KR20200100320A

KR20200100320A - 도포형 태양광 반사시스템

Info

Publication number: KR20200100320A
Application number: KR1020190018436A
Authority: KR
Inventors: 이선영
Original assignee: 솔랩 주식회사
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-08-26
Also published as: KR102290423B1

Abstract

본 발명에 따른 도포형 태양광 반사시스템은,
양면 수광형 태양전지모듈;
상기 양면 수광형 태양전지모듈을 딱딱한 면의 상측에 배열시키는 프레임; 및
상기 양면 수광형 태양전지모듈의 후측에 위치되며, 상기 딱딱한 면 위에 도포되어 형성된 반사층을 포함하며,
상기 반사층은 상기 양면 수광형 태양전지모듈을 피해 상기 딱딱한 면으로 직접 들어오거나, 상기 양면 수광형 태양전지모듈을 통과해서 상기 딱딱한 면으로 들어오는 태양광 중, 380~1100nm 파장대의 태양광 80% 이상을, 상기 양면 수광형 태양전지모듈의 후측으로 난반사 시키는 것을 특징으로 한다.

Description

도포형 태양광 반사시스템{COATING TYPE SOLAR LIGHT REFLECTING SYSTEM}

본 발명은 태양광 반사시스템에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 모듈은 전면으로만 수광하여 발전하므로, 발전량 증가에 한계가 있다. 최근에는 전후면 모두에서 수광하여 발전할 수 있는 양면 수광형 태양전지가 개발되고 있다.

한국공개특허(10-2018-0002015)에는, 양면 수광형 태양전지의 발전량을 증가시키기 위한, 태양광 모듈용 백시트를 개시하고 있다.

그러나, 태양광 모듈용 백시트가 아무리 우수한 성질을 가진다 하더라도, 태양광이 반사되는 바닥면 상태에 따라, 양면 수광형 태양전지의 발전량은 달라질 수밖에 없다.

예를 들어, 바닥면이 흙인 경우, 바닥면에 콘크리트가 깔린 경우, 바닥면에 백색 페인트가 칠해진 경우, 바닥면에 눈이 쌓인 경우, 바닥면이 젖은 경우, 바닥면이 건조한 경우 등에 따라 발전량은 크게 달라질 수밖에 없다.

또한, 태양광 모듈 백시트를 사용하려면, 이미 설치된 양면 수광형 태양전지를 한국공개특허(10-2018-0002015)에 기재된 양면 수광형 태양전지로 모두 교체해야 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인은, 양면 수광형 태양전지모듈의 후측 바닥면 위에 고반사 필름을 깔아서, 발전량을 30% 이상 증가시킨 태양광 반사시스템을 개발하여 출원하였다.(출원번호:10-2018-0016957)

더 나아가, 이러한 태양광 반사시스템을, 딱딱한 면이 있는 어떤 곳이든 설치할 수 있는 도포형 태양광 반사시스템을 개발하고자 한다.

한국공개특허(10-2018-0002015)

본 발명의 목적은, 딱딱한 면만 있으면 어디라도 설치할 수 있는 도포형 태양광 반사시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 도포형 태양광 반사시스템은,

양면 수광형 태양전지모듈;

상기 양면 수광형 태양전지모듈을 딱딱한 면의 상측에 배열시키는 프레임; 및

상기 양면 수광형 태양전지모듈의 후측에 위치되며, 상기 딱딱한 면 위에 도포되어 형성된 반사층을 포함하며,

상기 반사층은 상기 양면 수광형 태양전지모듈을 피해 상기 딱딱한 면으로 직접 들어오거나, 상기 양면 수광형 태양전지모듈을 통과해서 상기 딱딱한 면으로 들어오는 태양광 중, 380~1100nm 파장대의 태양광 80% 이상을, 상기 양면 수광형 태양전지모듈의 후측으로 난반사 시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반사층은 딱딱한 면에 도포되어 형성된다. 따라서, 딱딱한 면만 있으면 태양광 반사시스템을 어디라도 설치할 수 있어, 반사필름을 사용할 때 보다 태양광 반사시스템의 설치 영역을 확장시킬 수 있다.

본 발명의 반사층은 표면에 뿌려진 유리구슬들을 포함한다. 이로 인해, 반사층의 표면 강도가 높아져 반사층이 벗겨지는 것이 방지된다. 또한, 유리구슬들로 인해 태양광의 난반사율이 증가되어, 태양광 반사시스템의 발전효율이 높아진다.

본 발명의 반사층은 상측 반사층과 하측 반사층 2겹으로 구성된다. 이로 인해, 산화티타늄(TiO₂)이 포함된 수성페인트를 딱딱한 면에 발랐을 때, 표면이 먼저 경화되고 내부가 늦게 경화되어, 크랙(crack)이 발생하는 현상이 방지된다. 여기서, 상측 반사층의 산화티타늄(TiO₂)의 양을 하측 반사층의 산화티타늄(TiO₂)의 양 보다 늘려, 태양광 반사시스템의 발전효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 양면 수광형 태양전지모듈의 높이와 상면길이의 관계와, 양면 수광형 태양전지모듈 간의 거리 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 양면 수광형 태양전지모듈들이 수직으로 배열된 상태를 나타낸 도면으로, 도 3(a)는 정면에서 바라본 도면이고, 도 3(b)는 위에서 내려다 본 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 딱딱한 면 위에 형성된 반사층을 나타낸 도면이다.
도 5는 제1변형예에 따라, 표면에 유리구슬들이 포함된 반사층을 나타낸 도면이다.
도 6은 제2변형예에 따라, 2겹으로 구성된 반사층을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템의 반사층이 수조의 바닥면에 형성된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템의 반사층이 경사면에 형성된 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템을 자세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템(1)은, 양면 수광형 태양전지모듈(M), 프레임(F), 반사층(10)으로 구성된다.

양면 수광형 태양전지모듈(M)은 공지된 기술로 구성이 가능하고, 양면 수광형 태양전지모듈(M) 구성 자체는 본 발명의 요지가 아니므로, 그 설명을 생략한다.

프레임(F)은 양면 수광형 태양전지모듈(M)을 딱딱한 면(R)의 상측에 경사지게 배열시킨다. 여기서, 딱딱한 면(R)은, 콘크리트 도로면, 아스팔트 도로면, 수조 바닥면, 산악지역의 바위 등과 같이 고체 상태의 단단한 면을 모두 포함하는 개념이다.

프레임(F)은 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 테두리를 떠받치는 제1프레임(F1), 프레임(F)을 딱딱한 면(R)에 고정하는 제2프레임(F2), 제2프레임(F2)을 보강하는 제3프레임(F3)으로 구성된다.

본 발명은 딱딱한 면(R)에 고정되는 제2프레임(F2)을 최소 개(4~6개)로 두어, 양면 수광형 태양전지모듈(M)들을 피해 프레임(F)의 하측 딱딱한 면(R)으로 직접 들어오는 태양광(L2)이 제2프레임(F2)에 걸리지 않게 만든다.

본 발명은 최소한의 제2프레임(F2)을 보강하기 위해, 제3프레임(F3)으로 제2프레임(F2)들의 측면을 연결한다.

제1프레임(F1)은 양면 수광형 태양전지모듈(M)들을 태양광을 잘 받도록, 20°~45° 로 상향 경사지게 떠받친다.

제1프레임(F1)에 상방향으로 떠받쳐진 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 개수는 최대 4개이다. 그 이유는, 상방향 개수가 4개보다 많아도, 맨 위 5번째 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 후면에 도달하는 태양광(L3)이 적어, 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 후면 발전량이 더 이상 늘어나지 않는다. 따라서, 상방향 개수는 최대 4개가 바람직하다. 한편, 제1프레임(F1)에 떠받쳐진 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 폭방향 개수는 제한이 없다.

양면 수광형 태양전지모듈(M)의 상방향 개수에 따라, 딱딱한 면(R)과 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 최하단 높이(H)는 0.5 내지 3m 로 조절된다.

그 이유는, 양면 수광형 태양전지모듈(M)들을 피해 프레임(F)의 하측 딱딱한 면(R)으로 태양광(L2)이 직접 들어오기 위해서, 최소한의 높이(H)가 필요하기 때문이다.

예를 들어, 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 상방향 개수가 1개이면, 딱딱한 면(R)과 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 최하단 높이는 0.5m 면 충분하다.

그러나, 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 상방향 개수가 4개이면, 딱딱한 면(R)과 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 최하단 높이가 3m는 되야, 상방향 맨 위에 있는 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 후면까지 태양광(L2)이 반사될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 양면 수광형 태양전지모듈(M)들 사이 간격(D)은 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 세로길이(HL)의 1/3 이상이다.

양면 수광형 태양전지모듈(M)들 사이 간격(D)이, 이 정도는 되어야, 태양광(L2)이 양면 수광형 태양전지모듈(M)들 사이를 통해, 딱딱한 면(R)으로 직접 들어올 수 있다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 좁은 공간을 최대한 활용하기 위하여, 양면 수광형 태양전지모듈(M)들은 수직하게 배치될 수 있다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 양면 수광형 태양전지모듈(M)들은 앞뒤좌우로 일정간격으로 떨어져 배치되어, 동쪽에서 남쪽을 거쳐 서쪽으로 이동하는 태양의 광을 낮 시간 동안 최대한 받는다.

도 1에 도시된 반사층(10)은, 딱딱한 면(R)에 도포되어 형성된다. 이로 인해, 태양광 반사시스템의 설치 영역이, 버려진 콘크리트 도로 위, 버려진 아스팔트 도로 위, 재개발 지역의 버려진 건물, 바위가 있는 산악지역 등 딱딱한 면이 있는 어떤 곳이든 확장될 수 있다.

반사층(10)은, 양면 수광형 태양전지모듈(M)들을 피해 프레임(F)의 하측 딱딱한 면(R)으로 직접 들어오거나, 양면 수광형 태양전지모듈(M)을 통과해서 딱딱한 면(R)으로 들어오는 태양광(L1,L2) 중, 380~1100nm 파장대의 태양광(L3) 80% 이상을, 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 후측으로 반사시켜, 반사층(10)이 없는 경우보다 발전량을 30% 이상 증가시킨다. 여기서, 도면부호 L은 태양광 전체를 나타내고, L1은 양면 수광형 태양전지모듈(M)을 통과해서 딱딱한 면(R)으로 들어오는 태양광을 나타내고, L2는 양면 수광형 태양전지모듈(M)들을 피해 프레임(F)의 하측 딱딱한 면(R)으로 직접 들어오는 태양광을 나타내고, L3은 반사층(10)에 의해 양면 수광형 태양전지모듈(M)의 후면으로 반사되는 태양광을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 반사층(10)은 수성용 페인트(P)와 산화티타늄(TiO₂)으로 구성된다. 산화티타늄(TiO₂)은 수성용 페인트(P)에 혼합된 상태로 존재한다. 반사층(10)은 산화티타늄(TiO₂)이 혼합된 수성용 페인트(P)가 딱딱한 면(R) 위에 발라져 형성된다. 산화티타늄(TiO₂)은 반사층(10)에 10~35% 포함된다.

제1변형예

도 5에 도시된 바와 같이, 반사층(10')의 표면에는 유리구슬(G)들이 뿌려질 수 있다. 유리구슬(G)들로 인해, 반사층(10')의 표면 강도가 높아져 반사층(10')이 벗겨지는 것이 방지된다. 또한, 유리구슬(G)들로 인해 태양광의 난반사율이 증가되어, 태양광 반사시스템의 발전효율이 향상된다.

제2변형예

도 6에 도시된 바와 같이, 반사층(10")은 하측 반사층(A1), 상측 반사층(A2) 2겹으로 구성된다. 반사층(10")이 2겹으로 구성됨으로써, 산화티타늄(TiO₂)이 포함된 수성페인트를 딱딱한 면에 발랐을 때, 표면이 먼저 경화되고 내부가 늦게 경화되어, 크랙(crack)이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.

하측 반사층(A1)은 수성용 페인트(P)와 산화티타늄(TiO₂)으로 구성된다. 산화티타늄(TiO₂)은 수성용 페인트(P)에 혼합된 상태로 존재한다. 산화티타늄(TiO₂)은 하측 반사층(A1) 안에 10% 미만으로 포함된다.

상측 반사층(A2)은 수성용 페인트(P)와 산화티타늄(TiO₂)으로 구성된다. 산화티타늄(TiO₂)은 수성용 페인트(P)에 혼합된 상태로 존재한다. 산화티타늄(TiO₂)은 상측 반사층(A2) 안에 10~35% 포함된다.

상측에 위치된 상측 반사층(A2)의 산화티타늄(TiO₂)의 양을 하측에 위치된 하측 반사층(A1)의 산화티타늄(TiO₂)의 양 보다 크게함으로써, 태양광 반사시스템의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템의 반사층이 수조 바닥면에 형성된 경우를 설명한다.

도 7에 도시된 반사층(10)은, 수조(W)의 바닥면(B)에 산화티타늄(TiO₂)이 포함된 수성페인트가 발라져 형성된다. 도면부호 L은 태양광 전체를 나타낸다.

양면 수광형 태양전지모듈(M)은 수조(W) 위에 설치된 프레임(F)에 의해 배열된다. 수조(W)에는 물이 채워지고 물고기가 넣어진다. 물론, 물이 없는 빈 수조(W)라도 상관없다. 또한, 수조(W)는 철거된 어시장에 버려져 방치된 수조일 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도포형 태양광 반사시스템의 반사층이 경사면에 형성된 경우를 설명한다.

도 8에 도시된 반사층(10)은, 딱딱한 경사면(C)에 산화티타늄(TiO₂)이 포함된 수성페인트가 발라져 형성된다. 도면부호 L은 태양광 전체를 나타낸다.

양면 수광형 태양전지모듈(M)은 경사면 위에 설치된 프레임(F)에 의해 배열된다. 여기서, 딱딱한 경사면(C)은 시멘트 구조물의 경사면, 콘크리트 구조물의 경사면, 아스팔트 구조물의 경사면, 산악지역 바위의 경사면 등 무엇이든 상관없다.

1: 도포형 태양광 반사시스템 10: 반사층
M: 양면 수광형 태양전지모듈
F: 프레임 R: 딱딱한 면
G: 유리구슬 W: 수조
A1: 하측 반사층 A2: 상측 반사층

Claims

양면 수광형 태양전지모듈;
상기 양면 수광형 태양전지모듈을 딱딱한 면의 상측에 배열시키는 프레임; 및
상기 양면 수광형 태양전지모듈의 후측에 위치되며, 상기 딱딱한 면 위에 도포되어 형성된 반사층을 포함하며,
상기 반사층은 상기 양면 수광형 태양전지모듈을 피해 상기 딱딱한 면으로 직접 들어오거나, 상기 양면 수광형 태양전지모듈을 통과해서 상기 딱딱한 면으로 들어오는 태양광 중, 380~1100nm 파장대의 태양광 80% 이상을, 상기 양면 수광형 태양전지모듈의 후측으로 난반사 시키는 것을 특징으로 하는 도포형 태양광 반사시스템.
제1항에 있어서, 상기 반사층의 표면에는 유리구슬들이 뿌려진 것을 특징으로 하는 도포형 태양광 반사시스템.
제1항에 있어서, 상기 반사층은, 상측 반사층과 하측 반사층 2겹으로 구성된 것을 특징으로 하는 도포형 태양광 반사시스템.
제1항에 있어서, 상기 반사층은 딱딱한 수조의 바닥면에 형성된 것을 특징으로 하는 도포형 태양광 반사시스템.
제1항에 있어서, 상기 반사층은 딱딱한 경사면에 형성된 것을 특징으로 하는 도포형 태양광 반사시스템.