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KR100966371B1 - Solar cell module - Google Patents

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KR100966371B1 KR1020080095224A KR20080095224A KR100966371B1 KR 100966371 B1 KR100966371 B1 KR 100966371B1 KR 1020080095224 A KR1020080095224 A KR 1020080095224A KR 20080095224 A KR20080095224 A KR 20080095224A KR 100966371 B1 KR100966371 B1 KR 100966371B1
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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 기판과, 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛, 및 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 입사광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지에 집속시키는 회절 렌즈를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell module, comprising: a solar cell unit comprising a substrate, a plurality of solar cells provided on the substrate, and having different wavelength bands; Provided is a solar cell module comprising a diffraction lens separated by star to focus on each of the solar cells.

태양전지, 회절 렌즈, 비구면 렌즈, 파장 Solar cell, diffractive lens, aspheric lens, wavelength

Description

태양전지 모듈{Solar cell module}Solar cell module

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛 상에 회절 렌즈를 설치한 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module, and more particularly, to a solar cell module provided with a diffraction lens on a solar cell unit composed of a plurality of solar cells having different wavelength bands.

현재 우리가 사용하고 있는 에너지는 석유와 석탄 및 천연 가스와 같은 화석 에너지이며, 이러한 화석 에너지는 그 양이 유한하므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염 물질을 배출하기 때문에 여러 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체 에너지를 개발하고 있다.The energy we are currently using is fossil energy such as oil, coal, and natural gas, and because these fossil energy is finite in quantity, they will eventually be exhausted and release various pollutants, which can be used in many countries. Developing energy.

화석 에너지를 대체할 수 있는 에너지는 조수 간만의 차를 이용하여 에너지를 얻는 조력, 바람의 힘을 이용하여 에너지를 얻는 풍력, 그리고 땅 속의 열을 이용하는 지열 등이 있으며, 이들 에너지의 근원이 되는 태양 에너지가 있다.The energy that can replace fossil energy includes tidal power using tidal power, wind power using wind power, and geothermal heat using ground heat. There is energy.

이들 여러 대체 에너지를 이용하는 방법은 상당 부분 실용화되고 있으며, 태양 에너지를 이용하여 발전 및 난방 등에 이용하는 것도 그 중 하나이다.The use of these various alternative energies has been practically used, and one of them is the use of solar energy for power generation and heating.

태양광으로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지는, 오염 문제가 없으며, 태양이 존재하는한 영구히 사용 가능한 전지이다. 따라서, 최근에 태양전지에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다.Solar cells that produce electrical energy from sunlight have no pollution problems and are permanently usable as long as the sun is present. Therefore, researches on solar cells have recently been conducted in various ways.

일반적인 태양전지는 태양광을 반사나 굴절 없이 태양전지에 직접 입사시킨다.In general, solar cells inject sunlight directly into the solar cell without reflection or refraction.

그리고, 종래기술에 따른 광 집속형 태양전지 모듈은 태양전지 후면에 반사체를 배치하여 태양전지로 빛이 집속되도록 하거나, 태양전지 상부에 렌즈를 설치하여 태양광이 상기 렌즈를 통해 태양전지에 집속될 수 있도록 한다.In addition, the light focusing solar cell module according to the prior art arranges a reflector on the rear of the solar cell to focus light onto the solar cell, or installs a lens on the solar cell so that the sunlight is focused on the solar cell through the lens. To help.

그러나, 종래의 태양전지는 넓은 파장영역을 가지는 태양광을 모두 흡수하지 못하고, 특정한 파장만을 흡수하여 전기 에너지를 생성함으로써, 나머지 파장의 태양광을 사용하지 못하는 바, 태양전지 모듈의 효율이 낮아지는 문제점이 있다.However, the conventional solar cell does not absorb all of the sunlight having a wide wavelength range, and by absorbing only a specific wavelength to generate electrical energy, it is impossible to use the sunlight of the remaining wavelengths, the efficiency of the solar cell module is lowered There is a problem.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛 상에, 입사되는 태양광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지로 집속시키는 회절 렌즈를 설치함으로써, 모든 파장대의 태양광을 이용하여 태양전지 모듈의 효율을 극대화할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, the solar light incident on the solar cell unit composed of a plurality of solar cells having a different wavelength band, separated by wavelength band respectively By providing a diffraction lens that focuses on the solar cell of the present invention, to provide a solar cell module that can maximize the efficiency of the solar cell module using the sunlight of all wavelengths.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 태양전지 모듈은, 기판; 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 입사광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지에 집속시키는 회절 렌즈;를 포함할 수 있다.Solar cell module according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a substrate; A solar cell unit provided on the substrate and composed of a plurality of solar cells having different wavelength bands; And a diffraction lens installed on the solar cell unit and configured to focus incident light on the respective solar cells by separating incident light into wavelength bands.

여기서, 상기 회절 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성될 수 있다.Here, an IR filter layer or a UV filter layer may be formed on the surface of the diffractive lens.

또한, 상기 회절 렌즈는, 유리 또는 폴리머 계열 물질로 이루어질 수 있고, 이때 상기 회절 렌즈가 폴리머 계열 물질로 이루어지는 경우, 상기 회절 렌즈는 사출 또는 스탬핑(stampping) 방법으로 형성될 수 있다.In addition, the diffractive lens may be made of glass or a polymer-based material, and when the diffractive lens is made of a polymer-based material, the diffractive lens may be formed by an injection or stamping method.

또한, 상기 회절 렌즈는 상기 태양전지 유닛과 접촉되거나, 이격되어 설치될 수 있다.In addition, the diffractive lens may be installed in contact with or spaced apart from the solar cell unit.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 태양전지 모듈은, 기판; 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 색수차가 발생되는 비구면 렌즈;를 포함할 수 있다.In addition, the solar cell module according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a substrate; A solar cell unit provided on the substrate and composed of a plurality of solar cells having different wavelength bands; And an aspherical lens installed on the solar cell unit and generating chromatic aberration.

또한, 상기 비구면 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성될 수 있다.In addition, an IR filter layer or a UV filter layer may be formed on the surface of the aspherical lens.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 의하면, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛 상에, 회절 렌즈를 설치함으로써, 입사되는 태양광이 상기 회절 렌즈를 통과하면서 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지로 집속되도록 할 수 있다.As described above, according to the solar cell module according to the present invention, by installing a diffraction lens on a solar cell unit composed of a plurality of solar cells having different wavelength bands, incident sunlight passes through the diffraction lens. While being separated by the wavelength band can be focused to each of the solar cells.

따라서, 본 발명은 태양전지 모듈로 입사되는 모든 파장대의 태양광을 사용할 수 있어, 태양전지 모듈의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention can use the sunlight of all wavelengths incident to the solar cell module, there is an effect that can maximize the efficiency of the solar cell module.

또한, 본 발명은 회절 렌즈의 표면에 적외선을 차단하는 IR 필터층이나 자외선을 차단하는 UV 필터층 등을 추가로 형성함으로써, 상기 적외선 및 자외선 등에 의한 태양전지 모듈의 열화를 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention further forms an IR filter layer for blocking infrared rays or a UV filter layer for blocking ultraviolet rays on the surface of the diffractive lens, thereby preventing degradation of the solar cell module due to the infrared rays and ultraviolet rays, thereby improving reliability. There is an advantage.

본 발명에 따른 태양전지 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Matters regarding the operational effects including the technical configuration of the solar cell module according to the present invention will be clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings in which preferred embodiments of the present invention are shown.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 기판(100)과, 상기 기판(100) 상부에 구비된 복수개의 태양전지 유닛(110), 및 상기 태양전지 유닛(110) 상에 설치된 복수개의 회절 렌즈(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100, a plurality of solar cell units 110 provided on the substrate 100, and the solar cell unit 110. It comprises a plurality of diffractive lenses 200 installed on.

여기서, 상기 각각의 회절 렌즈(200)는 상기 태양전지 유닛(110)에 대응되어 설치될 수 있다.Here, each of the diffractive lenses 200 may be installed corresponding to the solar cell unit 110.

상기 기판(100)은 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다.The substrate 100 may be a silicon substrate or the like.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 있어서, 상기 태양전지 유닛(110)은, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지(111,112,113)들로 구성될 수 있다.In particular, in the solar cell module according to an embodiment of the present invention, the solar cell unit 110 may be composed of a plurality of solar cells (111, 112, 113) having a different wavelength band.

예를 들어, 상기 태양전지 유닛(110)은, 레드(red) 계열 파장에서 태양전지의 효율, 즉 전력 변환 효율이 우수한 제1 태양전지(111)와, 그린(green) 계열 파장에서 태양전지의 효율이 우수한 제2 태양전지(112) 및 블루(blue) 계열 파장에서 태양전지의 효율이 우수한 제3 태양전지(113) 등으로 구성될 수 있다.For example, the solar cell unit 110 may include a first solar cell 111 having excellent solar cell efficiency at a red wavelength, that is, a power conversion efficiency, and a solar cell at a green wavelength. The second solar cell 112 having excellent efficiency and the third solar cell 113 having excellent efficiency of the solar cell at a blue wavelength may be configured.

그리고, 이러한 태양전지 유닛(110)의 상부에는, 입사되는 태양광이 파장대 역별로 분리되어 각각의 태양전지(111,112,113)로 집속되도록 하는 회절 렌즈(200)가 설치되어 있다.In addition, a diffraction lens 200 is installed above the solar cell unit 110 to allow incident sunlight to be separated into wavelength bands and to be focused on the respective solar cells 111, 112, and 113.

한편, 상기 태양전지 유닛(110)을 구성하는 태양전지(111,112,113)들의 크기, 개수 및 위치 등은, 상기 회절 렌즈(200)를 통과하는 태양광의 파장에 따른 회절각 등을 고려하여 다양하게 변경 가능하다.Meanwhile, the size, number, and position of the solar cells 111, 112, and 113 constituting the solar cell unit 110 may be variously changed in consideration of a diffraction angle according to the wavelength of sunlight passing through the diffraction lens 200. Do.

상기 회절 렌즈(200)는, 입사되는 태양광을 파장에 따라 다른 각도로 회절시키는 것으로서, 표면에 회절 격자 등이 형성된 것일 수도 있다. 이때, 상기 회절 격자는, 파장에 따른 회절각을 조절하기 위하여 크기, 모양 및 주기 등이 조절된 것일 수 있다.The diffractive lens 200 diffracts incident sunlight at different angles depending on the wavelength, and may have a diffraction grating formed on a surface thereof. At this time, the diffraction grating, the size, shape and period may be adjusted to control the diffraction angle according to the wavelength.

이러한 회절 렌즈(200)는, 유리 또는 폴리머 계열의 물질 등으로 이루어질 수 있다. 이 때에 상기 회절 렌즈(200)가 폴리머 계열 물질로 이루어지는 경우, 상기 회절 렌즈(200)는 사출 또는 스탬핑(stampping) 등의 방법으로 형성될 수 있다.The diffractive lens 200 may be made of glass or a polymer-based material. In this case, when the diffractive lens 200 is made of a polymer-based material, the diffractive lens 200 may be formed by a method such as injection or stamping.

상기 회절 렌즈(200)는, 도 1에서와 같이 상기 태양전지 유닛(110) 상부에 소정 거리 이격되어 설치될 수도 있다. 또한, 상기 회절 렌즈(200)는, 상기 태양전지 유닛(110) 상에 이와 접촉되도록 설치될 수도 있다.The diffractive lens 200 may be installed at a predetermined distance apart from the solar cell unit 110 as shown in FIG. 1. In addition, the diffraction lens 200 may be installed on the solar cell unit 110 to be in contact with it.

상기 회절 렌즈(200)의 표면에는, IR 필터층(210)이 증착 또는 코팅 등의 방식으로 형성됨으로써, 상기 회절 렌즈(200)를 통해 입사되는 태양광 중에 포함된 적외선을 차단할 수 있다.The IR filter layer 210 is formed on the surface of the diffraction lens 200 by deposition or coating, thereby blocking infrared rays included in sunlight incident through the diffraction lens 200.

또한, 상기 IR 필터층(210) 대신에 UV 필터층이 형성되어, 상기 회절 렌 즈(200)를 통해 입사되는 태양광 중에 포함된 자외선을 차단할 수 있다.In addition, a UV filter layer may be formed in place of the IR filter layer 210 to block ultraviolet rays included in sunlight incident through the diffraction lens 200.

이러한 IR 필터층(210) 및 UV 필터층은, 상술한 바와 같이 태양광 중에 포함된 적외선 및 자외선을 각각 차단하여, 상기 적외선 및 자외선에 의한 태양전지(111,112,113)의 열화를 방지하여 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상시켜 주게 된다.As described above, the IR filter layer 210 and the UV filter layer block infrared rays and ultraviolet rays contained in the sunlight, thereby preventing deterioration of the solar cells 111, 112, and 113 by the infrared rays and ultraviolet rays, thereby improving reliability of the solar cell module. It will improve.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 파장대역별로 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지(111,112,113)로 구성된 태양전지 유닛(110)의 상부에 회절 렌즈(200)를 설치함으로써, 태양전지 모듈로 입사되는 태양광을 대부분 사용할 수 있어, 태양전지의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.The solar cell module according to the embodiment of the present invention as described above, the solar cell unit 110 composed of a plurality of solar cells (111, 112, 113) having different wavelength bands, which can maximize the efficiency of the solar cell for each wavelength band. By installing the diffraction lens 200 on the upper portion of the solar cell incident to the solar module can be used most, there is an effect that can maximize the efficiency of the solar cell.

여기서, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell module according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈과 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지 유닛(110) 상부에 회절 렌즈(200) 대신에 색수차가 발생되는 비구면 렌즈(300)가 설치되어 있다는 점에서만 본 발명의 실시예와 다르다.The solar cell module according to another embodiment of the present invention has the same configuration as that of the solar cell module according to the embodiment of the present invention as described above, but as shown in FIG. 2, the solar cell unit 110. It differs from the embodiment of the present invention only in that the aspherical lens 300 is provided with chromatic aberration instead of the diffractive lens 200.

이때, 상기 색수차가 발생되는 비구면 렌즈(300)를 통해 입사되는 태양광은 상기 비구면 렌즈(300)를 통과하면서 다른 각도로 회절되어 각각의 태양전지(111,112,113)로 집속될 수 있다. 모든 파장대의 태양광을 활용하기 위하여, 색 수차가 심한 비구면 렌즈(300)를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, sunlight incident through the aspherical lens 300 in which the chromatic aberration is generated may be diffracted at different angles while passing through the aspherical lens 300 and may be focused on the respective solar cells 111, 112, and 113. In order to utilize sunlight in all wavelength bands, it is preferable to use an aspherical lens 300 with high chromatic aberration.

상기 비구면 렌즈(300)의 표면에도 역시 적외선을 차단하는 IR 필터층(도면 미도시)이나, 자외선을 차단하는 UV 필터층(도면 미도시) 등이 형성될 수 있다.An IR filter layer (not shown) that blocks infrared rays or a UV filter layer (not shown) that blocks ultraviolet rays may also be formed on the surface of the aspherical lens 300.

이러한 비구면 렌즈(300)를 사용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 회절 렌즈(200)를 사용하는 본 발명의 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.The solar cell module according to another embodiment of the present invention using the aspherical lens 300 may obtain the same effects and effects as the embodiment of the present invention using the diffractive lens 200.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications, and changes within the scope without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be possible, but such substitutions, changes and the like should be regarded as belonging to the following claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell module according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 기판 110: 태양전지 유닛100: substrate 110: solar cell unit

111: 제1 태양전지 112: 제2 태양전지111: first solar cell 112: second solar cell

113: 제3 태양전지 200: 회절 렌즈113: third solar cell 200 diffractive lens

210: IR 필터층 300: 비구면 렌즈210: IR filter layer 300: aspherical lens

Claims (7)

기판;Board; 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및A solar cell unit provided on the substrate and composed of a plurality of solar cells having different wavelength bands; And 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 입사광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지에 집속시키는 회절 렌즈;A diffraction lens installed on the solar cell unit and configured to focus incident light on the respective solar cells by separating incident light into wavelength bands; 를 포함하고,Including, 상기 회절 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성되는 태양전지 모듈.Solar cell module is formed on the surface of the diffraction lens IR filter layer or UV filter layer. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회절 렌즈는, 유리 또는 폴리머 계열 물질로 이루어진 태양전지 모듈.The diffractive lens is a solar cell module made of a glass or polymer-based material. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 회절 렌즈가 폴리머 계열 물질로 이루어지는 경우, 상기 회절 렌즈는 사출 또는 스탬핑(stampping) 방법으로 형성되는 태양전지 모듈.If the diffractive lens is made of a polymer-based material, the diffractive lens is formed by injection or stamping (stampping) method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회절 렌즈는 상기 태양전지 유닛과 접촉되거나, 이격되어 설치되는 태양전지 모듈.The diffractive lens is in contact with the solar cell unit, the solar cell module is installed spaced apart. 기판;Board; 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및A solar cell unit provided on the substrate and composed of a plurality of solar cells having different wavelength bands; And 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 색수차가 발생되는 비구면 렌즈;An aspherical lens installed on the solar cell unit and generating chromatic aberration; 를 포함하고,Including, 상기 비구면 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성되는 태양전지 모듈.Solar cell module is formed on the surface of the aspherical lens IR filter layer or UV filter layer. 삭제delete
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