KR20180136767A - 발전효율을 향상시킨 태양열 전지판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전 효율을 향상시킨 태양전지판에 관한 것으로, 본 발명은 태양열을 전기에너지로 변환시켜 전력을 발전시키는 다수의 전지판 모듈이 장착된 태양열 전지판에 있어서, 상기 태양열 전지판의 상측으로는 저면이 개방된 직육면체 형상으로서 태양빛이 관통되는 투명한 재질의 함체가 맞대어져 상기 전지판 모듈과의 사이에 공간부가 형성되며 상기 함체의 내주면에 온도센서 및 압력센서가 장착되고 상측 외주면에 압력추가 장착되는 것이 특징이다.
따라서 태양열 전지판의 발전 효율을 높임으로써 에너지가 공급되는 건물의 에너지 이용 효율을 높일 수 있고, 태양전지 모듈(Module)의 새로운 형태로서 투명 함체를 활용하여 보다 효율이 높은 태양전지 모듈을 제공하는 효과가 있으며, 모듈내부에 온도센서와 압력센서가 장착되어 있고 투명 함체의 외주면에 압력추가 장착되어 있어 모듈 내부의 온도 및 압력상태를 인식하여 모듈의 상태를 안전하게 유지함으로써 안전하고 내구성 있으며 항상성이 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 고장이 적고 제작이 용이하고 내구성이 있어 경제성이 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판{The solar panels to improve generating efficiency}
본 발명은 태양열 전지판의 상부에 공간부를 형성하도록 유리를 덧대어 밀폐함으로써 복사열을 차단하여 발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 태양열 전지판의 발전 효율을 높임으로써 에너지가 공급되는 건물의 에너지 이용 효율을 높일 수 있고, 태양전지 모듈(Module)의 새로운 형태로서 투명 함체를 활용하여 보다 효율이 높은 태양전지 모듈을 제공하는 효과가 있으며, 모듈 내부에 온도센서와 압력센서가 장착되어 있고 투명 함체의 외주면에 압력추가 장착되어 있어 모듈 내부의 온도 및 압력상태를 인식하여 모듈의 상태를 안전하게 유지함으로써 안전하고 내구성 있으며 항상성이 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 고장이 적고 제작이 용이하고 내구성이 있어 경제성이 있는 태양열 전지판에 관한 것이다.
태양 에너지는 결코 고갈되지 않는 무한한 청정에너지로서 인류의 미래를 위한 대체 에너지원으로 큰 기대를 받고 있으며, 이러한 태양 에너지를 활용하기 위해 세계의 에너지 선진국들은 태양 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 연구를 활발히 진행시키고 있다.
현재까지 태양 에너지 이용 방법을 연구한 결과 오늘날 태양 에너지의 대표적인 이용 방법으로는 태양열을 이용하여 물을 데워 에너지를 발생시키는 방법과, 물을 끊여서 증기 터빈을 구동하여 발전하는 방법과, 태양광으로부터 광자를 전자로 변환하여 직접 전기를 생산하는 세 가지 방법이 있다.
상기 세 가지 방법 중에 태양열을 이용하여 전기에너지로 변환하는 전원 공급시스템에 대해 상세히 알아보기 위해 도 1을 참고하기로 한다.
도 1은 종래의 일반적인 기술에 의해 태양열이 전기에너지로 변환되는 전원공급을 위한 시스템 구성을 나타낸 구성도로서, 도 1을 참고하면, 태양열 전지판(10)은 태양열을 전기에너지로 변환시켜 전력을 발전시키는 구성이고, 컨트롤러(Controller)(30)는 태양열 전지판(10)에서 발전하는 전력을 최대화하여 축전지(20)에 저장하고 부하에 안정하게 공급하며, 변환장치(Inverter)(40)는 전원 공급의 온/오프 역활을 하는 것으로서 예를 들면 일몰 후 자동으로 가로등 램프를 점등시키고 일출과 동시에 소등시키는 역할을 한다.
일반적으로 이러한 태양광을 이용해 전기를 생산하는 경우 각 지역의 특성과 계절변화 및 태양열을 이용하는 기술 수준의 한계로 큰 성과를 거두지 못한 체 답보상태에 머무르고 있는 실정이다.
한편, 태양에너지는 지상에서 100mW/cm2 이고, 인공위성이 돌고 있는 상공에서는 140mW/cm2의 에너지를 가지고 있다. 기존에 태양으로부터 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 태양열 전지판만을 이용해 전기를 생산하는 경우 태양전지의 이론적인 효율은 23%이지만 실제로는 7~12% 정도로 극히 낮아 실생활에서 응용범위가 극히 제한되고 있고, 효율에 비해 생산에 소요되는 설비가 고가여서 보편화가 힘든 실정으로 인류의 무한한 선물인 태양열을 효율적으로 활용하지 못하고 유한한 지하자원을 단기간에 소진시키고 있으며 인류에 치명적인 해를 줄 수 있는 원자력 발전소가 계속 증설되고 있는 실정이다.
더욱이 태양에너지는 밤이나 비 또는 눈 오는 날이나 구름이 낀 흐린 날에는 에너지원이 사라지기 때문에 사용할 수가 없고, 저장 탱크가 설치되어 있지 않아 저장할 수도 없으며 현재까지의 기술 수준으로는 대용량의 에너지를 추출하는데 문제점이 존재하였다.
최근에는 태양전지를 이용한 가로등이 설치되고 있으나, 이 가로등은 청명한 주간의 태양열을 축적하였다가 야간에 자동 점등되도록 하는 방식을 채택한 것으로서, 장마가 장기간 동안 계속되거나 흐리거나 눈이 많이 오는 경우에는 축적되는 전기가 없어 가로등으로서의 역할을 효율적으로 수행하지 못하는 문제점도 발생하였다.
따라서 태양열 전지판의 발전 효율을 높임으로써 에너지가 공급되는 건물의 에너지 이용 효율을 높일 수 있고, 안전하고 내구성 있으며 항상성이 존재하는 태양열 전지판의 기술 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0981794호, 2010년 09월 10일 공고 대한민국 등록특허공보 제10-1112486호, 2012년 02월 24일 공고
따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 태양열 전지판의 발전 효율을 높임으로써 에너지가 공급되는 건물의 에너지 이용 효율을 높일 수 있는 태양열 전지판을 제공하는 데 있고, 두 번째 목적은 태양전지 모듈의 새로운 형태로서 투명 함체를 활용하여 보다 효율이 높은 태양열 전지판을 제공하고, 안전하고 내구성 있으며 항상성이 있는 태양열 전지판을 제공하는 데 있으며, 세 번째는 구조가 간단하여 고장이 적고 제작이 용이하고 내구성이 있어 경제성이 있는 태양열 전지판을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양열을 전기에너지로 변환시켜 전력을 발전시키는 다수의 전지판 모듈이 장착된 태양열 전지판에 있어서, 상기 태양열 전지판의 상측으로는 저면이 개방된 직육면체 형상으로서 태양빛이 관통되는 투명한 재질의 함체가 맞대어져 상기 전지판 모듈과의 사이에 공간부가 형성되며 상기 함체의 내주면에 온도센서 및 압력센서가 장착되고 상측 외주면에 압력추가 장착되는 구성에 의해 달성된다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면 태양열 전지판의 발전 효율을 높임으로써 에너지가 공급되는 건물의 에너지 이용 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 태양전자 모듈(Module)의 새로운 형태로서 투명 함체를 활용하여 보다 효율이 높은 태양전지 모듈을 제공하는 효과가 있다.
더불어 모듈 내부에 온도센서와 압력센서가 장착되어 있고 투명 함체의 외주면에 압력추가 장착되어 있어 모듈 내부의 온도 및 압력상태를 인식하여 모듈의 상태를 안전하게 유지함으로써 안전하고 내구성 있으며 항상성이 있는 발명이다.
더불어 구조가 간단하여 고장이 적고 제작이 용이하고 내구성이 있어 경제성이 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 일반적인 기술에 의해 태양열이 전기에너지로 변환되는 전원공급을 위한 시스템 구성을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판을 보여주는 사시도
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 태양열을 전기에너지로 변환시켜 전력을 발전시키는 다수의 전지판 모듈이 장착된 태양열 전지판에 있어서, 상기 태양열 전지판의 상측으로는 저면이 개방된 직육면체 형상으로서 태양빛이 관통되는 투명한 재질의 함체가 맞대어져 상기 전지판 모듈과의 사이에 공간부가 형성되며 상기 함체의 내주면에 온도센서 및 압력센서가 장착되고 상측 외주면에 압력추가 장착되는 구성이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판을 보여주는 사시도로서, 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 의한 발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판은 태양열을 전기에너지로 변환시켜 전력을 발전시키는 다수의 전지판 모듈(11)이 장착된 태양열 전지판(10)에 있어서, 상기 태양열 전지판(10)의 상측으로는 저면이 개방된 직육면체 형상으로서 태양빛이 관통되는 투명한 재질의 함체(100)가 맞대어져 상기 전지판 모듈(11)과의 사이에 공간부가 형성되며 상기 함체(100)의 내주면에 온도센서(110) 및 압력센서(120)가 장착되고 상측 외주면에 압력추(130)가 장착된다.
상기 함체(100)는 투명한 재질의 강화유리나 투명한 재질의 합성 고분자가 바람직하다.
상기 태양열 전지판(10)과 함체(100)가 맞대어져 접촉하고 있는 사각 테두리는 실리콘 등과 같은 실링(sealing)제로 처리되어 공간부는 밀폐되어 있고 진공상태이다.
상기 온도센서(110) 및 압력센서(120)는 함체 내부 즉 공간부의 온도와 압력상태를 확인하기 위한 것으로서, 공간부가 일정 온도나 일정 압력 이상의 상태가 되며 상기 압력추(130)가 자동으로 회전하여 공간부의 압력을 낮춤으로써 항상 공간부가 안정한 상태가 되도록 유지한다. 상기 압력추(130)는 통상의 압력밥솥의 압력추와 같은 원리로서 작동된다.
본 발명은 태양열을 흡수하여 전기를 발생시키는 태양열 전지판에서 전지판 모듈에 흡수되는 태양열을 효과적으로 사용하여 발전 효율을 높이기 위한 것으로서, 종래는 태양열이 전지판 모듈에서만 이용되고 외부로 발산되지만 본원 발명에서는 전지판 모듈에서 1차로 이용된 태양열은 상기 함체(100)에 의해 외부로 발산되지 않고 함체 내부의 공간부에서 대류하면서 다시 전지판 모듈에 태양열을 2차적으로 전달하고 함체 외부의 태양열에 의해 다시 온도가 오르고 밀폐된 함체 내부의 압력이 높아져 3차적으로 다시 전지판 모듈에 열을 전달함으로써 발전 효율을 높이고자 하는 것이 기술의 요지이다.
특히 상기 함체(100)와 태양열 전지판(10)의 전지판 모듈(11) 사이에는 상기 함체(100)를 받치기 위해 원기둥 형상의 지지대(미도시)가 수직방향으로 다수 개 세워질 수 있다. 즉 원기둥 형상의 지지대의 일측단은 함체에 타측단은 전지판 모듈들 사이의 모서리에 세워지는 것으로서 이는 함체의 무게를 떠받쳐 지탱하기 위한 것이다.
본 발명은 도 1에서 설명한 바와 같은 종래의 일반적인 태양열을 이용한 전원 공급 시스템의 구성에서 태양열 전지판(10) 상단에 설치되는 함체(100)와 상기 함체에 장착되는 센서 및 압력추의 구성이 필수 구성이다.
따라서 이와 같은 본 발명의 구성에 의한 태양열 전지판은 발전 효율을 높임으로써 에너지가 공급되는 건물의 에너지 이용 효율을 높일 수 있고, 태양전지 모듈(Module)의 새로운 형태로서 투명 함체를 활용하여 보다 효율이 높은 태양전지 모듈을 제공하는 효과가 있으며, 모듈 내부에 온도센서와 압력센서가 장착되어 있고 투명 함체의 외주면에 압력추가 장착되어 있어 모듈 내부의 온도 및 압력상태를 인식하여 모듈의 상태를 안전하게 유지함으로써 안전하고 내구성 있으며 항상성이 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 고장이 적고 제작이 용이하고 내구성이 있어 경제성이 있는 매우 유용한 발명이다.
10 : 태양열 전지판 20 : 축전지
30 : 컨트롤러 40 : 변환장치
100 : 함체 110 : 온도센서
120 : 압력센서 130 : 압력추

Claims (2)

  1. 태양열을 전기에너지로 변환시켜 전력을 발전시키는 다수의 전지판 모듈(11)이 장착된 태양열 전지판(10)에 있어서,
    상기 태양열 전지판(10)의 상측으로는 저면이 개방된 직육면체 형상으로서 태양빛이 관통되는 투명한 재질의 함체(100)가 맞대어져 상기 전지판 모듈(11)과의 사이에 공간부가 형성되며 상기 함체(100)의 내주면에 온도센서(110) 및
    압력센서(120)가 장착되고 상측 외주면에 압력추(130)가 장착되는 것을 특징으로 하는 발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 함체(100)는 투명한 재질의 강화유리나 합성 고분자인 것을 특징으로 하는 발전 효율을 향상시킨 태양열 전지판
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