KR20200067554A - 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이로, 다수의 설비가 필요없이 태양전지 어레이에 구비되는 프리즘렌즈에 의해 태양광을 굴절시켜 태양전지 모듈에 발생하는 음영을 제거할 수 있는 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이다.

Description

음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이{A solar cell array having a prsim lens for shading removal}

본 발명은 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이로, 다수의 설비가 필요없이 태양전지 어레이에 구비되는 프리즘렌즈에 의해 태양광을 굴절시켜 태양전지 모듈에 발생하는 음영을 제거할 수 있는 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이다.

태양광 발전 장치에서 태양전지 모듈은 복수의 셀들이 집적되어 이루어진 것으로, 태양광의 에너지를 전기 에너지로 변환하며 복수의 태양전지 모듈들이 적절히 배치되어 태양전지 어레이를 형성한다.

도 1은 종래의 태양전지 어레이 간의 부분 음영을 보여주는 도면으로, 도 1을 참조하면. 상기 태양전지 어레이(10)는 복수의 태양전지 모듈(11)들로 구성되고, 지지구조물(20)에 의지하여 설치되고 있으며, 지지구조물(10)은 일반적으로 태양전지 모듈들(11)을 지면으로부터 일정 높이로 떠받쳐, 소정의 기울기를 갖도록 한다.

한편, 태양전지 어레이(10)는 보다 많은 전력 생산을 위해 넓은 대지에 복수 개 이격되어 설치되는데 태양전지 어레이(10) 간의 간섭으로 인하여 태양전지 모듈(11)에 음영(s)이 발생하는 것을 방지하기 위해 보통 앞과 뒤의 태양전지 어레이 간의 간격은 지면으로부터 태양전지 어레이의 높이에 2배~3배 간격으로 설치된다.

그럼에도 불구하고, 태양의 방위각에 따라, 태양전지 어레이들(10) 간의 간섭이 발생하여 태양전지 모듈(11)의 일부분에 부분 음영(s)이 생기게 되며, 부분 음영(s)이 발생한 태양전지 모듈의 태양전지 셀들은 태양광을 제대로 공급받지 못하게 되므로 전력 생산이 원할하지 못하게 되어, 전력 생산을 저해하는 문제점이 발생한다.

또한, 많은 거리가 이격되어 상기 태양전지 어레이(10)가 설치되기 때문에 설비용량이 낮아질 수 밖에 없다.

이러한, 문제를 해결하기 위해 등록특허 제10-1471050 "음영지역이 해소되는 태양광 발전장치"는 태양전지 모듈의 양측면에 이격되어 설치되는 제1 반사 거울과 제1 반사 거울과 대향되게 이격되어 설치되는 제2 반사 거울을 포함하며, 제1 반사 거울이 태양광의 위치를 추적하고 이에 제1 반사 거울로부터 집광되어 반사된 태양광을 제2 반사거울이 태양전지 모듈로 반사하여 음영을 제거하는 내용이 개시되어 있다.

그러나, 제1 반사 거울과 제2 반사 거울이 태양전지 모듈의 양측면에 설치되어야 하므로, 태양전지 모듈이 대지에 설치되는 개수는 줄어들게 되며 이에 따라 설비용량이 줄어드는 문제가 발생하고, 복수의 태양전지 모듈에 대응되어 구비되는 경우, 많은 비용이 소요된다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 태양전지 모듈에 발생하는 음영을 제거할 수 있되, 구성이 간단하고 저비용이며, 태양전지 어레이 간의 설치 거리를 감소시켜, 최대한 많은 태양전지 어레이를 설치할 수 있어, 설비용량을 증대할 수 있는 프리즘이 구비된 태양전지 어레이를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일정 각도 기울어진 상태로 서로 이격된 복수 개의 태양전지 모듈; 및 상기 태양전지 모듈들의 상단부에 설치되어 입사되는 태양광을 굴절시키는 프리즘렌즈;를 포함하고, 전방에 위치한 태양전지 모듈들의 프리즘렌즈에 입사되는 태양광이 후방에 위치한 태양전지 모듈들의 음영이 발생한 부분으로 굴절되어 상기 음영이 제거되는 것을 특징으로 하는 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 프리즘렌즈는 단면이 삼각형 형상을 갖는 프리즘렌즈이다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 프리즘렌즈의 단면은 삼각형 형상을 갖되, 제1변은 오목한 곡선으로 형성되고, 제2변과 제3변은 직선으로 형성된 프리즘렌즈인 것을 특징으로 하는 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이

바람직한 실시예에 있어서, 상기 프리즘렌즈는 고정 브라켓에 의해 상기 태양전지 모듈에 설치된다.

본 발명의 프리즘렌즈가 구비된 태양전지 어레이에 의하면, 태양전지 모듈의 상단에 설치되기 때문에 설치 공간을 따로 차지하지 않으며, 상기 프리즘렌즈에 굴절되는 태양광에 의해 태양전지 모듈에 발생된 음영이 제거됨으로, 설치가 간단하고 비용이 적다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 프리즘렌즈가 구비된 태양전지 어레이에 의하면, 상기 프리즘렌즈를 통한 태양광의 굴절에 의해 태양전지 모듈의 음영이 제거가 가능하므로, 태양전지 모듈들 간의 설치 간격을 감소시켜, 태양전지 모듈을 추가로 설치할 수 있는 공간 확보와 더불어 설비용량을 증대할 수 있다.

도 1은 종래의 태양전지 어레이 간의 부분 음영을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘렌즈의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이의 동작원리를 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘을 갖는 태양전지 어레이를 보여주는 것으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 태양전지 어레이(100)는 태양전지 모듈(11) 및 프리즘렌즈(110)를 포함하여 이루어진다.

상기 태양전지 모듈(11)은 복수 개로 이루어지며, 소정 거리 이격되어 형성된다.

또한, 상기 태양전지 모듈(11)은 종래의 태양전지 모듈과 같은 일반적인 구성이며, 지지구조물(20)에 의해 지면에서 일정 높이 이격되어 기울어진 상태로 설치된다.

한편, 상기 태양전지 모듈(11)의 기울기는 태양광의 입사각이 90도를 이룰 수 있는 각으로 기울어지는 것이 바람직하다.

상기 프리즘렌즈(110)는 태양광을 입사하여 후방으로 굴절시키기 위해 상기 태양전지 모듈들의 상단에 설치된다.

상세하게는 상기 프리즘렌즈(110)는 상기 태양전지 모듈들(11) 중 상단에 위치한 태양전지 모듈들의 상측에 길이 방향으로 형성되어 설치된다.

또한, 상기 프리즘렌즈(110)는 단면이 삼각형으로 이루어진 프리즘렌즈일 수 있다.

또한, 상기 프리즘렌즈(110)는 태양광의 굴절 정도와 길이에 따라 종류별로 제조될 수 있다.

또한, 상기 프리즘렌즈(110)은 후방에 위치한 태양전지 모듈의 음영 부분을 제거할 수 있는 각도로 상기 태양전지 모듈(11)에 설치되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘렌즈의 단면을 보여주는 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘렌즈가 구비된 태양전지 어레이의 동작원리를 보여주는 도면으로, 도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 프리즘렌즈(110)는 단면이 삼각형을 이루되 제1변(110a)이 오목한 곡선이며, 제2변(110b)과 제3변(110c)이 직선으로 이루어진 프리즘렌즈일 수 있다.

여기서, 상기 제1변(110a)은 태양으로부터 태양광을 입사받는 측이며, 상기 제2변(110b)은 입사된 태양광을 굴절시켜 내보내는 측이다.

한편, 상기 제1변(110a)이 오목한 곡선 형상으로 빛이 입사되는 경우 일반 오목 렌즈와 유사한 효과를 나타내어 태양광을 발산할 수 있으며, 발산된 태양광은 프리즘 내부를 거쳐 굴절 및 확산되어 상기 제2변(110b)을 통해 출력된다.

즉, 상기 프리즘렌즈(100)는 일반적으로 빛을 입사받아 굴절시키는 프리즘렌즈와 달리 빛을 발산 후 굴절시키므로, 태양광이 상기 프리즘렌즈(110)에 의해 넓은 범위로 확산되어, 태양전지 모듈들(11)에 조사되는 경우 일반 프리즘렌즈보다 태양광 발전 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 프리즘렌즈(110)는 고정 브라켓(120)에 의해 상기 태양전지 모듈들(11)에 설치될 수 있다.

상세하게는 상기 고정 브라켓(120)은 상기 태양전지 모듈들(11) 중 상단에 위치하는 태양전지 모듈들의 상측에 설치되며, 상기 프리즘렌즈(110)가 상기 고정 브라켓(120)에 삽입되어 고정될 수 있다.

또한, 상기 고정 브라켓(120)은 상기 태양전지 모듈들(11)에서 결합과 분리가 가능한 형태로 제조된다.

또한, 상기 고정 브라켓(120)은 상기 프리즘(110)이 결합과 분리가 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프리즘렌즈(110)와 상기 고정 브라켓(120)은 상기 태양전지 모듈들(11)과 따로 분리되어 제공될 수 있다.

즉, 상기 태양전지 모듈들(11)에 고정 브라켓(120)이 결합과 분리가 가능하고, 상기 고정 브라켓(120)에는 프리즘렌즈(110)를 결합과 분리가 가능하여, 선택적으로 설치가 가능함으로써, 이에 따라 설치가 편리하며 설치 비용의 소요가 적다는 장점이 있다.

또한, 상기 프리즘렌즈(100)만을 이용하여 후방에 위치한 태양전지 모듈로 태양광을 집광, 굴절 및 확산시켜, 상기 태양전지 모듈들(11) 간의 간섭을 통해 발생하는 음영을 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서, 본 발명의 프리즘을 갖는 태양광 어레이(100)는, 상기 태양전지 모듈들(11)에 상기 프리즘렌즈(110)가 설치되기 때문에 대지에 설치 공간을 따로 차지하지 않으며, 상기 프리즘렌즈(110)에 의해 태양전지 모듈에 발생한 음영의 제거가 가능하므로, 태양전지 모듈들(11) 간의 설치 간격을 감소시켜, 태양전지 모듈(11)을 추가로 설치할 수 있는 공간 확보와 더불어 설비용량을 증대할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100:프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이 110:프리즘렌즈
120:고정 브라켓

Claims (4)

1. 일정 각도 기울어진 상태로 서로 이격된 복수 개의 태양전지 모듈; 및
   상기 태양전지 모듈들의 상단부에 설치되어 입사되는 태양광을 굴절시키는 프리즘렌즈;를 포함하고,
   전방에 위치한 태양전지 모듈들의 프리즘렌즈에 입사되는 태양광이 후방에 위치한 태양전지 모듈들의 음영이 발생한 부분으로 굴절되어 상기 음영이 제거되는 것을 특징으로 하는 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프리즘렌즈는 단면이 삼각형 형상을 갖는 프리즘렌즈인 것을 특징으로 하는 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 프리즘렌즈의 단면은 삼각형 형상을 갖되, 제1변은 오목한 곡선으로 형성되고, 제2변과 제3변은 직선으로 형성된 오목렌즈 형태의 프리즘렌즈인 것을 특징으로 하는 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 프리즘렌즈는 고정 브라켓에 의해 상기 태양전지 모듈에 설치되는 것을 특징으로 하는 음영제거를 위한 프리즘렌즈를 갖는 태양전지 어레이
   
   
   

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