KR20140132438A - Solar ray generation device - Google Patents

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KR20140132438A KR1020130051357A KR20130051357A KR20140132438A KR 20140132438 A KR20140132438 A KR 20140132438A KR 1020130051357 A KR1020130051357 A KR 1020130051357A KR 20130051357 A KR20130051357 A KR 20130051357A KR 20140132438 A KR20140132438 A KR 20140132438A
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Abstract

The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus for high-efficiency condensing capable of improving the efficiency of photovoltaic power generation by improving the photovoltaic condensing rate and, specifically, to a photovoltaic power generation apparatus for high-efficiency condensing capable of generating electrical energy by transmitting sunlight condensed once again in a second condensing part to a photovoltaic power generation device equipped in a photovoltaic module by entirely collecting sunlight condensed by the first condensing lens without the effects of seasonal movement or diurnal motion of the sun, and transmitting the same to a second condensing part by an optical fiber part, by primary condensing sunlight by a first condensing lens in the form of a plate having an outer circumference of a polygon. Moreover, the present invention has an effect of increasing the condensing rate per unit area of a condensing lens plate consisting of multiple first condensing lenses; entirely collecting a sunlight phase in a spreading state having afterimages in different shapes collected in a focus of the first condensing lens by the optical fiber part located in a part corresponding to the focus of the first condensing lens; transmitting a sunlight phase accurately formed in a focus of the second condensing lens to the photovoltaic power generation device located in a part corresponding to the focus of the second condensing lens by re-condensing the sunlight phase in a spreading state having afterimages in different shapes, which is collected and emitted by the optical fiber part, by the second condensing lens; and maximizing condensing efficiency by an interaction of the optical fiber part and the second condensing lens.

Description

고효율 집광용 태양광 발전장치{Solar ray generation device}High efficiency condensing solar power generation device {Solar ray generation device}

본 발명은 태양광의 집광률을 향상시켜 태양광 발전의 효율성을 향상시키는 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 다각형의 외주를 가지는 판상 형태의 제1집광렌즈로 태양광을 1차적으로 집광하고, 광섬유부가 제1집광렌즈에 의하여 집광된 태양광 전체를 태양의 일주운동 또는 계절이동에 따른 영향 없이 포집하여 제2집광부에 전달하며, 제2집광부에서 다시 한번 집광된 태양광은 태양전지모듈에 구비된 태양광 발전소자에 전달되어 전기에너지를 생성할 수 있도록 하는 고효율 집광용 태양광 발전장치에 관한 분야이다.
The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus for improving the efficiency of photovoltaic power generation by improving the light collecting rate of sunlight. The photovoltaic power generation apparatus primarily condenses sunlight with a first condenser lens in the form of a plate having a polygonal outer periphery, Collecting the entire sunlight condensed by the first condenser lens without affecting the movement of the sun or the seasonal movement of the sun and transmitting the condensed sunlight to the second condenser, Efficiency photovoltaic power generation device capable of generating electric energy by being transferred to a photovoltaic power generation device.

오늘날 환경오염으로 인한 피해가 부각되면서 친환경적인 발전장치에 대하여 많은 연구개발이 이루어지고 있는 추세이다. 그 중 가장 각광받고 있는 것이 태양광을 이용한 태양광 발전장치이다.Today, as the damage caused by environmental pollution is highlighted, there is a trend of research and development on environmentally friendly power generation devices. One of the most notable of these is the photovoltaic power generation system using solar light.

아울러 태양광 발전장치는 일반적으로 태양광 발전소자를 포함하는 태양전지모듈, 집광렌즈, 축전지 및 전력변환장치 등을 포함하여 구성되는데, 태양광 발전소자에 의한 전류는 태양광이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양광 발전소자에 쪼여지면 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 태양광 발전소자에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하면 생성된다.In addition, the photovoltaic device generally includes a solar cell module including a solar cell, a condenser lens, a battery, and a power conversion device. The current generated by the photovoltaic device is the same as that of a p- When a solar cell is bonded to a semiconductor, holes and electrons are generated in the solar cell due to the energy of the sun. In this case, the holes are directed toward the P-type semiconductor, So that a potential difference is generated.

또한 기존의 태양광 발전장치의 중요한 단점의 하나는 집광렌즈판을 구성하는 복수 개의 집광렌즈 각각에 의하여 집광된 태양광 상이 집광렌즈의 초점에 정확히 맺히지 못하여 집광렌즈의 초점에 위치한 태양광 발전소자에 전달되는 태양광이 미약하여 태양광 발전장치의 전체적인 효율성이 떨어지는 것이다.
One of the important disadvantages of the conventional photovoltaic device is that the sunlight condensed by each of the plurality of condenser lenses constituting the condenser lens plate can not be accurately focused on the condenser lens, The transmitted sunlight The overall efficiency of the photovoltaic device is poor.

다음은 태양광 발전장치에 관한 대표적인 종래기술이다.The following is a representative prior art for a photovoltaic device.

국내등록특허 제10-0600934호는 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 포물선 형상의 전향집광판과 상향집광판을 통해 집광된 직사광선 및 산란광선을 2차반사체의 재반사를 통해 광출구로 집광시키는 태양광 집광장치에 있어서, 상기 광출구 측에 설치한 원뿔 형상의 집광기와; 상기 집광기 상, 하부에 설치한 복수의 집광렌즈와; 집광된 빛을 외부로 이송시킬 수 있게 상기 집광기 하단에 설치한 광케이블과; 상기 집광기와 고정된 상향집광판 및 전향집광판을 태양의 궤도에 따라 소정각도만큼 선회시키는 집광판 선회수단;을 포함하도록 구성되어, 태양광 집광장치를 집광기 내부에 구비된 프레넬렌즈와 반구형렌즈를 통해 매우 강한 밝기 및 세기를 갖는 태양광을 집광한 후 광케이블을 통해 자유롭게 이송함으로써, 집광판과 가까운 장소 뿐만 아니라, 특히 집광판과 멀리 떨어진 장소까지도 보다 밝고 원활하게 조명장치를 제공할 수 있는 효과를 실현하였다.Korean Patent No. 10-0600934 discloses a solar concentrator in which sunlight and scattered light condensed through a parabolic reflection condenser and an upward condenser are condensed to a light outlet through the reflection of the secondary reflector An apparatus, comprising: a cone-shaped condenser provided on the light outlet side; A plurality of condenser lenses provided on and below the condenser; An optical cable installed at the lower end of the condenser so as to transfer the condensed light to the outside; And a condensing plate turning means for turning the condensing unit, the fixed upward condensing plate, and the condensing condensing plate by a predetermined angle in accordance with the orbit of the sun, so that the sunlight condensing device is moved through the Fresnel lens and the hemispherical lens The sunlight having strong brightness and intensity is condensed and then freely transferred through the optical cable. Thus, the illumination device can be provided more brighter and more smoothly, not only in a place close to the condenser, but also in a place far from the condenser.

하지만 상기 종래기술은 태양광이 원뿔 형상의 집광기 내부에서 반사, 굴절 또는 산란되는 현상이 지속적으로 발생하기 때문에 태양광 에너지 효율성이 급격히 떨어지는 문제가 발생하고, 그로 인하여, 에너지 효율을 극대화기 어려운 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
However, in the above-described conventional art, the sunlight is continuously reflected, refracted or scattered in the cone-shaped concentrator, so that the energy efficiency of the solar light is drastically reduced, and therefore, it is difficult to maximize the energy efficiency And it is required to continuously research and develop to solve this problem.

본 발명은 태양광 발전장치의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 태양광 발전장치는 태양광을 1차적으로 집광하는 집광렌즈가 일반적인 원형의 볼록렌즈 형태로 구성되어, 복수 개의 집광렌즈가 연속되어 집광렌즈판을 형성할 때, 원형의 볼록렌즈 이외의 부분에서는 집광이 이루어지지 못하여 단위면적당 집광률이 낮아지는 문제가 발생하였고;A conventional photovoltaic device includes a condenser lens for primarily condensing sunlight, and the condenser lens is formed in a general circular convex lens shape, and a plurality of When the condensing lens is continuously formed to form the condensing lens plate, condensation can not be performed at a portion other than the convex lens, resulting in a problem that the light collecting rate per unit area is lowered;

다각형의 외주를 가지는 판상의 집광렌즈를 이용하더라도 집광렌즈의 초점에서 집광된 태양광의 상은 초점을 중심으로 집광되기는 하였으나, 다양한 모양의 잔상을 가지는 퍼진 상태로 집광되고, 퍼진 상태로 집광된 태양광은 태양광 발전소자에 퍼진 상태로 전달되기 때문에 집광효율이 떨어지는 문제가 발생하여 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
Even if a plate-shaped condenser lens having an outer periphery of a polygon is used, the sunlight condensed at the focal point of the condenser lens is focused on the focal point, but the condensed light is condensed in a spreading state having various shapes of after- It is a primary object of the present invention to provide a solution to the problem that the light converging efficiency is lowered because the light is transmitted to the solar cell in a spread state.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,The present invention has been made to solve the above-

다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되어 태양광을 집광하는 제1집광렌즈와; 상기 제1집광렌즈의 하부임과 동시에 제1집광렌즈의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제1집광렌즈에서 집광된 태양광을 일측 말단으로 인입받아 타측 말단으로 전반사하여 발산하는 광섬유부와; 상기 광섬유부의 타측 말단에서 발산된 태양광을 집광하는 제2집광렌즈와; 상기 제2집광렌즈의 하부임과 동시에 제2집광렌즈의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제2집광렌즈에서 집광된 태양광을 이용하여 전기에너지를 생성하는 태양광 발전소자가 구비되는 태양전지모듈;을 포함하여 구성되는 고효율 집광용 태양광 발전장치를 제시한다.
A first condensing lens configured in a plate shape having an outer periphery of a polygon to condense sunlight; An optical fiber unit provided in a portion corresponding to a focal point of the first condenser lens at the same time as the first condenser lens, totally reflecting the sunlight condensed by the first condenser lens at one end and totally reflecting the light at the other end; A second condenser lens for condensing the sunlight emitted from the other end of the optical fiber unit; And a solar cell module provided in a portion corresponding to a focal point of the second condenser lens at the same time as the lower portion of the second condenser lens and configured to generate electric energy using sunlight condensed by the second condenser lens, ; And a high efficiency condensing solar photovoltaic power generation device comprising the same.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치는 다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되어 태양광을 집광하는 제1집광렌즈를 통하여 복수 개의 제1집광렌즈를 연속적으로 배치하여 태양광을 집광할 수 있기 때문에, 복수 개의 제1집광렌즈로 구성되는 집광렌즈판의 단위면적당 집광률을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있고;The high efficiency condensing photovoltaic device according to the present invention as described above has a plate shape with a polygonal outer periphery to continuously arrange a plurality of first condenser lenses through a first condenser lens for condensing sunlight, It is possible to obtain an effect of increasing the light collecting rate per unit area of the condenser lens plate constituted by the plurality of first condenser lenses;

광섬유부는 제1집광렌즈의 초점에 해당하는 부분에 위치되어 제1집광렌즈의 초점에 집광된 다양한 모양의 잔상을 가지는 퍼진 상태 태양광 상 전체를 포집할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;The optical fiber portion can be positioned at a portion corresponding to the focal point of the first condensing lens to capture the entirety of the spreading state of the photovoltaic phase having various afterimages condensed at the focal point of the first condensing lens;

제2집광렌즈는 광섬유부에서 포집하여 발산한 다양한 모양의 잔상을 가지는 퍼진 상태 태양광 상을 다시 집광하여, 제2집광렌즈의 초점에 정확히 맺힌 태양광 상을 제2집광렌즈의 초점에 해당하는 부분에 위치된 태양광 발전소자에 전달할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있으며;The second condenser lens collects again the condensed state sunlight image having various afterglows that are captured and diverged by the optical fiber unit and converts the sunlight image accurately formed at the focus of the second condenser lens to the focus of the second condenser lens To the photovoltaic element located in the portion of the solar cell;

상기 광섬유부와 제2집광렌즈의 상호 작용에 의하여 집광효율을 최대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
The light condensing efficiency can be maximized by the interaction between the optical fiber unit and the second condenser lens.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치를 나타내는 사시도.
도 2의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치의 제1집광렌즈를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치의 제1집광렌즈와 지지대의 체결상태를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치의 제1집광렌즈에 의한 태양광 상을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치 주요 구성의 구성순서를 나타내는 분리사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치에 의한 태양광의 집광상태를 나타내는 부분단면도.
도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 집광용 태양광 발전장치의 광섬유부를 나타내는 부분단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a high efficiency condensing photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
2 (a) to 2 (b) are perspective views showing a first condenser lens of a high efficiency condensing photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention;
3 is a perspective view showing a fastening state of a first condenser lens and a support of a high efficiency condensing photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a sunlight image by a first condenser lens of a high efficiency condensing photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a configuration sequence of a main configuration of a high efficiency light converging photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
6 is a partial cross-sectional view showing a condensed state of sunlight by a high efficiency condensing photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention.
7A to 7C are partial cross-sectional views showing an optical fiber unit of a high efficiency condensing photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 태양광의 집광률을 향상시켜 태양광 발전의 효율성을 향상시키는 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되어 태양광을 집광하는 제1집광렌즈(10)와; 상기 제1집광렌즈(10)의 하부임과 동시에 제1집광렌즈(10)의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제1집광렌즈(10)에서 집광된 태양광을 일측 말단으로 인입받아 타측 말단으로 전반사하여 발산하는 광섬유부(20)와; 상기 광섬유부(20)의 타측 말단에서 발산된 태양광을 집광하는 제2집광렌즈(30)와; 상기 제2집광렌즈(30)의 하부임과 동시에 제2집광렌즈(30)의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제2집광렌즈(30)에서 집광된 태양광을 이용하여 전기에너지를 생성하는 태양광 발전소자(40)가 구비되는 태양전지모듈;을 포함하여 구성되는 고효율 집광용 태양광 발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus for improving efficiency of photovoltaic power generation by improving the light collecting rate of sunlight, comprising: a first condenser lens (10) configured in a plate shape having a polygonal outer periphery and for condensing sunlight; The first condenser lens 10 and the second condenser lens 10 are disposed at a lower portion of the first condenser lens 10 and corresponding to the focal point of the first condenser lens 10, An optical fiber unit 20 for total reflection and divergence; A second condenser lens 30 for condensing the sunlight emitted from the other end of the optical fiber unit 20; The first condenser lens 30 and the second condenser lens 30 are disposed at a lower portion of the second condenser lens 30 and at the same time as the second condenser lens 30, And a solar cell module provided with the solar cell element 40. The present invention relates to a solar cell module for high-efficiency light-

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 도면 1 내지 7을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown.

구체적으로, 상기 제1집광렌즈(10)는 다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되어 태양광을 집광하는 구성으로서, 대기를 통과한 태양광을 1차적으로 집광하기 위한 구성이다.Specifically, the first condenser lens 10 is configured in a plate-like shape having a polygonal outer periphery to condense sunlight, and is a configuration for primarily condensing sunlight that has passed through the atmosphere.

즉, 제1집광렌즈(10)는 일정의 면적 내로 입사하는 태양광을 렌즈의 초점으로 집광하여 하나의 태양광 상을 형성할 수 있도록 하는 구성이면 어떠한 형태로 구성되어도 무방하나, 도 3과 같이 제1집광렌즈(10) 복수 개를 연속적으로 연결하여 태양광의 입사면적을 확보할 수 있도록 함과 동시에, 서로 연결된 제1집광렌즈(10)와 인접된 제1집광렌즈(10)의 사이에 빈공간이 생기지 않도록 다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되어, 다각형의 외주변이 서로 상접될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.In other words, the first condenser lens 10 may have any configuration as long as it can condense sunlight entering a certain area onto the focal point of the lens to form one sunlight image. However, A plurality of first condensing lenses 10 are continuously connected to secure an incident area of sunlight and at the same time an empty space is provided between the first condensing lens 10 and the adjacent first condensing lens 10, It is preferable that the outer periphery of the polygon is formed so as to be in contact with the outer periphery of the polygon.

이때, 제1집광렌즈(10)는 다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되 인접된 제1집광렌즈(10)와 빈공간 없이 서로 연결되어 태양광을 집광할 수 있기 때문에, 일반적인 원형 외주를 가지는 볼록렌즈 복수 개를 이용한 집광렌즈판보다 집광렌즈판의 단위면적당 집광률을 높일 수 있는 효과를 발휘한다.Since the first condenser lens 10 is formed in a plate shape having a polygonal outer periphery and can be connected to the adjacent first condenser lens 10 without any empty space to condense the sunlight, The effect of increasing the light collecting rate per unit area of the condenser lens plate can be achieved compared with the condenser lens plate using a plurality of convex lenses.

또한 제1집광렌즈(10)는 도 2의 (a)와 같이 다각형(사각형)의 외주를 가지고 어느 한쪽 면 이상의 중앙이 볼록한 볼록렌즈의 형태로 구성되어 태양광을 집광할 수 있도록 구성될 수 있고, 도 2의 (b)와 같이 다각형(사각형)의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되되, 내측에는 복수 개의 방사형 돌기가 구비되어 태양광을 집광하는 합성수재 재질의 프레즈넬 렌즈(Fresnel lens)로 구성될 수 있다.The first condenser lens 10 may have a polygonal (quadrangular) outer perimeter as shown in FIG. 2 (a) and may be configured so as to condense solar light in the form of a convex lens having a convex center at one or more sides thereof (Fresnel lens) made of a synthetic resin material having a plurality of radial projections and concentrating sunlight, the planar lens having a polygonal (quadrangular) outer periphery as shown in FIG. 2 .

아울러 제1집광렌즈(10)는 복수 개가 서로 연속적으로 연결되어 구성되어 일정의 집광면적을 가지는 집광렌즈판 형태로 구성되기 위하여, 제1집광렌즈(10)의 외주변이 서로 연결되는 구성을 할 수도 있고, 도 1과 같이 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 형태를 형성하는 프레임(50)에 체결된 일정의 지지대(51)에 제1집광렌즈(10)가 연결되는 구성을 할 수도 있다.
In addition, since the first condenser lens 10 is configured in a form of a condenser lens plate in which a plurality of condenser lenses 10 are continuously connected to each other and have a constant condensing area, the outer periphery of the first condenser lens 10 is connected to each other As shown in FIG. 1, the first condenser lens 10 may be connected to a support 51 fixed to a frame 50 forming a solar photovoltaic device according to the present invention.

또한 광섬유부(20)는 상기 제1집광렌즈(10)의 하부임과 동시에 제1집광렌즈(10)의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제1집광렌즈(10)에서 집광된 태양광을 일측 말단으로 인입받아 타측 말단으로 전반사하여 발산하는 구성으로서, 제1집광렌즈(10)에 의하여 집광되어 상으로 맺힌 태양광 전체를 포집하여 하기 제2집광렌즈(30)로 전달하기 위한 구성이다.The optical fiber unit 20 is provided below the first condenser lens 10 and at the same time as the focal point of the first condenser lens 10 so that the condensed light from the first condenser lens 10 Collecting the entire sunlight condensed by the first condenser lens 10 and delivering the collected sunlight to the second condenser lens 30. The second condenser lens 30 is a condenser lens.

즉, 광섬유부(20)는 도 5와 같이 제1집광렌즈(10)의 하부임과 동시에 제1집광렌즈(10)의 초점에 해당하는 일정부분에 일측 말단이 위치도록 구비되어, 제1집광렌즈(10)의 초점에 집광된 태양광을 인입받는다.5, the optical fiber unit 20 is disposed under the first condenser lens 10 and has one end located at a predetermined position corresponding to the focal point of the first condenser lens 10, The condensed sunlight is received in the focus of the lens 10.

구체적으로, 제1집광렌즈(10)의 초점에 맺힌 집광된 태양광 상은 제1집광렌즈(10)가 다각형의 외주를 가지는 판상의 형태로 구성되고, 태양의 일주운동 또는 계절이동에 따른 영향으로 초점에 정확하게 맺히지 못하고, 도 4와 같이 대부분의 태양광은 초점을 중심으로 집광되고 일부 태양광은 초점을 중심으로 다양한 모양의 잔상(70)을 가지는 퍼진 상태로 집광된다.Specifically, the condensed sunlight image formed on the focal point of the first condenser lens 10 is formed in a plate-like shape in which the first condenser lens 10 has a polygonal outer periphery, and is influenced by the circumferential movement of the sun or the seasonal movement As shown in FIG. 4, most of the sunlight is focused on the focal point, and some sunlight is condensed in a spread state having various forms of afterglow 70 around the focal point.

이때, 광섬유부(20)는 제1집광렌즈(10)의 초점과 초점의 주변에 맺힌 태양광 상보다 넓은 면적을 갖는 일측 말단을 통하여 제1집광렌즈(10)에 의하여 집광된 태양광 전체를 포집할 수 있고, 포집된 태양광을 하기 제2집광렌즈(30)에 전달할 수 있는 효과를 제공한다. At this time, the optical fiber unit 20 transmits the entire sunlight condensed by the first condenser lens 10 through one end of the first condenser lens 10 having a larger area than that of the sunlight formed around the focal point of the first condenser lens 10 Collecting sunlight can be transmitted to the second condenser lens 30, as shown in FIG.

즉, 본 발명의 광섬유부(20)는 제1집광렌즈(10)에 의하여 집광된 모든 태양광을 포집할 수 있기 때문에, 일반적인 태양광 발전장치의 태양광 발전소자(40)가 본 발명의 제1집광렌즈(10)에 해당하는 집광렌즈의 초점에 해당하는 일정부분에 직접 구성되기 때문에, 집광렌즈의 초점 외부로 집광되는 잔상(70) 형태의 태양광을 포집하지 못하여 태양광 발전에 이용하지 못하는 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.In other words, since the optical fiber unit 20 of the present invention can collect all the sunlight condensed by the first condenser lens 10, Since it is directly formed at a certain portion corresponding to the focus of the condenser lens corresponding to the condenser lens 10, it can not collect the sunlight in the form of the after-image 70 that is condensed outside the focus of the condenser lens, It is possible to obtain an effect of solving a problem that can not be solved.

또한 광섬유부(20)는 일반적인 광케이블을 이용할 수 있고, 광섬유부(20)의 길이는 당업자의 판단에 따라 자유롭게 구성가능하나, 일반적인 광케이블은 인입받은 빛에 대한 인출하는 빛의 손실정도가 1m당 약 8~12%정도이므로, 상기 손실정도를 고려하여 가능한 짧게 구성하는 것이 바람직하다.The length of the optical fiber unit 20 can be freely configured according to the judgment of a person skilled in the art. However, in a general optical cable, the loss of light to the incoming light is about 1 m Is about 8 to 12%, it is preferable to make it as short as possible considering the degree of loss.

더불어 광섬유부(20)는 일측 말단이 제1집광렌즈(10)의 초점에 해당하는 일정부분에 집광된 태양광을 인입받을 수 있도록 고정되고, 타측 말단이 하기 제2집광렌즈(30)의 상부에 해당하는 일정부분에 태양광을 전달할 수 있도록 고정되는데, 광섬유부(20)의 고정은 제1집광레즈 또는 태양광 발전장치의 프레임(50)의 일정부분과 상호 체결된 체결수단에 의하여 이루어질 수 있음은 자명할 것이고, 체결수단에 관한 구체적인 구성은 당업자의 판단에 따라 자유롭게 구성 가능함 역시 자명할 것이다.In addition, the optical fiber unit 20 has one end fixed to receive a sunlight condensed at a predetermined portion corresponding to the focal point of the first condenser lens 10, and the other end fixed to the upper portion of the second condenser lens 30 The fixing of the optical fiber unit 20 can be performed by the first focusing lens or the fastening means interlocked with a certain portion of the frame 50 of the solar power generator. It will be clear that the specific structure of the fastening means can be freely configured according to the judgment of a person skilled in the art.

아울러 광섬유부(20)는 제1집광렌즈(10)의 초점 주변을 아우를 수 있을 정도의 내경을 갖는 단일의 것으로 구성할 수도 있으나, 전반사율과 경제성을 고려하여 도 7과 같이 복수 개의 광케이블을 다발 형태로 구성하여, 다발 형태의 광케이블 안쪽이 제1집광렌즈(10)의 초점 주변을 아우를 수 있도록 구성할 수 있다.In addition, the optical fiber unit 20 may be a single optical fiber unit having an inner diameter enough to cover the focal point of the first condenser lens 10, but in consideration of the total reflectance and economical efficiency, And the inside of the bundle type optical cable can be configured so as to cover the focal point of the first condenser lens 10.

이때, 광섬유부(20)를 구성하는 광케이블 다발의 일측 말단은 도 7의 (a)와 같이 평평한 형태로 구성될 수도 있고, 도 7의 (b)와 같이 중앙 부분이 외측 둘레부분보다 오목하게 파여 있는 형태로 구성되어, 제1집광렌즈(10)의 초점의 외측으로 퍼진 상태로 맺히는 태양광 잔상(70) 모두가 광케이블 다발의 안쪽으로 인입될 수 있도록 하는 효과를 실현할 수도 있으며, 도 7의 (c)와 같이 중앙 부분이 외측 둘에 부분보다 볼록하게 돌출된 형태로 구성될 수도 있다.At this time, one end of the optical fiber bundle constituting the optical fiber unit 20 may be formed in a flat shape as shown in FIG. 7 (a), and the central portion may be concave more than the outer peripheral portion as shown in FIG. The effect of allowing all of the after-photographed images 70, which are formed in a spread state outside the focal point of the first condenser lens 10, to be introduced into the optical fiber bundle can be realized. c), the central portion may be configured to protrude more convexly than the outer two portions.

상기와 연관하여, 광섬유부(20)의 일측과 타측은 일정의 굽힙각을 갖으며 구부러져도 일측 말단에서 인입받은 태양광을 타측 말단으로 전반사하여 조사가능한 특성을 가지기 때문에, 광섬유부(20)의 일측 말단은 일측 일정부분이 제1집광렌즈(10)의 초점 부분에 위치되는 상태로 고정되어 태양의 일주운동 또는 계절이동에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 하는 일반적인 태양광 추적수단(60)에 의하여 제1집광렌즈(10)와 함께 태양의 이동경로를 따라 움직일 수 있도록 구성될 수 있다.In this connection, since one side and the other side of the optical fiber unit 20 have a constant bend angle and can be irradiated by totally reflecting sunlight received from one end to the other end even if bent, the optical fiber unit 20 One end of the sunlight is fixed to the focal point of the first collecting lens 10 so that the sunlight can be tracked according to the circling motion or the seasonal movement of the sun. And can be configured to move along the movement path of the sun together with the first condenser lens 10.

아울러 광섬유부(20)의 타측 말단은 타측 일정부분이 하기 제2집광렌즈(30)의 상부면에 해당하는 부분에 위치되는 상태로 완전히 고정되어, 타측 말단에서 조사되는 태양광을 태양광 추적수단(60)의 이동에 영향을 받지 않는 상태로 제2집광렌즈(30)에 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.
The other end of the optical fiber unit 20 is fixed in a state where the other end of the optical fiber unit 20 is located at a portion corresponding to the upper surface of the second focusing lens 30, Converging lens 30 in a state in which it is not affected by the movement of the first condenser lens 60.

또한 제2집광렌즈(30)는 상기 광섬유부(20)의 타측 말단에서 발산된 태양광을 집광하는 구성으로서, 제1집광렌즈(10)에 의하여 넓은 면적(제1집광렌즈(10)의 면적에 해당함.)으로 조사되는 태양광을 1차적으로 집광하여 제1집광렌즈(10)의 초점 주변의 면적에 해당하는 일정 면적으로 집광된 후, 광섬유부(20)에 인입되어 광섬유부(20)의 내경에 해당하는 면적으로 다시 발산되는 태양광을 다시 한번 집광하여 제2집광렌즈(30)의 하부(제2집광렌즈(30)의 초점에 해당하는 일정부분)에 구비된 태양광 발전소자(40)에 조사하는 구성이다.The second condenser lens 30 is configured to condense sunlight emitted from the other end of the optical fiber unit 20. The second condenser lens 30 has a large area (the area of the first condenser lens 10 And is condensed at a predetermined area corresponding to the area around the focal point of the first condenser lens 10 and then enters the optical fiber unit 20 to be incident on the optical fiber unit 20, The sunlight that is again diverged to an area corresponding to the inner diameter of the second condenser lens 30 is condensed again so that the photovoltaic element 30 40).

즉, 제2집광렌즈(30)는 일반적인 원형의 볼록렌즈와 같은 형태로 구성되어 도 6과 같이 광섬유부(20)의 타측 말단의 하부에 해당하는 일정부분에 상부면이 위치될 수 있도록 구비되고, 상부면으로 인입받은 태양광을 굴절시켜 제2집광렌즈(30)의 하부에 위치되는 초점에 집광시킴으로써, 광섬유부(20)에서 포집하여 발산한 다양한 모양의 잔상(70)을 가지는 퍼진 상태 태양광 상을 제2집광렌즈(30)의 초점에 정확히 맺힌 태양광 상으로 다시 집광할 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.In other words, the second condenser lens 30 is formed in the same shape as a general convex lens, and is provided so that the upper surface can be positioned at a certain portion corresponding to the lower end of the other end of the optical fiber unit 20 as shown in FIG. 6 , And a diffused sun (70) having various shapes of after-images (70) collected and scattered by the optical fiber unit (20) by refracting the solar light incident on the upper surface and condensing the collected sun light onto a focal point located below the second collecting lens The effect of enabling the optical image to be condensed again into the sunlight image accurately formed at the focal point of the second condenser lens 30 is exhibited.

이때, 제2집광렌즈(30)의 초점에 맺혀진 태양광은 제1집광렌즈(10)에서 최초로 인입받은 태양광의 에너지를 대부분 포함하고 있지만, 태양광 상은 제2집광렌즈(30)에 인입된 태양광(광섬유부(20)에서 전달받은 태양광)보다 작은 크기를 갖기 때문에, 태양광 발전소자(40)에 태양광의 에너지를 밀집하여 제공할 수 있는 효과를 발휘한다.At this time, although the sunlight formed at the focus of the second condenser lens 30 includes most of the energy of the sunlight first drawn in the first condenser lens 10, the sunlight image is incident on the second condenser lens 30 (Solar light received from the optical fiber unit 20), the solar light generating device 40 can provide the solar light energy in a concentrated manner.

또한 제2집광렌즈(30)에 의하여 집광된 광섬유부(20)로부터 공급받은 태양광은 원형의 볼록렌즈에 의하여 집광된 것이기 때문에, 제1집광렌즈(10)와는 다르게 제2집광렌즈(30)의 초점에 태양광 상이 정확히 맺힐 수 있다.
Since the sunlight supplied from the optical fiber unit 20 condensed by the second condenser lens 30 is condensed by the convex lens of the circular shape, the second condenser lens 30, unlike the first condenser lens 10, The sunlight phase can be accurately formed at the focus of the light.

아울러 태양전지모듈은 상기 제2집광렌즈(30)의 하부임과 동시에 제2집광렌즈(30)의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제2집광렌즈(30)에서 집광된 태양광을 이용하여 전기에너지를 생성하는 태양광 발전소자(40)가 구비하는 구성으로서, 태양광 발전소자(40)를 포함하여 태양광을 공급받아 전기에너지로 만들 수 있는 구성이면 어떠한 구성을 하여도 무방하다.In addition, the solar cell module is provided at a portion corresponding to the focal point of the second condenser lens 30 at the same time as the lower portion of the second condenser lens 30, and uses the condensed sunlight at the second condenser lens 30 Any structure may be employed as long as it has a solar power generating element 40 that generates electric energy and includes solar photovoltaic element 40 so as to be supplied with sunlight to be converted into electric energy.

즉, 상기 태양광 발전소자(40)는 태양광이 가지고 있는 에너지에 의하여 반도체가 서로 접합되어 구성된 태양광 발전소자(40)에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생되고, 이때 발생된 정공과 전자의 이동에 의하여 전류가 생성되는 원리를 갖는 일반적인 것을 이용가능하다. 본 발명에 있어서는 GaInP/GaInS/Ge인 Ⅲ-Ⅴ화합물을 이용한 다 접점 태양광 발전소자(40)를 이용하는 것이 바람직하다.That is, in the photovoltaic device 40, holes and electrons are generated in the photovoltaic device 40 formed by bonding the semiconductors to each other by the energy of the sunlight, And a current is generated by the movement of electrons. In the present invention, it is preferable to use the multi-contact solar cell element 40 using the III-V compound GaInP / GaInS / Ge.

또한 태양전지모듈은 태양광 발전소자(40)를 고정시키고 생성된 전류를 축전지와 같은 축전수단(미도시)으로 흐를 수 있도록 하는 회로기판에 장착되는 것이 바람직하고, 상기 회로기판은 회로기판을 고정하고 태양전지모듈을 구성하는 일반적인 장치들을 고정하기 위한 프레임(50)에 고정되는 것이 바람직하다.The solar cell module is preferably mounted on a circuit board that fixes the solar cell element 40 and allows the generated current to flow to storage means (not shown), such as a storage battery, And is fixed to a frame 50 for fixing general devices constituting the solar cell module.

아울러 제2집광렌즈(30)와 태양광 발전소자(40)의 사이에는 제2집광렌즈(30)에서 조사된 태양광에서 적외선 영역에 해당하는 파장을 제거하는 적외선 차단수단을 구비시켜, 제2집광렌즈(30)에서 조사 태양광에서 열에너지를 주로 발생시키는 적외선 영역의 파장을 제거하여 태양광 발전소자(40)에 공급될 수 있도록 하여, 지속적인 열에너지에 의한 태양광 발전소자(40)의 손상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수도 있다.
An infrared cutoff means for removing a wavelength corresponding to an infrared region from sunlight irradiated by the second condenser lens 30 is provided between the second condenser lens 30 and the photovoltaic device 40, It is possible to remove the wavelength of the infrared region which mainly generates thermal energy from the irradiated sunlight in the condenser lens 30 so as to be supplied to the solar photovoltaic element 40 and to prevent the damage of the solar photovoltaic element 40 due to the continuous thermal energy It is possible to obtain an effect that can be prevented.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
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, but, on the contrary, It is possible to carry out various changes in the present invention.

10 : 제1집광렌즈
20 : 광섬유부
30 : 제2집광렌즈
40 : 태양광 발전소자
50 : 프레임
51 : 지지대
60 : 태양광 추적수단
70 : 잔상10: first condensing lens
20: Optical fiber part
30: Second condensing lens
40: Photovoltaic device
50: frame
51: Support
60: Solar tracking means
70: Afterimage

Claims (4)

다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되어 태양광을 집광하는 제1집광렌즈(10)와;
상기 제1집광렌즈(10)의 하부임과 동시에 제1집광렌즈(10)의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제1집광렌즈(10)에서 집광된 태양광을 일측 말단으로 인입받아 타측 말단으로 전반사하여 발산하는 광섬유부(20)와;
상기 광섬유부(20)의 타측 말단에서 발산된 태양광을 집광하는 제2집광렌즈(30)와;
상기 제2집광렌즈(30)의 하부임과 동시에 제2집광렌즈(30)의 초점에 해당하는 부분에 구비되어, 제2집광렌즈(30)에서 집광된 태양광을 이용하여 전기에너지를 생성하는 태양광 발전소자(40)가 구비되는 태양전지모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 집광용 태양광 발전장치.
A first condenser lens 10 configured in a plate shape having an outer periphery of a polygon to condense sunlight;
The first condenser lens 10 and the second condenser lens 10 are disposed at a lower portion of the first condenser lens 10 and corresponding to the focal point of the first condenser lens 10, An optical fiber unit 20 for total reflection and divergence;
A second condenser lens 30 for condensing the sunlight emitted from the other end of the optical fiber unit 20;
The first condenser lens 30 and the second condenser lens 30 are disposed at a lower portion of the second condenser lens 30 and at the same time as the second condenser lens 30, And a solar cell module including the solar cell element (40).
제1항에 있어서,
상기 제1집광렌즈(10)는,
다각형의 외주를 가지는 판상 형태로 구성되되, 내측에는 복수 개의 방사형 돌기가 구비되어 태양광을 집광하는 프레즈넬 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 집광용 태양광 발전장치.
The method according to claim 1,
The first condenser lens (10)
And a plurality of radial projections are provided on the inner side of the prism lens to condense the sunlight.
제1항에 있어서,
상기 광섬유부(20)는,
복수 개의 광케이블이 다발 형태를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 집광용 태양광 발전장치.
The method according to claim 1,
The optical fiber unit (20)
Wherein the plurality of optical fibers are formed in a bundle shape.
제3항에 있어서,
상기 광섬유부(20)의 일측 말단은,
광케이블 다발의 중앙 부분이 외측 둘레부분보다 오목하게 파여 있는 형태 또는 광케이블 다발의 중앙 부분이 외측 둘레부분보다 볼록하게 돌출된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 집광용 태양광 발전장치.
The method of claim 3,
At one end of the optical fiber unit 20,
Wherein the central portion of the optical fiber bundle is concave than the outer peripheral portion, or the central portion of the optical fiber bundle is convexly protruded from the outer peripheral portion.
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