KR20150041929A - 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 복수의 행 및 열로 배치되는 태양전지 모듈들; 및 상기 태양전지 모듈들의 경사 각도를 한번에 제어하는 경사 제어 부재를 포함하고, 상기 경사 제어 부재는, 상기 태양전지 모듈들을 지지하는 지지부; 상기 지지부 상에 배치되고, 상기 태양전지 모듈들의 경사 각도를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부를 작동하는 구동부를 포함한다.
Description
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신·재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 또한, 이러한 태양전지를 모듈화한 것을 PV 모듈 (photovoltaic module)이라고 한다.
상술한 바와 같이 태양전지는 태양 에너지를 이용하는 것인바, 태양으로부터 최대한의 태양 에너지를 획득하는 것이 효율 향상에 필수적이다.
태양의 하룻동안의 운동 즉 일주운동을 살펴보면, 널리 알려진 바와 같이 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지게 된다. 이는 다시 말해 태양전지에 흡수되는 태양빛의 각도가 달라짐을 뜻한다.
한편, 종래의 태양전지는 일정한 각도를 유지하고 있어 문제된다. 즉, 태양빛을 받을 수 있는 일조시간은 여름의 경우 대략 3 시간 내지 4 시간이고 그 외에는 2 시간 내지 3 시간으로 감소한다. 따라서 일조시간에 최대한 오랜 시간 동안 태양에 대한 입사각도를 높여야 효율을 향상시킬 수 있다.
이를 해결하기 위해 각각의 태양전지 모듈마다 또는 태양전지 모듈을 여러 개 하나의 부재에 고정시키고, 태양빛의 각도에 따라 태양전지 모듈의 입사면을 제어할 수 있으나, 이 경우, 각각의 태양전지 모듈마다 회전해야 하므로, 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
실시예는 용이하게 제조될 수 있고, 향상된 발전효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 복수의 행 및 열로 배치되는 태양전지 모듈들; 및 상기 태양전지 모듈들의 경사 각도를 한번에 제어하는 경사 제어 부재를 포함하고, 상기 경사 제어 부재는, 상기 태양전지 모듈들을 지지하는 지지부; 상기 지지부 상에 배치되고, 상기 태양전지 모듈들의 경사 각도를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부를 작동하는 구동부를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 지지부에 연결되는 태양전지 모듈들이 경사 제어 부재에 의해 한번에 상하 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 경사 제어 부재는 태양의 고도에 따라, 상기 경사 제어 부재에 연결되는 복수 개의 태양전지 모듈들을 고도에 맞추어 한꺼번에 입사광이 최적이 되도록 상하 방향으로 조절할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양광 발전 장치는, 상기 태양전지 모듈이 태양으로부터 최대한 많은 태양광을 받을 수 있도록 상기 태양전지 모듈의 위치를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 태양전지 모듈의 위치를 경사 제어 부재를 통해 복수 개의 태양전지 모듈을 한번에 제어 가능하므로 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양광 발전장치의 구동 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태양광 발전장치의 전력생산효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치에서 태양전지 모듈의 배치도를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 태양전지 모듈의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 태양전지 패널의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양의 위치에 따라 이동되는 것을 도시한 도면들이다.
도 3은 실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 태양전지 모듈의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 태양전지 패널의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양의 위치에 따라 이동되는 것을 도시한 도면들이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 태양광 발전장치를 상세하게 설명한다. 도 1 및 도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치에서 태양전지 모듈의 배치도를 도시한 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 태양전지 모듈의 일례를 도시한 도면이며, 도 4는 실시예에 따른 태양광 발전장치에 포함되는 태양전지 패널의 일례를 도시한 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 태양광 발전장치가 태양의 위치에 따라 이동되는 것을 도시한 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는, 복수의 행 및 열로 배치되는 태양전지 모듈(1000)들, 상기 태양전지 모듈(100)들의 경사각도를 제어하는 경사 제어 부재(2000)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 태양전지 모듈(1000)들은, 태양전지 패널(1100), 보호층(1200), 상부 기판(1300), 정션 박스(1400) 및 케이블(1500)을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널(1100)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 태양전지 패널(1100)은 지지기판(1110), 다수 개의 태양전지들(1120) 및 두 개의 버스 바들(1130)을 포함할 수 있다.
상기 지지기판(1110)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(1110)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 지지기판(1110)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 지지기판(1110)은 플렉서블하거나, 리지드할 수 있다.
또한, 상기 태양전지(1210)들은 상기 지지기판(110) 상에 배치될 수 있다.
상기 태양전지(1120)들은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.
일례로, 도 3에 도시되어 있듯이, 상기 태양전지(1120)는 CIGS계 태양전지일 수 있다. 자세하게, 상기 태양전지(1120)는 상기 지지기판(1110) 상에 배치되는 후면 전극층(1121), 상기 후면 전극층(1121) 상에 배치되는 광 흡수층(1122), 상기 광 흡수층(1122) 상에 배치되는 버퍼층(1123) 및 상기 버퍼층(1123) 상에 배치되는 전면 전극층(1124)을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층(1121)은 도전층일 수 있다. 상기 후면 전극층(1121)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
상기 광 흡수층(1122)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(1122)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 버퍼층(1123)은 황화 카드뮴(CdS) 또는 산화아연(ZnO) 등을 포함할 수 있다.
상기 전면 전극층(1124)은 산화물을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전면 전극층(500)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnC;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
상기 태양전지(1120)들은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 태양전지(1120)들은 매트릭스(matrix) 형태 등 다양한 형태로 배치될 수 있다. 상기 태양전지들(1120)은 서로 직렬 또는/및 병렬로 연결될 수 있다.
상기 버스바(1130)들은 상기 태양전지(1120) 상에 배치된다. 상기 버스바(1130)들은 상기 태양전지(1120)에 접속된다. 더 자세하게, 상기 버스바(1130)들은 상기 태양전지(1120)에 직접 접속될 수 있다. 더 자세하게, 상기 버스바(1130)들은 최외곽 태양전지(1120)들에 각각 접속될 수 있다.
상기 버스바(1130)들은 도전 테이프 또는 도전성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 버스바(1130)들로 사용되는 물질의 예로서는 구리, 은 또는 알루미늄 등을 들 수 있다.
상기 보호층(1200)은 태양전지(1120)의 상부에 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 지지기판(1110)과 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지(1120)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호층(1200)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 상기 보호층(1200)은 상기 지지기판(1110)의 하부에도 형성될 수 있다.
상기 보호층(1200) 위에 위치하는 상부기판(1300)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다.
상기 지지기판(1110)의 아래에는 정션 박스(1400)가 더 배치될 수 있다. 상기 정션 박스(14000는 다이오드 등을 구비하고, 버스바(1130) 및 케이블(1500)에 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 태양전지 모듈(1000)들은 복수의 행 또는 열로 배치될 수 있다. 또한, 상기 태양전지 모듈(1000)들은 상기 경사 제어 부재(2000)에 배치될 수 있다.
상기 경사 제어 부재(2000)는 상기 태양전지 모듈(1000)들을 행 또는 열 방향으로 상기 태양전지 모듈을 연결할 수 있다.
자세하게, 도 1을 참조하면, 상기 경사 제어 부재(2000)에 의해 상기 태양전지 모듈(1000)들은 행(가로) 방향으로 서로 연결될 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 상기 경사 제어 부재(2000)에 의해 상기 태양전지 모듈(1000)들은 열(세로) 방향으로 서로 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 경사 제어 부재(2000)는 지지부(2100), 제어부(2200) 및 구동부(2300)를 포함할 수 있다.
상기 지지부(2100)는 상기 태양전지 모듈(1000)들을 지지할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(2100)에 의해 상기 태양전지 모듈(1000)들은 행 방향 또는 열 방향으로 연결될 수 있다.
상기 지지부(2100)는 레일을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(2100)는 상기 태양전지 모듈(1000)이 이동 가능하도록 레일 형상을 포함할 수 있다.
상기 제어부(2200)는 상기 지지부(2100)와 결합될 수 있다. 상기 제어부(2200)는 상기 지지부와 결합되어 상기 태양전지 모듈(1000)의 경사 각도를 제어할 수 있다.
상기 제어부(2200)의 일단은 상기 지지부(2100)와 결합될 수 있다. 또한, 상기 제어부(2200)의 타단은 상기 태양전지 모듈(1000)과 결합될 수 있다.
또한, 상기 태양전지 모듈(1000)의 일단은 상기 지지부(2100)와 결합될 수 있다. 또한, 상기 태양전지 모듈(1000)의 타단은 상기 제어부(2200)와 결합될 수 있다.
즉, 상기 제어부(2200)와 상기 태양전지 모듈(1000)은 동시에 이동될 수 있다. 자세하게, 상기 제어부(2200)가 이동되면, 상기 태양전지 모듈(1000)도 이동하고, 상기 태양전지 모듈(1000)이 이동되면 상기 제어부(2200)도 함께 이동할 수 있다.
상기 태양전지 모듈(1000)과 상기 제어부(2200)는 회전부(2400)를 포함한다. 자세하게, 상기 제어부(2200)는 제 1 회전부(2410)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 태양전지 모듈(1000)은 제 2 회전부(2420)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 태양전지 모듈(1000)과 상기 제어부(2200)를 연결하는 제 3 회전부(2430)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)는 상기 지지부(2100)와 결합될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)는 상기 지지부(2100)와 이동가능하게 결합될 수 있다.
상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)는 곡면을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)는 원형의 형상을 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)는 바퀴 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 태양전지 모듈(1000)과 상기 제어부(2200)는 상기 지지부(2100)에 결합되고, 상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)에 의해 상기 지지부(2100)를 따라 이동될 수 있다.
상기 구동부(2300)는 상기 지지부(2100)와 연결될 수 있다. 자세하게, 상기 구동부(2300)는 상기 제어부(2200)와 연결될 수 있다. 더 자세하게, 상기 구동부(2300)는 상기 지지부(2100)와 결합되는 상기 제 1 회전부(2410)에 연결될 수 있다.
상기 구동부(2300)는 상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)를 이동시킬 수 있다. 자세하게, 상기 구동부(2300)는 상기 제 1 회전부(2410)를 이동시킬 수 있다.
상기 구동부(2300)는 태양의 고도에 따라, 상기 제 1 회전부(2410)를 이동시킬 수 있다. 상기 제 1 회전부(2410)의 이동에 따라, 상기 제어부(2200)는 상기 레일을 따라 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 상기 제 1 회전부(2410)의 이동에 따라 상기 지지부(2100) 및 상기 제어부(2200)에 연결되는 상기 태양전지 모듈(1000)도 함께 이동될 수 있다.
즉, 상기 구동부(2300)의 작동에 따라 상기 제 1 회전부(2410)가 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동되고, 상기 제 1 회전부(2410)의 이동에 따라, 상기 지지부(2100) 및 상기 제어부(2200)에 연결되는 상기 태양전지 모듈(1000)도 상기 제 2 회전부(4220)에 의해 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 지지부(2100) 및 상기 태양전지 모듈(1000)이 상기 구동부(2300)의 작동에 따라 상기 제 1 회전부(2410) 및 상기 제 2 회전부(2420)를 통해 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동될 수 있다.
상기 제 1 회전부(2410)와 상기 제 2 회전부(2420)는 서로 반대 방향으로 이동될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 회전부(2410)가 제 1 방향으로 이동되는 경우, 상기 제 2 회전부(2420)는 제 2 방향으로 이동될 수 있고, 상기 제 1 회전부(2410)가 제 2 방향으로 이동되는 경우, 상기 제 2 회전부(2420)는 제 1 방향으로 이동될 수 있다.
다시 말해, 상기 제어부(2200)과 상기 태양전지 모듈(1000)은 서로 반대 방향으로 이동될 수 있다. 자세하게, 상기 제어부(2200)가 제 1 방향으로 이동되는 경우, 상기 태양전지 모듈(1000)은 제 2 방향으로 이동될 수 있고, 상기 상기 제어부(2200)가 제 2 방향으로 이동되는 경우, 상기 태양전지 모듈(1000)은 제 1 방향으로 이동될 수 있다.
상기 제 1 회전부(2410)와 상기 제 2 회전부(2420)에 의해 상기 태양전지 모듈(1000)은 상기 지지부(2100) 상에서 상하 방향으로 이동될 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는, 상기 지지부(2100)에 연결되는 태양전지 모듈(1000)들이 상기 경사 제어 부재(2000)에 의해 한번에 상하 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 경사 제어 부재(2000)는 태양의 고도에 따라, 상기 경사 제어 부재(2000)에 연결되는 복수 개의 태양전지 모듈(1000)들을 고도에 맞추어 한꺼번에 입사광이 최적이 되도록 상하 방향으로 조절할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양광 발전 장치는, 상기 태양전지 모듈이 태양으로부터 최대한 많은 태양광을 받을 수 있도록 상기 태양전지 모듈의 위치를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 태양전지 모듈의 위치를 경사 제어 부재를 통해 복수 개의 태양전지 모듈을 한번에 제어 가능하므로 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양광 발전장치의 구동 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태양광 발전장치의 전력생산효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 복수의 행 및 열로 배치되는 태양전지 모듈들; 및
상기 태양전지 모듈들의 경사 각도를 한번에 제어하는 경사 제어 부재를 포함하고,
상기 경사 제어 부재는,
상기 태양전지 모듈들을 지지하는 지지부;
상기 지지부 상에 배치되고, 상기 태양전지 모듈들의 경사 각도를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부를 작동하는 구동부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 1항에 있어서,
상기 지지부는 레일(rail)을 포함하고,
상기 제어부의 일단은 상기 지지부와 결합되고, 타단은 상기 태양전지 모듈과 결합되며,
상기 태양전지 모듈의 일단은 상기 지지부와 결합되고, 타단은 상기 제어부와 결합되는 태양광 발전장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 지지부와 결합되는 제 1 회전부를 포함하고,
상기 태양전지 모듈은 상기 지지부와 결합되는 제 2 회전부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 3항에 있어서,
상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부는 곡면을 포함하는 태양광 발전장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부를 이동시키는 태양광 발전장치. - 제 5항에 있어서,
상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부는 서로 반대 방향으로 이동되는 태양광 발전장치. - 제 5항에 있어서,
상기 구동부는 태양의 고도에 따라 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부를 이동시키는 태양광 발전장치. - 제 5항에 있어서,
상기 제 2 회전부는 상기 태양전지 모듈을 상하 방향으로 이동시키는 태양광 발전장치.
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