KR20130065554A - 태양전지 구조물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층을 형성함으로써 태양광이 있는 동안 최대의 효율로 태양광을 흡수하는 것은 물론 설치가 용이한 태양전지에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 태양전지는 전도성 심재를 전극으로 하고, 상기 전도성 심재의 외주면에 형성된 반도체층으로 이루어지며, 상기 반도체층은 N형 또는 P형 중 선택된 어느 하나로 이루어진 제1반도체층과 진성실리콘으로 이루어진 제2반도체층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층을 형성함으로써 태양광이 있는 동안 최대의 효율로 태양광을 흡수하는 것은 물론 설치가 용이한 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고있다.
태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 태양전지라 한다)를 일컫는다.
이러한, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 태양광이 입사되면 태양광과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다.
이를 광기전력효과(photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 쪽으로, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다
이와 같은 태양전지의 출력특성은 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 얻어진 출력전류전압곡선 상에서 출력전류 Ip와 출력전압 Vp의 곱 Ip×Vp의 최대값(Pm)을 태양전지로 입사하는 총광에너지(S×I: S는 소자면적, I는 태양전지에 조사되는 광의 강도)로 나눈 값인 변환효율에 의해 평가된다.
태양전지의 변환효율을 향상시키기 위해서는 태양전지의 태양광에 대한 흡수율을 높이고, 캐리어들의 재결합 정도를 줄여야 하며, 반도체 기판 및 전극에서의 저항을 낮추어야 한다. 태양전지에 대한 연구들은 대체로 이들과 관련하여 진행되고 있다.
최근에는 전면에서의 전극에 의한 흡수율 감소를 없애기 위하여, 전극 모두를 후면에 설치하는 IBC(Interdigit Back Contact cell)형 태양전지가 개발되고 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 10-2008-0087337호(ＩＢＣ형 태양전지의 제조방법 및 ＩＢＣ형 태양전지)는 후면전극형 태양전지에 관한 것으로, 제조 공정을 개선하여 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 감소하고 있는 효과가 있다고 하고 있으나, 기본적으로 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 태양광 모듈은 일측면에서만 태양광을 흡수하기 때문에 바닥에 눕혀놓는 형태로 구성되어 있어 아침시간이나 늦은 오후 시간에는 태양광의 흡수효율이 낮았다.
둘째, 태양광 흡수효율을 높이기 위해서는 태양광을 추적하는 추적기를 별도로 구성하고, 추적기에서의 추적결과에 따라 모터를 이용해 태양광 모듈을 해당 방향으로 계속 이동시켜야 태양광 모듈을 구성하는 별도의 추가비용이 소요되므로 이는 결국 태양광 모듈 생산 단가가 증가되는 문제로 이어지게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층을 형성함으로써 태양광이 있는 동안 최대의 효율로 태양광을 흡수하는 것은 물론 설치가 용이한 태양전지를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 설치 및 착용이 용이한 태양전지를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 태양전지는, 전도성 심재를 전극으로 하며, 상기 전도성 심재의 외주면에 반도체층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 태양전지는 전도성 심재를 전극으로 하고, 상기 전도성 심재의 외주면에 형성된 반도체층으로 이루어지며, 상기 반도체층은 N형 또는 P형 중 선택된 어느 하나로 이루어진 제1반도체층과 진성실리콘으로 이루어진 제2반도체층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 태양전지는 단면 형상이 원형으로 이루어지는 전도성 심재를 전극으로 하며, 상기 전도성 심재의 외주면에는 반도체층이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 태양전지가 모든 면에서 태양광을 흡수하도록 구성되어 있으므로 그 설치형태가 자유로울뿐 아니라 태양광 흡수 효율을 시간에 관계없이 최대화할 수 있다.
둘째, 태양전지를 세워서 구성하고 모든 면에서 태양광을 흡수할 수 있기 때문에 태양광 추적기나 모터 등이 불필요하므로 최대한 저렴하게 태양전지를 구성할 수 있다.
셋째, 특별히 그 크기를 제한할 필요가 없으므로 산업용뿐 아니라 개인용 및 휴대용으로 구성하기 용이하다.
도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 태양전지의 제1구성예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 태양전지의 제2구성예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 태양전지의 구조를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 5는 본 발명 제2실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 전도성 심재와 도금층을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명 제3실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 태양전지의 제1설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 나타낸 태양전지의 제2설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1에 나타낸 태양전지의 제3설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 태양전지의 제1구성예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 태양전지의 제2구성예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 태양전지의 구조를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 5는 본 발명 제2실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 전도성 심재와 도금층을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명 제3실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 태양전지의 제1설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 나타낸 태양전지의 제2설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1에 나타낸 태양전지의 제3설치예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 태양전지의 제1구성예를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 태양전지의 제2구성예를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 1에 나타낸 태양전지의 구조를 설명하기 위한 종단면도이다.
본 발명 제1실시예에 따른 태양전지는 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 전도성 심재(10), 반도체층은 진도성 심재(10) 외주면에 형성되는 제1반도체층(20)과, 제1반도체층(20) 외주면에 형성되는 제2반도체층(30)으로 구성된다.
여기서, 전도성 심재(10)는 태양전지의 전극으로써, 탄소재질이나 금속재질 및 전도성 섬유 중 하나로 구성할 수 있다.
그리고, 탄소재질로 구성하는 경우에는 탄소섬유로 구성할 수 있다.
한편, 전도성 심재(10)를 금속 재질로 구성하는 경우에는 그 재질을 특별히 한정할 필요는 없으나 은 또는 알루미늄으로 구성하는 것이 바람직하다.
여기서, 제1반도체층(20)은 태양광 중 전자를 흡수하는 N형 반도체 또는 태양광 중 정공을 흡수하는 P형 반도체로 이루어진다.
또한, 제2반도체층(30)은 진성 실리콘으로 구성된다.
도 5는 본 발명 제2실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 도 5에 나타낸 전도성 심재와 도금층을 상세하게 나타낸 도면이다.
본 발명 제2실시예에 따른 태양전지는 도 5 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 전도성 심재(10)와 금속피막(40) 및 반도체층으로 구성되며, 진도성 심재(10) 외주면에 금속피막(40)이 형성되고, 금속피막(40)의 외주면에 제1반도체층(20)이 형성되며, 제1반도체층(20) 외주면에 제2반도체층(30)이 형성된 것으로 구성된다.
여기서, 전도성 심재(10)는 태양전지의 전극으로써, 탄소재질이나 금속재질 및 전도성 섬유 중 하나로 구성할 수 있다.
그리고, 탄소재질로 구성하는 경우에는 탄소섬유로 구성할 수 있다.
또한, 전도성 심재(10)를 금속 재질로 구성하는 경우에는 그 재질을 특별히 한정할 필요는 없으나 은 또는 알루미늄으로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 금속피막(40) 역시 은 또는 알루미늄 피막으로 구성할 수 있다.
여기서, 제1반도체층(20)은 태양광 중 전자를 흡수하는 N형 반도체 또는 태양광 중 정공을 흡수하는 P형 반도체로 이루어진다.
또한, 제2반도체층(30)은 진성 실리콘으로 구성된다.
도 7은 본 발명 제3실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명 제3실시예에 따른 태양전지는 도 7에 나타낸 바와 같이,
각각 전도성 심재(10 : 11, 12)로써 서로 소정간격 이격된 제 1전극(11)과 제 2 전극(11), 제1전극(11) 외주면에 형성되어 태양광의 전자를 흡수하는 n형 제1반도체층(21), 제2전극(12) 외주면에 형성되어 태양광의 정공을 흡수하는 p형 제1반도체층(22) 및 n형 제1반도체층(21)과 p형 제1반도체층(22) 외주면에 형성된 제2반도체층(30)으로 구성된다.
여기서, 전도성 심재(10)는 태양전지의 전극으로써, 탄소재질이나 금속재질 및 전도성 섬유 중 하나로 구성할 수 있다.
그리고, 탄소재질로 구성하는 경우에는 탄소섬유로 구성할 수 있다.
또한, 전도성 심재(10)를 금속 재질로 구성하는 경우에는 그 재질을 특별히 한정할 필요는 없으나 제1전극(11)은 알루미늄(Al), 제2전극(12)은 은(Ag)으로 구성한다.
또한, 제2반도체층(30)은 진성 실리콘으로 구성된다.
도 8은 도 1에 나타낸 태양전지의 제1설치예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 1에 나타낸 태양전지의 제2설치예를 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 1에 나타낸 태양전지의 제3설치예를 설명하기 위한 도면으로, 도 8은 도 1에 나타낸 태양전지가 병렬로 배치된 것을 나타내고 있다.
그리고, 도 9는 도 1에 나타낸 태양전지들 다수 개가 하나의 층을 이루며, 층들이 상하로 형성되되, 그 길이방향이 매트릭스형태로 교차되게 배치된 것을 나타내고 있다.
또한, 도 10은 도 1에 나타낸 태양전 태양전지들이 그물망 형태로 서로 교호로 꼬이면서 교차되게 배치된 것을 나타내고 있다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 전도성 심재 11 : 제1전극
12 : 제2전극 20 : 제1반도체층
30 : 제2반도체층 40 : 금속피막
12 : 제2전극 20 : 제1반도체층
30 : 제2반도체층 40 : 금속피막
Claims (20)
- 전도성 심재를 전극으로 하며, 상기 전도성 심재의 외주면에 반도체층이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 심재는 탄소재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 심재는 전도성섬유 또는 탄소섬유 중 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 심재는 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제4항에 있어서,
상기 전도성 심재는 은(Ag)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제4항에 있어서,
상기 전도성 심재는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제3항에 있어서,
상기 탄소섬유 또는 탄소봉의 표면에는 금속피막이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 금속피막은 은(Ag) 피막인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 금속피막은 알루미늄(Al) 피막인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 반도체층은 N형 반도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 반도체층은 P형 반도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 전도성 심재를 전극으로 하고, 상기 전도성 심재의 외주면에 형성된 반도체층으로 이루어지며, 상기 반도체층은 N형 또는 P형 중 선택된 어느 하나로 이루어진 제1반도체층과 진성실리콘으로 이루어진 제2반도체층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제12항에 있어서,
상기 제2반도체층의 내부에는 단일의 제1반도체층이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제12항에 있어서,
상기 제2반도체층의 내부에는 복수 개의 제1반도체층이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지. - 단면 형상이 원형으로 이루어지는 전도성 심재를 전극으로 하며, 상기 전도성 심재의 외주면에는 반도체층이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제15항에 있어서,
상기 전도성 심재는 탄소섬유 또는 탄소봉 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제15항에 있어서,
상기 반도체층은 N형 또는 P형 중 선택된 어느 하나로 이루어진 제1 반도체층과 진성실리콘으로 이루어진 제2 반도체층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. - 청구항 1, 청구항 12 또는 청구항 15 중 어느 하나의 청구항의 태양전지가 병렬로 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 청구항 1, 청구항 12 또는 청구항 15 중 어느 하나의 청구항의 태양전지들 다수 개가 하나의 층을 이루며, 상기 층들은 상하로 형성되되, 그 길이방향이 매트릭스형태로 교차배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 청구항 1, 청구항 12 또는 청구항 15 중 어느 하나의 청구항의 태양전지들이 그물망 형태로 서로 교호로 꼬이면서 교차되게 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020110132466A KR20130065554A (ko) | 2011-12-10 | 2011-12-10 | 태양전지 구조물 |
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| KR20130065554A true KR20130065554A (ko) | 2013-06-19 |
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-
2011
- 2011-12-10 KR KR1020110132466A patent/KR20130065554A/ko not_active Application Discontinuation
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