KR20240066652A - 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치가 제시된다. 일 실시예에 따른 태양전지 또는 태양광 모듈을 재활용하는 방법은, 태양전지의 일측에 열전 소자를 구성하는 단계; 상기 열전 소자의 일측에 히트 싱크(Heat sink)를 배치하는 단계; 및 상기 열전 소자를 통해 상기 태양전지 및 상기 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 열전 소자와 전기화학 시스템을 연결하여, 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환할 수 있다.
Description
아래의 실시예들은 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버려지는 태양전지 모듈 및 태양광 모듈을 이용하여 열 에너지, 전기 에너지 및 수소 에너지를 생산하는 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 연구는 2022년도 산업통상자원부 및 산업기술평가관리원(KEIT) 연구비 지원에 의한 연구임(20016029).
태양전지(solar cell)는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 화학전지와는 구조가 다른 것으로 물리전지라 구분하며, p형 반도체와 n형 반도체라고 하는 2종류의 반도체를 사용해 광전 효과를 통해 전기를 생산한다.
한편, 태양전지의 발전 과정에서 발생하는 열은 태양전지 소자의 성능을 저하시키고 이는 발전량의 감소로 이어지기 때문에 태양전지의 발전 과정에서 발생한 열원을 열전 소자(thermoelectric generator, TEG)에 사용함으로써 오히려 발전량을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다. 이를 위해서는 태양전지와 열전 소자를 융합한 태양전지 열전 융합소자의 개발이 필요하다. 또한 버려지는 폐태양전지의 경우 폐태양전지 자체에서 전기를 발생시킬 수 없지만, 기존 태양전지 발전 과정처럼, 열원으로서는 충분히 작동할 수 있다. 따라서, 폐태양전지와 열전 소자 간의 융합소자 구현을 통해 기존의 버려지는 폐태양전지의 활용성을 극대화시킬 수 있다. 이는 결과적으로, 버려지는 폐태양전지의 재활용을 통해 환경오염 및 산업 폐기물의 양을 줄일 수 있다.
열전 소자는 온도 차이를 이용하여 발전하는 소자이고 온도 차이가 많이 날수록 그 출력이 높아지게 된다. 태양전지와 열전 소자의 융합은 빛을 이용하여 발전을 하는 태양전지와 그 빛에 의해 만들어지는 잉여 열에너지를 사용한다는데 컨셉의 차이가 있고, 이러한 컨셉의 차이를 어떻게 극복하고 융합하는가에 기술적 요소를 가미시켜야 한다. 이러한 컨셉을 잘 이용한다면 태양전지의 발전에 있어 열전 소자를 이용하여 열을 배출함으로써 태양전지의 효율을 보존하면서 열전 소자를 통해 추가적인 출력을 기대할 수 있다.
태양전지 및 열전 소자에서 발전시키는 전기 에너지 형태는 이차전지와 같은 추가적인 전기 에너지 저장 장치 없이는 저장할 수 없으며 이로 인해 에너지 효율성이 떨어진다. 하지만 태양전지 및 열전 소자에 수소 발생용 전기화학 시스템을 연결시켜, 해당 발전소자에서 발생하는 전기 에너지를 수소 에너지로 전환시켜 에너지 저장성을 높이는 것을 기대할 수 있다.
한국공개특허 10-2015-0101525호는 이러한 태양전지 셀의 재활용 방법에 관한 기술을 기재하고 있다.
실시예들은 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 버려지는 태양전지에 열전 소자(TEG)를 연결하여 열 에너지, 전기 에너지 및 수소 에너지를 생산하는 기술을 제공한다.
실시예들은 폐태양전지에 열전 소자를 연결하고 히트 싱크(Heat sink)를 구성함으로써, 열전 소자를 통해 폐태양전지의 높은 온도와 히트 싱크 사이의 온도 변화를 전기 에너지로 생성할 수 있는 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
또한, 실시예들은 폐태양전지에 열전 소자를 연결하고 히트 싱크를 구성하여 열전 소자를 통해 전기를 생산한 후, 열전 소자를 통해서 생성된 전기 에너지를 전기화학 시스템과의 연결을 통해 전기 에너지를 수소 에너지로 변환함으로써, 폐태양전지를 통해 수소 에너지를 생산할 수 있는 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 태양전지 또는 태양광 모듈을 재활용하는 방법은, 태양전지의 일측에 열전 소자를 구성하는 단계; 상기 열전 소자의 일측에 히트 싱크(Heat sink)를 배치하는 단계; 및 상기 열전 소자를 통해 상기 태양전지 및 상기 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 열전 소자의 상측에 상기 태양전지가 배치되고, 상기 열전 소자의 하측에 상기 히트 싱크가 배치될 수 있다.
상기 태양전지는, 태양전지 모듈 또는 태양광 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 제거된 후 남겨진 충진재 및 태양전지를 포함할 수 있다.
상기 열전 소자와 전기화학 시스템을 연결하여, 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전기화학 시스템은 기설정된 전압 및 전류를 통해 수소를 생산할 수 있다.
상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계는, 상기 열전 소자와 승압 컨버터가 연결되어, 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 생산에 요구되는 전압으로 승압시키는 단계; 및 상기 승압 컨버터 및 상기 전기화학 시스템이 연결되어, 상기 승압 컨버터에 의해 승압된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 태양전지에 열 페이스트(thermal paste)를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지에 열 페이스트를 도포하는 단계는, 상기 열 페이스트를 통해 열 전달 효율을 높일 수 있다.
다른 실시예에 따른 태양전지 또는 태양광 모듈을 재활용하는 장치는, 태양전지; 상기 태양전지의 일측에 구성되는 열전 소자; 및 상기 열전 소자의 일측에 배치되는 히트 싱크를 포함하고, 상기 열전 소자를 통해 상기 태양전지 및 상기 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있다.
상기 열전 소자의 상측에 상기 태양전지가 배치되고, 상기 열전 소자의 하측에 상기 히트 싱크가 배치될 수 있다.
상기 태양전지는, 태양전지 모듈 또는 태양광 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 제거된 후 남겨진 충진재 및 태양전지를 포함할 수 있다.
상기 열전 소자와 연결되는 전기화학 시스템을 더 포함하고, 상기 전기화학 시스템은 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환할 수 있다.
상기 열전 소자 및 상기 전기화학 시스템 사이에 연결되어 상기 전기 에너지를 수소 생산에 요구되는 전압으로 승압시키는 승압 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지에 도포되는 열 페이스트(thermal paste)를 더 포함할 수 있다.
상기 열 페이스트는, 상기 열 페이스트를 통해 열 전달 효율을 높일 수 있다.
실시예들에 따르면 폐태양전지에 열전 소자(TEG)를 연결하고 히트 싱크(Heat sink)를 구성함으로써, 열전 소자를 통해 폐태양전지의 높은 온도와 히트 싱크 사이의 온도 변화를 전기 에너지로 생성할 수 있는 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예들에 따르면 폐태양전지에 열전 소자를 연결하고 히트 싱크를 구성하여 열전 소자를 통해 전기를 생산한 후, 열전 소자를 통해서 생성된 전기 에너지를 전기화학 시스템과의 연결을 통해 전기 에너지를 수소 에너지로 변환함으로써, 폐태양전지를 통해 수소 에너지를 생산할 수 있는 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 일반적인 태양전지 모듈의 재활용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 전기 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 전기 생산 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 수소 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 승압 컨버터를 이용한 수소 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 일반적인 태양전지 모듈의 재활용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 전기 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 전기 생산 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 수소 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 승압 컨버터를 이용한 수소 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
아래의 실시예들은 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 버려지는 태양전지에 열전 소자(TEG)를 연결하여 열 에너지, 전기 에너지 및 수소 에너지 중 적어도 어느 하나 이상을 생산할 수 있다.
수명이 다한 태양전지 및 태양광 모듈에서 알루미늄 프레임과 유리 기판을 분리하고, 남은 실리콘 태양전지 및 충진재(Encapsulatant, EVA) 샌드위치는 일반적으로 매립하거나 태워서 버려진다. 실시예들은 이러한 실리콘 태양전지 샌드위치를 열 에너지, 전기 에너지, 수소 에너지 생산 시스템으로 사용하는 것이다.
아래에서 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법 및 장치를 보다 상세히 설명한다. 아래에서는 태양전지 모듈을 예를 들어 설명하고 있으나 태양광 모듈을 포함할 수 있으며, 태양광 모듈 또한 동일하거나 유사한 방법으로 재활용 가능하다.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A 부분의 단면을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 태양전지 모듈의 경우 프레임(Frame, 110) 상에 태양전지 모듈의 구성요소가 배치될 수 있다. 즉, 프레임(110) 상에 백 시트(Back sheet, 120)가 구성되고, 백 시트(120) 상에 충진재(Encapsulant)(130) 및 태양전지(Photovoltaic cell, 140)이 구성되며, 그 위에 유리 기판(Glass, 150)이 구성될 수 있다. 여기서, 태양전지(140)는 다수개 구성되며, 다수개의 태양전지(140)가 상호연결부(Interconnection, 160)에 의해 서로 간격을 두고 배치될 수 있다.
프레임(110)은 태양전지 모듈의 구성요소가 배치되며, 예컨대 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
충진재(120)는 태양전지(140)의 보호막 역할을 하며, 태양전지(140)의 앞면 또는 앞면과 뒷면으로 배치될 수 있다. 특히, 충진재(120)는 태양전지(140) 주변을 둘러싸도록 구성되어 보호막 역할을 할 수 있다. 예컨대 충진재(120)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등이 사용될 수 있다.
유리 기판(150)은 태양전지 모듈의 상측에 구성되어 유리를 보호하며 빛 투과성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 일반적인 태양전지 모듈의 재활용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일반적인 태양전지 모듈의 재활용 방법을 나타내며, 보다 구체적으로 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 버려지는 태양전지 모듈에서 하측의 프레임을 분해하여 프레임을 재활용할 수 있다. 이후, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 프레임 제거 후 남은 태양전지 모듈에서 상측의 유리 기판을 분리하여 유리 기판을 재활용할 수 있다. 이에 따라 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 분리된 충진재(EVA), 태양전지 및 백 시트로 이루어진 샌드위치 구조만 남게 된다.
이와 같이 버려지는 태양전지 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 분리된 후, 충진재(EVA), 태양전지 및 백 시트로 이루어진 샌드위치 구조가 남게 된다. 일반적으로 태양전지 및 충진재(EVA) 등은 버려진다.
일 실시예에 따르면 버려지는 태양전지를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 전기 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 버려지는 태양전지(즉, 폐태양전지)(410)에 열전 소자(TEG)(420)를 연결하고, 히트 싱크(Heat sink)(430)를 배치하여 전기를 생산할 수 있다. 여기서, 열전 소자(420)는 열 에너지와 전기 에너지의 변환을 행하는 소자이다.
폐태양전지(Reused PV)(410)는 빛을 흡수하여 열 에너지로 변화시킬 수 있다.
그리고, 열전 소자(420)는 폐태양전지(410)의 높은 온도와, 히트 싱크(430) 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지로 생성할 수 있다.
히트 싱크(430)는 부품이나 소자로부터 열을 흡수하여 외부로 방산시키기 위한 구조로 이루어지며, 반도체 장치 등에서 온도 상승을 방지하기 위하여 부착하는 방열체이다.
도 5는 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 전기 생산 결과를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 폐태양전지에 열전 소자를 연결하여 실제로 전기를 생산한 결과를 그래프로 나타낼 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면 버려지는 태양전지를 이용하여 수소를 생산할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 폐태양전지를 이용한 수소 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 앞에서 설명한 바와 같이 버려지는 태양전지(610)에 열전 소자(620)를 연결하여 태양전지(610)와 히트 싱크(630) 사이의 온도 변화를 이용하여 전기를 생산할 수 있으며, 열전 소자(620)를 통해서 생성된 전기 에너지를 전기화학 시스템(640)과의 연결을 통해 전기 에너지를 수소 에너지로 변환할 수 있다. 여기서, 전기화학 시스템(640)은 일반적인 전기 화학 시스템으로, 적당한 전압 및 전류를 통해 수소를 생산할 수 있다. 예를 들어 전기화학 시스템(640)은 물을 전기분해하여 수소를 얻는 수전해 기술이 사용될 수 있다.
이와 같이 태양전지(610) 및 열전 소자(620)에 수소 발생용 전기화학 시스템(640)을 연결하는 경우, 별도의 전기 에너지를 저장하는 장치 없이 발생하는 전기 에너지를 수소 에너지로 전환시킬 수 있다. 이에 따라 에너지 저장성을 높일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 승압 컨버터를 이용한 수소 생산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 태양전지(610) 및 열전 소자(620)를 통해 전기를 발생시키고, 추가적으로 태양전지(610) 및 열전 소자(620)에 전기화학 시스템(640)을 연결하여 수소를 발생시킬 수 있다. 하지만, 태양전지(610) 및 열전 소자(620)에서 발생하는 전압 값이 낮은 경우에는 전기화학 시스템(640)에서 수소를 발생시킬 수 없다.
이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 태양전지 및 열전 소자(태양전지-열전 소자)(710)와 전기화학 시스템(730) 사이의 전압을 상승시킬 수 있다. 즉, 태양전지 및 열전 소자(710)와 전기화학 시스템(730) 사이에 전압의 상승이 가능한 승압 컨버터(720)를 연결하여, 전기화학 시스템(730)에서 수소를 생산시킬 수 있는 전압 값으로 상승시킬 수 있다. 예컨대, 승압 컨버터(720)는 DC/DC 컨버터일 수 있으며, 태양전지 및 열전 소자(710)와 전기화학 시스템(730) 사이에 DC/DC 컨버터 회로를 연결함으로써 전기화학 시스템(730)에서 수소를 생산할 수 있다.
한편, 폐태양전지의 경우 후면이 매끄럽지 못한 문제가 있다. 예를 들어 태양전지의 후면에 이물질이 있거나 휘어져 있다. 이로 인해, 열전 소자를 연결할 때 열 전달이 잘되지 않는 문제가 발생된다. 열 전달을 최대화하기 위해서는 표면과 표면이 평평하고 매끄러울수록 열 전달이 잘된다.
이를 해결하기 위해, 일 실시예에 따르면 열 페이스트(thermal paste)를 사용할 수 있다. 열 페이스트(thermal paste)는 열 전달이 잘되게 사용되는 에폭시(epoxy) 종류의 일종으로 구성될 수 있다.
열 페이스트(thermal paste)를 폐태양전지에 도포하고 열전 소자를 연결하는 경우, 열 페이스트(thermal paste)가 표면이 매끄럽지 않아도 충분히 열 전달을 해주는 매개체 역할을 할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법은, 태양전지의 일측에 열전 소자를 구성하는 단계(S110), 열전 소자의 일측에 히트 싱크를 배치하는 단계(S120), 및 열전 소자를 통해 태양전지 및 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 단계(S130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 열전 소자와 전기화학 시스템을 연결하여, 열전 소자를 통해 생성된 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다.
또한, 태양전지에 열 페이스트(thermal paste)를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
아래에서 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법을 보다 상세히 설명한다.
단계(S110)에서, 태양전지의 일측에 열전 소자를 구성할 수 있다. 여기서, 태양전지는 태양전지 및 태양광 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 제거된 후 남겨진 충진재 및 태양전지를 포함할 수 있다. 이 때, 태양전지는 버려지는 폐태양전지일 수 있다.
단계(S120)에서, 열전 소자의 일측에 히트 싱크를 배치할 수 있다.
이 때, 태양전지의 하측에 열전 소자를 구성하고, 열전 소자의 하측에 히트 싱크를 배치함에 따라 열전 소자의 상측에 태양전지가 배치되고, 열전 소자의 하측에 히트 싱크가 배치될 수 있다.
단계(S130)에서, 열전 소자를 통해 태양전지 및 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있다.
단계(S140)에서, 열전 소자와 전기화학 시스템을 연결하여, 열전 소자를 통해 생성된 전기 에너지를 수소 에너지로 변환할 수 있다. 전기화학 시스템은 기설정된 전압 및 전류를 통해 수소를 생산할 수 있다.
여기서, 열전 소자에서 발생하는 전압이 전기화학 시스템에서 수소를 생산하기 위해 필요한 전압 요구 조건을 충족하지 못할 경우 추가적으로 승압 컨버터를 구성하여 수소 생산에 필요한 전압 요구 조건을 만족시키도록 할 수 있다. 즉, 열전 소자와 승압 컨버터가 연결되어, 열전 소자를 통해 생성된 전기 에너지를 수소 생산에 요구되는 전압으로 승압시키고, 승압 컨버터 및 전기화학 시스템이 연결되어, 승압 컨버터에 의해 승압된 전기 에너지를 수소 에너지로 변환할 수 있다.
한편, 태양전지에 열 페이스트(thermal paste)를 도포할 수 있으며, 열 페이스트를 통해 열 전달 효율을 높일 수 있다. 이는 단계(S110) 이전에 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 방법은 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 장치를 통해 수행될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 장치는 태양전지, 태양전지의 일측에 구성되는 열전 소자, 및 열전 소자의 일측에 배치되는 히트 싱크를 포함할 수 있다. 이에 따라 열전 소자를 통해 태양전지 및 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 실시예에 따라 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 장치는 전기화학 시스템을 더 포함할 수 있다.
태양전지는 태양전지 모듈 또는 태양광 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 제거된 후 남겨진 충진재 및 태양전지를 포함할 수 있다.
열전 소자는 태양전지의 일측에 구성되며, 바람직하게는 태양전지의 하측에 구성될 수 있다.
히트 싱크는 열전 소자의 일측에 배치되며, 바람직하게는 열전 소자의 하측에 배치될 수 있다. 이에 따라 열전 소자의 상측에 태양전지가 배치되고, 열전 소자의 하측에 히트 싱크가 배치될 수 있다.
열전 소자를 통해 태양전지 및 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있다.
또한, 실시예에 따라 태양전지 및 태양광 모듈을 재활용하는 장치는 전기화학 시스템을 더 포함할 수 있다.
전기화학 시스템은 열전 소자와 연결되어, 열전 소자를 통해 생성된 전기 에너지를 수소 에너지로 변환할 수 있다. 여기서 전기화학 시스템은 기설정된 전압 및 전류를 통해 수소를 생산할 수 있다.
여기서, 열전 소자 및 전기화학 시스템 사이에 승압 컨버터를 추가로 연결할 수 있다. 승압 컨버터는 열전 소자에 연결되어 생성된 전기 에너지를 수소 생산에 요구되는 전압으로 승압시킨 후 전기화학 시스템으로 전달할 수 있다. 예컨대, 승압 컨버터는 DC/DC 컨버터일 수 있다. 이와 같이 열전 소자가 전기화학 시스템에서 수소를 생산하기 위한 필요 전압을 충족시키지 못할 경우, 승압 컨버터를 이용하여 수소 생산에 필요한 전압 요구를 만족시킬 수 있다.
더욱이, 열 페이스트(thermal paste)는 태양전지에 도포될 수 있으며, 열 페이스트를 통해 열 전달 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이, 실시예들에 따르면 폐태양전지에 열전 소자를 연결하고 히트 싱크를 구성함으로써, 열전 소자를 통해 폐태양전지의 높은 온도와 히트 싱크 사이의 온도 변화를 전기 에너지로 생성할 수 있다.
또한, 실시예들에 따르면 폐태양전지에 열전 소자를 연결하고 히트 싱크를 구성하여 열전 소자를 통해 전기를 생산한 후, 열전 소자를 통해서 생성된 전기 에너지를 전기화학 시스템과의 연결을 통해 전기 에너지를 수소 에너지로 변환함으로써, 폐태양전지를 통해 수소 에너지를 생산할 수 있다.
또한, 열전 소자에서 생산하는 전압이 전기화학 시스템에서 수소 생산을 위해 필요한 전압을 충족시키지 못하는 경우, 열전 소자와 전기화학 시스템 간에 열전 소자의 전압 값을 승압시킬 수 있는 DC/DC 컨버터 회로 장치를 사용하여 전기화학 시스템의 수소 생산 전압 값을 만족시킬 수 있다.
이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 태양전지 또는 태양광 모듈을 재활용하는 방법에 있어서,
태양전지의 일측에 열전 소자를 구성하는 단계;
상기 열전 소자의 일측에 히트 싱크(Heat sink)를 배치하는 단계; 및
상기 열전 소자를 통해 상기 태양전지 및 상기 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열전 소자의 상측에 상기 태양전지가 배치되고, 상기 열전 소자의 하측에 상기 히트 싱크가 배치되는 것
을 특징으로 하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지는,
태양전지 모듈 또는 태양광 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 제거된 후 남겨진 충진재 및 태양전지를 포함하는 것
을 특징으로 하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열전 소자와 전기화학 시스템을 연결하여, 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제4항에 있어서,
상기 전기화학 시스템은
기설정된 전압 및 전류를 통해 수소를 생산하는 것
을 특징으로 하는, 방법. - 제4항에 있어서,
상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계는,
상기 열전 소자와 승압 컨버터가 연결되어, 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 생산에 요구되는 전압으로 승압시키는 단계; 및
상기 승압 컨버터 및 상기 전기화학 시스템이 연결되어, 상기 승압 컨버터에 의해 승압된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지에 열 페이스트(thermal paste)를 도포하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 태양전지에 열 페이스트를 도포하는 단계는,
상기 열 페이스트를 통해 열 전달 효율을 높이는 것
을 특징으로 하는, 방법. - 태양전지 또는 태양광 모듈을 재활용하는 장치에 있어서,
태양전지;
상기 태양전지의 일측에 구성되는 열전 소자; 및
상기 열전 소자의 일측에 배치되는 히트 싱크(Heat sink)
를 포함하고,
상기 열전 소자를 통해 상기 태양전지 및 상기 히트 싱크 사이의 온도 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 것
을 특징으로 하는, 하는 장치. - 제9항에 있어서,
상기 열전 소자의 상측에 상기 태양전지가 배치되고, 상기 열전 소자의 하측에 상기 히트 싱크가 배치되는 것
을 특징으로 하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 태양전지는,
태양전지 모듈 또는 태양광 모듈에서 프레임 및 유리 기판이 제거된 후 남겨진 충진재 및 태양전지를 포함하는 것
을 특징으로 하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 열전 소자와 연결되는 전기화학 시스템
을 더 포함하고,
상기 전기화학 시스템은 상기 열전 소자를 통해 생성된 상기 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 것
을 특징으로 하는, 장치. - 제12항에 있어서,
상기 열전 소자 및 상기 전기화학 시스템 사이에 연결되어 상기 전기 에너지를 수소 생산에 요구되는 전압으로 승압시키는 승압 컨버터
를 더 포함하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 태양전지에 도포되는 열 페이스트(thermal paste)
를 더 포함하는, 장치. - 제14항에 있어서,
상기 열 페이스트는,
열 전달 효율을 높이는 것
을 특징으로 하는, 장치.
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|---|---|---|---|---|
| US20150101525A1 (en) | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Gere Marie Corporation | Water Sports Equipment Storage Rack for a Boat |
-
2022
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