KR20170002155A - 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 태양전지 패널이 태양광에 직접 노출될 필요가 없고 공간 효율성이 높으며, 비교적 광전달 효율이 높은 태양광 발전장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 상호 마주하는 광노출면을 가지고 상호 이격 배치되어 이격공간을 형성하는 한 쌍의 태양전지 패널과, 빛을 반사하는 반사면을 가지고 상기 이격공간 내에 배치되어 상기 이격공간으로 유입되는 빛을 반사하는 광증폭부를 갖는 광전유니트와; 빛을 집광하는 집광부와, 상기 빛을 상기 광증폭부로 전달하는 광도체부를 갖는 광공급부를 포함한다.

Description

태양광 발전장치{APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICITY USING SUN-LIGHT}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것이다.
태양광 발전장치는 일반적으로 넓은 판면을 갖는 태양전지 패널을 태양광이 입사되는 방향과 수직하게 배치하여 에너지를 생산한다. 이러한 태양광 발전장치는 발전량과 수광 면적이 비례하므로, 수광 면적을 넓히기 위해 다수 개를 연접하게 설치한다. 그러나 태양전지 패널을 단순히 펼쳐서 설치할 경우, 공간적인 제약 때문에 태양전지 패널을 설치할 수 있는 면적에 한계가 있었다.
이러한 종래의 태양광 발전장치의 한계를 극복하기 위해, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0040410호(발명의 명칭: 광섬유 유도형 태양광 발전시스템, 이하 ‘선행기술’이라 함.)와 같이, 광섬유를 이용해 야외로부터 집광한 태양광을 실내에 설치된 태양전지 패널에 공급할 수 있는 기술이 공개된 바 있다.
그러나 선행기술은 가느다란 섬유형태의 광섬유를 통해 태양전지 패널에 빛을 직접 공급하는 형태로써, 태양전지 패널의 전체 면적에 대해 빛을 공급하기 어려워 비교적 광전달 효율이 낮다.
본 발명의 목적은 태양전지 패널이 태양광에 직접 노출될 필요가 없고 공간 효율성이 높으며, 비교적 광전달 효율이 높은 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 태양광 발전장치는 상호 마주하는 광노출면을 가지고 상호 이격 배치되어 이격공간을 형성하는 한 쌍의 태양전지 패널과, 빛을 반사하는 반사면을 가지고 상기 이격공간 내에 배치되어 상기 이격공간으로 유입되는 빛을 반사하는 광증폭부를 갖는 광전유니트와; 빛을 집광하는 집광부와, 상기 빛을 상기 광증폭부로 전달하는 광도체부를 갖는 광공급부를 포함한다.
여기서, 상기 광전유니트는 복수 개이며, 중공을 두고 원주방향을 따라 연속적으로 배열되는 것이 좁은 공간에 다수의 광전유니트를 배치할 수 있고 상기 광도체부와 연결되는데 용이하다.
또한, 상기 반사면은 복수의 오목부 또는 복수의 돌기부를 포함하는 것이 빛의 난반사를 유도할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 집광부는 복수의 집광구체를 갖는 집광구체어레이와, 상기 집광구체의 하부에 배치되는 복수의 집광렌즈를 포함하며, 상기 광도체부는 상기 집광렌즈로부터 집광되는 빛을 수령하는 것이 빛을 효율적으로 수집하여 광도체로 전달시킬 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따른 태양광 발전장치는 태양광에 직접 노출될 필요가 없고, 공간 효율성이 높으며, 비교적 광전달 효율이 높다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 광공급부의 분해사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 광전유니트의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 광증폭부를 나타낸 사시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전유니트가 높이방향을 따라 적층된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 원주방향을 따라 연속적으로 배열되어 중공(150)을 형성하는 다수의 광전유니트(100)를 갖는다. 이때, 광전유니트(100)의 판면은 반경방향을 따라 연장된다. 그리고 다수의 광전유니트(100)들은 태양광을 집광하는 복수의 집광부(510) 및 집광된 빛을 전송하는 광도체부(530)를 포함하는 광공급부(500)와 연결된다. 광도체부(530)는 중공(150)을 통해 다수의 광전유니트(100)와 연결된다.
도 2는 본 발명에 따른 광공급부(500)의 분해사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 광공급부(500)는 육각형상의 케이스(513)와, 케이스(513)의 상부개구부에 다수의 집광구체(515)가 배열되어 이루어지는 집광구체어레이를 포함한다. 집광구체(515)는 유리구슬과 같이 투명한 재질로 마련되며, 적도 부근에서 원주방향을 따라 연장되어 빛을 내향 및 하향 반사하는 내향반사부(516)가 마련된다.
케이스(513)의 하부에는 집광구체(515)들을 통해 하향 진행하는 빛을 집광하는 집광렌즈부(517)가 설치된다. 집광렌즈부(517)는 다수의 렌티큐라 렌즈로 마련되며, 집광렌즈부(517)의 하부에는 각 렌티큐라 렌즈에 의해 집광되는 빛을 수령하여 광전유니트(100)로 전달하는 다수의 광섬유(531)가 설치된다. 다수의 광섬유(531)들은 광섬유관(533)에 수용되어 컴팩트하게 정리된다.
케이스(513)의 상부에는 집광구체(515) 어레이 및 집광렌즈부(517)를 외부로부터 보호하기 위한 덮개(511)가 설치된다. 덮개(511)는 유리, 오목렌즈 또는 볼록렌즈와 같은 광투과성 재질로 마련된다.
광공급부(500)들은 육각형상의 케이스(513)의 측면이 인접한 광공급부(500)와 접촉하도록 배치되며, 다수 개가 촘촘히 배열되어 야외에 설치된다. 이러한 광공급부(500)들은 야외에 배치되어 태양광을 집광한다. 케이스(513)는 원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 형상으로 변형 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 광전유니트(100)의 단면도이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 광전유니트(100)는 상호 마주하는 광노출면(250)을 가지고 상호 이격 배치되어 소정의 이격공간을 형성하는 한 쌍의 태양전지 패널(200)을 갖는다. 한 쌍의 태양전지 패널(200)의 자유단부는 반사면(310)에 의해 상호 연결된다.
한 쌍의 태양전지 패널(200) 중 어느 하나의 외측 판면에는 양면거울(270)이 설치된다. 양면거울(270)은 광투과성 재질의 태양전지 패널(200)을 통과한 빛을 이격공간 내측으로 반사한다. 광전유니트(100)는 도 1에서와 같이 원주방향을 따라 연속적으로 배열되면서, 상호 인접하는 태양전지 패널(200)들 사이에 양면거울(270)이 개재된다. 이에 따라, 광전유니트(100)로 유입된 빛은 이격공간 내에서 반복적으로 반사된다.
도 4는 본 발명에 따른 광전유니트(100)에 포함되는 광증폭부(300)를 나타낸 사시도이다. 광증폭부(300)는 한 쌍의 태양전지 패널(200) 사이의 이격공간에 개재된다. 광증폭부(300)는 소정 높이간격을 두고 가로방향을 따라 연장되는 복수의 격벽(330)과, 격벽(330)의 양단부에 상호 대향하게 결합되는 광유입부(340) 및 광반사부(350)를 가지고 이격공간을 폐쇄한다. 광증폭부(300)의 전체 내면은 기본적으로 빛을 반사하는 반사면(310)으로 이루어지며, 부분적으로 빛을 난반사하기 위한 오목부(313) 및/또는 돌기부(311)가 형성된다. 여기서, 격벽(330)은 태양전지 패널(220)이 갖는 셀 단위에 대응하게 배치되는 것이 바람직하다.
광유입부(340)에는 빛을 공급하기 위한 광섬유(531)가 삽입되는 복수의 관통공(341)이 형성된다. 이때, 각 관통공(341)에는 단일 또는 복수의 광섬유(531)가 주머니 형상의 광확산부(535)에 결합되어 삽입된다. 광확산부(535)는 유리, 오목렌즈 또는 볼록렌즈와 같은 광투과성 재질로써 광섬유(531)에 의해 공급되는 빛을 방사상으로 확산한다.
이러한 구조에 의해, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 야외에 설치되는 광공급부(500)와, 실내 등 좁은 공간에 설치될 수 있는 다수의 광전유니트(100)를 가지고 다음과 같은 방식에 의해 발전한다.
야외에 설치된 광공급부(500)는 태양광을 집광하여 광전유니트(100)에 전달한다. 그리고 광전유니트(100)에 유입된 빛은 이격공간 내에서 광증폭부(300)에 의해 반복적으로 반사되면서 태양전지 패널(200)에 입사된다. 태양전지 패널(200)은 광증폭부(300)에 의해 입사되는 빛으로 에너지를 생산한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 광전유니트(100)에 공급되는 빛이 소실되지 않고 모든 빛이 발전에 사용된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 복수의 광전유니트(100a)가 선형적으로 연속 배열될 수 있다.
광전유니트(100a)는 상호 이격 배치되어 이격공간을 형성하는 한 쌍의 태양전지 패널(200a)과, 빛을 반사하는 반사면을 가지고 이격공간 내에 배치되어 이격공간으로 유입되는 빛을 반사하는 광증폭부(300a)를 갖는다.
광증폭부(300a)는 격실을 형성하는 격벽(330a)을 가지고 전체 내면이 기본적으로 빛을 반사하는 반사면(310a)으로 이루어지며, 빛을 난반사하는 돌기부(311a) 및/또는 오목부(313a)가 형성된다. 그리고 광증폭부(300a)에는 관통공(341a)을 통해 다수의 광섬유(531) 및 광확산부(535) 조립체가 설치되어 이격공간 내에 빛을 공급한다. 격벽(330a)은 태양전지 패널(220a)이 갖는 셀 단위에 대응하게 배치되는 것이 바람직하다.
도 6은 도 5에 도시된 실시예에 따른 광전유니트(100a)가 높이방향을 따라 적층된 상태를 나타낸 사시도이다. 이와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 광전유니트(100a)를 높이방향을 따라 적층할 수 있다.
본 발명에 따른 광전유니트(100, 100a)의 연속 배열 형태는 나선상으로 변경 가능하다.
100: 광전유니트 200: 태양전지패널
250: 광노출면 270: 반사거울
300: 광증폭부 310: 반사면
311: 돌기부 313: 오목부
330: 격벽 340: 광유입부
341, 341a: 관통공 500: 광공급부
510: 집광부 511: 덮개
513: 케이스 515: 집광구체
516: 내향반사코팅부 517: 집광렌즈부
530: 광도체부 531: 광섬유
533: 광섬유관 535: 광확산부

Claims (4)

  1. 태양광 발전장치에 있어서,
    상호 마주하는 광노출면을 가지고 상호 이격 배치되어 이격공간을 형성하는 한 쌍의 태양전지 패널과, 빛을 반사하는 반사면을 가지고 상기 이격공간 내에 배치되어 상기 이격공간으로 유입되는 빛을 반사하는 광증폭부를 갖는 광전유니트와;
    빛을 집광하는 집광부와, 상기 빛을 상기 광증폭부로 전달하는 광도체부를 갖는 광공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광전유니트는 다수 개이며, 중공을 두고 원주방향을 따라 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은 복수의 오목부 또는 복수의 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집광부는 복수의 집광구체를 갖는 집광구체어레이와, 상기 집광구체의 하부에 배치되는 복수의 집광렌즈를 포함하며,
    상기 광도체부는 상기 집광렌즈로부터 집광되는 빛을 수령하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
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