KR20180025589A - 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호 - Google Patents

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Abstract

태양전지 패널 및 이를 구비한 창호가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 패널은 입사된 빛을 산란시키는 광산란부; 광산란부의 하부에 적층되게 마련되되, 광산란부를 투과한 빛이 반사되어 측부로 집광되도록 광산란부에 대향되는 면의 반대면에 광산란부 방향으로 볼록한 공동(cavity)이 형성된 광집광부; 및 광집광부의 측면에 마련되되, 광집광부의 측면을 따라 배치되고 전기적으로 연결된 복수의 태양전지 셀을 구비한 태양전지 셀 어레이를 포함한다.

Description

태양전지 패널 및 이를 구비한 창호{SOLAR CELL PANEL AND THE WINDOW HAVING THEREOF}
본 발명은 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고효율 고투광성을 갖는 대면적의 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호에 관한 것이다.
최근 들어서 태양에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 태양광 발전설비의 사용이 점차 보편화되고 있다.
이러한 태양에너지를 이용하는 태양전지는 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 사용하지 않고, 무공해이며 무한의 에너지원인 태양광을 이용하므로 미래의 새로운 대체 에너지원으로서 각광을 받고 있으며 현재에는 태양광 발전소나 건축물, 자동차 등의 발전 전력을 얻는데 이용되고 있다.
태양광 발전은 다양한 응용분야가 있지만 그 중에서도 태양전지를 건축물의 외피 마감재로 사용하는 건물 일체화(BIPV: Building Integrated Photovoltaic) 기술은 21세기 유망 신기술로서 근래 전 세계적으로 주목받고 있다.
건물 일체화 기술은 기존의 건축물 외피를 단순히 외적 자극에 대한 보호의 개념의 관점에서 탈피하여 에너지 창출의 도구로 발전시킨 적극적인 기술로서, 태양전지 수급의 일익을 담당할 수 있어 기존의 태양광 발전시스템을 설치하는데 소요되는 비용을 절감하는 이중효과를 기대할 수 있다.
태양전지를 건축물 외장재로 이용한 것 중 하나가 태양전지를 창호에 결합한 태양전지 창호(solar window)이다. 2020년까지 제로에너지 건축물 의무화가 우리나라를 포함해 전 세계적으로 진행되고 있으며, 이에 따라 태양전지 창호와 같은 건축물 자체 에너지 생산 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
태양전지 창호가 건축물에 적용되기 위해서는 장기적인 안정성이 높고, 미적 창호 기능을 겸비한 대면적, 고효율 태양전지 기술이 요구된다.
그러나, 기존의 태양전지 창호는 단순히 한 쌍의 유리 기판 내부에 태양전지 모듈을 삽입하여 구성하거나 유리 기판의 일면에 태양전지 모듈을 부착시킨 것으로서 효율과 시야감이 낮고 대면적 창호에 적합하지 않은 문제점이 있다.
최근에는 태양전지 창호의 효율을 향상시키고자 태양전지를 집광하는 방법에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 국제공개공보 WO 2015/079094(2015.06.04.)와 논문(Solar Energy Materials & Solar Cells 84 (2004) 411-426)에는 태양전지 창호에 적용가능한 태양광 집광장치가 개시되어 있다.
도 1은 국제공개공보 WO 2015/079094에 따른 태양광 집광장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 Solar Energy Materials & Solar Cells 84 (2004) 411-426에 게재된 태양광 집광장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 국제공개공보 WO 2015/079094에 개시된 태양광 집광장치는 광결정 물질층(a phototonic crystal coating,2)이 투명 또는 반투명 기판(transparent or semi-transparent substrate,4)의 상면에 배치되고, 형광 물질층(a layer of lmninescent material,3)이 광결정 물질층(2)의 상면에 배치되고, 태양전지 셀(1A,1B,photovoltaic cell)이 기판(4)에 평행하게 배치된다. 그리고 기판(4)과 기판(4)의 상부에 마련된 탑 시트(6) 사이는 밀봉재(5)에 의해 밀봉된다.
상기와 같은 국제공개공보 WO 2015/079094에 개시된 태양광 집광장치는 형광 물질층(3)에 의해 입사광의 파장이 변환된 후 광결정 물질층(2)에 의해 입사광이 태양전지 셀(1A,1B)로 가이드된다.
그리고, 도 2를 참조하면, Solar Energy Materials & Solar Cells 84 (2004) 411-426에 게재된 태양광 집광장치는 3가지 색을 갖는 발광형 태양광 집광기em들(Luminescent solar concentrators;LSCs)이 적층된 구조를 가진다. 구체적으로 보라색, 녹색, 핑크색 염료가 도핑된 태양광 집광기들(LSCs)이 적층된 구조를 갖는다.
상기한 Solar Energy Materials & Solar Cells 84 (2004) 411-426에 게재된 태양광 집광장치는 입사광을 단파장에서 장파장까지 파장변환이 가능한 3개의 태양광 집광기들(LSCs)로 나누어 파장변환하고 엔드미러(end mirror)와 리플렉터(reflector) 및 라이트 가이드(Light Guide)를 통해 태양전지 셀이 위치한 측면으로 전달된다.
전술한 바와 같은 종래 기술들은 입사광을 특정 파장으로 변환한 후 태양전지 셀이 위치한 방향으로 가이드 또는 전달하므로 태양전지 발전효율이 낮고 투광성이 낮은 문제점이 있다.
국제공개공보 WO 2015/079094(2015.06.04.)
Optimisation of a three-colour luminescent solar concentrator daylighting system, Solar Energy Materials & Solar Cells 84 (2004) 411-426
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고효율 고투광성을 갖는 대면적의 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 입사된 빛을 산란시키는 광산란부; 상기 광산란부의 하부에 적층되게 마련되되, 상기 광산란부를 투과한 빛이 반사되어 측부로 집광되도록 상기 광산란부에 대향되는 면의 반대면에 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동(cavity)이 형성된 광집광부; 및 상기 광집광부의 측면에 마련되되, 상기 광집광부의 측면을 따라 배치되고 전기적으로 연결된 복수의 태양전지 셀을 구비한 태양전지 셀 어레이를 포함하는 태양전지 패널이 제공될 수 있다.
상기 공동은 상기 광산란부 방향으로 볼록한 사각뿔 형상, 원추 형상 및 반구 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 공동이 사각뿔 형상 또는 원추 형상으로 형성된 경우에, 상기 광집광부의 하면과 사각뿔 또는 원추의 빗변 사이의 사이각은 5~25도(°)이며, 상기 공동이 반구 형상으로 형성된 경우에 상기 광집광부의 하면과 반구의 접선 사이의 사이각은 5~25도(°)일 수 있다.
상기 광산란부는 입사된 빛이 산란되어 확산되는 확산시트를 포함할 수 있다.
상기 광산란부는 상기 확산시트의 상부에 적층되되, 스트라이프(stripe) 또는 격자(lattice) 형태로 배치된 다수의 프리즘패턴이 상면에 형성된 프리즘시트를 더 포함할 수 있다.
상기 광집광부는 유리기판으로 형성되며, 상기 유리기판의 하면에 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동이 형성될 수 있다.
상기 광산란부와 상기 광집광부는 하나의 단위 집광모듈을 형성하며, 상기 단위 집광모듈은 높이방향으로 적어도 하나 이상 적층되게 형성되며, 상기 태양전지 셀 어레이는 상기 단위 집광모듈의 개수에 대응하여 각각의 상기 단위 집광모듈의 측면에 마련되고 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 태양전지 패널; 및 상기 태양전지 패널의 테두리를 따라 결합되는 창호 프레임을 포함하며, 상기 태양전지 패널은 입사된 빛을 산란시키는 광산란부와, 상기 광산란부의 하부에 적층되게 마련되고 상기 광산란부를 투과한 빛이 반사되어 측부로 집광되도록 상기 광산란부에 대향되는 면의 반대면에 상기 광산란부 방향으로 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동(cavity)이 형성된 광집광부를 구비한 집광모듈; 및 상기 집광모듈의 측면에 결합되는 태양전지 셀 어레이를 포함하는 태양전지 패널을 구비한 창호가 제공될 수 있다.
상기 광산란부는 입사된 빛이 산란되어 확산되는 확산시트를 포함할 수 있다.
상기 광산란부는 상기 확산시트의 상부에 적층되되, 스트라이프(stripe) 또는 격자(lattice) 형태로 배치된 다수의 프리즘패턴이 상면에 형성된 프리즘시트를 더 포함할 수 있다.
상기 광집광부는 유리기판으로 형성되며, 상기 유리기판의 하면에 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동이 형성될 수 있다.
상기 집광모듈이 높이방향으로 복수 개 적층되는 경우에, 상기 태양전지 셀 어레이는 상기 집광모듈의 개수에 대응하여 각각의 상기 집광모듈의 측면에 결합되고 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예는 입사광을 특정 파장으로 변환하지 않고 전파장을 투과시켜 발전하므로 고효율 및 고투광성의 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 입사광을 특정 파장으로 변환하는 형광 물질층 등을 필요로 하지않으므로 두께 증가 없이 대면적의 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호의 제조공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 국제공개공보 WO 2015/079094에 따른 태양광 집광장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 Solar Energy Materials & Solar Cells 84 (2004) 411-426에 게재된 태양광 집광장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 구비한 창호를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 패널을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 패널을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광산란부의 확산시트를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광산란부의 확산시트와 프리즘시트를 나타내는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광산란부의 확산시트와 프리즘시트를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 셀 어레이를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지 셀 어레이를 나타내는 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 따른 태양전지 패널의 비교예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 태양전지 패널의 발전효율을 나타내는 표이다.
도 10은 본 발명에 따른 집광모듈이 복수 개 적층된 상태를 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 복수의 태양전지 셀 어레이의 직렬 또는 병렬 연결방법을 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 구비한 창호를 나타내는 사시도이고, 도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 패널을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 패널을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광산란부의 확산시트를 나타내는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광산란부의 확산시트와 프리즘시트를 나타내는 도면이고, 도 5c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광산란부의 확산시트와 프리즘시트를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 태양전지 셀 어레이를 나타내는 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 태양전지 셀 어레이를 나타내는 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 패널을 구비한 창호(100)는 태양전지 패널(300)과, 태양전지 패널(300)의 테두리를 따라 결합되는 창호 프레임(200)을 포함한다.
본 실시예에 따른 태양전지 패널(300)은 창호 프레임(200)에 결합되며, 입사되는 빛을 이용하여 광전변환하는 역할을 한다.
그리고 태양전지 패널(300)은 입사되는 빛을 산란 및 반사시켜 측부로 집광하는 집광모듈(310)과, 집광모듈(310)의 측면에 결합되는 태양전지 셀 어레이(Solar Cell arrays;SC arrays, 350)를 포함한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 집광모듈(310)은 광산란부(320)과, 광산란부(320)의 하부에 적층되게 마련된 광집광부(330)를 포함한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 광산란부(320)는 입사되는 빛을 산란시키고 확산시키는 역할을 한다. 그리고 광산란부(320)는 광집광부(330)의 상부에 마련된다.
도 4a 및 도 5a에서 도시한 바와 같이, 제1 실시예에 따른 광산란부(320)는 표면에 금속 나노 입자(323)가 상호 이격되게 배치된 유리기판(322)으로 이루어진 확산시트(321)만으로 구성될 수 있다.
도 5a에는 유리기판(322)의 표면에 랜덤(random)하게 금속 나노 입자(323)를 배열하여 빛을 전방향으로 산란되게 하는 확산시트(321)가 도시되었으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 제한되지 않으며 본 실시예에서 확산시트(321)는 입사되는 빛을 전방향으로 산란시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하다.
또한, 도 4b, 도 5b 및 도 5c에서 도시한 바와 같이, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 광산란부(320)는 확산시트(321)와 확산시트(321)의 상부에 적층된 프리즘시트(325)를 포함한다.
도 5b에서 도시한 바와 같이 제2 실시예에 따른 프리즘시트(325)는 확산시트(321)의 상부에 적층되고 기재필름(326)의 상면에 스트라이프(stripe) 형태로 배치된 다수의 프리즘패턴(327)이 형성된다.
또한 도 5c에서 도시한 바와 같이 제3 실시예에 따른 프리즘시트(325)는 확산시트(321)의 상부에 적층되고 기재필름(326)의 상면에 격자(lattice) 형태로 배치된 다수의 프리즘패턴(327)이 형성된다.
도 4b에서 도시한 바와 같이, 프리즘패턴(327)의 사이각(Θ2)은 60~120도(°)이고, 프리즘패턴(327)의 주기(P)는 1~1000㎛ 일 수 있다.
상기와 같이, 빛은 광산란부(320)에 의해 산란 및 확산되고 광산란부(320)를 투과한 후 광집광부(330)로 전달된다.
그리고, 광집광부(330)는 광산란부(320)를 투과한 빛을 반사시켜 측부로 집광하는 역할을 한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 광집광부(330)는 유리기판(331)으로 제조될 수 있다. 그리고 광집광부(330)의 광산란부(320)에 대향되는 면의 반대면, 즉 광집광부(330)의 하면에는 광산란부(320) 방향으로 볼록한 공동(cavity,333)이 형성된다. 여기서 공동(333)은 광산란부(320) 방향으로 볼록한 사각뿔 형상, 원추 형상, 반구 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 한편, 도 4b는 공동(333)이 사각뿔 형상 또는 원추 형상으로 형성된 경우에 있어, 광집광부(330)의 하면과 사각뿔 또는 원추의 빗변 사이의 사이각(Θ1)은 5~25도(°)일 수 있다. 또한 도시되지는 않았으나 공동(333)이 반구 형상으로 형성된 경우에 광집광부(330)의 하면과 반구의 접선 사이의 사이각도 5~25도(°)일 수 있다.
즉, 광집광부(330)는 사각뿔 형상 또는 원추 형상 또는 반구 형상으로 형성된 공동(333)이 하면에 형성된 유리기판(331)으로 제조될 수 있다. 또한 광집광부(330)를 이루는 공동(333)은 식각 또는 레이저 가공으로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 광산란부(320)와 광집광부(330)는 하나의 단위 집광모듈(310)을 형성하여 입사된 빛을 산란 및 반사시켜 측부로 집광한다.
상기한 본 발명에 따른 집광모듈(310)에 의한 입사광의 집광현상을 살펴보면 다음과 같다.
도 4a 및 도 4b에서 도시한 바와 같이, 광산란부(320)에 입사된 빛은 광산란부(320)를 통과하면서 산란되어 전방향으로 확산된다.
그리고 광산란부(320)에 의해 확산된 빛은 광집광부(330)를 통과하면서 광집광부(330)의 하면에 형성된 사각뿔 형상 또는 원추 형상 또는 반구 형상의 공동(333)에 의해 전반사되어 광집광부(330)의 측부로 가이드되고 집광될 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 집광모듈(310)은 입사광을 특정 파장으로 변환하지 않고 전파장을 투과시키며 광집광부(330)의 측부로 빛을 가이드하고 집광하며, 집광모듈(310)의 측면에 마련된 태양전지 셀 어레이(350)를 통해 광전변환하여 고효율의 발전효과를 얻을 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 집광모듈(310)의 광산란부(320)와 광집광부(330)는 유리기판으로 제조되므로 입사광의 투광성을 향상시킬 수 있어 발전효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 집광모듈(310)은 광산란부(320) 및 광집광부(330)에 입사광을 특정 파장으로 변환하는 형광 물질층 등을 필요로하지 않으므로 두께 증가 없이 대면적으로 제작할 수 있으며, 그 제조공정을 단순화할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 태양전지 셀 어레이(350)는 집광모듈(310)에 의해 집광된 빛을 이용하여 광전변환하는 역할을 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양전지 셀 어레이(350)는 집광모듈(310)의 측면을 따라 마련된다. 구체적으로 집광모듈(310)이 사각평면 형상을 갖는 경우에 집광모듈(310)의 네 측면을 따라 태양전지 셀 어레이(350)가 마련될 수 있다.
그리고 태양전지 셀 어레이(350)는 집광모듈(310)의 측면을 따라 배치되고 전기적으로 연결된 복수의 태양전지 셀(360)과, 태양전지 셀(360)의 하면을 지지하는 셀 프레임(370)을 포함한다.
태양전지 셀(360)들은 셀 프레임(370)의 상면에 와이어본딩 방식으로 병렬 또는 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서 태양전지 셀(360)은 실리콘(Si)계열, 갈륨아세나이드(GaAs)계열의 태양전지 셀(360)이 사용될 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
셀 프레임(370)은 태양전지 셀(360)의 하면 일부영역에 밀착되는 절연층(insulator,371)과, 태양전지 셀(360)의 하면에 절연층(371)이 밀착된 영역외의 영역에 밀착되는 Al 등의 재질을 갖는 전도층(373)을 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지 패널의 발전효율을 살펴보면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 따른 태양전지 패널의 비교예를 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8에 따른 태양전지 패널의 발전효율을 나타내는 표이다.
도 8a는 본 발명에 따른 태양전지 패널(300)에 있어서 유기기판(331)의 하면에 광산란부(320) 방향으로 볼록한 공동(333)이 형성된 광집광부(330)만을 포함하는 비교예 1을 나타내고, 도 8b는 본 발명에 따른 태양전지 패널(300)에 있어서 확산시트(321)를 구비한 광산란부(320)와 유기기판(331)의 하면에 광산란부(320) 방향으로 볼록한 공동(333)이 형성된 광집광부(330)를 포함하는 비교예 2를 나타내고, 도 8c는 태양전지 패널(300)에 있어서 확산시트(321)와 프리즘시트(325)를 구비한 광산란부(320)와 유리기판(331)의 하면에 광산란부(320) 방향으로 볼록한 공동(333)이 형성된 광집광부(330)를 포함하는 비교예 3을 나타낸다.
그리고 도 9는 상기한 비교예 1과 비교예 2 및 비교예 3에 따른 태양전지 패널(300)의 발전효율을 나타내는 것으로서, 광산란부(320)가 확산시트(321)와 프리즘시트(325)를 모두 구비하는 경우에 광집광부(330)의 측부로 가이드되는 입사광의 광량이 증가되어 태양전지 셀 어레이(350)에 의한 광전변환효율이 증대됨을 알 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 태양전지 패널을 구비한 창호(100)는 복수 개의 집광모듈(310)이 높이방향으로 적층되어 창호 프레임(200)에 결합될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 집광모듈이 복수 개 적층된 상태를 나타내는 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 복수의 태양전지 셀 어레이의 직렬 또는 병렬 연결방법을 나타내는 도면이다.
도 10에서 도시한 바와 같이 복수의 집광모듈(310)이 높이방향으로 적층되는 경우에(예를들어 집광모듈 1(310a)와 집광모듈 2(310b)와 집광모듈 3(310c)이 높이방향으로 적층), 집광모듈(310)의 개수에 대응하여 각각의 집광모듈(310a,310b,310c)의 측면에 태양전지 셀 어레이(350)가 마련될 수 있다.
이때 각각의 집광모듈(310a,310b,310c)의 측면에 마련되는 태양전지 셀 어레이(350)는 상호 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
집광모듈(310)이 적층되는 개수가 증가되면 집광모듈(310)을 투과하는 빛의 투과도가 낮아지고 이에 따라 각각의 집광모듈(310)의 측면에 마련되는 태양전지 셀 어레이(350)를 통한 광전변환효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 도 10에서와 같이 복수 개의 집광모듈(310)이 적층(집광모듈 1(310a)와 집광모듈 2(310b)와 집광모듈 3(310c)이 높이방향으로 적층)되고 각각의 집광모듈(310a,310b,310c)의 측면에 태양전지 셀 어레이(350)를 마련한 경우에 있어서, 도 11a는 각각의 태양전지 셀 어레이(350)를 구성하는 복수의 태양전지 셀(360)을 병렬로 연결하고 복수의 태양전지 셀 어레이(350)를 직렬로 연결한 경우를 나타내며, 도 11b는 각각의 태양전지 셀 어레이(350)를 구성하는 복수의 태양전지 셀(360)을 병렬로 연결하고 복수의 태양전지 셀 어레이(350)를 병렬로 연결한 경우를 예시적으로 보여준다.
도 11a 및 도 11b는 복수의 태양전지 셀 어레이(350)의 연결을 예시적으로 보여주는 것이며, 그외 다양한 방법으로 복수의 태양전지 셀 어레이(350)를 연결할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 창호 200: 창호 프레임
300: 태양전지 패널 310: 집광모듈
320: 광산란부 330: 광집광부
350: 태양전지 셀 어레이

Claims (12)

  1. 입사된 빛을 산란시키는 광산란부;
    상기 광산란부의 하부에 적층되게 마련되되, 상기 광산란부를 투과한 빛이 반사되어 측부로 집광되도록 상기 광산란부에 대향되는 면의 반대면에 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동(cavity)이 형성된 광집광부; 및
    상기 광집광부의 측면에 마련되되, 상기 광집광부의 측면을 따라 배치되고 전기적으로 연결된 복수의 태양전지 셀을 구비한 태양전지 셀 어레이를 포함하는 태양전지 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공동은 상기 광산란부 방향으로 볼록한 사각뿔 형상, 원추 형상 및 반구 형상 중 어느 하나로 형성되는 태양전지 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공동이 사각뿔 형상 또는 원추 형상으로 형성된 경우에, 상기 광집광부의 하면과 사각뿔 또는 원추의 빗변 사이의 사이각은 5~25도(°)이며,
    상기 공동이 반구 형상으로 형성된 경우에 상기 광집광부의 하면과 반구의 접선 사이의 사이각은 5~25도(°)인 태양전지 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광산란부는,
    입사된 빛이 산란되어 확산되는 확산시트를 포함하는 태양전지 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광산란부는,
    상기 확산시트의 상부에 적층되되, 스트라이프(stripe) 또는 격자(lattice) 형태로 배치된 다수의 프리즘패턴이 상면에 형성된 프리즘시트를 더 포함하는 태양전지 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광집광부는 유리기판으로 형성되며,
    상기 유리기판의 하면에 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동이 형성되는 태양전지 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광산란부와 상기 광집광부는 하나의 단위 집광모듈을 형성하며,
    상기 단위 집광모듈은 높이방향으로 적어도 하나 이상 적층되게 형성되며,
    상기 태양전지 셀 어레이는 상기 단위 집광모듈의 개수에 대응하여 각각의 상기 단위 집광모듈의 측면에 마련되고 상호 전기적으로 연결되는 태양전지 패널.
  8. 태양전지 패널; 및
    상기 태양전지 패널의 테두리를 따라 결합되는 창호 프레임을 포함하며,
    상기 태양전지 패널은,
    입사된 빛을 산란시키는 광산란부와, 상기 광산란부의 하부에 적층되게 마련되고 상기 광산란부를 투과한 빛이 반사되어 측부로 집광되도록 상기 광산란부에 대향되는 면의 반대면에 상기 광산란부 방향으로 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동(cavity)이 형성된 광집광부를 구비한 집광모듈; 및
    상기 집광모듈의 측면에 결합되는 태양전지 셀 어레이를 포함하는 태양전지 패널을 구비한 창호.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광산란부는,
    입사된 빛이 산란되어 확산되는 확산시트를 포함하는 태양전지 패널을 구비한 창호.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광산란부는,
    상기 확산시트의 상부에 적층되되, 스트라이프(stripe) 또는 격자(lattice) 형태로 배치된 다수의 프리즘패턴이 상면에 형성된 프리즘시트를 더 포함하는 태양전지 패널을 구비한 창호.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광집광부는 유리기판으로 형성되며,
    상기 유리기판의 하면에 상기 광산란부 방향으로 볼록한 공동이 형성되는 태양전지 패널을 구비한 창호.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 집광모듈이 높이방향으로 복수 개 적층되는 경우에, 상기 태양전지 셀 어레이는 상기 집광모듈의 개수에 대응하여 각각의 상기 집광모듈의 측면에 결합되고 상호 전기적으로 연결되는 태양전지 패널을 구비한 창호.
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KR20220080265A (ko) * 2020-12-07 2022-06-14 중앙대학교 산학협력단 창호 일체형 집광 장치

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