KR20130035519A - 집광형 태양전지모듈 - Google Patents

집광형 태양전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20130035519A
KR20130035519A KR1020110099856A KR20110099856A KR20130035519A KR 20130035519 A KR20130035519 A KR 20130035519A KR 1020110099856 A KR1020110099856 A KR 1020110099856A KR 20110099856 A KR20110099856 A KR 20110099856A KR 20130035519 A KR20130035519 A KR 20130035519A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
incident
solar cell
optical component
cell module
Prior art date
Application number
KR1020110099856A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101289341B1 (ko
Inventor
김성빈
김장균
김병욱
Original Assignee
(주)애니캐스팅
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)애니캐스팅 filed Critical (주)애니캐스팅
Priority to KR1020110099856A priority Critical patent/KR101289341B1/ko
Priority to PCT/KR2012/000022 priority patent/WO2013047959A1/ko
Publication of KR20130035519A publication Critical patent/KR20130035519A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101289341B1 publication Critical patent/KR101289341B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • 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
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 집광형 태양전지모듈(Concentrating Photovoltaic module)에 관한 것으로서, 구체적으로는 태양전지모듈의 두께를 감소시켜 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 하여 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지모듈에 관한 것이다.

Description

집광형 태양전지모듈{Concentrating Photovoltaic module}
본 발명은 집광형 태양전지모듈(Concentrating Photovoltaic module)에 관한 것으로서, 구체적으로는 태양전지모듈의 두께를 감소시켜 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 하여 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지모듈에 관한 것이다.
근래 태양광을 이용한 태양광 발전(Photovoltaic, PV) 장치가 많이 사용되어 지는데, 특히 실리콘 태양전지를 이용한 태양광 발전 장치가 주로 사용된다.
그러나 고효율 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)의 비약적인 발전으로 다중접합 태양전지에 저가의 집광장치를 사용하여 태양광을 집중시키는 방식의 집광형 태양광 발전(Concetrating Photovoltaic, CPV) 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)는 실리콘 태양전지와 비교하여 높은 에너지 변환 효율을 가지는데, 일반적으로 다중접합 태양전지는 35%가 넘는 에너지 효율을 갖는 반면 실리콘 태양전지는 약 20% 효율을 갖는다. 특히 집광(concentration) 하에서, 현재 일부 다중접합 태양전지는 40%를 넘는 에너지 효율을 갖는다.
도 1은 종래의 집광형 태양광 발전장치에 사용되는 태양전지모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 집광형 태양전지모듈은 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지(1), 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element)(2), 상기 1차 광학 구성요소(2)로부터 집광된 광을 상기 태양전지(1)로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)(3)를 포함한다.
여기서, 상기 2차 광학 구성요소(3)는 1차 광학 구성요소(2)로부터 집광된 광을 태양전지(1)로 2차적으로 집광함에 있어서 1차 광학 구성요소(2)로부터 집광된 광이 태양전지(1)로 균일하게 분배되도록 하는 균질기(homogenizer)로서의 기능을 수행한다.
이러한 집광형 태양전지모듈에 사용되는 다중접합 태양전지의 효율을 향상시키기 위해서는 태양전지(1)로 입사되는 광이 균일하게 분배되도록 할 필요가 있으며, 이러한 기능은 1차 광학 구성요소(2)만으로 설계하기가 매우 어려우므로 종래의 집광형 태양전지모듈은 균질기(homogenizer)로서의 기능을 수행하는 2차 구성요소(3)를 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.
또한, 도 1 및 도 2에서 보이는 바와 같이, 태양전지(1)의 효율은 입사각(θ)의 크기에 선형적으로 비례하여 저하되기 때문에, 태양전지(1)의 효율을 극대화시키기 위해서는 태양전지(1)로 입사되는 광이 균일하게 분배되도록 할 뿐만 아니라 태양전지(1)로 입사되는 입사각(θ)이 작아지도록 할 필요가 있다.
그러나, 종래의 집광형 태양전지모듈은 대표적인 1차 광학 구성요소로 사용되는 Fresnel Lens 또는 Mirror 등의 광학적 원리에 의해 적정 초점거리 유지가 필요한데, 이로 인해서 기존 실리콘 태양전지모듈에 비해 모듈의 부피가 5~10배 커지는 문제가 있어 제품의 제조원가 및 방법, 설치, 운영에 있어서 실리콘 태양전지모듈에 비해 불리한 점이 있다. 따라서, 일부 제조사에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 1차 집광장치와 태양전지의 크기를 함께 줄임으로써 최적 효율의 집광비율은 유지하는 동시에 초점거리를 줄이려는 노력을 시도하고 있으나, 이 경우 동일 모듈출력을 위해 사용되는 부품 수의 증가로 인하여 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 초점거리를 줄임으로써 두께를 줄일 수 있도록 내부전반사형 프레즈널 렌즈(Total Internal Reflection Fresnel Lens, TIR FL)를 이용한 집광형 태양전지모듈에 대한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 종래기술로 US 2008/0092879 A1(이하, '선행기술'이라 한다)가 개시된다.
도 3은 선행기술에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 선행기술에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(4), TIR FL 타입의 1차 광학 구성요소(5), 1차 광학 구성요소(4)로부터 집광된 광이 태양전지(4)로 집광되도록 굴절시키는 2차 광학 구성요소(6)를 포함한다.
그러나, 도 3에서 보이는 바와 같이, 1차 광학 구성요소(5)에서 전반사되어 2차 광학 구성요소(6)로 입사된 광(7)은 2차 광학 구성요소(6)에서 굴절되어 태양전지(4)로 입사되는 입사각(θ)이 매우 커지게 되어 태양전지(4)의 효율이 저하되는 문제가 있다.
선행기술 : US 2008 / 0092879 A1
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 1차 광학 구성요소의 초점거리를 줄임으로써 태양전지모듈의 두께를 감소시켜 전체적인 부피를 줄일 수 있으면서도 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 하여 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지모듈을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부가 구비되고, 상기 2차 광학 구성요소에는 상기 주변부로부터 출광된 광이 입사되는 측면과, 상기 중심부로부터 집광된 광이 입사되는 상면이 구비되고, 상기 상면은 직접 입사되는 광은 굴절시키고 상기 측면으로부터 입사된 광은 전반사시키도록 구비되며, 상기 측면은 상기 주변부로부터 출광되어 입사된 광은 굴절시키고 상기 상면에서 굴절된 광과 전반사된 광은 전반사시키도록 구비될 수 있다.
다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되며, 상기 2차 광학 구성요소의 상면은 상기 측면으로부터 입사된 광을 전반사시키도록 구비될 수 있다.
또 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부가 구비되고, 상기 2차 광학 구성요소에는 상기 주변부로부터 출광된 광이 입사되는 측면과, 상기 중심부로부터 집광된 광이 입사되며 중심부에 함몰부가 형성되는 상면이 구비되고, 상기 함몰부에는 상기 측면으로부터 입사된 광이 반사되도록 반사코팅되는 내측면과 상기 중심부로부터 집광된 광이 상기 태양전지로 입사되는 저면이 구비될 수 있다.
또 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되고, 상기 2차 광학 구성요소는 상기 중심부로부터 하방으로 연장되어 상기 1차 광학 구성요소와 일체로 형성되며, 상기 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어질 수 있다.
또 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되며, 상기 2차 광학 구성요소의 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 소정간격으로 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈은 1차 광학 구성요소의 주변부로 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 2차 광학 구성요소의 측면으로 입사되도록 함으로써 태양전지모듈의 두께를 줄여 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 2차 광학 구성요소의 측면으로 입사된 광이 2차 광학 구성요소의 상면에서 반사 또는 전반사되어 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 함으로써 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 집광형 태양전지모듈을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 태양전지의 효율과 태양전지로 입사되는 태양광의 입사각과의 관계를 나타내는 도표이고,
도 3은 선행기술에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이고,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 2차 광학 구성요소의 일실시 예들을 나타내는 도면이고,
도 9 및 도 10은 측면과 함몰부의 내측면이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 실시 예들을 나타내는 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 다른 실시 예를 나타내는 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 또 다른 실시 예를 나타내는 도면이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
한편, 첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 태양전지(photovoltaic cell)(12), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element)(20) 및 상기 1차 광학 구성요소(20)로부터 집광된 광을 상기 태양전지(12)로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)(30)를 포함한다.
상기 태양전지(12)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 구성으로서, 고효율 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)가 사용되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며 다른 형태의 태양전지가 사용될 수도 있다.
상기 1차 광학 구성요소(20)는 태양전지(12) 상부에 위치하며, 상기 1차 광학 구성요소(20)에는 입사된 광을 집광시키는 중심부(21)와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어(deflecting) 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부(22)가 구비될 수 있다.
상기 중심부(21)는 2차 광학 구성요소(30)의 상부에 위치하며, 상기 중심부(21)에는 광이 입사되는 입사면(23)과, 상기 입사면(23)으로 입사된 광이 출사되는 출사면(24)이 구비될 수 있으며, 상기 출사면(24)은 입사된 광이 2차 광학 구성요소(30)의 상면에 집광될 수 있도록 구면 또는 비구면으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 보이는 바와 같이, 상기 출사면(24)은 굴절에 의해 광을 집광시킬 수 있도록 아래로 볼록한 비구면 형태로 구비될 수 있다. 또한, 도 4에는 입사된 광을 집광하는 기능이 출사면(24)에서 이루어지도록 출사면(24)이 아래로 볼록한 형태로 구비된 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 광을 집광시키기 위한 기능이 입사면(23)에서도 이루어질 수 있도록 상기 입사면(23)과 출사면(24)은 다양한 형태로 구비될 수 있다.
상기 주변부(22)는 중심부(21)를 둘러싸는 부위로서, 입사된 광을 중심방향으로 편향되도록 출광시켜 출광된 광이 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사될 수 있도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 주변부(22)는 대략 수직으로 입사된 수직광을 반사 또는 전반사시켜 중심방향으로 편향되도록 하여 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사될 수 있도록 구비될 수 있으며, 상기 주변부(22)의 가장자리부분의 하단은 2차 광학 구성요소(30)보다 아래에 위치할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 태양전지(12)보다 아래에 위치할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)에 의하면 1차 광학 구성요소(20)의 초점거리를 줄일 수 있으며 그에 따라 모듈(10)의 두께를 줄여 전체적인 부피를 감소시킬 수 있게 된다.
상기 주변부(22)에는 광이 입사되는 입사면(25)과, 상기 입사면(25)으로 입사된 광을 중심방향으로 반사 또는 전반사시키는 적어도 하나 이상의 반사면(26)과, 상기 반사면(26)에서 반사 또는 전반사된 광이 출사되는 출사면(27)이 구비될 수 있다. 상기 반사면(26)은 입사면(25)으로 입사된 광이 전반사되도록 광학적으로 설계될 수도 있으며, 반사되도록 반사코팅되어 이루어질 수도 있다. 또한, 도 4에서 보이는 바와 같이, 상기 입사면(25), 반사면(26) 및 출사면(27)은 서로 대응되도록 즉, 하나의 입사면(25)으로 입사된 광은 하나의 반사면(26)에서 반사 또는 전반사되며, 상기 반사면(26)에서 반사 또는 전반사된 광은 하나의 출사면(27)으로 출사되도록 구비될 수 있다. 또한, 도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 1차 광학 구성요소(20)는 대략 우산 형태의 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 주변부(22)의 상부와 하부는 불연속적인 면으로 구비될 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 상기 1차 광학 구성요소(20)의 구체적인 구성 및 형상에 의해 한정되지 않으며, 상기 1차 광학 구성요소(20)는 일반적인 내부전반사형 프레즈널 렌즈(Total Internal Reflection Fresnel Lens, TIR FL) 형태로 구비될 수 있으며, 이러한 1차 광학 구성요소(20)의 다양한 형태는 선행기술(US 2008/0092879 A1)에 상세히 기재되므로, 본 명세서에서는 그에대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 2차 광학 구성요소(30)는 1차 광학 구성요소(20)와 태양전지(12) 사이에 구비되어 1차 광학 구성요소(20)로부터 집광된 태양광을 태양전지(12)로 2차적으로 집광하는 구성으로서, 1차 광학 구성요소(20)로부터 집광된 광이 태양전지(12)로 균일하게 분배하는(uniform light distribution) 균질기(homogenizer)로서의 기능을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)에 있어서, 상기 2차 광학 구성요소(30)는 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광을 태양전지(12)로 반사 또는 전반사시키며, 특히 태양전지(12)로 입사되는 입사각이 작아지도록 반사 또는 전반사시키도록 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 선행기술과 비교하여 더욱 모듈(10)의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다. 상세히 설명하면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 선행기술에 따른 태양전지모듈은 1차 광학 구성요소(5)의 끝단에서 전반사된 광이 2차 광학 구성요소(6)를 향해 편향됨에 있어서 구조상 1차 광학 구성요소(5)에서 전반사된 광은 중심방향을 향하면서도 하방으로만 출광되어야 하며, 1차 광학 구성요소(5)의 끝단의 위치는 2차 광학 구성요소(6)보다 위에 위치하여야 한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)은 1차 광학 구성요소(20)에서 전반사된 광은 다시 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사되어 전반사됨으로써 태양전지(12)로 집광될 수 있기 때문에, 도 4에서 보이는 바와 같이 주변부(22)의 가장자리 부위에서 전반사되는 광(S1)은 중심방향을 향해 상방으로 편향되어 출광되어도 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사되어 전반사됨으로써 태양전지(12)로 집광될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)은 그만큼 1차 광학 구성요소(20)의 초점거리를 더욱 줄일 수 있으며, 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)의 가장자리 부분이 2차 광학 구성요소(30)보다 아래에 위치할 수 있기 때문에, 태양전지모듈(10)의 전체적인 두께와 부피도 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소(30)의 구체적인 구성 및 다양한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 1차 광학 구성요소(20)의 중심부(21)로부터 집광된 광(S4)이 입사되는 상면(32)과, 주변부(22)로부터 중심방향을 향해 편향되어 출광된 광(S1,S2,S3)이 입사되는 측면(34)을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상면(32)은 직접 입사되는 광은 굴절시키고 상기 측면(34)으로부터 입사된 광은 전반사시키도록 구비될 수 있으며, 상기 측면(34)은 주변부(22)로부터 출광되어 입사된 광은 굴절시키고 상기 상면(32)에서 굴절된 광과 전반사된 광은 전반사시키도록 구비될 수 있다.
상기 상면(32)에 직접 입사되는 광은 중심부(21)로부터 집광되어 입사된 광뿐만 아니라 주변부(22)로부터 편향되어 입사된 광도 포함될 수 있는데, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)에 있어서 주변부(22)로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광은 측면(34)으로 입사되는 것이 바람직하지만, 광학 설계상 중심부(21)와 인접한 주변부(22)의 소정부위로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광은 상기 상면(32)에 직접 입사될 수도 있으며, 이와 같이 주변부(22)로부터 편향된 광이 측면(34)으로 입사되지 않고 상면(32)으로 입사되는 경우에는 상면(32)에서 굴절된 후 측면(34)에서 전반사되면서 입사각이 작아진 상태로 태양전지(12)로 집광될 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)에 있어서, 주변부(22)로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광 중 대부분은 측면(34)으로 입사되어 상면(32)에서 전반사된 후 입사각이 작아진 상태로 태양전지(12)로 집광되지만, 주변부(22)로부터 출광된 광 중 일부는 상면(32)으로 직접 입사될 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정되지 않는다 할 것이다.
바람직하게, 상기 상면(32)에는 직접 입사된 광은 굴절시키며 측면(34)으로부터 입사된 광은 전반시키도록 중심부에 함몰부(dent)(40)가 형성될 수 있다. 여기서, '함몰(dent)' 이라는 용어는 사전적으로 눌려서 옴폭 들어간 곳을 의미하지만, 본 발명에 있어서 상기 함몰부(dent)(40)는 그에 한정하지 않으며 홈도 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이와 같이, 상기 상면(32)에 함몰부(40)가 형성되면, 측면(34)으로부터 입사된 광은 상기 함몰부(40)의 내측면(42)에 전반사되어 태양전지(12)로 집광될 수 있으며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)과 저면(44) 즉, 상기 함몰부(40)의 내면(46)으로 직접 입사된 광은 굴절되어 태양전지(12)로 집광될 수 있다.
한편, 상기 함몰부(40)의 내면(46)은 내측면(42)과 저면(44)이 불연속적으로 이어짐으로써 명확하게 구별되게 형성될 수도 있지만, 도 4에서 보이는 바와 같이 상기 함몰부(40)의 단면이 구면, 포물선 또는 파라볼릭 등과 같은 곡선으로 이루어져 내측면(42)과 저면(44)이 연속적인 면으로 형성될 수도 있으며, 따라서 측면(34)으로부터 입사된 광은 상기 함몰부(40)의 내측면(42)에서 전반사된다고 말할 수도 있으며, 또는 상기 함몰부(40)의 내면(46)에서 전반사된다고도 말할 수도 있을 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 2차 광학 구성요소의 일실시 예들을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 2차 광학 구성요소(30)는 상면(32) 전체가 함몰형성되는 함몰부(40)로 형성될 수도 있으며, 도 7 및 도 8에서 보이는 바와 같이, 상기 상면(32)에는 대략 중심부에 형성되는 함몰부(40)와, 상기 함몰부(40)와 측면(34)을 연결하는 연결면(33)이 구비될 수도 있다. 상기 함몰부(40)는 직접 입사되는 광은 굴절시키고 측면(34)으로부터 입사되어 굴절된 광은 전반사시키며, 상기 연결면(33)은 직접 입사되는 광을 굴절시킨다.
또한, 도 5 및 도 7에서 보이는 바와 같이, 상기 함몰부(40)의 단면은 구면, 포물선 또는 파라볼릭 등과 같은 곡선으로 이루어져 내면(46)이 내측면(42)과 저면(44)으로 명확하게 구분되지 않는 연속적인 면으로 형성될 수도 있으며, 도 6 및 도 8에서 보이는 바와 같이, 상기 함몰부(40)의 단면은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어져 내면(46)이 내측면(42)과 저면(44)으로 명확하게 구분되는 불연속적인 면으로 형성될 수도 있다.
한편, 도 5 내지 도 8에는 상기 2차 광학 구성요소(30)의 단면이 사각형인 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며 상기 2차 광학 구성요소(30)의 단면은 삼각형, 그 이상의 다각형 또는 원형으로도 이루어질 수 있으며, 특히 그 단면의 크기가 높이방향으로 변화되는 형상 예를들어, 측면(34)이 테어퍼(taper)진 형상 또는 오목하거나 볼록한 형상으로도 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 측면(34)으로부터 입사된 광이 함몰부(40)의 내면(46) 또는 내측면(42)에서 전반사되어 태양전지(12)로 입사되는 입사각(θ)이 작아질 수 있도록 상기 함몰부(40)의 내면(46) 또는 내측면(42)과 측면(34)이 이루는 각은 하방으로 갈수록 커지도록 구비될 수 있다.
도 9 및 도 10은 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 실시 예들을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 9에는 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 하나의 실시 예로서, 상기 측면(34)은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지도록 대략 수직하게 이루어지며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)은 하방으로 만곡되어 이루어진 것이 도시된다.
도 9에서 보이는 바와 같이, 상기 측면(34)이 대략 수직하게 이루어지고, 상기 내측면(42)이 하방으로 만곡되면, 상기 측면(34)과 내측면(42)이 이루는 각은 하방으로 갈수록 커질 수 있음을 알 수 있다(θ1＜θ2). 그리고, 이와 같이 측면(34)과 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지면 주변부(22)로부터 편향되어 측면(34)으로 입사된 광이 상기 내측면(42)에 전반사됨에 따라 태양전지(12)로 입사되는 입사각(θ)이 작아질 수 있다.
상세히 설명하면, 도 9에서 보이는 바와 같이, 주변부(22)로부터 편향되어 입사되는 광은 측면(34)으로 대략 상방으로 입사되는 광(S1)과, 대략 수평하게 입사되는 광(S2)과, 대략 하방으로 입사되는 광(S3)으로 나뉘어질 수 있는데, 상방으로 입사되는 광(S1)은 주로 주변부(22)의 외측 부분으로부터 편향되어 입사된 광으로서 측면(34)에서 굴절되어 대략 내측면(42)의 하부에서 전반사되게 되며, 수평하게 입사되는 광(S2)은 주로 주변부(22)의 중간부분으로부터 편향되어 입사된 광으로서 대략 내측면(42)의 중간부분에서 전반사되게 되며, 하방으로 입사되는 광(S3)은 주로 주변부(22)의 내측 부분으로부터 편향되어 입사된 광으로서 측면(34)에서 굴절되어 대략 내측면(42)의 상부에서 전반사되게 된다.
따라서, 주변부(22)로부터 편향되어 측면(34)으로 입사되는 광 중 하방으로 입사되는 광(S3)은 내측면(42)의 상부에서, 상방으로 입사되는 광(S1)은 내측면(42)의 하부에서 전반사되게 되므로, 전반사된 후 태양전지(12)로 입사되는 입사각(θ)이 작아지도록 하기 위해서는 특히 대략 상방으로 입사되어 내측면(42)의 하부에 전반사되는 광(S1)의 입사각(θ)이 작아지도록 할 필요가 있으며, 이는 도 9에서 보이는 바와 같이 측면(34)이 대략 수직하게 이루어지고 내측면(42)이 하방으로 만곡된 것과 같이 측면(34)과 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비됨에 의해 가능해질 수 있다.
도 10은 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 다른 하나의 실시 예들을 나타내는 도면으로서, 도 10에는 상기 측면(34)은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지는 경사진 직선으로 이루어지며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)은 하방으로 만곡되어 이루어진 것이 도시된다.
상기 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 일 형태로는 도 9 및 도 10에서 도시된 형태 외에도 다양한 형태로 구현 가능하며, 바람직하게는 도 9에서 보이는 바와 같이, 상기 측면(34)은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지도록 대략 수직하게 이루어지며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)은 하방으로 만곡되어 이루어진 것이라 할 수 있다.
또한, 광학 설계와 제조 측면에서는 측면(34)의 형태와 무관하게 상기 함몰부(40)의 내측면(42)이 하방으로 만곡된 형태를 가지는 것이 바람직하며, 따라서 도 5 및 도 7에서 보이는 바와 같이, 상기 함몰부(40)의 단면은 구면, 포물선 또는 파라볼릭 등과 같은 곡선으로 이루어져 내면(46)이 내측면(42)과 저면(44)으로 명확하게 구분되지 않는 연속적인 면으로 형성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
또한, 도 5에는 상면(32) 전체가 함몰형성되는 함몰부(40)로 이루어져 대략 크라운(crown) 형상을 가지는 2차 광학 구성요소(30)의 일실시 예가 도시되는데, 도 5에 도시된 2차 광학 구성요소(30)의 일실시 예가 상면(32)에 함몰부(40)가 형성된 바람직한 일실시 예 중 하나라 할 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 다만, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 상기 실시 예들과 비교하여 측면(34)에 돌기부(50)가 더 구비된다는 차이만이 있으므로, 다른 구성요소에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예들에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.
도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 측면(34)에 상방으로 돌출되는 돌기부(50)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 돌기부(50)는 주변부(22)로부터 편향되어 출광된 광 중 구조적으로 상면(32)에 구비된 함몰부(40)의 내측면(42)으로 입사되기 어려운 광(S4)(예를 들어, 주변부(22)의 가장자리부분으로부터 편향되어 출광된 광)을 별도로 반사 또는 전반사시켜 태양전지(12)로 입사각(θ)이 작아지도록 하여 집광시키기 위한 구성으로서, 상기 주변부(22)로부터 출광된 광이 입사되는 외측면(52)과, 상기 외측면(52)으로부터 입사되어 굴절된 광을 입사각(θ)이 작아지도록 태양전지(12)로 반사 또는 전반사시키는 내측면(54)으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 내측면(54)은 외측면(52)으로 입사된 광을 전반사시키도록 광학적으로 설계될 수도 있으며, 반사시키도록 반사코팅될 수도 있다.
따라서, 설계자는 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)를 광학적으로 설계함에 있어서, 주변부(22)의 가장자리부분으로부터 출광되는 광과 같이 주변부(22)로부터 편향되어 출광된 광 중 일부를 2차 광학 구성요소(30)의 상면(32)으로 입사시키기가 곤란한 경우에는 2차 광학 구성요소(30)의 측면(34)에 별도의 돌기부(50)를 구비하면 되기 때문에, 본 실시 예에 따른 태양전지모듈(10)은 그러한 광학설계 상의 편의성을 제공하는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지모듈은 주변부(22)로부터 편향되어 출광된 모든 광이 측면(34)에 구비된 돌기부(50)에서 전반사되도록 구비될 수도 있다. 이 경우, 2차 광학 구성요소(30)의 상면(32)에는 함몰부(40)가 구비되지 않을 수 있으며, 상기 상면(32)은 직접 입사된 광만을 굴절시키는 기능만을 수행하게 할 수도 있다.
도 12는 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 또 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 다만, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 상기 실시 예들과 비교하여 함몰부(40)의 내측면(42)에 반사코팅 된다는 점만이 상이하므로, 다른 구성요소에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예들에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.
도 12를 참조하면, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 상면(32)에 형성된 함몰부(40)의 내측면(42)에 측면(34)으로 입사된 광이 반사되도록 고반사율 물질로 반사코팅되는 반사면(47)이 형성될 수 있으며, 이 경우 중심부(21)로부터 집광되어 상면(32)으로 입사된 광은 직접 함몰부(40)의 저면(44)으로 출사되어 태양전지(12)로 집광되거나, 또는 상기 반사면(47)에 적어도 한번 이상 반사되다가 상기 저면(44)으로 출사되어 태양전지(12)로 집광될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈을 나타내는 도면이다. 다만, 본 실시 예에 따른 태양전지모듈(60)은 상기 실시 예들과 비교하여 1차 광학 구성요소와 2차 광학 구성요소가 일체로 형성된다는 점에 차이가 있으므로, 다른 구성요소에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예들에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.
도 13을 참조하면, 본 실시 예에 따른 태양전지모듈(60)은 2차 광학 구성요소(70)가 1차 광학 구성요소(20)와 일체로(one body) 형성될 수 있다.
즉, 상기 2차 광학 구성요소(70)는 1차 광학 구성요소(20)의 중심부(21)로부터 하방으로 연장되어 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 2차 광학 구성요소(70)의 측면(72)에는 상방으로 돌출되는 돌기부(74)가 소정간격으로 다수개 구비될 수 있으며, 상기 돌기부(74)는 주변부(22)로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면(76)과, 상기 외측면(76)으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면(78)으로 이루어질 수 있으며, 상기 내측면(78)은 외측면(76)으로 입사된 광을 전반사시키도록 광학적으로 설계될 수도 있으며, 반사시키도록 반사코팅될 수도 있다.
한편, 이와 같이 상기 1차 광학 구성요소(20)와 2차 광학 구성요소(70)가 일체로(one body) 형성됨에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소(20)와 2차 광학 구성요소(70)는 광의 투과율이 우수한 투명 물질로 일체로(in a body) 형성됨이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)에서 중심방향으로 편향되어 출광된 광이 2차 광학 구성요소(30)의 측면(34)으로 입사되어 상면(32)에서 전반사되도록 하여 태양전지(12)로 입사각이 작아져서 집광될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈은 기존의 집광형 태양전지모듈의 본질적인 문제인 부피를 대폭 줄일 수 있음과 동시에 태양전지의 효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 것으로서, 그 이용이 매우 증대될 것으로 기대된다.
10 : 집광형 태양전지모듈 12 : 태양전지
20 : 1차 광학 구성요소 30 : 2차 광학 구성요소
40 : 함몰부(dent) 50 : 돌기부

Claims (18)

  1. 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서,
    상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부가 구비되고,
    상기 2차 광학 구성요소에는 상기 주변부로부터 출광된 광이 입사되는 측면과, 상기 중심부로부터 집광된 광이 입사되는 상면이 구비되고,
    상기 상면은 직접 입사되는 광은 굴절시키고 상기 측면으로부터 입사된 광은 전반사시키도록 구비되며, 상기 측면은 상기 주변부로부터 출광되어 입사된 광은 굴절시키고 상기 상면에서 굴절된 광과 전반사된 광은 전반사시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면은 전체가 함몰형성되는 함몰부(dent)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면에는 직접 입사되는 광은 굴절시키고 상기 측면으로부터 입사된 광은 전반사시키도록 중심부에 형성되는 함몰부(dent)와, 상기 함몰부와 상기 측면을 연결하는 연결면이 구비되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 측면으로부터 입사된 광이 상기 함몰부의 내면에 전반사되어 상기 태양전지로 입사되는 입사각이 작아질 수 있도록 상기 측면과 상기 함몰부의 내면이 이루는 각은 하방으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 측면은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지고, 상기 함몰부의 내면은 하방으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 함몰부의 단면은 구면 또는 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심부에는 광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면으로 입사된 광이 출사되는 구면 또는 비구면으로 이루어지는 출사면이 구비되고,
    상기 주변부에는 광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면으로 입사된 광을 중심방향으로 반사 또는 전반사시키는 적어도 하나 이상의 반사면과, 상기 반사면에서 반사 또는 전반사된 광이 출사되는 출사면이 구비되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  9. 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서,
    상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되며,
    상기 2차 광학 구성요소의 상면은 상기 측면으로부터 입사된 광을 전반사시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상면은 전체가 함몰형성되는 함몰부(dent)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 상면에는 상기 측면으로부터 입사된 광을 전반사시키도록 중심부에 형성되는 함몰부(dent)와, 상기 함몰부와 상기 측면을 연결하는 연결면이 구비되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 측면으로부터 입사된 광이 상기 함몰부의 내면에 전반사되어 상기 태양전지로 입사되는 입사각이 작아질 수 있도록 상기 측면과 상기 함몰부의 내면이 이루는 각은 하방으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 측면은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지고, 상기 함몰부의 내면은 하방으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 함몰부의 단면은 구면 또는 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  16. 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서,
    상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부가 구비되고,
    상기 2차 광학 구성요소에는 상기 주변부로부터 출광된 광이 입사되는 측면과, 상기 중심부로부터 집광된 광이 입사되며 중심부에 함몰부가 형성되는 상면이 구비되고,
    상기 함몰부에는 상기 측면으로부터 입사된 광이 반사되도록 반사코팅되는 내측면과 상기 중심부로부터 집광된 광이 상기 태양전지로 입사되는 저면이 구비되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  17. 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서,
    상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되고,
    상기 2차 광학 구성요소는 상기 중심부로부터 하방으로 연장되어 상기 1차 광학 구성요소와 일체로 형성되며,
    상기 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.
  18. 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서,
    상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되며,
    상기 2차 광학 구성요소의 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 소정간격으로 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지모듈.

KR1020110099856A 2011-09-30 2011-09-30 집광형 태양전지모듈 KR101289341B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110099856A KR101289341B1 (ko) 2011-09-30 2011-09-30 집광형 태양전지모듈
PCT/KR2012/000022 WO2013047959A1 (ko) 2011-09-30 2012-01-02 집광형 태양전지모듈{concentrating photovoltaic module}

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110099856A KR101289341B1 (ko) 2011-09-30 2011-09-30 집광형 태양전지모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130035519A true KR20130035519A (ko) 2013-04-09
KR101289341B1 KR101289341B1 (ko) 2013-07-29

Family

ID=48437323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110099856A KR101289341B1 (ko) 2011-09-30 2011-09-30 집광형 태양전지모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101289341B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438130B1 (ko) * 2013-03-08 2014-09-16 (주)애니캐스팅 집광형 태양전지모듈
KR20190032814A (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 엘지이노텍 주식회사 수광렌즈 모듈 및 수광렌즈
KR20190032813A (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 엘지이노텍 주식회사 수광렌즈 모듈 및 라이다
KR20200036528A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 주식회사 포스코 필터링패널 및 이를 포함하는 태양광 발전모듈

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103901595B (zh) * 2014-03-13 2017-12-12 石晶 一种光线汇聚装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258291A (ja) * 2001-12-27 2003-09-12 Daido Steel Co Ltd 集光式太陽光発電装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438130B1 (ko) * 2013-03-08 2014-09-16 (주)애니캐스팅 집광형 태양전지모듈
KR20190032814A (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 엘지이노텍 주식회사 수광렌즈 모듈 및 수광렌즈
KR20190032813A (ko) * 2017-09-20 2019-03-28 엘지이노텍 주식회사 수광렌즈 모듈 및 라이다
KR20200036528A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 주식회사 포스코 필터링패널 및 이를 포함하는 태양광 발전모듈

Also Published As

Publication number Publication date
KR101289341B1 (ko) 2013-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI404975B (zh) 集光方法、集光系統以及光能轉換裝置
US20130104984A1 (en) Monolithic photovoltaic solar concentrator
US8471142B1 (en) Solar energy systems using external reflectors
CN1971948A (zh) 用于太阳能光电发电机的使用叠加原理的日光会聚透镜、工序以及装置
KR101289341B1 (ko) 집광형 태양전지모듈
KR100933213B1 (ko) 태양광 발전용 집광 렌즈
JP2013545260A (ja) 集束太陽光誘導モジュール
CN101923209A (zh) 集光装置
KR101437900B1 (ko) 집광형 태양전지모듈
US20140048117A1 (en) Solar energy systems using external reflectors
JP2013211487A (ja) 二次レンズ、太陽電池実装体、集光型太陽光発電ユニット及び集光型太陽光発電モジュール
KR101207852B1 (ko) 평판형 고집광 태양전지 모듈 및 이를 이용한 태양광 트랙커
EP2528110B1 (en) Photovoltaic system for efficient solar radiation collection and solar panel incorporating same
KR200436051Y1 (ko) 태양광 집광장치
CN111725342A (zh) 高吸收率的光伏组件
KR20130085132A (ko) 태양광 발전용 프레넬 렌즈 - 광가이드 복합형 집광 렌즈 장치
JP2014010251A (ja) 二次レンズ、太陽電池実装体、集光型太陽光発電装置、および集光型太陽光発電モジュール
KR101438130B1 (ko) 집광형 태양전지모듈
KR101272121B1 (ko) 집광형 태양전지모듈
JP2018060978A (ja) 集光型太陽光発電装置
KR101295040B1 (ko) 광가이드 집광형 태양광 발전장치
KR101357200B1 (ko) 박형 집광형 태양전지모듈
TWI538239B (zh) Light collection device and its light collection method
KR101851138B1 (ko) 단일 광학계를 이용한 집광형 태양전지모듈
KR101437909B1 (ko) 캐리어 보호기능을 갖는 2차 광학 구성요소 및 이를 구비하는 집광형 태양전지모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160718

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee