 통해, 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면으로 연장되는 것을 예시한다.
한편, 정션 박스(115)는, 태양광 열 복합 모듈(70)의 양단부 중 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
도 13 및 도 14에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양광 열 복합 모듈(70)의 상부에서 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면으로 연장되므로, 정션 박스(115)가 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면 중 상부에 위치하는 것을 예시한다. 이에 의해, 도전성 라인의 길이를 줄일 수 있어, 전력 손실이 줄어들 수 있게 된다.
도 13 및 도 14와 달리, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양광 열 복합 모듈(70)의 하부에서 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면으로 연장되는 경우, 정션 박스(115)가 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면 중 하부에 위치할 수도 있다.
정션 박스(115)는, 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면 상에 부착되며, 태양광 열 복합 모듈(70)에서 공급되는 직류 전원을 이용하여 전력 변환할 수 있다. 구체적으로, 직류 전원을 저장하는 커패시터부를 구비할 수 있다. 또한, 정션 박스(115)는, 직류 전원의 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터를 더 구비할 수 있다. 또한, 정션 박스(115)는, 태양전지 스트링들 간의 전류가 역류하는 것을 방지하는 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 더 포함할 수 있다. 또한, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터를 더 구비할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른, 정션 박스(115)는, 적어도 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)와, 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, dc/dc 컨버터를 구비할 수 있다.
한편, 정션 박스(115) 내의, 회로 소자들의 수분 침투 방지를 위해, 정션 박스 내부는, 실리콘 등을 이용하여, 수분 침투 방지용 코팅이 수행될 수 있다.
한편, 정션 박스(115)에는 개구(미도시)가 형성되어, 상술한 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이 정션 박스 내의 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)와 연결되도록 할 수 있다.
한편, 정션 박스(115)의 동작시에는 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc) 등으로부터 고열이 발생하는데, 발생된 열은 정션 박스(115)가 부착된 위치에 배열된 특정의 태양전지(130)의 효율을 감소시킬 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 열 복합 모듈(70)은, 태양광 열 복합 모듈(70)과 정션 박스(115) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 정션 박스(115)에서 발생되는 열을 분산시키기 위해, 방열 부재(400)의 단면적은, 플레이트(300)의 단면적 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 태양광 열 복합 모듈(70)의 배면 전부에 형성되는 것이 가능하다. 한편, 방열부재(미도시)는 열 전도도가 좋은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 등의 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 정션박스(160)의 일 측면에는, 전력 변환된 직류 전원 또는 교류 전원을 외부로 출력하기 위한, 외부접속단자(미도시)가 형성될 수 있다.
도 15는 도 2의 태양광 열 복합 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 6개의 태양전지 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)에 대응하여, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)가 접속될 수 있다. 구체적으로, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b)을 바이패스(bypass)시킨다.
예를 들어, 정상적인 태양 전지에서 발생하는 대략 0.6V의 전압이 발생하는 경우, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위에 비해 캐소드 전극의 전위가 대략 12V(=0.6V*20)가량 더 높게 된다. 즉, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스가 아닌 정상 동작을 하게 된다.
한편, 제1 태양전지 스트링(140a)의 어느 태양 전지에서, 음영이 발생하거나, 이물질이 부착되거나 하여, 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 경우, 어느 한 태양 전지에서 발생하는 전압은 대략 0.6V의 전압이 아닌, 역전압(대략 -15V)이 발생하게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위가 캐소드 전극에 비해 대략 15V 정도 더 높게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스 동작을 수행하게 된다. 따라서, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b) 내의 태양 전지에서 발생하는 전압이 정션 박스(115)로 공급되지 않게 된다. 이와 같이, 일부 태양전지에서 발생하는 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킴으로써, 해당 태양전지 등의 파괴를 방지할 수 있게 된다. 또한, 핫 스팟(hotspot) 영역을 제외하고, 생성된 직류 전원을 공급할 수 있게 된다.
다음, 제2 바이패스 다이오드(Db)는, 제1 버스 리본(145a)과 제2 버스 리본(145b) 사이에 접속되어, 제3 태양전지 스트링(140c) 또는 제4 태양전지 스트링(140d)에서 역전압 발생시, 제3 태양전지 스트링(140c) 및 제4 태양전지 스트링(140d)을 바이패스(bypass)시킨다.
다음, 제3 바이패스 다이오드(Dc)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링 및 제2 태양전지 스트링을 바이패스(bypass)시킨다.
한편, 도 15과 달리, 6개의 태양전지 스트링에 대응하여, 6개의 바이패스 다이오드를 접속시키는 것도 가능하며, 그 외 다양한 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
Claims (15)
- 복수의 태양 전지;
상기 복수의 태양전지의 상에 형성되는 전면 기판;
상기 태양 전지 상에 형성되는 반사 방지층;
상기 태양 전지의 하에 형성되며, 유체 이동 통로인 복수의 채널을 포함하는 열전달부;
상기 열전달부 상에 형성되며, 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는 선택 흡수층; 및
상기 열전달부 하에 형성되는 후면 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 선택 흡수층은,
상기 태양 전지와 상기 열전달부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 태양 전지와 상기 열전달부 사이에 배치되는 열흡수판;더 포함하고,
상기 선택 흡수층은, 상기 열흡수판과 상기 태양전지 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 선택 흡수층은,
상기 반사 방지층과 상기 태양 전지 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 태양 전지와 상기 열전달부 사이에 배치되는 열흡수판;더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 선택 흡수층은,
상기 광 파장이 작아질수록, 상기 흡수율이 작아지는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 선택 흡수층은,
상기 반사 방지층의 두께가 커질수록, 그 두께가 커지는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 열전달부는,
열절연체로 둘러싸이며, 상기 채널에 대응하는 금속 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 열전달부는,
열전도성 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈.. - 제9항에 있어서,
상기 열전도성 플라스틱은,
폴리아마이드 수지 및 열전도 필러를 포함하거나, 결정성 수지 및 열전도 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 모듈에 일측에 배치되며, 상기 유체의 배출구를 포함하는 프레임;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지에서 공급되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터와, 상기 dc/dc 컨버터에 입력되는 직류 전원 또는 상기 dc/dc 컨버터에서 출력되는 출력 전원 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 직류 전원의 레벨을 가변하도록 상기 dc/dc 컨버터를 제어하는 제어부를 구비하는 정션 박스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제12항에 있어서,
상기 정션 박스는,
상기 모듈의 이면에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제12항에 있어서,
상기 정션 박스는,
상기 dc/dc 컨버터에서 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 복수의 태양 전지;
상기 복수의 태양전지의 상에 형성되는 전면 기판;
상기 태양 전지의 하에 형성되며, 유체 이동 통로인 복수의 채널을 포함하는 열전달부;
상기 열전달부 상에 형성되며, 광 파장에 따라 서로 다른 흡수율 갖는 선택 흡수층; 및
상기 열전달부 하에 형성되는 후면 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110082316A KR20130019986A (ko) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | 태양광 열 복합 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110082316A KR20130019986A (ko) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | 태양광 열 복합 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130019986A true KR20130019986A (ko) | 2013-02-27 |
Family
ID=47898007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110082316A KR20130019986A (ko) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | 태양광 열 복합 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130019986A (ko) |
-
2011
- 2011-08-18 KR KR1020110082316A patent/KR20130019986A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101820376B1 (ko) | 태양광 모듈 | |
| US10270387B2 (en) | Photovoltaic module | |
| US7985919B1 (en) | Thermal management for photovoltaic devices | |
| RU2529659C2 (ru) | Способ изготовления мультипереходных и многоэлектродных фотогальванических элементов | |
| KR101923658B1 (ko) | 태양전지 모듈 | |
| TWI539613B (zh) | 高功率太陽能電池模組 | |
| KR20120091670A (ko) | 태양전지 모듈 및 그 제조방법 | |
| KR20130011689A (ko) | 태양광 모듈 | |
| EP2897180B1 (en) | Photovoltaic device with fiber array for sun tracking | |
| US20150114447A1 (en) | Junction box and photovoltaic module including the same | |
| KR101405279B1 (ko) | 태양전지모듈 | |
| KR102586342B1 (ko) | 태양광 모듈 및 이의 제조 방법 | |
| KR20130019986A (ko) | 태양광 열 복합 모듈 | |
| KR101616131B1 (ko) | 태양전지 모듈 | |
| JP2004317117A (ja) | 太陽光発電機能を有する太陽熱集熱器 | |
| KR20120116155A (ko) | 태양광 모듈 | |
| KR101959302B1 (ko) | 태양광 모듈, 및 태양광 시스템 | |
| KR20120134810A (ko) | 태양광 모듈 | |
| KR20120140418A (ko) | 태양광 모듈 | |
| KR20120129112A (ko) | 태양광 및 태양광열 복합 시스템 | |
| KR101620433B1 (ko) | 태양광 모듈 | |
| KR102366724B1 (ko) | 태양광열 하이브리드 발전 장치 | |
| KR20130019987A (ko) | 태양광 열 복합 모듈 | |
| TWM517475U (zh) | 高功率太陽能電池模組 | |
| KR20220168250A (ko) | 충격 흡수구조체를 포함한 태양광 모듈 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |