KR20140040332A - 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
태양전지 모듈은 서로 대향하는 전면유리와 후면유리, 그 사이에 설치되어 전면유리를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산하는 복수의 태양전지 셀, 전면유리와 태양전지 셀의 사이, 후면유리와 태양전지 셀의 사이에 충진되어 있는 충진층, 및 공기층을 사이에 두고 후면유리로부터 이격 설치되어 입사된 태양광을 전면유리 측으로 재반사시키는 반사유리 또는 프리즘유리를 포함한다.
이에 따르면, 투과된 태양광 일부를 태양전지 셀 측으로 재반사시켜 광 손실율을 낮춤으로써, 발전 효율을 높이고, 실내 난방 부하를 저감할 수 있다.
이에 따르면, 투과된 태양광 일부를 태양전지 셀 측으로 재반사시켜 광 손실율을 낮춤으로써, 발전 효율을 높이고, 실내 난방 부하를 저감할 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 특히 G/G(Glass to Glass) 타입 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(Diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되는 경우 전자-정공쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생된다. 이때, 태양전지의 양단에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산하고, 그 생산된 전력을 부하로 공급할 수 있게 된다.
이와 같이, p-n 접합 다이오드를 구비하는 태양전지 구조를 태양전지 셀(Cell)이라 하며, 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 연결한 형태를 태양전지 모듈(Module)이라 한다.
최근에는, 복층유리 구조에 태양전지 셀들을 적용하여 외장재 기능과 동시에 태양광 발전이 가능하도록 하는, G/G(Glass to Glass) 타입 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 태양전지 모듈이 도입되고 있다.
이러한 태양전지 모듈의 경우, 태양전지로 입사되는 태양광의 상당부분이 전기의 생산에 이용되지 못하고 투과되어 사라지게 되므로, 광 손실율이 높아져 에너지의 낭비가 심하고, 실제로 생산되는 전기량이 적어 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래 태양전지 모듈은 실내로 유입되는 직사광을 차단하지 못하여, 실내 거주자의 불편을 초래하고, 냉방 효과를 저하시키게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 투과된 태양광 일부를 태양전지 셀 측으로 재반사시켜 광 손실율을 낮춤으로써 생산되는 전기량을 증가시켜 발전 효율을 높일 수 있는 태양전지 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 실내에 입사되는 직사광을 일차적으로 걸러줌으로써, 차양 효과를 구현하고, 실내 난방 부하를 저감할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 태양전지 모듈은, 서로 대향하도록 배치된 전면유리와 후면유리; 상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 설치되어 상기 전면유리를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산하는 복수의 태양전지 셀; 상기 전면유리와 상기 태양전지 셀의 사이, 상기 후면유리와 상기 태양전지 셀의 사이에 충진되어 있는 충진층; 및 공기층을 사이에 두고 상기 후면유리로부터 이격 설치되어 입사된 태양광을 상기 전면유리 측으로 재반사시키는 반사유리를 포함한다.
상기 반사유리는 판유리의 일면에 금속재의 반사 코팅막을 형성하여 제조할 수 있다.
상기 전면유리 및 상기 후면유리는 저철분 강화유리일 수 있다.
상기 후면유리와 상기 반사유리의 사이에 형성된 공기층에 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 가스가 주입되어 단열 기능을 수행할 수 있다.
상기 반사유리의 목적 색상을 구현하기 위하여, 상기 반사 코팅막을 이루는 금속재의 종류와 상기 반사 코팅막의 두께가 조절되어 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 태양전지 모듈은, 서로 대향하도록 배치된 전면유리와 후면유리; 상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 설치되어 상기 전면유리를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산하는 복수의 태양전지 셀; 상기 전면유리와 상기 태양전지 셀의 사이, 상기 후면유리와 상기 태양전지 셀의 사이에 충진되어 있는 충진층; 및 공기층을 사이에 두고 상기 후면유리로부터 이격 설치되며, 상기 후면유리와 대향하는 표면에 요철이 형성되어 입사된 태양광을 상기 전면유리 측으로 재반사시키는 프리즘유리를 포함한다.
상기 전면유리 및 상기 후면유리는 저철분 강화유리일 수 있다.
상기 후면유리와 상기 프리즘유리의 사이에 형성된 공기층에 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 가스가 주입되어 단열 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈에 따르면, 투과된 태양광 일부를 태양전지 셀 측으로 재반사시킴으로써 생산되는 전기량을 증가시켜 발전 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈에 따르면, 실내에 입사되는 직사광을 일차적으로 걸러줌으로써, 차양 효과를 구현하고, 실내 난방 부하를 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ι-Ι′면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ι-Ι′면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ι-Ι′면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ι-Ι′면을 나타낸 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ι-Ι′면을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 전면유리(110), 후면유리(120), 태양전지 셀(130), 충진층(140) 및 반사유리(160)를 포함한다.
전면유리(110)와 후면유리(120)는 서로 대향하도록 배치된다. 일 실시예에서, 전면유리(110) 및 후면유리(120)는 유리의 강성을 높인 저철분 강화유리일 수 있다.
전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에는 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 태양전지 셀(130)이 설치되어 전면유리(110)를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산한다.
전면유리(110)와 태양전지 셀(130)의 사이, 후면유리(120)와 태양전지 셀(130)의 사이에는 충진층(140)이 충진되어 있다.
전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에 태양전지 셀(130)과 충진층(140)을 개재한 상태로 두고, 진공에서 열가압하는 라미네이션 공정을 수행함으로써, 이러한 적층 구조물들이 밀봉 합착될 수 있다.
충진층(140)의 재료로서 EVA(Ethlene Vinyl Acetate) 시트가 사용될 수 있으며, 이러한 경우, 라미네이션 공정을 통해 EVA 시트가 녹으면서 충진과 합착이 이루어진다. 통상, 라미네이팅 후에는 큐어링(curing) 공정이 수반된다.
후면유리(120)의 이면에는 공기층(150)을 사이에 두고 반사유리(160)가 설치된다. 후면부재인 반사유리(160)는 후면유리(120)로부터 이격 설치되어 전면유리(110) 및 후면유리(120)와 함께 3중창 구조를 이루며, 반사유리(160)로 입사되는 태양광을 전면유리 측으로 재반사시켜 광 손실율을 낮춘다.
일 실시예에서, 반사유리(160)는 판유리의 일면에 금속재의 반사 코팅막을 형성한 것일 수 있으며, 이러한 반사유리(160)는 스퍼터링 코팅 공법으로 판유리의 일면에 금속 코팅을 하여 제조할 수 있다.
이때, 코팅에 사용된 금속 타겟의 종류와 코팅막의 두께에 따라 가시광선 투과율이 달라지고, 다양한 색상을 나타낸다. 그러므로, 일 실시예에서, 반사 코팅막을 이루는 금속재의 종류와 반사 코팅막의 두께를 조절하여 반사유리(160)의 목적 색상을 구현하여 심미감을 줄 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 후면유리(120)와 반사유리(160)의 사이에 형성된 공기층(150)에, 일반 공기보다 열전도율이 낮은 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 가스를 주입하여 구성하면, 단열 기능을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같은 구조의 태양전지 모듈은 창호나 커튼월, 지붕, 발코니 등에 적용될 수 있으며, 실내에 면하게 설치되어 실내에 직접적으로 전달되는 태양광을 전면유리(110) 방향으로 재반사시킨다.
이에 따라, 발전 효율이 증가되고, 실내에 입사되는 직사광을 일차적으로 필터링하여 실내 냉방 부하를 저감할 수 있다.
재반사에 의해 증가되는 태양전지 모듈의 출력 정도는 전압-전류 트래이서(I-V tracer)에 의해 측정이 가능하다.
전압-전류 트래이서는 태양전지 모듈의 성능 평가를 위해 사용되는 장치로서, 통상 가변저항 등의 부하를 구비하여 태양전지 모듈에 접속한 후 그 값을 변화시키는 방식으로, 태양전지 모듈의 출력 특성을 측정하여 전압-전류 특성곡선(I-V curve)과 같은 형태로 화면으로 제공한다.
즉, 전압-전류 트래이서를 이용한 옥외 노출 테스트를 통해, 태양전지 모듈의 출력 정도를 확인할 수 있으며, 동일 환경 조건에서 기존과 대비하여 재반사 정도에 따른 태양전지 모듈의 전기적 성능을 검사할 수 있다.
더불어, 반사유리(160)의 색상을 건물 자체의 색상과 조화시켜 심미적 효과를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ι-Ι′면을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 전면유리(210), 후면유리(220), 태양전지 셀(230), 충진층(240) 및 프리즘유리(260)를 포함한다.
전면유리(210)와 후면유리(220)는 서로 대향하도록 배치된다. 일 실시예에서, 전면유리(210) 및 후면유리(220)는 유리의 강성을 높인 저철분 강화유리일 수 있다.
전면유리(210)와 후면유리(220) 사이에는 복수의 태양전지 셀(230)이 설치되어 전면유리(210)를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산한다.
전면유리(210)와 태양전지 셀(230)의 사이, 후면유리(220)와 태양전지 셀(230)의 사이에는 충진층(240)이 충진되어 있다.
전면유리(210)와 후면유리(220) 사이에 태양전지 셀(230)과 충진층(240)을 개재한 상태로 두고, 진공에서 열가압하는 라미네이션 공정을 수행함으로써, 이러한 적층 구조물들이 밀봉 합착될 수 있다.
충진층(240)의 재료로서는 EVA(Ethlene Vinyl Acetate) 시트가 사용될 수 있다.
후면유리(220)의 이면에는 공기층(250)을 사이에 두고 프리즘유리(260)가 설치된다. 후면부재인 프리즘유리(260)는 프리즘 원리를 응용하여 만든 유리로서, 입사광선의 방향을 바꾸거나, 한 곳으로 집중 또는 확산시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 프리즘유리(260)는 후면유리(220)로부터 이격 설치되며, 후면유리(220)와 대향하는 표면에 요철이 형성되어 프리즘유리(260)로 입사되는 태양광을 전면유리 측으로 재반사시킴으로써, 광 손실율을 낮추고, 실내 거주자의 눈부심을 줄여준다.
후면유리(220)를 통과하여 프리즘유리(260)로 입사되는 태양광은 난반사를 일으키게 되며, 태양광의 난반사로 인해 태양전지 셀(230)로 재입사되는 반사광의 양이 증대된다. 태양전지 셀(230)은 프리즘유리(260)로부터 다시 입사되는 태양광을 재흡수하여 광 흡수율 및 발전 효율을 높일 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 후면유리(220)와 프리즘유리(260)의 사이에 형성된 공기층(250)에, 일반 공기보다 열전도율이 낮은 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 가스를 주입하여 구성하면, 단열 기능을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같은 구조의 태양전지 모듈은 실내에 면하게 설치되어 실내에 직접적으로 전달되는 태양광을 전면유리(210) 방향으로 재반사시킴으로써, 발전 효율을 증가시키고, 실내에 입사되는 직사광을 일차적으로 필터링하여 실내 냉방 부하를 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
110, 210: 전면유리
120, 220: 후면유리
130, 230: 태양전지 셀
140, 240: 충진층
150, 250: 공기층
160: 반사유리
260: 프리즘유리
120, 220: 후면유리
130, 230: 태양전지 셀
140, 240: 충진층
150, 250: 공기층
160: 반사유리
260: 프리즘유리
Claims (8)
- 서로 대향하도록 배치된 전면유리와 후면유리;
상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 설치되어 상기 전면유리를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산하는 복수의 태양전지 셀;
상기 전면유리와 상기 태양전지 셀의 사이, 상기 후면유리와 상기 태양전지 셀의 사이에 충진되어 있는 충진층; 및
공기층을 사이에 두고 상기 후면유리로부터 이격 설치되어 입사된 태양광을 상기 전면유리 측으로 재반사시키는 반사유리를 포함하는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 반사유리는 판유리의 일면에 금속재의 반사 코팅막을 형성하여 제조한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 전면유리 및 상기 후면유리는 저철분 강화유리인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 후면유리와 상기 반사유리의 사이에 형성된 공기층에 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 가스가 주입되어 단열 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 반사유리의 목적 색상을 구현하기 위하여, 상기 반사 코팅막을 이루는 금속재의 종류와 상기 반사 코팅막의 두께가 조절되어 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 서로 대향하도록 배치된 전면유리와 후면유리;
상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 설치되어 상기 전면유리를 투과하여 입사되는 태양광에 의해 전력을 생산하는 복수의 태양전지 셀;
상기 전면유리와 상기 태양전지 셀의 사이, 상기 후면유리와 상기 태양전지 셀의 사이에 충진되어 있는 충진층; 및
공기층을 사이에 두고 상기 후면유리로부터 이격 설치되며, 상기 후면유리와 대향하는 표면에 요철이 형성되어 입사된 태양광을 상기 전면유리 측으로 재반사시키는 프리즘유리를 포함하는 태양전지 모듈.
- 제6항에 있어서,
상기 전면유리 및 상기 후면유리는 저철분 강화유리인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제6항에 있어서,
상기 후면유리와 상기 프리즘유리의 사이에 형성된 공기층에 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 가스가 주입되어 단열 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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- 2012-09-25 KR KR1020120106336A patent/KR20140040332A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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