KR20240045496A - 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 발전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부에서 반사되거나 들어오는 태양광을 투과 및 굴절시키는 외벽 구조물과 외벽 구조물의 내측에 구비된 반사판을 통해 양면형 태양광 패널의 후면으로 효율적으로 태양광을 최대한 집광시켜, 양면형 태양광 패널의 후면 발전 효율을 증대시킬 수 있는 양면형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.

Description

태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 발전 시스템{Bifacial photovoltaic system with increased power generation efficiency}

본 발명은 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부에서 반사되거나 들어오는 태양광을 투과 및 굴절시키는 외벽 구조물과 외벽 구조물의 내측에 구비된 반사판을 통해 양면형 태양광 패널의 후면으로 효율적으로 태양광을 최대한 집광시켜, 양면형 태양광 패널의 후면 발전 효율을 증대시킬 수 있는 양면형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.

양면형 태양광 패널은 양면 수광형 태양전지모듈을 적용하여 태양광 패널의 전면 및 후면에서 전기를 생산할 수 있어 발전 효율이 높은 점에서 널리 사용되고 있다.

이러한 양면형 태양광 패널이 설치된 태양광 발전 시스템은 양면형 태양광 패널을 지면의 상부에 경사지게 배열하고, 프레임으로 상기 양면형 태양광 패널을 지지하도록 구성된다.

그러나, 상기한 구조의 양면형 태양광 발전 시스템은 단면형 태양광 모듈과 비교할 때 발전 효율 측면의 이점이 크지 않은데 이는 태양광이 반사되는 바닥면 상태에 따라 후면의 발전 효율이 달라지기 때문이다.

따라서, 최근에 양면형 태양광의 발전효율을 높이고자 후면을 향해 태양광을 집광하여 발전하는 기술들이 제시되고 있으나, 이러한 기술들은 설치비용에 비해 그 발전효율이 미비한 실정이다.

KR 2022-0067154 A "태양광 판넬 장치의 반사판 구조" KR 2229088 B1 "후방 반사구조물이 구비된 양면 태양광 발전 시스템"

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 양면형 태양광 발전 시스템에 있어서, 양면형 태양광 패널의 후면을 향해 빛을 최대한 반사시킴으로써, 후면의 발전 효율을 증가시키는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지면에 설치되는 지주대에 의해 상기 지면과 이격되도록 상기 지주대의 상단에 형성된 양면형 태양광 패널; 상기 양면형 태양광 패널과 대응되는 위치의 지면에 설치되며, 입사되는 태양광을 상기 양면형 태양광 패널의 후면로 반사하는 제1 반사판; 및 상기 제1 반사판의 외곽을 둘러싸도록 외벽들이 지면에 배치되며, 입사되는 태양광을 내측으로 투과시켜 상기 양면형 태양광 패널의 후면과 상기 제1 반사판을 향해 굴절시킬 수 있는 외벽 구조물;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 외벽들은 상기 양면형 태양광 패널의 모서리측에 대응되는 위치의 지면에 배치되되, 상기 양면형 태양광 패널과 상기 제2 반사판 사이가 밀폐되도록 상기 양면형 태양광 패널과 지면 간의 대응되는 높이와 넓이의 외벽이 설치될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 외벽들은 빛을 투과 및 굴절시킬 수 있는 투명 소재로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 양면형 태양광 패널에는 입사되는 태양광을 상기 제1 반사판과 상기 외벽 구조물을 향해 반사시키는 제2 반사판이 설치될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2 반사판은 복수 개 설치될 수 있으며, 상기 양면형 태양광 패널의 상,하,좌,우 모서리측 중 어느 한 곳 이상에 설치될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 양면형 태양광 패널에 설치되어, 상기 제2 반사판의 각도를 조절할 수 있는 각도 조절 수단을 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 외벽들 중 태양광이 입사되는 방향의 외벽은 투명 소재로 이루어지고, 나머지 외벽은 투명 소재로 이루어진 외벽을 통해 투과된 태양광을 상기 양면형 태양광 패널의 후면으로 반사시킬 수 있는 반사판으로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 외벽은 상부와 하부로 구획되고, 상기 외벽의 상부는 태양광을 투과시킬수 있는 투명 소재로 이루어지며 하부는 상기 외벽의 상부를 통해 투과된 태양광을 상기 양면형 태양광 패널의 후면으로 반사시킬 수 있는 반사판으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.

본 발명의 양면형 태양광 발전 시스템에 따르면, 양면형 태양광 패널의 하부에 위치한 외벽 구조물이 외부에서 반사된 태양광을 내측으로 투과 및 굴절시켜, 일부 태양광을 양면형 태양광 패널의 후면으로 입사시킬 수 있으며, 일부 지면 방향으로 굴절된 태양광의 경우 제1 반사판을 통해 양면형 태양광 패널의 후면으로 반사시키기 때문에 최대한 많은 태양광을 양면형 태양광 패널의 후면으로 입사시켜, 발전 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 태양광 발전 시스템의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 태양광 발전 시스템의 단면도이다.

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 파악되어야할 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 태양광 발전 시스템의 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 태양광 발전 시스템의 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 양면형 태양광 발전 시스템은 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 태양광을 최대한 많이 입사시켜 양면형 태양광 패널의 후면 발전 효율을 증대시킬 수 있는 시스템으로 양면형 태양광 패널(110), 제1 반사판(120) 및 외벽 구조물(130)을 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명의 양면형 태양광 발전 시스템은 영농, 도로, 산지 뿐만 아니라 건물 등에 설치되어 사용될 수 있으며, 사용되는 분야가 한정되는 것은 아니다.

상기 양면형 태양광 패널(110)은 전면과 후면에 입사되는 태양광에 의해 전기를 생산하며, 지면(1)에 설치된 지주대(10)에 의해 지면(1)과 소정 거리 이격되어 설치된다.

또한, 상기 양면형 태양광 패널(110)은 설치되는 위치와 목적에 따라 상기 지주대(10)에 의해 다양한 각도를 갖도록 설치될 수 있다.

상기 제1 반사판(120)은 상기 지면(1)에 설치되어, 입사되는 태양광을 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 반사시킨다.

상세하게는 상기 제1 반사판(120)은 상기 양면형 태양광 패널(110)과 대응되는 위치의 지면(1)에 설치되며, 아래에서 설명할 상기 외측 구조물(130)을 통해 투과되는 태양광을 반사시켜 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 반사시킨다.

또한, 상기 제1 반사판(120)은 상기 양면형 태양광 패널(110)의 크기와 대응되는 크기와 모양으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 목적에 따라 다양한 크기와 모양으로 형성될 수 있다.

상기 외벽 구조물(130)은 상기 양면형 태양광 패널(110)의 하부에 설치되어, 외부로부터 입사되는 태양광을 투과 및 굴절시키거나 반사시켜 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 태양광을 입사시킨다.

여기서, 상기 외부로부터 입사되는 태양광은 태양으로부터 또는 지면으로부터 반사되는 것을 모두 포함한다.

한편, 상기 외벽 구조물(130)은 상기 제1 반사판(120)의 외곽을 둘러싸도록 복수 개의 외벽(131)으로 이루어지며, 상기 외벽들(131)은 외부로부터 입사되는 태양광을 내측으로 투과 및 굴절시킬 수 있는 투명 소재로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 외벽 구조물(130)은 외부에서 입사되는 태양광을 내측으로 투과 및 굴절시키며,이때, 투과된 태양광이 굴절되어 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 입사되거나, 일부는 상기 제2 반사판(130)을 통해 반사되어 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 입사된다.

따라서, 외부에서 입사되는 태양광을 상기 외벽 구조물(130)과 제1 반사판(120)을 통해 최대한 집광하여, 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 입사시킬 수 있기 때문에, 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 외벽 구조물(130)은 상기 양면형 태양광 패널(110)과 상기 지면(1) 사이가 밀폐되도록 상기 외벽들(131)이 상기 양면형 태양광 패널(110)의 모서리측에 대응되는 위치의 지면(1)에 배치될 수 있으며, 상기 양면형 태양광 패널(110)과 상기 지면(1) 간의 대응되는 높이와 넓이의 외벽(141)이 설치될 수 있다.

이를 통해, 상기 제1 반사판(120)에서 반사되는 태양광의 투과 면적을 최대화 시킬 수 있으며, 더욱 효율적으로 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 반사된 태양광을 입사시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 외벽들(131) 중 태양광이 입사되는 방향의 외벽은 투명 소재로 이루어지고, 이외의 나머지 외벽은 투명 소재로 이루어진 외벽을 통해 투과된 태양광을 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 반사시킬 수 있는 반사판으로 이루어질 수 있다.

이는 주변의 환경 및 구조적인 요인으로 상기 외벽 구조물(130)로 태양광이 입사되기 어려운 방향이 존재하는 경우 불필요하게 투명 소재의 외벽으로 구성하면 효율성이 떨어지기 때문으로, 상기한 구조를 통해 태양광을 최대한 효율적으로, 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 입사시킬 수 있다.

또한, 상기 외벽(131)은 상부와 하부로 구획될 수 있으며, 상부와 하부는 서로 다른 소재로 이루어질 수 있다.

상세하게는 상기 외벽(131)의 상부는 태양광이 투과되어 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면과 상기 제1 반사판(120)으로 입사될 수 있도록 투명 소재로 이루어지고, 하부는 상기 외벽 구조물(130) 내측에서 상기 제1 반사판(120)과 더불어 입사된 태양광을 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 반사시키기 위한 반사판으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 양면형 태양광 발전 시스템은 제2 반사판(140) 및 상기 제2 판사판(140)의 각도를 조절할 수 있는 각도 조절수단(150)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제2 반사판(140)은 상기 양면형 태양광 패널(110)에 설치되어, 입사되는 태양광을 상기 양면형 태양광 패널(110)의 하부 지면 방향, 즉 상기 외벽 구조물(130)을 향해 반사시키는 기능을 수행한다.

또한, 상기 제2 반사판(140)은 반사 효율을 증대시키기 위해 상기 양면형 태양광 패널(110)의 모서리측에 설치되되 소정 거리 이격되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 제2 반사판(140)은 상기 양면형 태양광 패널(110)의 후면으로 입사하고자 광량에 따라 하나 이상 설치될 수 있으며, 상기 양면형 태양광 패널(110)의 상,하,좌,우 모서리측 중 한 곳 이상에 설치되어 복수 개 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 반사판(140)은 입사되는 태양광을 효율적으로 반사시키기 위해 표면에 반사각과 반사면적을 증가시키기 위한 기하학적 구조가 형성될 수 있다.

상기 각도 조절 수단(150)은 상기 제2 반사판(140)을 회전축을 중심으로 소정 각도 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 각도 조절 수단(150)은 상기 양면형 태양광 패널(110) 또는 제2 반사판(140)에 설치되어 상기 상기 제2 반사판(140)의 각도를 미리 설정된 조건에 따라 상이하게 제어할 수 있다.

예를 들면, 최적의 집광의 이루어질 수 있도록 날씨, 시간, 계절에 따라 적합한 각도로 상기 제2 반사판(140)의 각도를 제어함으로써, 상기 외곽 구조물(130)로 반사되는 광량을 최대화시킬 수 있다.

즉, 상기 각도 조절 수단(150)에 의해 상기 제2 반사판(140)의 각도를 제어하여, 상기 외벽 구조물(130)로 입사되는 태양광이 최대가되게 함으로써, 발전 효율을 극대화하여 발전사업의 수익성 제고 및 태양광 에너지의 효율을 극대화시킬 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.

110:양면형 태양광 패널 120:제1 반사판
130:외벽 구조물 140:제2 반사판
150:각도 조절 수단

Claims (8)

1. 지면에 설치되는 지주대에 의해 상기 지면과 이격되도록 상기 지주대의 상단에 형성된 양면형 태양광 패널;
   상기 양면형 태양광 패널과 대응되는 위치의 지면에 설치되며, 입사되는 태양광을 상기 양면형 태양광 패널의 후면로 반사하는 제1 반사판; 및
   상기 제1 반사판의 외곽을 둘러싸도록 외벽들이 지면에 배치되며, 입사되는 태양광을 내측으로 투과시켜 상기 양면형 태양광 패널의 후면과 상기 제1 반사판을 향해 굴절시킬 수 있는 외벽 구조물;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 외벽들은 상기 양면형 태양광 패널의 모서리측에 대응되는 위치의 지면에 배치되되, 상기 양면형 태양광 패널과 상기 제2 반사판 사이가 밀폐되도록 상기 양면형 태양광 패널과 지면 간의 대응되는 높이와 넓이의 외벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 외벽들은 빛을 투과 및 굴절시킬 수 있는 투명 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 태양광 양면형 태양광 패널에는 입사되는 태양광을 상기 제1 반사판과 상기 외벽 구조물을 향해 반사시키는 제2 반사판이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
   
5. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 반사판은 복수 개 설치될 수 있으며, 상기 양면형 태양광 패널의 상,하,좌,우 모서리측 중 어느 한 곳 이상에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 양면형 태양광 패널에 설치되어, 상기 제2 반사판의 각도를 조절할 수 있는 각도 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 외벽들 중 태양광이 입사되는 방향의 외벽은 투명 소재로 이루어지고, 나머지 외벽은 투명 소재로 이루어진 외벽을 통해 투과된 태양광을 상기 양면형 태양광 패널의 후면으로 반사시킬 수 있는 반사판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 외벽은 상부와 하부로 구획되고,
   상기 외벽의 상부는 태양광을 투과시킬수 있는 투명 소재로 이루어지며 하부는 상기 외벽의 상부를 통해 투과된 태양광을 상기 양면형 태양광 패널의 후면으로 반사시킬 수 있는 반사판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 효율이 증대된 양면형 태양광 모듈 시스템
   

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