KR20160004523A - 돔형 태양광발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돔(dome)형 태양광발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 확산을 통한 단면 수광형 태양전지 또는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)에서 전기를 생산하는 고 효율성 과 내구성 향상 및 방습 기능은 물론 태양광의 복사열에 의한 태양전지의 효율저하를 방지하고, 태양전지의 유지 및 보수를 용이하게 하고 소정의 발전용량을 갖는 태양전지모듈의 상용전력을 인출할 수 있는 태양전지모듈에서 독립적으로 AC 출력이 가능하도록 인버터장치가 구비된 돔형 태양광발전장치에 관한 것으로서, 일정한 면적의 공간을 지닌 모듈 설치부를 형성하는 하우징본체; 상기 모듈 설치부에 안착되어 태양광에 의해 전기를 발생하는 하나 이상의 태양전지가 전기적으로 연결 구성된 태양전지모듈; 및
상기 태양전지모듈을 모듈 설치부에 안착하도록 지지하는 모듈 지지부재; 및
상기 모듈 설치부 내측 면에는 태양전지모듈로 태양광을 반사 사키는 광 반사수단; 및 상기 하우징본체를 밀폐하도록 상기 하우징본체에 결합되며, 태양광이 투과하는 하부에서 상부로 갈수록 크기가 작아지는 상측으로 볼록한 형상을 갖는 돔형 커버부;를 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.

Description

돔형 태양광발전장치{omitted}
본 발명은 돔(dome)형 태양광발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입사되는 태양광을 굴절, 확산을 통해 단면 수광형 태양전지 또는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)에서 전기를 생산하는 고 효율성 과 내구성 향상 및 방습 기능은 물론 태양광의 복사열에 의한 태양전지의 효율저하를 방지하고, 태양전지의 유지 및 보수를 용이하게 하고 소정의 발전용량을 갖는 태양전지모듈의 상용전력을 인출할 수 있는 태양전지모듈에서 독립적으로 AC 출력이 가능하도록 인버터장치가 구비된 돔형 태양광발전장치에 관한 것이다.
최근 지구온난화 및 기후변화로 인하여 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하고자 하는 규제가 시행되고 있는바, 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.
이와 같은 이산화탄소의 배출이 없으며, 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.
상기 태양광발전에 이용되는 태양전지로는 Si 결정형 태양전지, Si 박막 태양전지, CIGS 박막 태양전지, CdTe 박막 태양전지, III-V족 반도체 태양전지 또는 유기 태양전지 등의 태양전지는 그 표면에 입사되는 태양광의 세기에 비례하여 빛 에너지가 전기에너지(광전류)로 변환되는 원리를 이용하기 때문에 태양전지의 발전량 및 장수명과 내구성이 담보 되어야 하고 좁은 면적에서도 대량의 전기를 생산해야 만이 경제성이 있다.
또한, 상기에서 태양광의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 방식으로서는 태양전지로 부터 얻어진 직류전력을 인버터 등에 의하여 교류전력으로 변환하여 여러 종류의 부하(예를 들면, 전자제품 등)에 공급하는 형태의 태양광발전시스템이 널리 이용되고 있다.
일예를 들면, 종래 각 가정 등에 많이 사용되는 태양광발전시스템은 건물의 옥상이나 지붕 등에 주로 설치되는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 각각 지지되며 복수개가 배열 설치되는 태양전지모듈(또는 '태양전지 어레이'라고도 함)과, 상기 각 태양전지모듈에서 출력되는 직류전력을 집전하는 집전상자와, 상기 집전상자에 의해 집전된 전력을 교류전력으로 변환하고 부하 등과 연결되는 인버터로 구성된다.
상기에서 태양전지모듈은 복수의 태양전지 셀이 EVA수지 등에 의해 소정의 전압, 전류를 얻을 수 있도록 배열 설치되어 지지되고 셀의 전방 쪽에는 투명유리 등으로 이루어지는 전방시트를 설치하고 후방 쪽에는 투명 또는 불투명의 유리판 또는 합성수지판으로 이루어지는 백시트를 설치하며, 가장자리를 따라 알루미늄 프레임을 설치되고 백시트의 외면에는 외부단자를 설치한다.
그런데 상기와 같이 구성되는 종래 태양광 발전시스템에 있어서는 복수의 태양전지 모듈 중 일부의 출력이 서로 다른 경우 최적의 발전성능이 발휘되기 어렵다.
그리고 상기 인버터장치의 고장이나 성능저하 등의 문제가 발생하는 경우 시스템 전체의 성능이 저하되는 문제가 발생하므로 이에 대한 대책 마련이 필요하다. 한편, 태양전지모듈을 이용한 태양광발전장치로는 아래와 같은 국내공개특허 제 10-2013-0134998호의 태양전지 모듈 및 그 제조방법 및 국내공개특허 10-2013-0077865호의 고효율 태양전지판 등에 개시되어 있다.
상기와 같은 종래의 태양광 발전장치는 태양전지모듈을 제작할 때 커버유리와 절연체 사이에 태양전지를 위치시킨 후 고온 압착성형 하므로, 태양전지의 불량이나 파손시 태양전지모듈 전체를 폐기하여야 할 뿐만 아니라, 유지보수가 어려운 문제점이 발생한다.
또한, 종래의 태양광 발전장치는 지면의 복사열이 강하고 일교차가 큰 사막과 같은 지역에서는 지열에 의해 태양전지모듈의 백시트가 파손될 뿐만 아니라, 수상(강 호수, 바다 등)에 설치 할 때, 태양전지모듈의 방수 및 결로현상 발생으로 인하여 누전 등의 문제점이 있으며, 또한 종래에는 태양전지 단면에서 전기를 생산하여 태양전지모듈의 설치 면적을 과다하게 소요하는 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 태양전지모듈의 전면부에 형성된 돔(dome)구조의 돔형 커버부를 투과한 태양광의 확산, 굴절을 통해 일반적인 단면 수광형 태양전지 또는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)에서 전기를 생산하는 고 효율성 태양전지 적용과 방수 및 방습 기능을 향상시킴은 물론 태양광의 복사열에 의한 태양전지의 효율저하나 변형을 방지하고, 온도차에 의한 결로현상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태양전지의 유지보수를 용이하게 할 수 있도록 하는 돔형 태양광발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 돔형 태양광발전장치 무게를 최소화하여 수직구조물에 지지되며, 공중에 다수개를 매달아서 설치할 수 있으므로 좁은 면적에서도 대량의 전기를 생산하는 효과를 부여하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 태양전지모듈이 내장된 태양광발전장치 내측면 또는 외측면에 인버터장치를 일체화 또는 탑재하여 AC출력이 가능한 돔형 태양광발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 태양전지모듈 단자함과 인버터회로를 돔형 태양광발전장치에 일체화시켜 구성하므로 현장시공 및 취급 등이 편리하도록 구성한 돔형 태양광발전장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일정한 면적의 공간을 지닌 모듈 설치부를 형성하는 하우징본체; 상기 모듈 설치부에 안착되어 태양광에 의해 전기를 발생하는 하나 이상의 태양전지가 전기적으로 연결 구성된 태양전지모듈; 및 상기 태양전지모듈을 모듈 설치부에 안착하도록 지지하는 모듈 지지부; 및 상기 모듈 설치부 내측 면에는 태양전지모듈로 태양광을 반사사키는 광 반사수단; 및 상기 하우징본체를 밀폐하도록 상기 하우징본체에 결합되며, 태양광이 투과하는 하부에서 상부로 갈수록 크기가 작아지는 상측으로 볼록한 형상을 갖는 돔형 커버부;를 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 하우징본체는, 불활성 기체로 충전되거나 또는 진공으로 유지되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 돔형 커버부는 제1커버부와 제2커버부로 구성되어 그 사이가 이격되게 중공을 갖는 구조로 결합되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 제1커버부의 외경 크기가 상기 제2커버부의 외경 크기 보다 더 크게 구성되는 구조로 결합되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 돔형 커버부의 중공에는 불활성 기체로 충전되거나 또는 진공으로 유지되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 제2커버부는 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 제1커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부를 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
발전장치.
상기 광 확산부는 제1커버부의 단면 또는 양면에 양각 패턴이 성형되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 제2커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부 와 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 돔형 커버부는 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 돔형 커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부를 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 광 확산부는 돔형 커버부의 단면 또는 양면에 양각 패턴이 성형되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 돔형 커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부 와 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 돔형 커버부는 결합부재에 의해 상기 하우징본체와 연결되어 상기 모듈 설치부를 개폐하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 태양전지모듈은 하나 이상의 경사면 또는 요철면을 구비하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 하우징본체의 내측면 또는 외측면에 결합되어 상기 태양전지모듈에서 인출된 직류전력를 교류전력으로 변환하여 출력하는 인버터장치를 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 인버터장치는 상기 태양전지모듈을 향하여 흐르는 역방향 전류를 차단하기 위한 다이오드를 각각 구비하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 하우징본체는, 상기 모듈 설치부가 형성되며, 상기 돔형 커버부의 결합을 통해 상기 모듈 설치부가 밀폐되는 제1 함체; 및 상기 제1 함체와 결합되는 제2 함체;를 더 포함하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 제1 함체는 제2커버부에 의해 밀폐되고, 상기 제2 함체는 제1커버부에 의해 밀폐되는 구조로 결합되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 제1 함체와 상기 제2 함체 사이가 이격되게 중공을 갖는 구조로 결합되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 중공 내부에는 냉각유체를 구비하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 냉각유체는 온도가 영하 이하로 내려갈 때도 동결되지 않는 부동액으로 이루어지는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 냉각유체를 순환하기 위한 순환장치를 더 구비하는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 태양전지는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)로 구성되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 태양전지는 Si 결정형 태양전지, Si 박막 태양전지, CIGS 박막 태양전지, CdTe 박막 태양전지, III-V족 반도체 태양전지, 유기태양전지(OPV) 중에서 어느 하나 또는 하나 이상을 조합하여 설치되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 태양전지모듈은 유연한 구조로 이루어져 나선형으로 형성하여 모듈 설치부에 내설 조립되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기 하우징본체는 투명한 소재로 구성되는 돔형 태양광발전장치를 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 돔형 태양광발전장치에 의하면, 입사되는 태양광의 확산 및 굴절 등을 통해 단면 수광형 태양전지 또는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)에서 대용량의 전기를 적은 면적에서도 생산함은 물론, 태양전지의 고 효율성 과 방습 기능을 향상시킴은 물론 태양광의 복사열에 의한 태양전지의 효율저하나 변형을 방지하고, 온도차에 의한 결로현상이 방지되어 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태양전지의 유지보수를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 돔형 태양광발전장치 무게를 최소화하여 수직구조물에 지지되며, 공중에 다수개를 매달아서 설치할 수 있으므로 좁은 면적에서도 대량의 전기를 생산하는 효과를 부여한다.
또한, 태양광발전에 필요한 각 부품이 조립되어 하나의 어셈블리 형태의 구조를 취하므로 운반이나 보관, 시공 등을 행할 시에 간편하고 용이하게 취급이 가능함은 물론 AC출력이 가능한 제품으로도 구현이 가능하도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 태양전지는 Si 결정형 태양전지, Si 박막 태양전지, CIGS 박막 태양전지, CdTe 박막 태양전지, III-V족 반도체 태양전지, 유기 태양전지 중에서 어느 하나 또는 하나 이상을 조합하여 설치될 수 있어 효과적인 태양광발전을 구현한다.
도 1은 본 발명에 따른 돔형 태양광발전장치를 나타낸 결합 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하우징본체의 변형예를 나타낸 사시도이다.
도 3 과 도 4는 본 발명에 따른 돔형 커버부의 변형예를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 돔형 태양광발전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에서 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 돔형 태양광발전장치(100)는 지상 또는 공중 그리고 수상의 구조물에 설치되는 하우징본체(110)와, 태양광에 의해 단면 또는 양면에서 전기를 발생하도록 하우징본체(110)의 내부에 안착되는 태양전지모듈(120) 과 상기 태양전지모듈을 모듈 설치부(111)에 결합하도록 지지하는 모듈 지지부재(150) 과 상기 태양전지모듈(120)로 태양광을 반사시키는 광 반사수단(110b) 과 태양전지모듈(120)을 보호하도록 하우징본체(110)를 밀폐하는 돔형 커버부(130)와 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터장치(140)를 포함한다.
이러한, 돔형 태양광발전장치(100)는 좁은 면적으로 대용량의 전기를 생산할 수 있으며, 지면이나 구조물로 부터 발생하는 복사열에 의한 태양전지모듈(120)의 효율 저하나 불량 발생을 방지하고, 설치장소의 온도차에 의한 결로현상을 방지할 수 있도록 형성된다.
이를 위하여, 본 실시 예에 따른 하우징본체(110)는 내부에 태양전지모듈(120)을 설치하기 위한 모듈 설치부(111)를 포함한다.
또한, 상기 모듈 설치부(111)에는 상기 태양전지모듈(120)을 안정적으로 모듈 설치부(111) 상에 결합할 수 있도록 모듈 지지부재(150)가 구성되는데, 이는 모듈 설치부(111) 와 태양전지모듈(120)을 상호 간에 견고히 결합하는 수단으로서, 금속 또는 합성수지 등의 와이어 형태 또는 투명한 기판 형태나 충격을 완충하는 스프링이나 탄성이 있는 끈 형태 등 다양한 방법 과 소재를 사용할 수 있을 것이다.
또한, 하우징본체(110)는 모듈 설치부(111)의 내부가 진공으로 유지 되거나 또는 불활성 가스로 충진 되거나 단열부가 형성될 수 있다.
이는 태양전지(123)가 습기나 공기의 접촉을 방지하는 것 과 입사되는 태양광에 의한 열기의 열대류 현상을 차단하여 태양전지모듈(120)의 과열현상을 최소화하는 효과를 부여할 수 있을 것이다.
또한, 단열부는 합성수지재, 금속재, 복합소재 등으로 단열 성능이 있는 소재나 구조이면 가능할 것이다.
또한, 하우징본체(110)는 모듈 설치부(111)로 불활성 기체를 충진 하거나, 또는 모듈 설치부(111)의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 제1 함체(115) 및 제2 함체(117)를 관통하도록 제1 밸브(101)가 구비된다.
또한, 하우징본체는(110)는 상부에서 하부로 갈수록 크기가 작이지는 공간을 지닌 구조의 모듈 설치부(111)로서, 금속재 또는 합성수지 재질인 PC(Polycarbonate), PMMA(polymethylmethacrylate), 아크릴(acrylic)계 따위로 만들어질 수도 있으며 또한, 복합소재로 이루어 질수 있다
또한, 상기 하우징본체(110)가 구조물에 결합되어 공중에 부양되어 설치될 때, 는 무게가 가벼워야 함으로 그 소재를 경량의 것을 사용할 수 있는데, 이러한 소재로서, PE(Polyethylene),PP(Polypropylene), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate), TPU(Temperature polyurethane) 등으로 이루어 질수 있어서, 돔형 태양광발전장치(100) 무게를 최소화하여 수직구조물에 지지되며, 공중에 다수개를 매달아서 설치할 수 있으므로 좁은 면적에서도 대량의 전기를 생산하는 효과를 부여한다.
또한, 그 형상은 사각형상, 삼각형상, 다각형상 및 반구형상, 원통형상 ,돔형 등의 다양한 형태로 이루어 질수 있다.
또한, 하우징본체(110)는 상면이 개방되는 형태를 가지며, 개방된 상면이 돔형 커버부(130)를 통해 밀폐 된다.
또한, 돔형 커버부(130)는 유리(glass)재질 또는 투명한 합성수지 재질인 PE(Polyethylene),PP(Polypropylene), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate), PMMA(polymethylmethacrylate),아크릴(acrylic)계 등으로 만들어질 수도 있을 것이다.
이러한 소재 중에서 경량의 것들을 이용하면 상기 돔형 커버부(130)의 무게가 가벼워져서 상기에서 기술한 것과 같이 돔형 태양광발전장치(100) 무게를 최소화하여 수직구조물에 지지되며, 공중에 다수개를 매달아서 설치할 수 있으므로 좁은 면적에서도 대량의 전기를 생산하는 효과가 있을 것이다.
상기의 돔형 커버부(130)의 돔(dome)구조는 아치에서 발전된 반구형 구조체로서 원형, 육각, 팔각, 등의 다각형 평면 위에 만들어진 둥근 곡면의 구조로서, 우산형·벌집형 등도 넓은 의미에서 돔(dome)구조에 포함된다.
또한, 하우징본체(110)는 돔형 커버부(130)를 안정되게 밀폐 결합하기 위한 안착부(119)가 상단 테두리부를 따라 형성되고, 이 안착부(119)에 돔형 커버부(130)의 테두리부가 안착되어 결합된다. 이때, 하우징본체(110)는 안착부(119)와 돔형 커버부(130)가 견고하게 밀착 결합되도록 돔형 커버부(130)는 신축성이 있는 실링부재(119b)에 의해 안착부(119)와 밀착 결합된다.
이때, 상기 실링부재(119b)는 합성고무 또는 실리콘 소재 또는 합성수지 등으로 신축성이 있으며 습기와 공기의 차단이 탁월한 것이면 사용할 수 있다.
또한, 상기의 실링부재(119b)의 소재나 밀폐수단 뿐만 아니라 다양한 방법과 소재를 이용하여 하우징본체(110) 와 돔형 커버부(130)의 밀착 결합을 도모할 수 있을 것이다
또한, 상기 돔형 커버부(130)는 제1커버부(148)와 제2커버부(149)로 이루어져 상호 간에 접지면을 밀봉재(135)로 결합되고, 그 사이에 중공(213a)이 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1커버부(148)의 외경 크기가 상기 제2커버부(149)의 외경 크기 보다 더 크게 구성되는 구조로 결합되는 것도 가능할 것이다.
이러한 상기의 돔형 커버부(130)의 제1커버부(148)와 제2커버부(149) 중공(213a)의 공간에는 불활성 기체로 충전되거나 또는 진공으로 유지되는데, 이는 입사되는 태양광의 열기로 부터 하우징본체(110)의 내부온도 상승을 차단하는 역할로 이해될 수 있을 것이다.
여기에서, 상기의 돔형 커버부(130)의 제1커버부(148)와 제2커버부(149) 중공(213a)의 공간에는 불활성 기체를 충진 하거나, 또는 공기를 외부로 배출할 수 있도록 제1커버부(148)를 관통하도록 밸브(도시생략)가 구비된다.
또한, 하우징본체(110)는 모듈 설치부(111)의 내부에 안착된 태양전지모듈(120)로 태양광을 반사시키는 광 반사수단(110b)이 형성되어 입사된 태양광이 태양전지(123)의 전면부로 유도되어 전기발생량이 증가되고 또한, 양면 수광형 태양전지(도시생략)들의 사이에 형성된 투명공간으로 태양광이 입사되어 양면 수광형 태양전지(도시생략) 후면부에도 태양광을 유도하여 전기발생량이 증가되어 양면 수광형 태양전지(도시생략)전체의 전기 발생량이 현저히 증가되는 탁월한 효과를 부여하는 것이다.
이러한 광 반사수단(110b)은 태양광을 반사키는 구조로서, 거울 또는 금속재 및 반사물질이 코팅된 프라스틱 소재일 수 있다.
또한, 돔형 커버부(130)를 투과하는 태양광을 태양전지모듈(120)로 집광 또는 반사, 굴절시킬 수 있도록 모듈 설치부(111) 측면과 하부면의 광 반사수단(110b)은 태양전지모듈(120)로 전달되는 태양광의 반사율이 향상되도록 표면에 하나 이상의 요철 형태를 가질 뿐만 아니라, 광 반사수단(110b)에는 태양광의 반사율을 높이고, 빛의 산란율을 향상시켜 태양광 발전효율을 향상시킬 수 있도록 반사렌즈(110c)가 더 구비될 수 있다
또한, 여기서 태양전지모듈(120)에 사용되는 하나 이상의 태양전지(123)는 Si 결정형 태양전지, Si 박막 태양전지, CIGS 박막 태양전지, CdTe 박막 태양전지, III-V족 반도체 태양전지, 유기 태양전지 등의 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로, 태양으로부터 생성된 빛에너지를 전기 에너지로 바꾸는 소자로서, 태양전지에 빛을 비추면 빛에너지(광자)에 의하여 전자와 정공이 생기는 광전변환(photoelectric transformation, 光電變換)하는 소재로서, 일반적인 단면 수광형 태양전지 또는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)들 중에서 선택적으로 제한 없이 사용 가능하다.
또한, 하우징본체(110)는 태양전지모듈(120)의 전극선을 접속하기 위한 전극단자부재(105)를 구비하고, 전극단자부재(105)에 전원선(107)이 접속된다.
이때, 전원선(107)은 방수절연체(도시생략)를 통해 하우징본체(110)에 결합된다.
또한, 상기 돔형 커버부(130)는 단면 또는 양면에 음,양각 패턴의 광 확산부(139)가 성형될 수 있는데, 이러한 돔(dome)형태 돔형 커버부(130)에 의하면 태양광을 받는 표면적이 매우 크게 증대되므로 집광량을 크게 높일 수 있는 것이고, 볼록, 오목렌즈형태 또는 프리즘형태등 다양한 구조로 구성되어 입사되는 태양광의 확산 및 굴절현상에 의해 태양광이 굴절, 확산되면서 태양광이 크게 경사지게 조사되는 아침과 저녁시간에도 태양전지모듈(120)에 직각에 가까운 각도로 조사가 되므로 매우 효율적으로 집광을 할 수 있게 되는 것이다.
또한, 돔형 커버부(130)에는 적외선 또는 자외선에 의해 태양전지(123)의 수명이 단축하는 것을 방지하도록 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단 또는 모두를 차단하는 광학수단(137)이 구비된다.
더하여 특히, 제2커버부(149)의 상부면 또는 저면부에는 적외선 또는 자외선에 의해 태양전지(123)의 수명이 단축하는 것을 방지하도록 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단 또는 모두를 차단하는 광학수단(137)이 구비될 수 있다.
이때, 광학수단(137)은 박막의 필름형태 이거나 돔형 커버부(130) 표면층 또는 제2커버부(149) 표면층에 화합물질을 증착시키는 수단을 이용할 수 있다.
또한, 돔형 커버부(130)에는 태양광의 집광 또는 산란, 확산, 굴절이 더 증가하여 태양전지(123)의 발전효율이 더욱 증가할 수 있도록 광 확산부(139)를 더 구비할 수 있다.
더하여 특히, 제2커버부(149)에는 태양광의 집광 또는 산란, 확산, 굴절이 더 증가하여 태양전지(123)의 발전효율이 더욱 증가할 수 있도록 광 확산부(139)를 더 구비할 수 있다.
이때, 광 확산부(139)는 삼각형 형태, 프리즘 형태, 렌즈 형태 등의 다양한 형태를 가지도록 형성되며 그 소재로는 박막의 필름형태 또는 돔형 커버부(130)표면층 또는 제2커버부(149)표면층에 일체로 성형화 하는 것도 가능하다.
또한, 상기 돔형 커버부(130)는 태양광을 상기 하우징본체(110)의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부(139) 와 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단(137)을 더 포함할 수 있다.
더하여 특히, 상기 제2커버부(149)에는 태양광을 상기 하우징본체(110)의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부(139) 와 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단(137)을 더 포함할 수 있다.
이러한 구조의 조합은 태양광의 세기를 증가 시키거나 태양전지모듈(120)로 태양광을 유도하는 기능 과 태양전지모듈(120)로 전달되는 열선 또는 화학선인 적외선 과 자외선을 차단하여 태양전지모듈(120)의 과열을 동시에 방지하는 효과를 제공할 수 있을 것이다.
또한, 상기의 하우징본체(110)와 연결된 돔형 커버부(130)는 결합부재(도시생략)에 의해 개폐가 가능하도록 하여 모듈 설치부(111)에 내장된 태양전지모듈(120)을 보수 및 교체가 가능하여 태양광발전 효율을 지속적으로 유지시킬 수 있을 것이다.
또한, 상기 태양전지모듈(120)은 하나 이상의 경사면 또는 요철면 형태로 안착될 수 있어, 좁은 공간에 많은 면적의 태양전지모듈(120)을 내장하여도 광 반사수단(110b)에서 반사되는 태양광에 의해 태양광발전을 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.
또한, 상기 인버터장치(140)는 상기 태양전지모듈(120)에서 인출되는 직류전력를 교류전력으로 변환하여 출력하도록 구성한다.
상기 인버터장치(140)는 상자형상으로 이루어지고 외피복 표면에는 일정한 간격을 두고 복수의 방열핀(도시생략)이 돌출하여 형성되는 보호케이스 와, 연결단자(도시생략)와 전기적으로 연결되는 입력단자(도시생략)를 통해 입력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력단자(도시생략)를 통해 인출하는 인버터회로(도시생략)를 포함하여 이루어진다.
상기 인버터장치(140)의 보호케이스는 상기 하우징본체(110) 외측면에 밀착시켜 고정될 수 있으며, 또한, 상기 인버터장치(140)의 보호케이스는 상기 하우징본체(110) 저면에 밀착시켜 고정하는 것도 가능하다.
상기 인버터장치(140)의 보호케이스는 상기 하우징본체(110)에 일체로 구성되는 것도 가능하다.
이때, 보호케이스의 덮게판(도시생략)이 별도로 구성될 수 있다.
상기에서 연결단자(도시생략)와 입력단자(도시생략)는 도면에는 나타내지 않았지만, 플러그와 콘센트 등의 구성으로 이루어지는 것도 가능하다.
상기 인버터회로(도시생략)와 연결단자(도시생략) 사이에는 정류다이오드(도시생략)를 더 설치하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 예에 따른 하우징본체(110)는 견고성을 유지할 수 있도록 제1 함체(115)와, 이 제1 함체(115)의 외면에 결합되는 제2 함체(117)를 포함한다.
또한, 제1 함체(115)는 제2커버부(149)에 의해 밀폐되고, 상기 제2 함체(117)는 제1커버부(148)에 의해 밀폐되는 구조로 결합되는 것도 가능할 것이다.
여기서, 하우징본체(110)는 제1 함체(115)와 제2 함체(117) 사이에 중공(113a) 형태의 중공부(113)가 형성되도록 제1 함체(115)와 제2 함체(117)가 이격된다.
또한, 상기 제1 함체(115)와 제2 함체(117) 사이의 중공(113a)에 하우징본체(110)의 냉각 및 온도를 조절하기 위한 수단으로 냉각유체(113c)를 충전할 수도 있으며, 또한, 상기의 냉각유채(113c)는 동절기에 냉각유채(113c)가 동파되지 않도록 부동액을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 하우징본체(110)는 냉각유체(113c)를 충전 또는 순환할 수 있도록 제2 함체(117)에 순환장치(도시생략) 및 주입과 배출을 위한 제2 밸브(103)가 더 구비될 수 있다.
제1 함체(115)와 제2 함체(117)는 본체(110)를 볼트나 나사를 이용하여 구조물에 결합할 수 있도록 상부 단부가 외측으로 연장되어 플랜지부(115a, 117a)가 각각 형성된다. 이때, 플랜지부(115a, 117a)에는 볼트나 나사를 체결하기 위한 체결구멍이 형성된다.
또한, 상기 태양전지모듈(120)은 유연한 구조로 이루어져 길이가 긴 태양전지모듈(120)을 나선형으로 둘둘 말아서(roll up) 상기 모듈 설치부(111)에 내설 조립될 수 있는데, 이는 박막형태의 태양전지모듈(120) 특히 유기태양전지모듈 이나 CIGS모듈 등은 그 소재와 구조가 유연하지만 광변환 효율이 낮아서 대면적을 좁은 공간에 내설하여 낮은 효율의 단점을 보완할 수 있는 것이다.
또한, 상기 하우징본체(110)는 투명한 소재로 구성될 수 있는데, 이는 태양전지모듈(120)이 내장된 하우징본체(110)를 투명하게 하면 태양광의 투과를 높이는 효과로 전지에너지 발전에 효과적으로 대응할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 상기에서 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 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 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, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 돔형 태양광발전장치 110 : 하우징본체 110b : 광 반사수단
111 : 모듈 설치부 113 : 중공부 113a : 중공 113c : 냉각유채
115 : 제1 함체 117 : 제2 함체 119a : 결합부재 120 : 태양전지모듈
123 : 태양전지 130 : 돔형 커버부 135 : 밀봉재 137 : 광학수단
139 : 광 확산부 140 : 인버터장치 148 : 제1커버부 149 : 제2커버부
150 : 모듈 지지부재

Claims (27)

  1. 일정한 면적의 공간을 지닌 모듈 설치부를 형성하는 하우징본체;
    상기 모듈 설치부에 안착되어 태양광에 의해 전기를 발생하는 하나 이상의 태양전지가 전기적으로 연결 구성된 태양전지모듈; 및
    상기 태양전지모듈을 모듈 설치부에 안착하도록 지지하는 모듈 지지부재; 및
    상기 모듈 설치부 내측 면에는 태양전지모듈로 태양광을 반사 사키는 광 반사수단; 및
    상기 하우징본체를 밀폐하도록 상기 하우징본체에 결합되며, 태양광이 투과하는 하부에서 상부로 갈수록 크기가 작아지는 상측으로 볼록한 형상을 갖는 돔형 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징본체는,
    불활성 기체로 충전되거나 또는 진공으로 유지되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돔형 커버부는 제1커버부와 제2커버부로 구성되어 그 사이가 이격되게 중공을 갖는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1커버부의 외경 크기가 상기 제2커버부의 외경 크기 보다 더 크게 구성되는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 돔형 커버부의 중공에는 불활성 기체로 충전되거나 또는 진공으로 유지되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  6. 제 3항 또는 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제2커버부는 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  7. 제 3항 또는 제 4항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 확산부는 제1커버부의 단면 또는 양면에 양각 패턴이 성형되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  9. 제 3항 또는 제 4항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제2커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부 와 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돔형 커버부는 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돔형 커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 확산부는 돔형 커버부의 단면 또는 양면에 양각 패턴이 성형되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 돔형 커버부는 태양광을 상기 하우징본체의 내부로 집광 및 확산, 산란, 굴절하는 광 확산부 와 적외선 또는 자외선을 선택적으로 차단하거나 모두를 차단하는 광학수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 돔형 커버부는 결합부재에 의해 상기 하우징본체와 연결되어 상기 모듈 설치부를 개폐하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 태양전지모듈은 하나 이상의 경사면 또는 요철면을 구비하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 하우징본체의 내측면 또는 외측면에 결합되어 상기 태양전지모듈에서 인출된 직류전력를 교류전력으로 변환하여 출력하는 인버터장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 인버터장치는 상기 태양전지모듈을 향하여 흐르는 역방향 전류를 차단하기 위한 다이오드를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 하우징본체는,
    상기 모듈 설치부가 형성되며, 상기 돔형 커버부의 결합을 통해 상기 모듈 설치부가 밀폐되는 제1 함체; 및 상기 제1 함체와 결합되는 제2 함체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 함체는 제2커버부에 의해 밀폐되고, 상기 제2 함체는 제1커버부에 의해 밀폐되는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  20. 제 18 항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제1 함체와 상기 제2 함체 사이가 이격되게 중공을 갖는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 중공 내부에는 냉각유체를 구비하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 냉각유체는 온도가 영하 이하로 내려갈 때도 동결되지 않는 부동액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 냉각유체를 순환하기 위한 순환장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  24. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 태양전지는 양면 수광형 태양전지(Bifacial Solar Cell)로 구성됨을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  25. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 태양전지는 Si 결정형 태양전지, Si 박막 태양전지, CIGS 박막 태양전지, CdTe 박막 태양전지, III-V족 반도체 태양전지, 유기태양전지(OPV) 중에서 어느 하나 또는 하나 이상을 조합하여 설치됨을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  26. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 25항에 있어서,
    상기 태양전지모듈은 유연한 구조로 이루어져 나선형으로 형성하여 모듈 설치부에 내설 조립됨을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
  27. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 25항에 있어서,
    상기 하우징본체는 투명한 소재로 구성됨을 특징으로 하는 돔형 태양광발전장치.
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