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KR101685178B1 - 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈 - Google Patents

발전효율을 향상시킨 태양전지모듈 Download PDF

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KR101685178B1
KR101685178B1 KR1020160096415A KR20160096415A KR101685178B1 KR 101685178 B1 KR101685178 B1 KR 101685178B1 KR 1020160096415 A KR1020160096415 A KR 1020160096415A KR 20160096415 A KR20160096415 A KR 20160096415A KR 101685178 B1 KR101685178 B1 KR 101685178B1
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unit
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Abstract

본 발명은 집광형 태양전지유닛과 비집광형 태양전지셀이 복합적으로 설치되어 태양광에 의해 발전하는 태양전지모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈은 모서리가 절취된 사각 형태의 비집광형 태양전지셀, 상기 비집광형 태양전지셀이 격자형태로 배치되는 셀지지패널, 상기 셀지지패널에서 격자형태로 배치된 상기 비집광형 태양전지의 절취된 모서리 부분이 모여 형성되는 미설치 영역마다 각각 설치되는 복수 개의 집광형 태양전지유닛, 및 상기 태양전지모듈의 상부에 위치되어 상기 집광형 태양전지유닛으로 빛을 집광시키도록 각 집광형 태양전지유닛이 위치된 부분마다 구비되는 렌즈부를 포함하는 집광커버를 포함한다. 따라서, 비집광형 태양전지셀의 훼손을 방지함과 동시에 집광형 태양전지유닛을 효율적으로 배치하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.

Description

발전효율을 향상시킨 태양전지모듈{a Solar cell module with improved power generation efficiency}
본 발명은 집광형 태양전지유닛과 비집광형 태양전지셀이 복합적으로 설치되어 태양광에 의해 발전하는 태양전지모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는 태양광에 의해 발전하는 장치로서, 평판형태로 형성되어 전면적으로 태양광을 발전하는 비집광형 태양전지와 렌즈와 같은 집광장치에 의해 집광된 태양광에 의해 발전하는 집광형 태양전지로 구분된다.
한편, 비집광형 태양전지는 평판에 복수 개를 배열하여 설치하지만, 집광형 태양전지는 빛을 집광할 수 있는 집광장치가 발전소자의 전방에 위치되어야 하기 때문에 둘을 함께 설치하기 난해한 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-1217540호(2013.1.2.공고)의 하이브리드 태양전지가 개시된 바가 있다.
종래의 하이브리드 태양전지는 집광형 태양전지와 비집광형 태양전지를 일체형으로 구성하는 하이브리드 태양전지로서, 태양광을 직접 조사받아 태양광 발전을 수행하는 다수의 비집광형 태양전지; 태양광을 집광하여 태양광 발전을 수행하는 하나 이상의 집광형 태양전지; 상기 하나 이상의 집광형 태양전지에 태양광을 모아서 공급하는 집광부; 및 상기 집광부를 통해 입사되는 태양광이 상기 집광형 태양전지에 정확히 집광되도록 하는 태양광 추적 시스템을 포함하고, 상기 하나 이상의 집광형 태양전지는 상기 비집광형 태양전지에 매몰되어 고정식, 2축 및 3축 추적시스템 중 어느 하나에 의해 설치되도록 구성되었다.
이러한 종래의 하이브리드 태양전지는 집광형 태양전지를 비집광형 태양전지에 매몰하는 형태로 설치되어 집광형과 비집광형 태양전지 모두에 의해 발전을 수행하여 발전효율을 향상시킬 수 있었다.
하지만 종래의 하이브리드 태양전지는 비집광형 태양전지에 집광형 태양전지를 매몰시키기 위해 비집광형 태양전지를 절취해야 하기 때문에 비집광형 태양전지의 파손이 발생할 뿐만 아니라, 비집광형 태양전지의 절취로 인한 비집광형 태양전지의 발전효율이 하락되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비집광형 태양전지를 훼손하지 않고 집광형 태양전지를 설치하여 발전효율이 하락되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 집광형 태양전지와 비집광형 태양전지를 효율적으로 배치하여 둘 모두가 동시에 발전을 수행함으로써, 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈은 모서리가 절취된 사각 형태의 비집광형 태양전지셀, 상기 비집광형 태양전지셀이 격자형태로 배치되는 셀지지패널, 상기 셀지지패널에서 격자형태로 배치된 상기 비집광형 태양전지셀의 절취된 모서리 부분이 모여 형성되는 미설치 영역마다 각각 설치되는 복수 개의 집광형 태양전지유닛, 및 상기 집광형 태양전지유닛의 상부에 위치되어 상기 집광형 태양전지유닛으로 빛을 집광시키도록 각 집광형 태양전지유닛이 위치된 부분마다 구비되는 렌즈부를 포함하는 집광커버를 포함한다.
상기 셀지지패널은 상기 집광형 태양전지유닛이 안착되는 관통된 집광전지 안착공이 형성되고, 상기 집광전지 안착공에는 상기 집광형 태양전지유닛이 집광하여 발전하는 반대방향의 면이 상기 셀지지패널의 후면으로 노출되도록 안착될 수 있다.
상기 집광형 태양전지유닛은 상기 셀지지패널의 후면으로 노출되는 상기 집광형 태양전지유닛에 부착되어 상기 집광형 태양전지유닛에서 발생하는 열에 의해 발전하는 열전대를 포함할 수 있다.
상기 열전대는 상기 집광형 태양전지유닛에 부착되는 반대방향의 면에 온도차이를 발생하기 위해 냉각시키는 히트싱크를 포함할 수 있다.
상기 집광커버는 상기 렌즈부가 원형으로 형성되며, 상기 렌즈부를 제외한 나머지 부분에 상기 비집광형 태양전지셀로 바로 빛이 투과되어 유입되는 투과영역을 포함할 수 있다.
상기 렌즈부의 초점이 상기 집광형 태양전지유닛에 일치되도록 상기 셀지지패널에서 상기 집광커버의 이격거리를 조정하는 이격프레임을 포함할 수 있다.
상기 집광형 태양전지유닛에서 상기 집광커버를 지지하여 상기 집광커버가 태양열에 의해 변형되는 것을 방지하도록 상단이 넓고 하단으로 갈수록 좁은 형상을 갖는로 형성되는 커버지지구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 셀지지패널에 설치된 비집광형 태양전지셀의 빈 사이 공간마다 집광형 태양전지유닛을 설치하여 비집광형 태양전지셀을 훼손하지 않고 둘 모두를 설치함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 투과커버에 태양광을 집광하는 렌즈부와 태양광을 투과시키는 투과영역이 구분되어 집광형 태양전지유닛과 비집광형 태양전지셀이 동시에 발전을 수행할 수 있으며, 렌즈부를 투과한 태양광 중 난반사되는 태양광도 비집광형 태양전지셀에서 받아 발전을 수행함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 집광형 태양전지유닛에는 열전대가 설치되어 양면의 온도차이에 따른 발전을 수행하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 집광형 태양전지유닛에는 초점렌즈가 설치되어 집광커버의 렌즈부의 초점이 집광형 태양전지유닛과 정확히 일치되지 않아도 초점렌즈가 집광형 태양전지유닛으로 정확히 태양광을 제공하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이격프레임이 집광커버의 높낮이를 조절하도록 설치되어 집광커버의 초점을 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 커버지지구에 의해 집광커버가 지지되어 집광커버의 변형에 따라 렌즈부의 초점이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈을 도시한 대각선 방향으로 절단된 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈의 셀지지판을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈의 집광형 태양전지유닛을 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈의 집광커버를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈을 도시한 대각선 방향으로 절단된 측단면도로서, 태양광의 유입경로를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈을 도시한 측단면도로서, 커버지지구가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 비집광형 태양전지셀(120)을 포함할 수 있다.
이 비집광형 태양전지셀(120)은 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다.
한편, 비집광현 태양전지셀은 P형 반도체와 N형 반도체의 전위차에 의해 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 형태로 발전을 수행할 수 있으며, 유기화합물 또는 실리콘에 의해 제조된 반도체로 구현될 수도 있다.
그리고, 비집광형 태양전지셀(120)은 전면적으로 태양광을 받아 발전을 수행하도록 평판형태로 구성될 수 있다.
그리고, 비집광형 태양전지셀(120)은 사각의 형태에서 네 모서리부분이 대각 또는 곡선형태로 절취된 형상일 수 있다.
여기서, 비집광형 태양전지셀(120)은 원형의 반도체 웨이퍼의 형태로 제조되는 데, 비집광형 태양전지셀(120)이 원형일 경우, 설치공간을 많이 차지하기 때문에 설치공간을 감소시키기 위해 사각형태로 절단하여 제조된다.
한편, 반도체 웨이퍼를 사각 형태로 절단할 경우에는 절단되는 부분이 많이 때문에 최대한 반도체 웨이퍼의 면적을 사용하면서, 설치공간을 최소화하기 위해 네모서리가 일부 반도체 웨이퍼의 둘레를 유지한 상태에서 사각 형태로 네변을 잘라내는 형태로 제조될 수 있다.
이와 같이 원형의 반도체 웨이퍼를 절단하여 제조되는 비집광형 태영전지셀은 네모서리가 절취된 형태의 사각형태로 제조되기 때문에, 설치공간을 최소화하고 원형의 반도체 웨이퍼를 절단하여 버려지는 부분을 최소화할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 셀지지패널(130)을 포함할 수 있다.
이 셀지지패널(130)은 사각판의 형태로 형성되어 복수 개의 비집광형 태양전지셀(120)이 격자형태로 배열되어 설치될 수 있다.
한편, 셀지지패널(130)에 설치된 비집광형 태양전지셀(120)은 비집광형 태양전지셀(120)이 셀지지패널(130)의 상면에 부착되거나, 셀지지패널(130)에 비집광형 태양전지셀(120)이 삽입되는 집광전지 안착공(133)이 형성되어 집광전지 안착공(133)에 삽입되는 형태로 설치될 수 있으며, 셀지지패널(130)에 설치된 비집광형 태양전지셀(120)들은 전기적으로 서로 연결되어 발전하는 전기를 한 곳으로 모아 제공할 수 있다.
그리고, 셀지지패널(130)에는 하기에 설명될 집광형 태양전지유닛(140)이 설치될 수 있다. 집광형 태양전지유닛(140)이 설치되는 구체적인 내용은 하기의 집광형 태양전지유닛(140)을 설명할 때, 함께 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 다른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 집광형 태양전지유닛(140)을 포함할 수 있다.
이 집광형 태양전지유닛(140)은 전위차에 의해 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있으며, 태양광을 집광하여 집광된 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다.
한편, 집광형 태양전지유닛(140)은 이종 화합물의 접합에 의해 제조된 집광 태양전지소자(141)과 집광 태양전지소자(141)가 안착되는 기판(142), 그리고, 집광 태양전지소자(141)가 안착된 기판(142)의 후면에 부착되어 집광 태양전지소자(141)에서 발생하는 열을 방열하는 히트싱크(143)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 실시예에서 히트싱크(143)은 복수 개의 방열핀이 세워지는 형태로 도시되었지만, 방열을 수행할 수 있는 다양한 형상 또는 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 히트싱크(143)은 집광형 태양전지유닛(140)마다 설치되는 것이 아니라, 하나의 대형 히트싱크에 의해 복수 개의 집광형 태양전지유닛(140)이 접촉되어 방열하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 집광형 태양전지유닛(140)은 셀지지패널(130)에서 격자형태로 배치되어 모서리 부분이 모인 부분 즉, 비집광형 태양전지셀(120)이 설치되지 않은 빈 공간인 미설치 영역(135)마다 설치될 수 있다.
이때, 집광형 태양전지유닛(140)은 히트싱크(143)가 셀지지패널(130)의 후방으로 노출되어 방열할 수 있도록 셀지지패널(130)을 관통하는 집광전지 안착공(133)에 삽입되는 형태로 설치될 수 있다.
그리고, 집광형 태양전지유닛(140)은 복수 개의 집광형 태양전지유닛(140)이 서로 전기적으로 연결되거나, 비집광형 태양전지셀(120)과 함께 전기적으로 연결되어 발전된 전기를 한 곳으로 모아 전달할 수 있다.
또한, 집광형 태양전지유닛(140)의 기판(142)은 도면에서는 사각으로 도시되었지만, 기판(142)은 원형으로 형성되고, 외주면에는 나사산이 형성되며, 기판(142)이 끼워지는 셀지지패널(130)의 집광전지 안착공(133)도 원형으로 형성되고, 기판(142)의 둘레에 형성된 나사산과 대응되는 나사산으로 형성되어 집광형 태양전지유닛(140)이 집광전지 안착공(133)에 나사체결되는 형태로 결합될 수 있다.
한편, 집광형 태양전지유닛(140)은 열전대(147)를 포함할 수 있다.
이 열전대(147)는 집광형 태양전지유닛(140)에서 발생하는 열과 외부의 온도차이에 의해 전기를 발생할 수 있다.
한편, 열전대(147)는 제어백(seeback)효과에 의해 발전하는 열전소자에 의해 구현될 수 있다.
그리고, 열전대(147)는 집광형 태양전지유닛(140)에 부착되는 반대방향의 면에 히트싱크(143)가 설치되어 양면에 온도차이를 확대시킴으로써, 발전량을 증대시킬 수 있다.
여기서, 열전대(147)의 일면은 집광형 태양전지유닛(140)에 가열되며, 타면은 히트싱크(143)에 의해 냉각되는 동시에 히트싱크(143)는 햇볕이 들지 않는 셀지지패널(130)에 후방에 위치되기 때문에 열전대(147)의 양면의 온도차이가 크게 발생하여 열전대(147)가 발전할 수 있다.
한편, 열전대(147)는 집광형 태양전지유닛(140) 또는 비집광형 태양전지셀(120) 또는 둘 모두에 전기적으로 연결되어 어느 한 곳을 통해 발전된 전기를 제공할 수 있다.
또한, 집광형 태양전지유닛(140)은 초점렌즈(145)를 포함할 수 있다.
이 초점렌즈(145)는 외부에서 조사되는 빛을 모아 집광 태양전지소자(141)을 제공할 수 있으며, 초점렌즈(145)의 빛이 모이는 초점은 집광 태양전지소자(141)의 중앙에 위치되도록 집광형 태양전지유닛(140)에 설치될 수 있다.
한편, 초점렌즈(145)는 상부로 볼록한 곡면을 가지도록 형성되며, 곡면의 반대방향은 평편한 면하게 형성될 수 있다. 그리고, 초점렌즈(145)는 기판(142)에서 렌즈지지대(144)에 의해 이격되어 설치될 수 있다.
이때, 렌즈지지대(144)는 도면에는 도시되지 않았지만, 초점렌즈(145)를 지지하는 나사봉이 기판(142)에 나사체결되는 형태로 결합되어 집광 태양전지소자(141)에 대하 초점렌즈(145)의 위치를 조절하도록 구성되어 초점렌즈(145)의 종류 또는 크기에 따른 초점의 위치를 조절하도록 구성될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 집광커버(110)를 포함할 수 있다.
이 집광커버(110)는 셀지지패널(130)의 상부에 위치되어 태양에서 발생한 빛을 모아 집광형 태양전지유닛(140)에 제공할 수 있다.
한편, 집광커버(110)는 렌즈부(111)로만 구성되거나, 렌즈부(111)와 투과영역(113)을 포함할 수 있다.
렌즈부(111)는 태양광을 모아 집광형 태양전지유닛(140)으로 제공할 수 있으며, 집광커버(110)에서 집광형 태양전지유닛(140)이 설치된 부분마다 위치될 수 있다.
한편, 렌즈부(111)는 각 집광형 태양전지유닛(140)과 대응되는 위치에 구비되는 렌즈부(111)는 상호 중첩되지 않도록 최대한 큰 반경을 가지는 원형으로 형성될 수 있으며, 각 렌즈부(111)는 각 렌즈부(111)와 대응되는 집광형 태양전지유닛(140)에 초점이 맺히도록 구성될 수 있다.
그리고, 렌즈부(111)는 태양광이 중앙으로 모이도록 프로넬렌즈와 같이 복수 개의 동심원상에 서로 다른 크기로 형성되는 요철패턴을 형성하는 형태로 구현되거나, 집광커버(110)의 상부로 볼록한 렌즈의 형태로 집광커버(110)에 설치될 수 있다.
한편, 투과영역(113)은 집광커버(110)의 일부에 빛이 렌즈부(111)에 의해 집광되지 않고 바로 투과되어 비집광형 태양전지셀(120)로 제공될 수 있도록 렌즈부(111)가 형성되지 않은 나머지 부분을 투명하게 형성하는 형태로 구현될 수 있다.
여기서, 집광커버(110)는 하나의 렌즈부(111)가 형성된 프로넬렌즈에 렌즈부(111)의 주변둘레를 민무늬형태의 투과영역(113)을 형성하고, 복수 개의 플로넬렌즈를 셀지지패널(130)의 크기로 접합하는 형태로 구성되거나, 각 집광커버(110)를 접합된 형태를 이루도록 프레임에 의해 지지되어 설치되는 형태로 구성될 수도 있다.
그리고, 렌즈부(111)의 초점은 집광형 태양전지유닛(140)에 정확히 일치되지 않더라도 초점렌즈(145)로만 입사되면, 초점렌즈(145)에 의해 렌즈부(111)에서 조사된 빛이 태양전지유닛으로 정확히 입사될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 이격프레임(150)을 포함할 수 있다.
이 이격프레임(150)은 렌즈부(111)의 초점이 집광형 태양전지유닛(140)에 일치되도록 셀지지패널(130)에서 집광커버(110)를 이격시켜 지지할 수 있다.
한편, 이격프레임(150)은 셀지지패널(130)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 셀지지패널(130)와 이격프레임(150)의 사이 측면 둘레를 밀폐하도록 설치될 수도 있으며, 다른 예로는 막대 형상으로 복수 개가 셀지지패널(130)의 둘레에 설치되어 집광커버(110)가 이격되도록 구성될 수도 있다.
또한, 이격프레임(150)은 집광커버(110)를 지지하는 커버프레임(151)과, 셀지지패널(130)에 설치되는 패널프레임(153)을 포함할 수 있다.
한편, 커버프레임(151)은 집광커버(110)의 측면 둘레를 둘러싸도록 형성되며, 패널프레임(153)은 셀지지패널(130)의 측면 둘레를 둘러싸도록 형성되어 상호 끼워지도록 배치되며,
패널프레임(153)과 커버프레임(151)에는 상하로 장공형태의 슬라이드공(156)이 형성되어 상호 겹쳐진 슬라이드공(156)에 볼트와 너트와 같은 체결부재(157)로 체결하는 형태로 상호 결합될 수 있다.
이때, 패널프레임(153)에서 커버프레임(151)은 장공형태의 슬라이드공(156)에 의해 높낮이를 조절하여 고정할 수 있기 때문에 커버프레임(151)에 설치되는 집광커버(110)의 높낮이를 변경하여 렌즈부(111)의 초점의 위치를 변경할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈은 커버지지구(160)를 더 포함할 수 있다.
이 커버지지구(160)는 집광커버(110)의 렌즈부(111) 초점이 집광형 태양전지유닛(140)의 집광 태양전지소자(141)에 위치되도록 집광커버(110)를 집광형 태양전지유닛(140)에서 이격시켜 지지할 수 있다.
그리고, 커버지지구(160)는 집광형 태양전지유닛(140)마다 설치되어 집광커버(110)가 태양열에 의해 변형되거나, 처짐에 따라 렌즈부(111)의 초점이 변경되는 것을 방지할 수 있으며, 커버지지구(160)는 집광커버(111)의 렌즈부(111)가 일체형태가 아닌 개별로 분리된 형태로 각 커버지지구(160)마다 설치되도록 구성될 수도 있다.
힌편, 커버지지구(160)는 렌즈부(111)을 통해 유입된 태양광 중 난반사되는 태양광이 투과될 수 있도록 투명체로 형성될 수 있으며, 평면 형상이 다각형 또는 원형으로 형성되고, 상부가 넓고 하부가 좁은 깔대기 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 커버지지구(160)는 상면이 집광커버의 렌즈부(111)와 대응되는 둘레를 가지도록 형성되고, 하부는 집광 태양전지소자(141)가 삽입되는 둘레를 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 커버지지구(160)의 하단에는 내주 또는 외주에 나사체결되는 체결부(161)가 형성될 수 있으며, 집광형 태양전지유닛(140)에도 체결부(161)에 서로 나사체결되는 지지결합부(149)가 형성되어 서로 나사체결되는 형태로 결합될 수 있다.
그리고, 집광형 태양전지유닛(140)이 초점렌즈(145)를 포함하여 구성될 경우, 초점렌즈(145)는 렌즈지지대(144)에 설치되지 않고, 커버지지구(160)의 내주 하단부분에 설치될 수도 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 셀지지패널(130)에 복수 개의 비집광형 태양전지셀(120)이 격자형태로 배치되고, 격자형태로 배치외는 태양전지셀의 모서리가 모인 부분인 미설치 영역(135)마다 집광형 태양전지유닛(140)이 설치된다.
실시예에서는 4X4의 격자형태로 태양전지셀을 설치하여 모서리가 모이는 부분마다 태양전지유닛을 설치하여 총 9개의 집광형 태양전지유닛(140)을 설치하였다.
이때, 집광형 태양전지유닛(140)은 미설치 영역(135)에 형성된 집광전지 안착공(133)에 삽입되는 형태로 설치되어 발열하는 히트싱크(143)가 설치된 부분이 셀지지패널(130)의 후방으로 돌출되도록 설치된다.
그리고, 집광형 태양전지유닛(140)과 히트싱크(143)에 사이에는 발열에 의해 발전하는 열전대(147)가 설치된다.
한편, 셀지지패널(130)의 상부에는 집광형 태양전지유닛(140)으로 빛을 집광시키기 위한 렌즈부(111)가 구비된 집광커버(110)가 이격되어 배치되며, 집광커버(110)는 이격프레임(150)에 의해 셀지지패널(130)에서 이격되도록 설치된다.
이때, 집광커버(110)는 렌즈부(111)를 제외한 나머지 부분이 투과영역(113)으로 형성되어 태양광이 비집광형 태양전지셀(120)로 바로 유입될 수 있으며, 집광커버(110)는 커버프레임(151)에 결합되고, 셀지지패널(130)은 패널프레임(153)에 결합되어 상호 끼워지는 형태로 결합됨으로써, 셀지지패널(130)에서 집광커버(110)의 높낮이를 조절하여 렌즈부(111)의 초점의 위치를 조절하도록 상호 결합된다.
또한, 각 집광형 태양전지유닛(140)에는 집광커버(110)의 렌즈부(111)가 태양열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 집광형 태양전지유닛(140)에서 집광커버(110)를 지지하는 커버지지구(160)이 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 집광커버(110)를 통해 태양광이 입사되면, 집광커버(110)의 렌즈부(111)를 통해 입사되는 태양광은 렌즈부(111)에 의해 모여 렌즈부(111)의 초점으로 제공되어 집광형 태양전지유닛(140)으로 공급되는 형태로 집광 태양전지소자(141)에 의해 발전을 수행한다.
이때, 렌즈부(111)의 초점이 집광 태양전지소자(141)에 정확히 일치되지 않더라도 초점렌즈(145)에 제공되면, 초점렌즈(145)가 다시 집광 태양전지소자(141)로 태양광을 모아 제공하는 형태로 발전을 수행한다.
한편, 집광 태양전지소자(141)가 발전하면, 열을 발생하는 데, 발생하는 열은 기판(142)의 후방에 위치되는 열전대(147)에 전달되어 열전대(147)의 양면의 온도차이에 의해 열전대(147) 또한 발전을 수행한다.
이때, 열전대(147)는 집광태양전지소자가 위치되는 면과 반대방향에 위치되는 면에는 히트싱크(143)가 설치되고, 히트싱크(143)는 태양열을 받지 않는 셀지지패널(130)의 후방에 위치되기 때문에 열전대(147)의 양면에 온도차이가 크게 발생하여 발전량을 증대시킬 수 있다.
한편, 집광커버(110)의 렌즈부(111)를 통해 입사된 태양광은 렌즈부(111)를 통과하면서, 대부분은 초점으로 모이지만, 일부는 난반사가 발생하여 비집광형 태양전지셀(120)로 제공되어 비집광형 태양전지셀(120)에서도 발전을 수행할 수 있다.
여기서, 렌즈부(111)를 통해 입사되는 태양광 중 난반사되는 태양광은 커버지지구(160)가 설치되어 있다 하더라도, 커버지지구(160)가 투명체로 형성되기 때문에 커버지지구(160)를 투과하여 비집광형 태양전지셀(120)으로 전달될 수 있다.
그리고, 집광커버(110)의 투과영역(113)으로 투과된 태양광은 비집광형 태양전지셀(120)로 바로 제공되어 비집광형 태양전지셀(120)에 의해 발전을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈(100)은 집광형 태양전지유닛(140)과 비집광형 태양전지셀(120)이 함께 발전을 수행하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 집광커버(110)의 투과영역(113)뿐만 아니라, 집광커버(110)의 렌지부를 통해 입사되어 난반사되는 태양광까지 비집광형 태양전지셀(120)에서 발전을 수행함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 비집광형 태양전지셀(120)이 설치되지 않는 비설치 영역에 집광형 태양전지 유닛이 설치되어 비집광형 태양전지셀(120)의 손상 없이 설치할 수 있다.
또한, 태양광에 의해 가열되는 집광형 태양전지유닛(140)에 열전대(147)가 설치되어 내외의 온도차에 의해 발전을 수행함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 집광형 태양전지유닛(140)에 초점렌즈(145)가 설치되어 렌즈부(111)의 초점이 집광형 태양전지유닛(140)에 정확히 일치되지 않아도 초점렌즈(145)가 집광형 태양전지유닛(140)으로 태양광을 집중하여 제공함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 커버지지구(160)에 의해 집광커버(110)가 태양열에 의해 변형되어 렌즈부(111)의 초점이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈 110: 집광커버
111: 렌즈부 113: 투과영역
120: 비집광형 태양전지셀 130: 셀지지패널
131: 비집광전지 안착공 133: 집광전지 안착공
135: 미설치 영역 140: 집광형 태양전지유닛
141: 집광 태양전지소자 142: 기판
143: 히트싱크 144: 렌즈지지대
145: 초점렌즈 147: 열전대
150: 이격프레임 151: 커버프레임
153: 패널프레임 155: 슬라이드공
157: 체결부재 160: 커버지지구
161: 체결부

Claims (7)

  1. 모서리가 절취된 사각 형태의 비집광형 태양전지셀,
    상기 비집광형 태양전지셀이 격자형태로 배치되는 셀지지패널,
    상기 셀지지패널에서 격자형태로 배치된 상기 비집광형 태양전지셀의 절취된 모서리 부분이 모여 형성되는 미설치 영역마다 각각 설치되는 복수 개의 집광형 태양전지유닛, 및
    상기 집광형 태양전지유닛의 상부에 위치되어 상기 집광형 태양전지유닛으로 빛을 집광시키도록 각 집광형 태양전지유닛이 위치된 부분마다 구비되는 렌즈부를 포함하는 집광커버를 포함하고,
    상기 집광커버는 상기 렌즈부가 원형으로 형성되며, 상기 렌즈부를 제외한 나머지 부분에 상기 비집광형 태양전지셀로 바로 빛이 투과되어 유입되는 투과영역을 포함하며,
    상기 렌즈부의 초점이 상기 집광형 태양전지유닛에 일치되도록 상기 셀지지패널에서 상기 집광커버의 이격거리를 조정하는 이격프레임을 포함하고,
    상기 이격프레임은 상기 집광커버의 측면 둘레를 둘러싸도록 형성되는 커버프레임, 상기 셀지지패널의 측면 둘레를 둘러싸도록 형성되고 상기 커버프레임에 끼워지는 패널프레임, 상기 커버프레임과 상기 패널프레임이 상호 끼워져 겹쳐지는 부분에 상하의 장공형태로 각각 형성되는 슬라이드공, 및 상기 커버프레임과 상기 패널프레임의 상호 끼워진 높낮이를 조절하여 고정하는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀지지패널은 상기 집광형 태양전지유닛이 안착되는 관통된 집광전지 안착공이 형성되고, 상기 집광전지 안착공에는 상기 집광형 태양전지유닛이 집광하여 발전하는 반대방향의 면이 상기 셀지지패널의 후면으로 노출되도록 안착되는 것을 특징으로 하는 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 집광형 태양전지유닛은
    상기 셀지지패널의 후면으로 노출되는 상기 집광형 태양전지유닛에 부착되어 상기 집광형 태양전지유닛에서 발생하는 열에 의해 발전하는 열전대를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열전대는
    상기 집광형 태양전지유닛에 부착되는 반대방향의 면에 온도차이를 발생하기 위해 냉각시키는 히트싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 집광형 태양전지유닛에서 상기 집광커버를 지지하여 상기 집광커버가 태양열에 의해 변형되는 것을 방지하도록 상단이 넓고 하단으로 갈수록 좁은 형상을 갖는 커버지지구를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율을 향상시킨 태양전지모듈.





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