KR20140021839A - Concentrating photovoltaics apparatus having non-powered solar light tracking function - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a light-collecting type solar energy generating device with a powerless sunlight tracing function which includes a solar cell panel unit (200) producing electricity by utilizing sunlight; a solar cell unit which includes a sunlight collecting unit forming a focus of sunlight on the top surface of the solar cell panel unit (200) by collecting incident sunlight which is formed on the top of the solar cell panel unit (200); a sunlight tracing unit (300) which is composed of an expandable member (310) and a fixed member (320) having different thermal expansion indexes and which controls the top surface of the solar cell panel unit (200) to face the sunlight while being bent in one direction by heat transmitted from the solar cell panel unit (200). [Reference numerals] (AA) Sunlight

Description

무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치{Concentrating Photovoltaics Apparatus Having Non-Powered Solar Light Tracking Function}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a concentrating photovoltaic generation device having a non-

본 발명은 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부의 동력원의 도움없이 무동력으로 태양광의 입사각 변화에 대응하여 태양의 위치를 추적하여 태양전지 패널의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 자동적으로 제어되어 태양광 발전 효율을 극대화한 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a concentrating solar power generation apparatus having a non-powered solar tracking function, and more particularly, to a solar concentrating solar power generation apparatus having a sun-visible solar tracking system that tracks the position of the sun in response to a change in incident angle of solar light, And more particularly, to a condensing type solar cell power generation device having a non-powered solar tracking function that maximizes photovoltaic power generation efficiency by automatically controlling the top surface to face the sunlight.

집광형 태양광 발전(CPV, Concentrated Photovoltaic)은 렌즈나 거울 등을 이용하여 태양광을 집속시키고 집속되는 지점에 태양전지(Solar Cell)를 배치하여 집속 태양광 빔에 의해 태양광 발전을 하는 기술로써, 태양광의 집속에 따른 태양전지의 재료를 적게 할 수 있어, InGaP, GaAs, InGaAs, Ge와 같은 고가의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 태양전지 재료를 이용하는 경우 필수적으로 선택하는 기술이다.Concentrated Photovoltaic (CPV) is a technology that focuses solar light using a lens or a mirror and arranges a solar cell at a focused point to generate solar light by a focused solar beam. , It is possible to reduce the amount of solar cell material due to solar focusing and is an indispensable technology when using an expensive III-V compound solar cell material such as InGaP, GaAs, InGaAs, and Ge.

일반적인 평판 태양전지와 달리 상기 집광형 태양광 발전 기술을 적용할 경우, 하루 시간의 변화에 따른 태양의 위치 변화와 계절 변화에 따른 태양의 위도 변화 등에 집속빔의 위치가 변하기 때문에 태양광의 위치에 대응하기 위한 태양광 추적기(Solar Tracker)의 사용이 필수적이다.Unlike the conventional flat solar cell, when the above-mentioned condensing type solar power generation technology is applied, since the position of the focusing beam changes with the change of the sun position due to the change of day time and the change of the sun's latitude with the seasonal change, The use of a solar tracker is essential.

그러나, 상기 태양광 추적기를 집광형 태양광 발전 시스템에 적용하기 위해서는 추적장치를 설치하기 위한 설치비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 태양광 발전기 운용 중에도 태양광을 추적하기 위한 추가적인 동력을 소비하는 측면이 존재하게 되는 문제점이 있었다.
However, in order to apply the solar tracker to the concentrating solar power generation system, not only a large installation cost is required to install the tracking device, but there is a side in which additional power is consumed to track the sunlight even when the solar power generator is operated There was a problem to be done.

한국 공개특허공보 제2012-0067325호(2012.06.25), 태양광 발전 장치 및 태양광 전지판 조절 방법Korean Unexamined Patent Publication No. 2002-0067325 (Jun. 25, 2012), Photovoltaic power generation apparatus and method for adjusting solar panel

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 외부의 동력원의 도움없이 무동력으로 자전에 의한 태양의 위치변화에 따른 태양광 입사각의 변화 및 공전에 의한 태양의 위도변화에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하여 태양의 위치를 추적하여 태양전지 패널의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 자동적으로 제어되어 태양광 발전 효율을 극대화한 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치를 제공하는 것에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for adjusting the sun's angle of incidence according to a change in the sun's position due to rotation of the sun by non- Type sunlight tracking function that maximizes photovoltaic power generation efficiency by automatically controlling the top surface of the solar cell panel to face the sunlight by tracking the position of the sun in accordance with the change of the incident angle of the sunlight. And to provide a photovoltaic device.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치는, 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양전지 패널부(200)와, 상기 태양전지 패널부(200)의 상부에 배치되며 입사되는 태양광을 집속시켜 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 태양광의 초점을 형성하는 태양광 집속부(100)를 포함하는 태양전지 유닛; 및 상기 태양전지 유닛의 하부에 체결되어 상기 태양전지 유닛을 지지하되, 열팽창계수를 달리하는 팽창부재(310)와 고정부재(320)로 이루어져 상기 태양전지 패널부(200)로부터 전달되는 열에 의해 일방향으로 굴절되면서 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 조절하는 태양광 추적부(300);를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a concentrating solar power generation system including a solar cell module including a solar cell panel unit for generating power using solar light, And a solar light focusing unit (100) disposed at an upper portion of the solar cell module (200) and focusing sunlight to form a focal point of sunlight on an upper surface of the solar cell panel unit (200). And an expansion member (310) and a fixing member (320), which are fastened to the lower portion of the solar cell unit and support the solar cell unit, having different thermal expansion coefficients, And adjusts the upper surface of the solar panel unit 200 to be opposed to the sunlight while being refracted by the sunlight.

여기서, 상기 태양광 추적부(300)의 팽창부재(310)와 고정부재(320)는, 상하 방향으로 연장된 금속판의 형태로 형성되어 각 측부가 상호 접착되되, 상기 팽창부재(310)는 상기 고정부재(320)보다 상대적으로 큰 열팽창계수를 갖는 금속재질로 형성되며, 상기 고정부재(320)는 상기 팽창부재(310)보다 상대적으로 작은 열팽창계수를 갖는 금속재질로 형성될 수 있다.Here, the expansion member 310 and the fixing member 320 of the solar ray tracking unit 300 are formed in the form of metal plates extending in the vertical direction, and the respective sides are bonded to each other, The fixing member 320 may be formed of a metal material having a thermal expansion coefficient relatively larger than that of the fixing member 320 and the fixing member 320 may be formed of a metal material having a thermal expansion coefficient relatively smaller than that of the expansion member 310.

또한, 상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 유닛의 하부에 체결되되, 상기 태양광 추적부(300) 내에서 상기 고정부재(320)는 상기 태양전지 유닛의 중심위치를 향해 배치되며 상기 팽창부재(310)는 상기 태양전지 유닛의 외측 둘레를 향해 배치될 수 있다.The solar tracking unit 300 is coupled to the lower portion of the solar cell unit, and the fixing member 320 is disposed in the solar tracking unit 300 toward the center position of the solar cell unit The expansion member 310 may be disposed toward the outer circumference of the solar cell unit.

또한, 상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 패널부(200)의 양측 하부에 복수 개가 체결될 수 있다.In addition, a plurality of solar tracking units 300 may be fastened to lower portions of both sides of the solar cell panel unit 200.

또한, 상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 패널부(200)의 둘레 하부를 따라 일정 간격으로 복수 개가 체결될 수 있다.A plurality of solar tracking units 300 may be fastened at predetermined intervals along the circumferential lower portion of the solar cell panel unit 200.

또한, 상기 태양전지 패널부(200)는, 원형의 판 형태로 형성되며, 상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 패널부(200)의 원주 둘레를 따라 일정 간격으로 복수 개가 체결될 수 있다.The solar cell panel part 200 is formed in the shape of a circular plate and a plurality of solar cell tracking parts 300 are fastened at regular intervals along the circumference of the solar cell panel part 200 .

또한, 상기 태양광 집속부(100)는, 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 대하여 수평하게 배치되는 볼록렌즈일 수 있다.The solar light focusing unit 100 may be a convex lens arranged horizontally with respect to the upper surface of the solar cell panel unit 200.

또한, 상기 태양광 집속부(100)는, 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 대하여 수평하게 배치되는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)일 수 있다.The solar light focusing unit 100 may be a Fresnel lens arranged horizontally with respect to the upper surface of the solar cell panel unit 200.

또한, 상기 태양광 추적부(300)와 상기 태양전지 패널부(200) 사이에는, 상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 상기 태양광 추적부(300)로 전달하는 열전달부재가 배치될 수 있다.A heat transfer member for transferring the heated heat of the solar cell panel unit 200 to the solar tracking unit 300 is disposed between the solar tracking unit 300 and the solar cell panel unit 200 .

한편, 상기 태양전지 패널부(200)의 하부에는, 상기 집속된 태양광에 의해 가열된 열을 방출하기 위한 방열판이 배치되며, 상기 태양광 추적부(300)는 상기 방열판의 하부에 배치되어 상기 방열판을 통해 상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 전달받을 수 있다.
In the meantime, a heat radiating plate for emitting heat heated by the focused sunlight is disposed in a lower part of the solar panel part 200, and the solar tracking part 300 is disposed below the heat radiating plate, The heated heat of the solar cell panel unit 200 can be transmitted through the heat sink.

본 발명에 따른 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치에 의하면, 외부의 동력원의 도움없이 무동력으로 태양광의 입사각 변화에 대응하여 태양의 위치를 추적하여 태양전지 패널의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 자동적으로 제어되어 태양광 발전 효율을 극대화할 수 있음은 물론, 저가의 비용으로 태양광 추적기능을 구현할 수 있으므로 상대적으로 태양광 발전 시스템을 구축하기 위한 설치 비용을 절감할 수 있다.According to the concentrating photovoltaic power generation apparatus having the non-powered solar tracking function according to the present invention, the position of the sun is tracked in response to a change in incident angle of sunlight in a non-powered manner without the aid of an external power source, It is possible to maximize the efficiency of the photovoltaic power generation by automatically controlling the photovoltaic system to face the photovoltaic power, and it is possible to implement the photovoltaic tracking function at a low cost, thereby reducing the installation cost for constructing the photovoltaic power generation system .

또한, 태양광 발전장치를 운용하는 중에도 태양광을 추적하기 위한 추가적인 동력을 소비하지 않으므로, 태양광 발전 효율을 더욱 극대화할 수 있으며, 태양광 발전 시스템의 구조가 간소화되므로 상대적으로 시스템의 수명이 길어지며 시스템의 유지보수가 보다 용이해지는 장점이 있다.
In addition, even when the solar power generation apparatus is operated, the solar power generation efficiency can be further maximized because no additional power for tracking the solar power is consumed, and the structure of the solar power generation system is simplified, so that the life of the system is relatively long And the maintenance of the system becomes easier.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 태양광의 입사각이 변화함에 따라 태양전지 패널부의 상부면에 집속되는 태양광의 초점(P)이 중앙에서 일측방향으로 편중되는 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 태양전지 패널부의 일측이 가열되면서 전달되는 열에 의해 태양광 추적부가 굴절되어 태양전지 패널부의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 조절되는 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수 개의 태양광 추적부가 태양전지 패널부의 하부에 체결되는 구성을 나타낸 단면도,
도 5는 태양광의 입사각이 변화함에 따라 태양전지 패널부의 상부면에 집속되는 태양광의 초점(P)이 중앙에서 일측방향으로 편중되는 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 태양전지 패널부의 일측이 가열되면서 전달되는 열에 의해 일측에 배치된 태양광 추적부가 굴절되어 태양전지 패널부의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 조절되는 상태를 나타낸 단면도,
도 7는 태양광의 입사각이 변화함에 따라 태양전지 패널부의 상부면에 집속되는 태양광의 초점(P)이 중앙에서 타측방향으로 편중되는 상태를 나타낸 단면도,
도 8은 태양전지 패널부의 타측이 가열되면서 전달되는 열에 의해 타측에 배치된 태양광 추적부가 굴절되어 태양전지 패널부의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 조절되는 상태를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a condensing type solar cell power generation device having a non-powered solar tracking function according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a state in which the focus P of sunlight focused on the upper surface of the solar cell panel portion is biased in one direction from the center as the incident angle of sunlight changes,
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a state in which one side of the solar cell panel portion is heated so that the solar cell tracking portion is refracted by the heat transmitted thereto and the upper surface of the solar cell panel portion is adjusted to face the sunlight.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration in which a plurality of solar-ray tracking units according to a preferred embodiment of the present invention are fastened to a lower portion of a solar-
5 is a cross-sectional view showing a state in which the focus P of sunlight focused on the upper surface of the solar cell panel portion is biased in one direction from the center as the incident angle of sunlight changes,
6 is a cross-sectional view illustrating a state in which one side of the solar cell panel part is heated and refracted by the solar-ray tracking part disposed on one side by heat, and the upper surface of the solar cell panel part is adjusted to face the sunlight.
7 is a cross-sectional view showing a state in which the focus P of sunlight focused on the upper surface of the solar cell panel portion is shifted from the center to the other side as the incident angle of sunlight changes,
8 is a cross-sectional view illustrating a state in which the solar cell tracking part disposed on the other side is refracted by the heat transmitted from the other side of the solar cell panel part so that the upper surface of the solar cell panel part is adjusted to face the sunlight.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치(이하에서는 '집광형 태양광 발전장치'라 함)는, 외부의 동력원의 도움없이 무동력으로 태양광의 입사각 변화에 대응하여 태양의 위치를 추적하여 태양전지 패널부(200)의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 자동적으로 제어되어 태양광 발전 효율을 극대화한 집광형 태양광 발전장치로서, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 태양전지 유닛 및 태양광 추적부(300)를 포함하여 구비된다.(Hereinafter, referred to as a 'condensing type solar power generation device') equipped with a non-powered solar tracking function according to a preferred embodiment of the present invention, 1 to 8 (a) to 8 (c) are diagrams for explaining the operation of the solar cell panel unit 200 according to the first embodiment of the present invention, And includes a solar cell unit and a solar tracking unit 300, as shown in FIG.

먼저, 상기 태양전지 유닛는, 입사되는 태양광을 굴절 또는 반사하여 집속시켜 전력을 생성시키는 구성요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양전지 패널부(200)와, 상기 태양전지 패널부(200)의 상부에 배치되며 입사되는 태양광을 집속시켜 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 태양광의 초점(P)을 형성하는 태양광 집속부(100)을 포함하여 구비된다.1, the solar cell unit includes a solar cell panel unit 200 for generating electric power by using solar light, as shown in FIG. 1, A sun light focusing unit 100 disposed at an upper portion of the solar panel unit 200 and focusing the incident sunlight to form a focus P of sunlight on the upper surface of the solar panel unit 200, .

여기서, 상기 태양전지 패널부(200)는 하나의 솔라셀 패널 또는 복수 개의 솔라셀 패널이 다중접합된 솔라셀 어레이일 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 태양전지 재료로 이루어진 고효율 태양전지 패널을 이용한다.Here, the solar cell panel unit 200 may be a solar cell panel or a solar cell array in which a plurality of solar cell panels are multi-bonded, and uses a high efficiency solar cell panel made of a III-V compound solar cell material.

상기 태양광 집속부(100)는, 집광형 태양광 발전(CPV)에서 이용되는 태양광 집속부재로서, 상기 태양전지 패널부(200)의 상부에 일정간격 이격배치되되 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 대하여 수평하게 배치된다.The sun light focusing unit 100 is a solar light focusing member used in a condensing type solar power generation (CPV), and is disposed at a predetermined distance above the solar cell panel unit 200, As shown in Fig.

여기서, 상기 태양광 집속부(100)는 렌즈의 양면 또는 한면이 볼록하여 초점거리가 양(陽)인 볼록렌즈를 이용할 수 있으며, 장치의 소형화를 위해 도면에 도시된 바와 같이 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 대하여 수평하게 배치되며 복수 개의 동그라미띠 모양의 렌즈로 분할 형성되어 각 띠에 프리즘작용을 갖도록 구비된 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)가 이용될 수도 있다.Here, the sun light focusing unit 100 may use a convex lens having a positive focal length with both sides of the lens being convex or one side thereof being convex. In order to miniaturize the apparatus, A Fresnel lens may be used, which is disposed horizontally with respect to the upper surface of the lens 200 and is divided into a plurality of ring-shaped lenses so that each of the lenses has a prism action.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 유닛는 입사되는 태양광을 태양전지 패널부(200)의 상부면 상의 일위치에 집속시켜 일반적인 태양전지와 비교하여 보다 발전효율이 증대된 구조를 갖는다.As shown in FIG. 1, the solar cell unit has a structure in which incident solar light is focused at a position on the upper surface of the solar cell panel unit 200, thereby increasing the power generation efficiency as compared with a general solar cell .

상기 태양광 추적부(300)는, 자전에 의한 태양의 위치변화에 따른 태양광 입사각의 변화 또는 공전에 의한 태양의 위도변화에 따른 태양광 입사각의 변화에 대응하여 태양의 위치를 추적하여 태양전지 패널부(200)의 상부면이 태양광과 항상 수직으로 대향하도록 자동적으로 조절하는 구성요소로서, 도면에 도시된 바와 같이 상기 태양전지 유닛의 하부에 체결되어 상기 태양전지 유닛을 지지하되, 열팽창계수(Coefficient of Expansion)를 달리하는 팽창부재(310)와 고정부재(320)로 이루어져 상기 태양전지 패널부(200)로부터 전달되는 열에 의해 평창하면서 상단이 일방향으로 굴절되면서 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 조절한다.The solar tracking unit 300 tracks the position of the sun in accordance with the change of the incident angle of the sun due to the rotation of the sun or the change of the angle of incidence of the sun with the change of the latitude of the sun by the revolution, The solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a plurality of solar cell units, a plurality of solar cell units, The solar cell panel unit 200 includes an expansion member 310 and a fixing member 320 that are different from each other in the coefficient of expansion of the solar cell panel unit 200. The upper surface of the solar cell panel unit 200 is flat, So as to face the sunlight.

여기서, 태양광 추적부(300)의 팽창부재(310)와 고정부재(320)는 상하 방향으로 연장된 금속판의 형태로 형성되어 각 측부가 상호 접착되되, 상기 팽창부재(310)는 고정부재(320)보다 상대적으로 큰 열팽창계수를 갖는 금속재질로 형성되며, 상기 고정부재(320)는 팽창부재(310)보다 상대적으로 작은 열팽창계수를 갖는 금속재질로 형성된다.The expansion member 310 and the fixing member 320 of the solar ray tracking unit 300 are formed in the form of metal plates extending in the vertical direction so that the respective sides are bonded to each other, The fixing member 320 is formed of a metal material having a thermal expansion coefficient that is relatively smaller than that of the expansion member 310.

또한, 상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 유닛의 하부에 체결되되, 상기 태양광 추적부(300) 내에서 고정부재(320)는 상기 태양전지 유닛의 중심위치를 향해 수직 배치되며 상기 팽창부재(310)는 태양전지 유닛의 외측둘레를 향해 수직배치되는 형태로 고정 장착된다.The solar tracking unit 300 is coupled to a lower portion of the solar cell unit. In the solar tracking unit 300, the fixing member 320 is vertically disposed toward the center position of the solar cell unit The expansion member 310 is fixedly mounted in a form vertically arranged toward the outer periphery of the solar cell unit.

이때, 상기 팽창부재(310)가 갖는 열팽창계수는, 태양전지 패널부(200)로부터 전달되는 열의 온도크기에 대비하여 태양광 추적부(300)의 상단이 굴절되는 각도를 반복적으로 측정하여 얻어진 데이터에 따라 정해지는 것이 바람직하다.The coefficient of thermal expansion of the expansion member 310 is determined by repeatedly measuring the angle at which the upper end of the solar tracking unit 300 is refracted relative to the temperature of the heat transmitted from the solar cell panel unit 200, . ≪ / RTI >

단, 도 1과 같이 태양광이 수직으로 입사하여 태양광 집속부(100)에 의해 집속되는 초점(P)의 위치가 태양전지 패널부(200)의 중앙부위치에 배치되면 태양광 추적부(300)는 동작하지 않고 수직배치된 상태를 유지하게 되는데, 이때, 상기 태양광에 의해 태양전지 패널부(200)가 일정온도 이상 가열되어 상기 태양광 추적부(300)로 가열된 열이 전달되더라도 상기 태양광 추적부(300)의 상단이 굴절되지 않도록 열팽창계수에 의해 굴절되기 시작하는 임계치가 설정되도록 구비되는 것이 바람직하다.1, when the position of the focal point P focused by the sun light focusing part 100 after the sunlight is incident vertically is disposed at a central position of the solar cell panel part 200, Even if the solar panel part 200 is heated by the solar light at a certain temperature or more and the heat heated by the solar tracking part 300 is transmitted to the solar panel part 200, It is preferable that a threshold value that is set to be refracted by the thermal expansion coefficient is set so that the upper end of the solar tracking unit 300 is not refracted.

도 2에 도시된 바와 같이 태양광의 입사각이 변화함에 따라 상기 태양광 집속부(100)에 의해 집속되는 태양광의 초점(P)이 태양전지 패널부(200)의 중앙부에서 일측방향으로 이동하게 되면, 상기 태양전지 패널부(200)의 일측부분이 가열되면서 하부에 배치된 태양광 추적부(300)로 전달되고, 가열된 열을 전달받은 태양광 추적부(300)는 전달된 열에 의해 팽창하면서 길어지게 되어 상기 전달된 열에 대응하는 정도로 태양광 추적부(300)의 상단이 일방향으로 굴절되도록 동작하는 것이다.2, when the focal point P of sunlight focused by the solar light focusing part 100 moves in one direction from the central part of the solar cell panel part 200 as the incidence angle of sunlight changes, One part of the solar cell panel part 200 is heated and transferred to the solar tracking part 300 disposed at the lower part. The solar tracking part 300, which receives the heated heat, And the upper end of the solar tracking unit 300 is deflected in one direction to a degree corresponding to the transmitted heat.

그리고, 상기 태양광 추적부(300)와 태양전지 패널부(200) 사이에는 상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 상기 태양광 추적부(300)로 전달하는 열전달부재가 배치되거나, 상기 태양전지 패널부(200)의 하부에는 집속된 태양광에 의해 가열된 열을 방출하기 위한 방열판이 배치되며, 상기 태양광 추적부(300)는 상기 방열판의 하부에 배치되어 상기 방열판을 통해 상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 전달받도록 구비될 수 있는데, 이로 인해 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 보다 효율적으로 태양광 추적부(300)로 전달하여 태양광 추적부(300)의 상단이 용이하게 굴절되도록 함과 동시에 상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 외부(태양광 추적부(300))로 방출함으로써 태양전지 패널부(200)를 냉각시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.A heat transfer member for transferring the heated heat of the solar cell panel unit 200 to the solar tracking unit 300 may be disposed between the solar tracking unit 300 and the solar cell panel unit 200, A solar panel unit (200) is disposed under the solar panel unit (200), and a heat sink for emitting heat heated by the sunlight is disposed. The solar light tracer unit (300) is disposed below the heat sink The heat of the solar panel unit 200 can be transmitted to the solar tracker 300 more efficiently by the heat of the solar panel unit 200, The upper end of the solar cell panel unit 200 is easily refracted and the heated heat of the solar cell panel unit 200 is emitted to the outside (solar tracking unit 300) You can implement the effect.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 태양의 입사각이 변화함에 따라 태양광 집속부(100)에 의해 집속되는 태양광의 초점(P)이 태양전지 패널부(200)의 중앙부 또는 일측위치에서 타측방향으로 이동할 경우 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면이 태양광과 대향하지 않게 동작할 수 있는데, 이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집광형 태양광 발전장치는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 태양전지 패널부(200)의 양측 하부에 복수 개의 태양광 추적부(300)가 체결되도록 구비될 수 있다.7, as the incidence angle of the sun changes, the focus P of the sunlight focused by the sunlight focusing unit 100 moves from the central portion of the solar cell panel unit 200 or from one side to the other side The upper surface of the solar cell panel unit 200 may operate without being opposed to the sunlight. For this purpose, the concentrating solar power generation apparatus according to the preferred embodiment of the present invention is shown in FIGS. 4 to 8 A plurality of solar tracking units 300 may be coupled to lower portions of both sides of the solar cell panel unit 200 as shown in FIG.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 태양광 추적부(300)는 태양전지 패널부(200)의 둘레 하부를 따라 일정 간격으로 복수 개가 체결될 수 있으며, 상기 태양전지 패널부(200)가 원형의 판 형태로 형성될 경우 상기 태양광 추적부(300)는 태양전지 패널부(200)의 원주 둘레를 따라 일정 간격으로 복수 개가 체결될 수도 있다.More specifically, a plurality of solar tracking units 300 may be fastened at predetermined intervals along a circumference lower part of the solar cell panel unit 200, and the solar cell panel unit 200 may have a circular plate shape The plurality of solar tracking units 300 may be fastened at predetermined intervals along the circumference of the solar cell panel unit 200.

따라서, 태양전지 패널부(200)의 하부에 배치된 복수 개의 태양광 추적부(300)를 이용하여 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면이 양방향으로 기울어면서 자동적으로 태양광과 대향하도록 동작할 수 있음은 물론, 상기 태양광 입사각이 변화하면서 상기 태양광 집속부(100)에 의한 태양광의 초점(P)이 태양전지 패널부(200)의 상부면에서 일정 형태의 궤적을 그리면서 이동하게 되더라도, 원형의 판 형태로 형성된 태양전지 패널부(200)의 원주 둘레의 하부에 체결된 각 태양광 추적부(300)가 선택적으로 굴절되므로 항상 태양전지 패널부(200)의 상부면이 태양광과 수직되게 대향하도록 동작할 수 있는 것이다.Therefore, by using a plurality of solar-ray tracking units 300 disposed under the solar panel unit 200, the upper surface of the solar panel unit 200 is tilted in both directions, The solar focal point P of the sun light focusing unit 100 moves along a locus of a predetermined shape on the upper surface of the solar cell panel unit 200 The upper surface of the solar cell panel unit 200 is always exposed to sunlight because the sunlight tracking unit 300 fastened to the lower portion of the circumference of the solar cell panel unit 200 formed in the shape of a circular plate is selectively refracted, As shown in Fig.

한편, 도면에서 설명되지 않은 도면부호 (110)은 태양광 집속부(100)와 태양전지 패널부(200)를 상호 체결시키기 위한 지지부로서, 태양광 집속부(100)와 태양전지 패널부(200) 사이에 케이싱되어 상기 태양전지 유닛의 측면을 커버함과 동시에 태양광 추적부(300)가 굴절되면서 태양전지 패널부(200)가 기울어지는 정도에 비례하여 상기 태양광 집속부(100)도 함께 기울어질 수 있도록 상기 태양전지 패널부(200)에 대하여 태양광 집속부(100)의 위치를 고정시키는 기능을 한다.
Reference numeral 110 which is not illustrated in the figure is a support for securing the sun light focusing part 100 and the solar cell panel part 200 to each other and includes a solar light focusing part 100 and a solar cell panel part 200 And covers the side surface of the solar cell unit, and at the same time, the sun light tracking unit 300 is deflected so that the solar light focusing unit 100 is also included in proportion to the degree of inclination of the solar panel unit 200 And functions to fix the position of the sun light focusing part 100 with respect to the solar cell panel part 200 so that the sun light focusing part 100 can be inclined.

다음으로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집광형 태양광 발전장치의 동작원리를 설명하기로 한다.Next, the operation principle of the condensing type solar cell power generation apparatus according to the preferred embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도 1과 같이 태양광이 수직으로 입사하여 태양광 집속부(100)에 의해 집속되는 초점(P)의 위치가 태양전지 패널부(200)의 중앙부위치에 배치되면 태양광 추적부(300)는 동작하지 않고 수직배치된 상태를 유지한다. 이때, 상기 태양광에 의해 태양전지 패널부(200)가 일정온도 이상 가열되더라도, 상기 태양광 추적부(300)로 전달되는 열은 상기 태양광 추적부(300)의 상단이 굴절되지 않도록 열팽창계수에 의해 굴절되기 시작하는 임계치에 미치지 않으므로 상기 태양광 추적부(300)는 수직배치된 상태를 유지하게 된다.1, when the position of the focus P focused by the sun light focusing unit 100 is positioned at the central position of the solar cell panel unit 200, the sun tracking unit 300 Are not operated but remain vertically arranged. In this case, even if the solar panel unit 200 is heated by the sunlight at a certain temperature or more, the heat transmitted to the solar tracking unit 300 may have a thermal expansion coefficient The photon tracking unit 300 maintains a vertically arranged state because the photon tracking unit 300 does not reach a threshold value that is started to be refracted by the photon tracking unit 300. [

이어서, 지구의 자전에 의한 태양의 위치변화에 따라 태양광 입사각의 변화하거나, 지구의 공전에 의한 태양의 위도변화에 따라 태양광 입사각이 변화하면서, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 집속부(100)에 의해 집속되는 태양광의 초점(P)이 태양전지 패널부(200)의 중앙부에서 일측방향으로 이동하게 되면, 상기 태양전지 패널부(200)의 일측부분이 가열되면서 하부에 배치된 태양광 추적부(300)로 전달되고, 도 3 및 도 6과 같이 가열된 열을 전달받은 태양광 추적부(300)는 전달된 열에 의해 팽창하면서 길어지게 되어 상기 전달된 열에 대응하는 정도로 태양광 추적부(300)의 상단이 일방향으로 굴절되도록 동작하는 것이다.Next, as the sun's incident angle changes according to the change of the position of the sun by the rotation of the earth, or the sun's incident angle changes with the change of the sun's latitude due to the earth's orbit, as shown in Figs. 2 and 5, When the focal point P of the sunlight focused by the focusing unit 100 moves in one direction from the central portion of the solar cell panel unit 200, one side of the solar cell panel unit 200 is heated 3 and FIG. 6, the solar tracking unit 300, which receives the heated heat as shown in FIGS. 3 and 6, is expanded and expanded by the transmitted heat, The upper end of the light tracing unit 300 is deflected in one direction.

반면에, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 태양광 집속부(100)에 의해 집속되는 태양광의 초점(P)이 태양전지 패널부(200)의 중앙부 또는 일측위치에서 타측방향으로 이동하게 되면, 상기 태양전지 패널부(200)의 타측부분이 가열되면서 하부에 배치된 태양광 추적부(300)로 전달되고, 도 8과 같이 가열된 열을 전달받은 태양광 추적부(300)는 전달된 열에 의해 팽창하면서 길어지게 되어 상기 전달된 열에 대응하는 정도로 태양광 추적부(300)의 상단이 일방향으로 굴절되도록 동작하게 된다.7, when the focal point P of sunlight focused by the solar light focusing part 100 moves toward the other side from the central part or one side of the solar cell panel part 200, The other part of the solar panel unit 200 is heated and transferred to the solar tracking unit 300 disposed at the lower part. The solar tracking unit 300, which receives the heated heat as shown in FIG. 8, And the upper end of the solar ray tracking unit 300 is refracted in one direction to a degree corresponding to the transmitted heat.

상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집광형 태양광 발전장치의 각 구성 및 기능에 의해, 외부의 동력원의 도움없이 무동력으로 태양광의 입사각 변화에 대응하여 태양의 위치를 추적하여 태양전지 패널부(200)의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 자동적으로 제어되어 태양광 발전 효율을 극대화할 수 있음은 물론, 저가의 비용으로 태양광 추적기능을 구현할 수 있으므로 상대적으로 태양광 발전 시스템을 구축하기 위한 설치 비용을 절감할 수 있다.According to the configuration and function of the light-converging photovoltaic device according to the preferred embodiment of the present invention as described above, the position of the sun is tracked in response to a change in the incidence angle of the sunlight with no force, The upper surface of the unit 200 is automatically controlled to face the sunlight to maximize the efficiency of the solar power generation and the solar tracking function can be implemented at a low cost, It is possible to reduce the installation cost.

또한, 태양광 발전장치를 운용하는 중에도 태양광을 추적하기 위한 추가적인 동력을 소비하지 않으므로, 태양광 발전 효율을 더욱 극대화할 수 있으며, 태양광 발전 시스템의 구조가 간소화되므로 상대적으로 시스템의 수명이 길어지며 시스템의 유지보수가 보다 용이해지는 효과를 구현할 수 있다.In addition, even when the solar power generation apparatus is operated, the solar power generation efficiency can be further maximized because no additional power for tracking the solar power is consumed, and the structure of the solar power generation system is simplified, so that the life of the system is relatively long And the maintenance of the system is made easier.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

100...태양광 집속부 110...지지부
200...태양전지 패널부 300...태양광 추적부
310...팽창부재 320...고정부재100 ... sunlight focusing unit 110 ... support
200 ... solar panel part 300 ... solar tracking part
310 ... Expansion member 320 ... Fixing member

Claims (10)

태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양전지 패널부(200)와, 상기 태양전지 패널부(200)의 상부에 배치되며 입사되는 태양광을 집속시켜 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 태양광의 초점을 형성하는 태양광 집속부(100)를 포함하는 태양전지 유닛; 및
상기 태양전지 유닛의 하부에 체결되어 상기 태양전지 유닛을 지지하되, 열팽창계수를 달리하는 팽창부재(310)와 고정부재(320)로 이루어져 상기 태양전지 패널부(200)로부터 전달되는 열에 의해 일방향으로 굴절되면서 상기 태양전지 패널부(200)의 상부면이 상기 태양광과 대향하도록 조절하는 태양광 추적부(300);를 포함하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
A solar cell panel unit 200 for generating electric power by using sunlight, and a solar cell module 200 disposed on the solar cell panel unit 200 and focusing incident solar light on the upper surface of the solar cell panel unit 200 A solar cell unit including a solar light focusing part (100) forming a focus of sunlight; And
Is fastened to the bottom of the solar cell unit to support the solar cell unit, consisting of expansion member 310 and the fixing member 320 having a different coefficient of thermal expansion in one direction by the heat transmitted from the solar panel unit 200 Condensing photovoltaic device with a non-powered solar tracking function comprising a; solar tracking unit 300 to be adjusted so that the upper surface of the solar cell panel 200 facing the sunlight.
제 1항에 있어서,
상기 태양광 추적부(300)의 팽창부재(310)와 고정부재(320)는, 상하 방향으로 연장된 금속판의 형태로 형성되어 각 측부가 상호 접착되되,
상기 팽창부재(310)는 상기 고정부재(320)보다 상대적으로 큰 열팽창계수를 갖는 금속재질로 형성되며, 상기 고정부재(320)는 상기 팽창부재(310)보다 상대적으로 작은 열팽창계수를 갖는 금속재질로 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
The method of claim 1,
The expansion member 310 and the fixing member 320 of the solar ray tracking unit 300 are formed in the shape of a metal plate extending in the vertical direction,
The expansion member 310 is formed of a metal material having a thermal expansion coefficient relatively larger than that of the fixing member 320 and the fixing member 320 is made of a metal material having a thermal expansion coefficient relatively smaller than that of the expansion member 310 Wherein the photovoltaic power generation device is provided with a non-powered solar tracking function.
제 2항에 있어서,
상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 유닛의 하부에 체결되되,
상기 태양광 추적부(300) 내에서 상기 고정부재(320)는 상기 태양전지 유닛의 중심위치를 향해 배치되며 상기 팽창부재(310)는 상기 태양전지 유닛의 외측 둘레를 향해 배치되는 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
3. The method of claim 2,
The solar tracking unit 300 is coupled to a lower portion of the solar cell unit,
The fixing member 320 is disposed toward the center position of the solar cell unit in the solar tracking unit 300 and the expansion member 310 is disposed toward the outer circumference of the solar cell unit A concentrating photovoltaic device equipped with a non-powered solar tracking function.
제 3항에 있어서,
상기 태양광 추적부(300)는,
상기 태양전지 패널부(200)의 양측 하부에 복수 개가 체결되는 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
The method of claim 3, wherein
The solar ray tracking unit 300 includes:
And a plurality of solar cells are coupled to lower portions of both sides of the solar cell panel unit (200).
제 3항에 있어서,
상기 태양광 추적부(300)는,
상기 태양전지 패널부(200)의 둘레 하부를 따라 일정 간격으로 복수 개가 체결되는 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
The method of claim 3, wherein
The solar ray tracking unit 300 includes:
Wherein a plurality of solar panels are fastened at predetermined intervals along a lower periphery of the solar cell panel part (200).
제 5항에 있어서,
상기 태양전지 패널부(200)는, 원형의 판 형태로 형성되며,
상기 태양광 추적부(300)는, 상기 태양전지 패널부(200)의 원주 둘레를 따라 일정 간격으로 복수 개가 체결된 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
6. The method of claim 5,
The solar cell panel unit 200 is formed in a circular plate shape,
The photovoltaic power generation unit according to claim 1, wherein the plurality of solar tracking units (300) are fixed at predetermined intervals along a circumference of the solar cell panel unit (200).
제 1항에 있어서,
상기 태양광 집속부(100)는,
상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 대하여 수평하게 배치되는 볼록렌즈인 것을 특징을 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
The method of claim 1,
The solar light focusing unit 100 includes:
And a convex lens disposed horizontally with respect to an upper surface of the solar cell panel unit (200).
제 6항에 있어서,
상기 태양광 집속부(100)는,
상기 태양전지 패널부(200)의 상부면에 대하여 수평하게 배치되는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)인 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
The method according to claim 6,
The solar light focusing unit 100 includes:
And a Fresnel lens disposed horizontally with respect to an upper surface of the solar cell panel unit 200. The photovoltaic power generation apparatus of claim 1,
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양광 추적부(300)와 상기 태양전지 패널부(200) 사이에는,
상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 상기 태양광 추적부(300)로 전달하는 열전달부재가 배치된 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Between the solar tracking part 300 and the solar cell panel part 200,
And a heat transfer member for transmitting the heat of the solar panel unit (200) to the solar tracking unit (300).
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양전지 패널부(200)의 하부에는,
상기 집속된 태양광에 의해 가열된 열을 방출하기 위한 방열판이 배치되며,
상기 태양광 추적부(300)는 상기 방열판의 하부에 배치되어 상기 방열판을 통해 상기 태양전지 패널부(200)의 가열된 열을 전달받는 것을 특징으로 하는 무동력 태양광 추적기능이 구비된 집광형 태양광 발전장치.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
In the lower part of the solar cell panel part 200,
A heat sink for emitting heat heated by the focused sunlight is disposed,
The solar tracking unit (300) is disposed at a lower portion of the heat dissipation plate and receives the heated heat of the solar panel unit (200) through the heat dissipation plate. The condensing type solar control unit Photovoltaic device.
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