WO2021095969A1 - Pcm시트가 부착된 태양광 패널 - Google Patents
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- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
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Definitions
- the present invention relates to a solar panel, and more specifically, by attaching a PCM sheet (Phase Change Material sheet) to the rear surface of the solar module to absorb heat generated from the solar module or to absorb heat reversely absorbed by the solar module. It relates to a solar panel with a PCM sheet that can improve power generation efficiency by allowing the photovoltaic module to generate electricity at an appropriate operating temperature by providing it.
- a PCM sheet Phase Change Material sheet
- a photovoltaic power generation system is a system that generates power by generating photovoltaic power using the photoelectric effect of a plurality of photovoltaic modules.
- solar power generation systems are installed in places where there are no obstacles around, such as lakes, plains, and hillsides, so that there is no shade, but recently, solar panels are installed integrally on the exterior walls or windows of buildings to reduce energy consumption and heat insulation
- BIPV building-integrated photovoltaic
- the power generation efficiency of a solar panel is greatly affected by the amount of insolation and the temperature of the panel.
- the crystalline solar panel has a problem that the power generation efficiency rapidly decreases as the temperature increases.
- CIS solar panels and CIGS solar panels have less effect of temperature than crystalline solar panels, but the higher the temperature, the lower the power generation efficiency.
- Korean Patent Registration No. 10-1965812,'Solar Panel Cooling System' discloses a technology for cooling a solar panel by spraying water with a solar panel. It flows and falls, so it is not suitable for a building-integrated solar power generation system.
- Korean Patent Registration No. 10-1965817,'Solar panel cooling system using a drone' discloses a technology for cooling a solar panel by spraying water onto a solar panel using a drone.
- this is also not suitable for cooling a building-integrated photovoltaic system, as water can flow through the panels and fall on the pedestrians.
- the present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve power generation efficiency by maintaining the temperature of a solar module within an appropriate temperature range without using a cooling water or a separate cooling device. It is to provide an optical panel.
- the present invention is a solar module for generating power when sunlight is incident;
- Solar light comprising a PCM sheet (Phase Change Material sheet) attached to the rear surface of the solar module to absorb heat generated from the solar module or supply the absorbed heat to the solar module.
- PCM sheet Phase Change Material sheet
- the PCM sheet is composed of a plurality of unit PCM sheets, and the unit PCM sheets are attached so as not to overlap the rear surface of the solar module.
- each of the unit PCM sheets is attached to the rear surface of the solar module by an adhesive, and an adhesive is applied to the side edges and attached thereto.
- an adhesive or adhesive tape is provided at the center of each unit PCM sheet contacting the rear surface of the solar module, so that the unit PCM sheets can be prevented from being lifted from the rear surface of the solar module.
- the present invention has the following excellent effects.
- the PCM sheet can greatly improve the power generation efficiency by maintaining the temperature of the solar module at an appropriate operating temperature.
- the temperature of the solar module can be quickly adjusted by improving thermal conductivity by making the PCM sheet in direct contact with the rear surface of the solar module as much as possible.
- the solar panel of the present invention there is an advantage of being very suitable for a building-integrated solar power generation system because there is no fear of water falling onto roads or sidewalks because cooling water is not used.
- FIG. 1 is a view showing the front of a solar panel according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a view showing the rear side of the solar panel according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a view showing a cross-section A-A' of FIG. 2.
- PCM sheet 121 Unit PCM sheet
- FIG. 1 is a view showing the front of a solar panel according to an embodiment of the present invention
- Figure 2 is a view showing the rear of the solar panel according to an embodiment of the present invention.
- a solar panel 100 according to an embodiment of the present invention includes a solar module 110 and a PCM sheet 120 attached to the rear surface of the solar module 110. It is done by doing.
- the solar module 110 is a module that generates power by receiving sunlight, and is a crystalline silicon solar module or a thin film type CdTe (Cadmium Telluride), CIS (Copper Indium Selenium), CIGS (Copper Indium Gallium Selenide), DSSC. (Dye sensitized solar cell) It may be a solar module.
- the type of the solar module 110 is not particularly limited.
- the PCM sheet 120 is attached to the rear surface of the solar module 110 to absorb heat generated from the solar module 110 or supply the absorbed heat to the solar module 110.
- the solar module 110 is designed to have the highest efficiency at a temperature of 25°C and an intensity of sunlight of 1,000w/m 2 , but dissipates too much heat from the solar module 110 to 25°C. If it is lower than that, power generation of the photovoltaic module 110 is not activated, so power generation efficiency is lowered.
- the PCM sheet 120 absorbs and stores heat above the temperature range in which the solar module 110 operates, and hereinafter, by providing the absorbed heat reversely, the solar module 110 Efficient power generation over a range or specific temperature.
- the PCM sheet 120 is a sheet containing a phase change material surrounded by a polymer shell in the form of a microcapsule, and the phase change material stores energy or maintains a constant temperature by using a large heat absorption and release effect of latent heat. It refers to a material that can be used for a purpose, and is also referred to as “latent heat storage material” or “phase change material”.
- latent heat refers to heat that absorbs or releases heat when a substance is phase-transferred, and the latent heat is much greater than heat absorbed or released according to a temperature change in a state in which no phase transition occurs.
- phase change material is 1-dodecanol, paraffin oil, a compound of 4-n-octylacetophenone and octadecanophenone, formalin acid, lactic acid, methyl palmitate, camphenon, docasil bromide, caprylone, Phenol, heptadecanone, 1-cyclohexyloctadecane, 4-heptadecanone, P-zoluidine, cyanamide, methyl eicosanate, 3-heptadecanone, 2-heptadecanone, Hydrocinnamic acid, cetyl alcohol, A-neptylamine, camphen, O-nitroaniline, 9-heptadecanone, thymol, methyl behenate, diphenylamine, P-dichlorobenzene, oxolate, hypoacid, O-xylenedi Chloride, B-chloro acid, chloro acetic acid, nitro naphthalene, trim
- the polymer shell is not particularly limited as long as it is a polymer capable of providing excellent mechanical strength of microcapsules, for example, polyurethane, polyurea, polystyrene, epoxy resin, melamine resin, polyacrylate, polyvinyl chloride resin , Tetraethylolsosilicate, triethoxyethylsilane, 1,2-bistriethoxysilylethane, organic silica precursor, polyamide, gelatin, diethylenetriamine, ethylenediamine, and triethylenetetraamine It can be used singly or two or more selected.
- the PCM sheet 120 is composed of a plurality of unit PCM sheets 121 that are standardized and manufactured, and the unit PCM sheets 121 are attached to the rear surface of the solar module 110 so as not to overlap each other. .
- the unit PCM sheet 121 is attached through an adhesive 130, the adhesive 120 by placing the unit PCM sheet 121 on the rear surface of the solar module 110 and applying it to the side edge.
- the unit PCM sheet 121 is attached to the rear surface of the solar module 110.
- the central portion of the unit PCM sheet 121 may not be brought into contact with the rear side of the solar module 110.
- a very thin adhesive tape 131 may be attached to the center of the inner side of the unit PCM sheet 121 facing the rear of the solar module 110 to prevent the central part from being lifted.
- the adhesive tape 131 may be replaced with a thinly spread adhesive.
- the temperature of the solar module 110 can be maintained in a specific operating temperature or operating temperature range by the PCM sheet 120, power generation efficiency can be maximized,
- the PCM sheet 120 and the rear surface of the photovoltaic module 110 are in direct contact with each other as much as possible, thereby improving thermal conductivity.
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Abstract
본 발명은 태양광 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 태양광 모듈의 후면에 PCM시트(Phase Change Material sheet)를 부착하여 태양광 모듈에서 발생하는 열을 흡수하거나 역으로 흡수한 열을 태양광 모듈로 제공함으로써 태양광 모듈이 적절한 동작 온도에서 발전을 하게 하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 PCM시트가 부착된 태양광 패널에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양광 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 태양광 모듈의 후면에 PCM시트(Phase Change Material sheet)를 부착하여 태양광 모듈에서 발생하는 열을 흡수하거나 역으로 흡수한 열을 태양광 모듈로 제공함으로써 태양광 모듈이 적절한 동작 온도에서 발전을 하게 하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 PCM시트가 부착된 태양광 패널에 관한 것이다.
태양광 발전 시스템은 다수의 태양광 모듈의 광전효과를 이용하여 광 기전력을 발생시킴으로써 전력을 생산하는 시스템이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 호수나 평야, 산비탈처럼 주변에 장애물이 없어 그늘이 지지 않는 장소에 설치되나, 최근에는 건물의 외벽이나 창에 태양광 패널을 일체형으로 설치하여 건물의 에너지 소비를 줄이고 단열과 방음 효과를 향상시키고자 하는 건물일체형 태양광발전 시스템(BIPV:Building-Integrated Photovoltaic)의 개발이 활발하다.
한편, 태양광 패널의 발전효율은 일사량과 패널의 온도에 매우 큰 영향을 받게 되는데 특히, 결정계 태양광 패널은 고온이 될수록 발전효율이 급격히 낮아지는 문제가 있다.
또한, CIS 태양광 패널이나 CIGS 태양광 패널은 결정계 태양광 패널보다 온도의 영향은 적으나 이 역시 고온이 될수록 발전효율이 낮아지기는 마찬가지이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허 제10-1965812호, '태양광 패널 냉각 시스템'에는 태양광 패널로 물을 분사하여 태양광 패널을 냉각하는 기술이 개시되어 있으나 이 기술은 분사된 물이 패널을 흘러 낙하하므로 건물일체형 태양광발전 시스템에는 적합하지 않다.
또한, 한국등록특허 제10-1965817호, '드론을 이용한 태양광 패널 냉각시스템'에는 드론을 이용하여 태양광 패널에 물을 분사하여 태양광 패널을 냉각하는 기술이 개시되어 있으나 도심에서는 드론 사용의 제한이 있고, 이 역시 물이 패널을 흘러 통행자에게 낙하될 수 있으므로 건물일체형 태양광발전 시스템의 냉각에는 적합하지 않다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
1. 한국등록특허 제10-1965812호, '태양광 패널 냉각 시스템'
2. 한국등록특허 제10-1965817호, '드론을 이용한 태양광 패널 냉각시스템'
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 냉각수나 별도의 냉각장치를 이용하지 않고 태양광 모듈의 온도가 적절한 온도 범위 내에서 유지되게 하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양광 패널을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 태양광이 입사되면 전력을 생산하는 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈의 후면에 부착되어, 상기 태양광 모듈에서 발생하는 열을 흡수하거나 흡수한 열을 상기 태양광 모듈로 공급하는 PCM시트(Phase Change Material sheet);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 PCM시트는 복수의 단위 PCM시트들로 구성되고, 상기 단위 PCM시트들은 상기 태양광 모듈의 후면에 겹쳐지지 않게 부착된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 단위 PCM시트들은 각각 접착제에 의해 상기 태양광 모듈의 후면에 부착되되, 측면 가장자리에 접착제가 도포되어 부착된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 태양광 모듈의 후면에 접촉하는 상기 각 단위 PCM시트의 중앙부에는 접착제 또는 접착테이프가 구비되어, 상기 단위 PCM시트들이 상기 태양광 모듈의 후면에서 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 태양광 패널에 의하면, PCM시트가 태양광 모듈의 온도를 적절한 동작온도로 유지하여 발전효율을 매우 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 태양광 패널에 의하면, PCM시트를 태양광 모듈의 후면에 최대한 직접 접촉하게 함으로써 열 전도성을 향상시켜 빠르게 태양광 모듈의 온도를 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 태양광 패널에 의하면, 냉각수를 사용하지 않아 물이 도로나 인도로 낙하할 염려가 없어 건물일체형 태양광발전 시스템에 매우 적합한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널의 전면을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널의 후면을 보여주는 도면,
도 3은 도 2의 A-A'단면을 보여주는 도면이다.
[부호의 설명]
100:태양광 패널 110:태양광 모듈
120:PCM시트 121:단위 PCM시트
130:접착제 131:접착테이프
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널의 전면을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널의 후면을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널(100)은 태양광 모듈(110)과 상기 태양광 모듈(110)의 후면에 부착되는 PCM시트(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 태양광 모듈(110)은 태양광을 받아 전력을 생산하는 모듈로써, 결정질의 실리콘 태양광 모듈이나 박막형의 CdTe(Cadmium Telluride), CIS(Copper Indium Selenium), CIGS (Copper Indium Gallium Selenide), DSSC(염료 감응형 태양 전지, dye sensitized solar cell) 태양광 모듈일 수 있다.
즉, 상기 태양광 모듈(110)은 그 종류에는 특별한 제약이 없다.
상기 PCM시트(120)는 상기 태양광 모듈(110)의 후면에 부착되어 상기 태양광 모듈(110)에서 발생하는 열을 흡수하거나 흡수한 열을 상기 태양광 모듈(110)로 공급한다.
한편, 상기 태양광 모듈(110)은 보통 25℃의 온도와 1,000w/m
2의 태양광 세기에서 효율이 가장 높도록 설계되는데, 상기 태양광 모듈(110)의 열을 너무 많이 방출시켜 25℃보다 낮게 될 경우에는 상기 태양광 모듈(110)의 전력 생산이 활성화되지 않아 발전효율이 낮아진다.
따라서, 상기 PCM시트(120)는 상기 태양광 모듈(110)이 동작하는 온도 범위 이상에서는 열을 흡수하여 저장하고, 이하에서는 역으로 흡수한 열을 제공함으로써 상기 태양광 모듈(110)이 특정 온도 범위 또는 특정 온도에서 효율적으로 발전하도록 한다.
또한, 상기 PCM시트(120)는 고분자 쉘로 둘러싸인 상전이 물질이 마이크로캡슐형태로 포함된 시트로써, 상기 상전이 물질은 잠열의 큰 열 흡수 및 방출 효과를 이용하여 에너지를 저장하거나, 온도를 일정하게 유지시키는 목적으로 사용할 수 있는 물질을 뜻하는 것으로 "잠열저장물질", 또는 "상변화 물질"이라고도 한다. 상기 "잠열"이란 어떤 물질이 상전이될 때 열을 흡수하거나 방출하는 열을 의미하는데, 잠열은 상전이가 일어나지 않은 상태에서 온도변화에 따라 흡수나 방출되는 열보다 매우 크다.
또한, 상기 상전이 물질은 1-도데카놀, 파라핀 오일, 4-n-옥틸아세토페논과 옥타데카노페논의 합성물, 포르말린 산, 락트산, 메틸 팔미테이트, 캄페닐론, 도카실 브로마이드, 카프릴론, 페놀, 헵타데카논, 1-시클로헥실옥타데칸, 4-헵타데카논, P-졸뤼딘(Joluidine), 시안 아미드, 메틸 에이코사네이트(eicosanate), 3-헵타데카논, 2-헵타데카논, 히드로신남산, 세틸 알코올, A-넵틸아민, 캄펜, O-니트로 아닐린, 9-헵타데카논, 티몰, 메틸 베헤 네이트, 디페닐 아민, P-디클로로 벤젠, 옥솔레이트, 하이포 산, O-크실렌 디클로라이드, B-클로로 산, 클로로 아세트산, 니트로 나프탈렌, 트리미리스틴, 헵타운데실산, A-클로로 산, 꿀벌왁스, 글리콜산, P-브로모 페놀, 아조벤젠, 아크릴산, 딘토 톨루엔(2,4), 페닐 아세트산, 티오시나민, 브로캄포(Bromcamphor), 듀렌, 벤질, 메틸 브롬브레조에이트, 알파 나프톨, 글루타르산, p-크실렌 디 클로라이드, 카테콜, 퀴논, 아세트 아닐리드, 숙신산 무수물, 벤조산, 스티벤을 들 수 있는데, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 고분자 쉘은 마이크로캡슐의 우수한 기계적 강도를 제공할 수 있는 고분자라면 특별히 제한하지는 않으며, 예를 들어, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리스티렌, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐 수지, 테트라에틸올소실리케이트, 트라이에톡시에틸실란, 1,2-비스트라이에톡시실릴에탄, 유기 실리카 전구체, 폴리아미드, 젤라틴, 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 및 트리에틸렌테트라아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
또한, 상기 PCM시트(120)는 규격화되어 제작되는 복수의 단위 PCM시트(121)들로 구성되고, 상기 단위 PCM시트(121)들은 상기 태양광 모듈(110)의 후면에 서로 겹쳐지지 않도록 부착된다.
이는 서로 다른 크기의 태양광 모듈(110)이라도 후면 전체에 PCM시트(120)를 효과적으로 부착할 수 있게 한다.
또한, 상기 단위 PCM시트(121)는 접착제(130)를 통해 부착되는데, 상기 접착제(120)는 상기 단위 PCM시트(121)를 상기 태양광 모듈(110)의 후면에 놓고 측면 모서리에 도포함으로써 상기 단위 PCM시트(121)가 상기 태양광 모듈(110)의 후면에 부착되게 한다.
이는, 상기 단위 PCM시트(121)와 상기 태양광 모듈(110)의 후면이 서로 직접 접촉되게 하여 열의 전도성을 높이기 위함이다.
다만, 상기 단위 PCM시트(121)의 면적이 넓을 경우 상기 단위 PCM시트(121)의 중앙부가 상기 태양광 모듈(110)의 후면에서 들떠 접촉되지 않을 수 있는데, 이러한 경우에는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 태양광 모듈(110)의 후면을 향하는 단위 PCM시트(121)의 내 측면 중앙부에 매우 얇은 접착테이프(131)를 붙여 중앙부분이 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 접착테이프(131)는 얇게 펴 바른 접착제로 대체할 수 있다.
따라서, 본 발명의 태양광 패널(100)에 의하면, PCM시트(120)에 의해 태양광 모듈(110)의 온도가 특정한 동작 온도 또는 동작 온도 범위로 유지될 수 있으므로 발전효율을 극대화할 수 있고, PCM시트(120)와 태양광 모듈(110)의 후면이 최대한 직접 접촉하게 하여 열의 전도성을 향상시킬 수 있는 장점이 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.
Claims (4)
- 태양광이 입사되면 전력을 생산하는 태양광 모듈;상기 태양광 모듈의 후면에 부착되어, 상기 태양광 모듈에서 발생하는 열을 흡수하거나 흡수한 열을 상기 태양광 모듈로 공급하는 PCM시트(Phase Change Material sheet);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 PCM시트는 복수의 단위 PCM시트들로 구성되고,상기 단위 PCM시트들은 상기 태양광 모듈의 후면에 겹쳐지지 않게 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널.
- 제 2 항에 있어서,상기 단위 PCM시트들은 각각 접착제에 의해 상기 태양광 모듈의 후면에 부착되되, 측면 가장자리에 접착제가 도포되어 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 태양광 모듈의 후면에 접촉하는 상기 각 단위 PCM시트의 중앙부에는 접착제 또는 접착테이프가 구비되어, 상기 단위 PCM시트들이 상기 태양광 모듈의 후면에서 들뜨는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 패널.
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