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KR101455349B1 - concentrating photovoltaic module with reflective mirror. - Google Patents

concentrating photovoltaic module with reflective mirror. Download PDF

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KR101455349B1
KR101455349B1 KR1020130075849A KR20130075849A KR101455349B1 KR 101455349 B1 KR101455349 B1 KR 101455349B1 KR 1020130075849 A KR1020130075849 A KR 1020130075849A KR 20130075849 A KR20130075849 A KR 20130075849A KR 101455349 B1 KR101455349 B1 KR 101455349B1
Authority
KR
South Korea
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solar cell
reflector
aluminum
cell module
light
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Active
Application number
KR1020130075849A
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Korean (ko)
Inventor
정병호
Original Assignee
남부대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 평면, 포물선형이나 구형과 같은 형상을 가지는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집광형 태양광발전시스템의 핵심분야인 태양전지모듈의 설계기술에 관한 것으로 효율적이고 안정된 성능의 집광형 태양전지모듈을 설계 및 제작하기 위해 반사형 렌즈, 반사경을 이용하여 집광하는 형태로 다양한 환경에 적용하기 용이하도록 모듈화된 형태로 구성하며 외기환경의 변화, 오염 상황에 대한 대비 등을 위한 실링 구조를 갖도록 하여 먼지나 큰 온도차가 발생하는 지역에서도 효과적인 발전 성능을 가지며 기구적으로 큰 내구성을 갖도록 하는 구조의 집광형 태양전지모듈 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light collecting type solar cell module device to which an inductive reflector having a shape such as a flat, parabolic, or spherical shape is applied, and more particularly to a solar cell module In order to design and manufacture an efficient and stable condensing type solar cell module, a reflective lens and a reflector are used to collect the light. The module is configured in a modular form so that it can be easily applied to various environments. The present invention relates to a light-collecting type solar cell module device having a structure that has a sealing structure for light, dust, and contrast, and has an effective power generation performance in a region where dust or a large temperature difference is generated and has a mechanical durability.

Description

유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치{concentrating photovoltaic module with reflective mirror.}Concentrating photovoltaic module with reflective mirror.

본 발명은 평면, 포물선형이나 구형과 같은 형상을 가지는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집광형 태양광발전시스템의 핵심분야인 태양전지모듈의 설계기술에 관한 것으로 효율적이고 안정된 성능의 집광형 태양전지모듈을 설계 및 제작하기 위해 반사형 렌즈, 반사경을 이용하여 집광하는 형태로 다양한 환경에 적용하기 용이하도록 모듈화된 형태로 구성하며 외기환경의 변화, 오염 상황에 대한 대비 등을 위한 실링 구조를 갖도록 하여 먼지나 큰 온도차가 발생하는 지역에서도 효과적인 발전 성능을 가지며 기구적으로 큰 내구성을 갖도록 하는 구조의 집광형 태양전지모듈 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light collecting type solar cell module device to which an inductive reflector having a shape such as a flat, parabolic, or spherical shape is applied, and more particularly to a solar cell module In order to design and manufacture an efficient and stable condensing type solar cell module, it is composed of a reflection type lens and a reflector, and is configured as a modular type so that it can be easily applied to various environments. The present invention relates to a light-collecting type solar cell module device having a structure that has a sealing structure for light, dust, and contrast, and has an effective power generation performance in a region where dust or a large temperature difference is generated and has a mechanical durability.

태양광발전은 태양빛이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 쪼여지면 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생한다. Solar power generates holes and electrons in the solar cell by the energy of the sun light when the sun light is attached to the solar cell which is the junction of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor.

이때, 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하면 전류가 흐르게 되는 것이다. At this time, the holes are collected toward the p-type semiconductor and the electrons are collected toward the n-type semiconductor, so that a current flows when a potential difference occurs.

태양광발전의 장점은 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하다는 것이다. The advantage of photovoltaic power generation is that there is no pollution, it can be developed only where it is needed, and it is easy to maintain.

반면에 전력생산량이 일조량에 의존하고, 설치 장소가 한정적이며, 초기 투자비와 발전단가가 높은 단점이 있다.On the other hand, there is a disadvantage that the amount of electric power depends on the amount of sunshine, the installation site is limited, the initial investment cost and the power generation cost are high.

태양광발전시스템에서 50%이상을 비용을 차지하고 있는 태양전지는 가격이 고가이기 때문에 면적대비 에너지 밀도를 최대화할 수 있는 방안이 필요하며 이에 대한 해결방안으로 집광형 태양광발전 시스템이 대두되고 있다.Solar cells, which occupy more than 50% of the cost of photovoltaic power generation systems, are expensive and require measures to maximize the energy density per area. Concentrated photovoltaic power generation systems are emerging as a solution to this problem.

집광형 태양전지 셀에 적용되는 III-V 태양전지 셀은 단결정 실리콘 태양전지, CIGS, DSSC와 같은 여타 다른 태양전지의 효율이 일정함을 유지하는데 반하여 III-V 태양전지의 효율은 지속적인 성장을 갖고 있다. The efficiency of III-V solar cells applied to light-gathering solar cells is constant, while the efficiency of other solar cells such as monocrystalline silicon solar cells, CIGS, and DSSC is kept constant. have.

현재 샤프에서 44.4 % 에 이르는 효율을 갖는 태양전지셀의 개발 성공을 발표하였으며 일부 연구에서는 50%이상의 초고효율 셀이 실험실 수준에서 실험에 성공하기도 하였다. At present, Sharp has announced the successful development of solar cells with efficiency of 44.4%. In some studies, ultra-high efficiency cells of more than 50% have been successfully tested at the laboratory level.

이러한 효율의 증가는 동일면적 대비 태양전지 시스템의 면적을 줄일 수 있는 희망을 갖게 된다.This increase in efficiency has the hope of reducing the area of the solar cell system compared to the same area.

III-V 화합물 반도체는 III족 원소인 In, Ga, Al과 V족원소인 AS, P 물질을 혼합하여 다양한 밴드갭 에너지를 가지므로 다양한 흡수대역의 태양전지 개발이 가능하다. III-V compound semiconductors have various band gap energies by mixing Group III element In, Ga, Al and Group V elements AS and P materials.

가시광 대역 600nm 이하 단파장 대역은 InGaP 박막이 사용되며 근적외선 대역 800nm 이하에서는 InGaAs 박막을 사용하고 적외선 대역 1600nm 이하에서는 Ge를 이용하고 있다. InGaP thin film is used for the visible wavelength band of 600nm or less, InGaAs thin film is used for the near infrared band of 800nm or less, and Ge is used for the infrared band of below 1600nm.

III-V 족 화합물 반도체를 이용하여 광 흡수대역이 서로 InGap 태양전지와 InGaAs 태양전지를 Ge 태양전지위에 적층하여 광 흡수대역을 넓혀 태양광 흡수율을 극대화할 수 있다. InGaAs solar cells and InGaAs solar cells can be stacked on top of Ge solar cells with light absorption bands using III-V compound semiconductors to maximize the solar absorption rate by widening the absorption band.

III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에너지를 가지는 박막제조가 용이하고 직접천이(direct bandgap)구조를 가지고 있어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. III-V compound semiconductors are easy to fabricate thin films having various band gap energies and have a direct bandgap structure, so that the light absorption rate is higher than that of silicon.

또한, 터널정션(tunnel junction)을 이용하면 광학적 손실과 전기적 손실을 최소화하면서 다양한 밴드갭을 가지는 태양전지를 직렬연결이 가능하여 한번의 박막증착공정으로 넓은 흡수대역을 가지며 효율이 높은 다중접합 태양전지제작이 가능하다.In addition, by using tunnel junction, solar cells having various band gaps can be connected in series, while minimizing optical loss and electrical loss. Thus, a single thin film deposition process can be used for a multi-junction solar cell Production is possible.

이러한 고효율 집광형 태양전지 셀은 적도주변지역과 같이 높은 온도로 인해 사막이 형성된 지역에서 실리콘 태양전지는 온도 증가 시에 내부에서 scattering을 증가시켜 recombination의 증가를 일으키기 때문에 이러한 열화현상으로 인해 높은 온도에서 사용이 제한되어왔던 단점을 극복할 수 있는 장점으로 인해 현재 사막지역이나 적도 부근의 지역에서 실험적인 실증수준에서 벗어나 상용제품화 과정이 이루어지고 있는 실정이다. In such a high efficiency condensing type solar cell, in the region where the desert is formed due to the high temperature as in the equatorial region, the silicon solar cell increases the internal scattering and increases the recombination at the temperature increase. The commercialization process has been going away from experimental demonstration level in the desert area or near the equator due to the advantage of overcoming the shortcomings that have been limited in use.

집광형 태양광 발전시스템은 조사되는 태양광을 렌즈나 거울 등의 형태를 이용하여 넓은 면적에 입사되는 태양광을 작은 면적의 태양전지에 빛을 모으는 집광구조이며 집광형 태양전지는 가격이 저렴한 플라스틱 렌즈나 알루미늄 코팅 거울을 사용함으로써 집광도가 높을수록 제조 단가가 비싼 태양전지의 면적을 줄일 수 있어 태양전지 모듈 제조 단가를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다. The concentrating photovoltaic power generation system is a light-collecting structure that collects sunlight incident on a large area using a lens or a mirror or the like, and collects light on a solar cell having a small area, and a light- By using a lens or an aluminum coated mirror, it is possible to reduce the manufacturing cost of the solar cell module because the area of the solar cell can be reduced as the light intensity is increased.

그에 반해 CPV(Concentrating Photovoltaic) 시스템은 집광구조, 온도제어 그리고 BOS 단가의 분산효과를 통한 최대성능을 발휘할 수 있는 모듈의 설계가 필요하다. On the other hand, the CPV (Concentrating Photovoltaic) system needs a module design that can maximize the performance through the dispersion effect of the condensing structure, temperature control and BOS unit price.

셀의 변환효율은 직렬저항의 한계성능에 이를 때까지 조사강도에 따라 발전량은 증가한다.The conversion efficiency of the cell increases until the limit performance of the series resistance is reached.

CPV를 형태별로 구분하면 크게 굴절형(lenses)과 반사형(mirror) 그리고 발광형(Luminescent Solar Concentrator)으로 구분할 수 있으며 굴절형은 주로 프레넬렌즈계열을 이용하여 반사형은 반사판과 2차 렌즈와 캡슐화된 리시버를 모듈화한 구조를 갖는다. CPVs can be classified into lenses, reflections, and luminescent solar concentrators. The refraction type is mainly used for the Fresnel lens type, the reflection type is for the reflection type, the secondary lens, And has a structure in which the encapsulated receiver is modularized.

굴절형은 프레넬렌즈로 대표되는 렌즈 투과방식을 중심으로 반사형보다 효율이 낮으며 반사형의 경우는 실링구조가 복잡하고 추적기의 오차각도의 허용범위가 낮아 고정밀 추적기가 필요로 한다.The refraction type is less efficient than the reflection type centered on the lens transmission type represented by the Fresnel lens. In the case of the reflection type, the sealing structure is complicated, and the allowable range of the error angle of the tracker is low.

그러나, 상기한 태양전지 모듈을 제조하기 위한 단가가 비싼 단점을 가지고 있으며, 재료가 한정되어 있어 제품의 대량 생산이 불가능한 단점을 가지고 있었다.
However, it has disadvantages that the unit price for manufacturing the above-described solar cell module is expensive, and the material is limited, so that mass production of the product is impossible.

없음.none.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 굴절형 구조에 비해 집광형 태양전지 셀의 모듈화가 가능한 장점을 활용하여 100배 이상 500 배율까지 셀을 메트릭스 배열로 적용하여 집광형 태양전지 모듈을 제작할 수 있으므로 고배율 설계를 통해 제작단가를 낮출 수 있도록 하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a solar cell module, Type solar cell module, it is possible to reduce the manufacturing cost by designing the solar cell module with high power.

본 발명의 다른 목적은 밀폐형 구조를 갖는 집광형 모듈을 제공하여 기존의 실리콘 태양전지와 같이 애로환경에서 적용할 수 있는 형태로 제작될 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a condensing type module having a closed structure so that it can be manufactured in a form that can be applied in a difficult environment like a conventional silicon solar cell.

본 발명의 또 다른 목적은 실린더리컬쉘에 반사경을 인입시키는 구조로 밀폐형이 원활하게 이루어질 수 있으며 그에 따른 성능의 안정성을 확립할 수 있도록 하는데 있다.It is a further object of the present invention to provide a structure in which a reflector is drawn into a cylinder cylindrical shell, thereby enabling a sealed type to be smoothly performed, and to thereby establish stability of performance.

본 발명의 또 다른 목적은 집광형 태양전지모듈에 알루미늄 전해연마를 통해 제조된 고효율 유도반사경을 제공하도록 하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a highly efficient induction reflector manufactured through aluminum electrolytic polishing on a light collecting type solar cell module.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,In order to achieve the object of the present invention,

본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치는,In the condensing type solar cell module device to which the induction reflector is applied according to an embodiment of the present invention,

반구형상의 셀지지대(200)와;A hemispherical cell support 200;

상기 셀지지대의 내면에 설치 구성되는 유도반사경부(300)와;An inductive reflection part (300) installed on the inner surface of the cell support;

상기 셀지지대의 내측에 형성되는 세컨더리렌즈(130)와,A secondary lens 130 formed inside the cell support,

상기 세컨더리렌즈의 하측에 구성되는 방열판에 형성되는 솔라셀(140)을 포함하여 구성되는 태양전지모듈수단(100)과;A solar cell module unit 100 including a solar cell 140 formed on a heat sink formed below the secondary lens;

상기 셀지지대의 어느 일측에 형성되는 히트파이프(400);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
And a heat pipe (400) formed on one side of the cell support, thereby solving the problems of the present invention.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치는,In the condensing type solar cell module device to which the induction reflector is applied according to the present invention,

굴절형 구조에 비해 집광형 태양전지 셀의 모듈화가 가능한 장점을 활용하여 100배 이상 500 배율까지 셀을 메트릭스 배열로 적용하여 집광형 태양전지 모듈을 제작할 수 있으므로 고배율 설계를 통해 제작단가를 낮출 수 있다. By using the advantage of modularity of condensing type solar cell compared to refractive structure, it is possible to fabricate condensing type solar cell module by applying cell to matrix array up to 100 times or more to 500 times, so that manufacturing cost can be lowered through high power design .

또한, 밀폐형 구조를 갖는 집광형 모듈을 제공하여 기존의 실리콘 태양전지와 같이 애로환경에서 적용할 수 있는 형태로 제작될 수 있는 큰 장점이 있다. Also, there is a great advantage that a condensing type module having a closed structure can be provided and can be manufactured in a form that can be applied in a rough environment like a conventional silicon solar cell.

또한, 실린더리컬쉘에 반사경을 인입시키는 구조로 밀폐형이 원활하게 이루어질 수 있으며 그에 따른 성능의 안정성을 확립할 수 있다.In addition, the structure in which the reflector is drawn into the cylindrical cylindrical shell allows the sealed type to be smoothly performed, and the stability of the performance can be established accordingly.

또한, 집광형 태양전지모듈에 알루미늄 전해연마를 통해 제조된 고효율 유도반사경을 제공하게 된다.
In addition, a highly efficient induction reflector manufactured through aluminum electrolytic polishing is provided to the light-converging solar cell module.

도 1은 InGaP/GaAs tandem solar cell 구조 및 전력발생을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 반사경의 제조 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 반사경의 제조 방법의 알루미늄 전해연마 장치 구성도이다.
도 4는 동일한 면적의 정육각면의 밀질 구조를 비교한 예시도이다.
도 5는 동일한 면적에 대비한 결상의 형상을 나타낸 예시도이다.
도 6은 CPC 렌즈의 광학적 특성을 나타난 예시도이다.
도 7은 태양전지 어레이에 대한 집광형 태양전지의 형태를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 사시도이다.
1 illustrates an InGaP / GaAs tandem solar cell structure and power generation.
FIG. 2 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a reflector of a condensing type solar cell module device to which an induction reflector is applied according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a block diagram of an aluminum electrolytic polishing apparatus in a method of manufacturing a reflector of a condensing type solar cell module device to which an inductive reflector is applied, according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is an illustration showing an example of comparison of the milled structure of the square face of the same area.
5 is an exemplary view showing the shape of an image compared to the same area.
6 is an exemplary view showing the optical characteristics of the CPC lens.
7 is an exemplary view showing the shape of a light-convergence type solar cell for a solar cell array.
FIG. 8 is a schematic view of a condensing type solar cell module device to which an induction reflector is applied according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a condensing type solar cell module device to which an inductive reflector is applied according to an embodiment of the present invention.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a light condensing type solar cell module to which an inductive reflector is applied,

반구형상의 셀지지대(200)와;A hemispherical cell support 200;

상기 셀지지대의 내면에 설치 구성되는 유도반사경부(300)와;An inductive reflection part (300) installed on the inner surface of the cell support;

상기 셀지지대의 내측에 형성되는 세컨더리렌즈(130)와,A secondary lens 130 formed inside the cell support,

상기 세컨더리렌즈의 하측에 구성되는 방열판에 형성되는 솔라셀(140)을 포함하여 구성되는 태양전지모듈수단(100)과;A solar cell module unit 100 including a solar cell 140 formed on a heat sink formed below the secondary lens;

상기 셀지지대의 어느 일측에 형성되는 히트파이프(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a heat pipe (400) formed on one side of the cell support.

이때, 유도반사경부(300)는,At this time, the guide-

벌집 형상의 팔각 구조를 갖는 반사경(125)의 배열을 통해 밀집도를 높여 집광 배율을 높이는 것을 특징으로 한다.And the condensing magnification is increased by increasing the density through the arrangement of the reflecting mirrors 125 having the honeycomb-shaped octagonal structure.

이때, 태양빛의 수직 입사를 정면에 위치한 세컨더리렌즈(130)로 유도하여 고집광 배율을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.At this time, the vertical incidence of the sun light is guided to the secondary lens 130 located on the front surface, so that a high light condensing power is obtained.

이때, 유도반사경부(300)를,At this time, the guide-

형성하는 반사경(125)은 정육각형의 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.And the reflecting mirror 125 to be formed has a regular hexagonal shape.

이때, 유도반사경부(300)는,At this time, the guide-

24개의 반사경으로 형성하되, 3열 * 8행으로 반사경을 배열하는 것을 특징으로 한다.24 mirrors, and the reflectors are arranged in 3 rows * 8 rows.

이때, 상기 반사경(125)은,At this time,

버프 연마 에머리 버프를 설치한 고속회전연마기에 알루미늄 시험편을 마찰하여 경면 광택이 나도록 하기 위한 경면광택처리단계(S100)와;(S100) for rubbing an aluminum test piece on a high-speed rotating abrasive machine provided with buffing abrasive emery buff to polish the mirror surface gloss;

경면 광택 처리를 수행한 알루미늄 시험편의 표면에 존재하는 오물을 제거하며, 산화물을 제거하기 위하여 산성탈지를 수행하기 위한 산성탈지처리단계(S200)와;An acidic degreasing step (S200) for performing acid degreasing to remove dirt existing on the surface of the aluminum test piece subjected to the mirror polishing process and removing the oxide;

상기 알루미늄 시험편을 알카리계의 용액으로 처리하기 위한 알카리계용액처리단계(S300)와;An alkaline solution treatment step (S300) for treating the aluminum test piece with an alkaline solution;

상기 알카리계의 용액 처리시 알루미늄 표면에 나타나는 스멋트를 제거하기 위한 디스멋트처리단계(S400)와;(S400) for removing the ghost appearing on the aluminum surface during the alkaline solution treatment;

알루미늄 표면에 반사도를 높이기 위하여 황산법으로 산화피막을 형성하기 위한 산화피막처리단계(S500);를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.And an oxidation film treatment step (S500) for forming an oxidation film by a sulfuric acid method in order to increase the reflectivity on the aluminum surface.

이때, 상기 알루미늄은,At this time,

1000계 알루미늄인 1050을 사용하는 것을 특징으로 한다.1050, which is a 1000-system aluminum, is used.

이때, 상기 알루미늄 대신에,At this time, instead of the aluminum,

마그네슘이나 티타늄 계열의 금속재료를 사용하는 것을 특징으로 한다.Magnesium or a titanium-based metal material is used.

이때, 상기 유도반사경부(300)을,At this time, the guide-directed cervical portion 300,

이루는 반사경의 표면 형태는 평면, 오목형, 파라볼릭형, 반구형 중 어느 하나로 적용되는 것을 특징으로 한다.The surface shape of the reflector is characterized by being applied to any one of plane, concave, parabolic, hemisphere.

이하, 본 발명에 의한 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a condensing type solar cell module device to which an inductive reflector according to the present invention is applied will be described in detail.

본 발명에서 설명하고 있는 집광형 시스템의 구조물이나 렌즈 등을 만드는데 필요한 알루미늄이나 유리 등은 그 양이 풍부하고, 이러한 물질로 만든 구조는 수십 년간 사용시 그 신뢰성에 문제가 없는 것이 이미 입증되었다. It has already been proved that the amount of aluminum and glass necessary for making the structures or lenses of the light focusing type system described in the present invention is abundant and the structure made of such materials has no problem in reliability for decades of use.

집광형 태양전지 셀 역시 우주공간에서 20여년 이상 그 발전성능의 저하없이 우수한 적응 능력과 성능을 유지하고 있음이 입증되었다.Concentrated solar cells have also proven to maintain excellent adaptive capacity and performance without degrading their power generation capacity for more than 20 years in space.

또한 이러한 물질을 사용하여 집광형 시스템을 만드는 데 필요한 여러 가지 기술, 예를 들어 실링, 코팅, 구조물 제작 등은 이미 자동차산업이나 가전 산업 등 타 산업에서 개발되어 있는 기술을 아웃소싱할 수 있어 신뢰성 있는 제품의 대량 생산에도 적용가능하다.In addition, various technologies required for making a light-gathering system using these materials, such as sealing, coating, and structure fabrication, can already outsource the technology developed in other industries such as the automobile industry or the household appliance industry, It is also applicable to mass production of

본 발명에서는 태양전지를 어레이로 한 모듈 위에 2차 렌즈를 놓고 이에 대하여 반사경에 일정한 집광 반사판을 이용하여 빛을 모으는 형태는 하나의 셀에 하나의 집광모듈을 연결하는 프레넬 렌즈방식보다 집광효율 뿐만 아니라, 모듈비용이 저렴하게 들도록 설계하였다. In the present invention, a secondary lens is placed on a module using solar cells as an array, and a form in which light is gathered by using a fixed condenser reflector on the reflector is more effective than a Fresnel lens method in which one condenser module is connected to one cell However, the module cost is designed to be low.

또한, 집광 반사경의 개발은 집광셀을 통한 태양광발전에도 이용할 수 있지만, 이 시스템을 이용하여 집광 태양열로도 이용할 수 있는 특징을 갖는다.The development of condenser reflectors can also be used for solar power generation through condenser cells, but it can also be used as condensing solar heat using this system.

화합물 반도체인 GaAs는 태양전지보다 훨씬 복잡한 구조인 반도체 레이저 분야에서, 극단적인 조건에도 높은 신뢰성을 보이는 것으로 입증되었으며 III-V 화합물 반도체 태양전지는 텐넬정션 기술을 이용하여 다양한 흡수 대역을 가지는 태양전지를 monolithic하게 적층할 수 있어, 단일접합(single junction) 구조 대신 한단계 진보된 다중접합(multi-junction) 탠덤(tandem) 구조의 태양전지를 만들 수 있고 이러한 탠덤 구조의 III-V 태양전지는 서로 다른 밴드갭을 갖는 물질을 MOCVD를 사용하여 에피 성장하는 기술로 만들며, 적층하여 태양광의 대부분의 스펙트럼을 효율적으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 50% 이상의 초고효율 태양전지를 개발할 수 있는 가능성을 가지고 있다.GaAs, which is a compound semiconductor, has proven to be highly reliable even in extreme conditions in semiconductor laser, which is a much more complicated structure than solar cell. III-V compound semiconductor solar cell uses solar cell with tannel junction technology, monolithic laminates can be used to make a single-stage advanced multi-junction tandem solar cell instead of a single junction structure. Such tandem III-V solar cells can be fabricated in different bands It is possible to develop ultra high efficiency solar cells of 50% or more because it is possible to make a material having a gap by epitaxial growth using MOCVD and to use most spectrum of solar light efficiently by stacking.

집광형 시스템의 구조물이나 렌즈 등을 만드는데 필요한 알루미늄이나 유리 등은 그 양이 풍부하고, 이러한 물질로 만든 구조는 수십 년간 사용 시 그 신뢰성에 문제가 없는 것이 이미 입증되었다. The amount of aluminum and glass required to make structures and lenses of condensing type systems is abundant, and the structure made of these materials has already proved to be of no problem in reliability for decades of use.

또한 이러한 물질을 사용하여 집광형 시스템을 만드는 데 필요한 여러 가지 기술, 예를 들어 실링, 코팅, 구조물 제작 등은 이미 자동차산업이나 가전 산업 등 타 산업에서 개발되어 있는 기술을 아웃소싱할 수 있어 신뢰성 있는 제품의 대량 생산에도 적용가능하다.In addition, various technologies required for making a light-gathering system using these materials, such as sealing, coating, and structure fabrication, can already outsource the technology developed in other industries such as the automobile industry or the household appliance industry, It is also applicable to mass production of

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 반사경의 제조 방법을 나타낸 공정도이다.FIG. 2 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a reflector of a condensing type solar cell module device to which an induction reflector is applied according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2에 도시한 바와 같이, 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 반사경의 제조 방법은,As shown in Fig. 2, a method of manufacturing a reflector of a light-convergence type solar cell module device to which an inductive reflector is applied includes the steps of:

버프 연마 에머리 버프를 설치한 고속회전연마기에 알루미늄 시험편을 마찰하여 경면 광택이 나도록 하기 위한 경면광택처리단계(S100)와;(S100) for rubbing an aluminum test piece on a high-speed rotating abrasive machine provided with buffing abrasive emery buff to polish the mirror surface gloss;

경면 광택 처리를 수행한 알루미늄 시험편의 표면에 존재하는 오물을 제거하며, 산화물을 제거하기 위하여 산성탈지를 수행하기 위한 산성탈지처리단계(S200)와;An acidic degreasing step (S200) for performing acid degreasing to remove dirt existing on the surface of the aluminum test piece subjected to the mirror polishing process and removing the oxide;

상기 알루미늄 시험편을 알카리계의 용액으로 처리하기 위한 알카리계용액처리단계(S300)와;An alkaline solution treatment step (S300) for treating the aluminum test piece with an alkaline solution;

상기 알카리계의 용액 처리시 알루미늄 표면에 나타나는 스멋트를 제거하기 위한 디스멋트처리단계(S400)와;(S400) for removing the ghost appearing on the aluminum surface during the alkaline solution treatment;

알루미늄 표면에 반사도를 높이기 위하여 황산법으로 산화피막을 형성하기 위한 산화피막처리단계(S500);를 포함하여 이루어지게 된다.And an oxidation film treatment step S500 for forming an oxidation film by a sulfuric acid method in order to increase the reflectivity on the aluminum surface.

본 발명의 주재료로는 1000계 알루미늄인 1050을 사용하는데 이는 표 1에 도시한 바와 같이, 알루미늄 합금 중에서 가공성, 표면처리성, 내식성이 우수한 재료를 사용되는 재료이다.As the main material of the present invention, 1050 of 1000 series aluminum is used. As shown in Table 1, among the aluminum alloys, a material which is excellent in processability, surface treatment property and corrosion resistance is used.

성분ingredient Si Si FeFe CuCu MnMn MgMg CrCr Zn Zn TiTi AlAl 성분량Component quantity 0.25<0.25 < 0.40<0.40 < 0.05<0.05 < 0.05<0.05 < 0.05<0.05 < -- 0.05<0.05 < 0.03<0.03 < 99.50>99.50>

알루미늄 이외에도 Mg, Zn, Ti 등의 금속소재도 동일한 처리과정을 통해 적용가능하다.  In addition to aluminum, metal materials such as Mg, Zn, and Ti can be applied through the same process.

특히, 마그네슘이나 티타늄 소재는 내식성이 크고 표면경도가 대단히 커서 내식, 내마모성에 따른 실용성이 높은 소재이다.In particular, magnesium or titanium materials have high corrosion resistance and surface hardness, which is highly practical due to corrosion resistance and abrasion resistance.

고반사율을 달성하기 위해 비접촉 연마방식 중의 하나인 전해연마(electrolytic polishing)는 전기-화학 반응을 이용한 양극 용해과정으로 (+)극에 대상면을 연결하고 (-)극에 공구를 연결하여 양극 표면에서의 금속용출을 이용하여 표면 평활도, 광택도, 내식성 등을 향상시키는 연마법을 적용한다. In order to achieve high reflectivity, electrolytic polishing, which is one of the non-contact polishing methods, is anodic dissolution process using an electrochemical reaction, connecting a target surface to a (+) electrode and a tool to a (- , The application of the metal is utilized to improve surface smoothness, gloss, corrosion resistance, and the like.

또한, 양극산화 종류에서 표면 반사도(광택)가 가장 높은 것으로 알려져 있는 황산법으로 산화피막을 형성한다.In addition, an anodic oxide film is formed by the sulfuric acid method, which is known to have the highest surface reflectance (gloss) in the anodic oxidation type.

일명 아노다이징이라 불리는 양극산화법은 반사효과가 전해연마에 비해 10%이상 높은 반사율을 갖는다고 알려져 있다.It is known that the anodic oxidation method, also known as anodizing, has a reflectivity higher by 10% than that of electrolytic polishing.

본 발명의 알루미늄 전해연마 장치의 구성은 도 3과 같다.The structure of the aluminum electrolytic polishing apparatus of the present invention is shown in Fig.

알루미늄 전해연마를 통한 고효율 반사경제작에 관한 공정의 개요는 도 2와 같으며 공정상에서 버프연마 에머리 버프를 설치한 고속회전연마기에 알루미늄 시험편을 마찰하여 경면 광택(S100)이 나도록 하며, 산성탈지(산세정)는 알루미늄 표면의 오물을 제거하는 것과 산화물을 제거하기 위하여 실시(S200)한다. The outline of the process for producing a high-efficiency reflector through aluminum electrolytic polishing is as shown in Fig. 2. The aluminum test piece is rubbed on a high-speed rotary polishing machine equipped with buff buffing emery buffs to give a mirror polish (S100) Cleaning) is performed to remove the dirt on the aluminum surface and to remove the oxide (S200).

알루미늄은 양쪽성 금속이기 때문에 산과 알칼리에 반응하지만, 비교적 산에 강하고 알칼리에 약하다. Because aluminum is an amphoteric metal, it reacts with acids and alkalis, but is relatively strong to acids and weak to alkalis.

따라서, 약한 산성용액에서 주로 탈지를 하고 있으며, 특히 압연용 합금일 경우에 약한 황산 용액에서 탈지하는 것이 일반적이다. Therefore, it is mainly degreased in weak acidic solution, and it is general to degrease in weak sulfuric acid solution especially in the case of rolling alloy.

알칼리에칭에서 수산화나트륨 용액은 알루미늄을 잘 용해하며, 이때 발생하는 수소 가스는 흡착하고 있는 유지류를 물리적으로 제거하면서 금백색의 표면을 만들어 준다.In alkaline etching, the sodium hydroxide solution dissolves aluminum well, and the hydrogen gas generated at this time physically removes the adsorbed oil while making a gold-white surface.

화학 연마는 알루미늄이 화학적으로 양극이 되어 표면이 용해하여 평활하게 되는 것이다. In chemical polishing, aluminum becomes chemically anodic and the surface melts and becomes smooth.

화학연마에서 가장 많이 사용하는 것은 인산-황산-질산계 용액으로 99.5% 이상의 알루미늄재의 처리에 적합하며, 거친 표면의 평활화에 주로 이용되고 있다.The most commonly used chemical polishing agents are phosphoric acid-sulfuric acid-nitric acid-based solutions, which are suitable for the treatment of aluminum materials of 99.5% or more and are mainly used for smoothing rough surfaces.

알루미늄합금을 수산화나트륨 등의 알카리계의 용액에 처리(S300)하면, 합금 성분 중에 포함되어 있는 구리, 규소, 철 등이 알칼리에 불용성이기 때문에 처리물 표면에 스멋트로 나타난다. When an aluminum alloy is treated with an alkaline solution such as sodium hydroxide (S300), copper, silicon, iron, and the like contained in the alloy component are insoluble in alkali and appear as a smudge on the surface of the treated product.

이 스멋트를 제거하기 위하여 디스멋트 처리(S400)를 수행한다. And performs the dispatch processing (S400) to remove this ghost.

양극산화 종류에서 표면 반사도(광택)가 가장 높은 것으로 알려져 있는 황산법으로 산화피막(S500)을 형성한다. An anodic oxide film (S500) is formed by a sulfuric acid method known to have the highest surface reflectance (gloss) in the anodic oxidation type.

이후에 일반적인 봉공처리, 건조, 열처리 과정을 거쳐서 반사경을 제작하는 것이다.After that, the reflector is manufactured through the general sealing process, drying process and heat treatment process.

상기와 같이 제조된 유도반사경을 육각형 구조를 형성하게 된다.The thus formed inductive reflector forms a hexagonal structure.

이는 수광면에 집중적으로 배치하여 정면에 위치한 세컨더리 렌즈에 집광시켜야 하는 구조이기 때문에 밀집도를 높여 배열해야 한다. This is a structure that is concentrated on the light receiving surface and focused on the secondary lens located on the front side, so the density must be increased.

정육각형 구조는 인접한 외각이 360도를 갖는 가장 원에 가까운 각형 구조이므로 도 4와 같은 벌집모양의 정육각형을 이용한다. Since the regular hexagonal structure has a rectangular shape nearest to the circle having an adjacent outer angle of 360 degrees, a honeycomb-shaped regular hexagon as shown in FIG. 4 is used.

도 5에서는 반사경의 형상에 따른 2차 CPC 렌즈의 수광면과의 결상의 형상을 나타낸다. 5 shows the shape of an image formed with the light receiving surface of the secondary CPC lens according to the shape of the reflecting mirror.

원형 반사경을 채택할 경우에 결상이 일치하는 형태로 이상적이나 밀집구조에서 보는 바와 같이 빈공간을 많이 가지므로 밀집도가 낮아진다. When a circular reflector is adopted, it is ideal in the form of matching images, but as it is seen from the dense structure, it has a lot of empty space, so the density becomes low.

반사경이 사각형의 경우 밀집도는 높으나 결상의 형상에서 보는 바와 같이 수광면과 일치도가 낮아져서 손실이 높아져서 집광효율이 낮아진다. When the reflector is a square, the density is high, but as seen from the shape of the image, the degree of matching with the light receiving surface is low, so that the loss increases and the light collection efficiency decreases.

육각형의 반사경의 형상은 밀집도가 좋으며 수광면에 결상도 낮은 손실로 유지할 수 있어 최적의 설계구조라 할 수 있다.The shape of the hexagonal reflector has good density and can keep the image loss on the light receiving surface with a low loss, which is an optimal design structure.

본 발명에 따른 반사경은 정육각형 구조를 갖도록 되어 있다. The reflector according to the present invention has a regular hexagonal structure.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, CPC 렌즈의 광학적 특성을 고려하여야 한다.On the other hand, as shown in FIG. 6, the optical characteristics of the CPC lens must be considered.

구체적으로 설명하자면, 1965년 winston과 hinterberger는 compound parabolic concentrator(CPC)를 고안하였고, 상기 CPC는 포물선형태의 반사판이 조리개부터 흡수판까지 광선을 깔대기 형태로 구성된다. Specifically, in 1965, winston and hinterberger devised a compound parabolic concentrator (CPC), which is a parabolic reflector in the form of a funnel from the diaphragm to the absorption plate.

좌우측은 다른 형태의 포물선의 형태로 구성되고 C와 D의 끝단에서 기울기는 컬렉터의 중간점과 평행하다. The left and right sides are in the form of other parabolic shapes, and the slopes at the ends of C and D are parallel to the midpoint of the collector.

모든 광선은 흡수판이 광원을 흡수하고 lθl < θc 인 영역의 각도에서 커버하기 위해 규정되고 방출된다.All rays are defined and emitted so that the absorbing plate absorbs the light source and covers at an angle of the region where l < &gt;

본 발명에서는 유도반사경부로부터 들어오는 빛을 태양전지에 흡수할 수 있도록 최적 설계를 고안하여 그에 맞는 렌즈를 형성하는 것이다. In the present invention, an optimal design is designed to absorb light coming from an inductive reflection part into a solar cell, and a lens corresponding thereto is formed.

본 발명에 사용되는 렌즈는 태양전지 9개 또는 그 이상의 어레이에 대하여 5배 집광할 수 있는 형태의 구조를 갖고자 한다.The lens used in the present invention is intended to have a structure capable of collecting light five times with respect to nine or more solar cells.

발명에 따른 실시예와 같이 하나의 Ⅲ-Ⅴ 셀에서 가장 성능이 안정되어 있는 크기는 5.5 * 6.5셀의 규격이다.As described in the embodiment of the present invention, the most stable size in one III-V cell is a standard of 5.5 * 6.5 cells.

이 셀의 집광면의 면적은 42.25 ㎟이다. The area of the light collecting surface of this cell is 42.25 mm &lt; 2 &gt;.

이 셀을 3*3의 메트릭스 배열을 이용하여 배열하면 그 면적은 380.25㎟가 된다. When these cells are arranged using the matrix arrangement of 3 * 3, the area becomes 380.25 mm 2.

이렇게 9개의 셀이 발전을 위한 면이 되고 이 셀들은 각각 와이어 본딩을 통해 직렬연결된다. (도 7 참조)In this way, nine cells become the plane for power generation, and each cell is connected in series through wire bonding. (See Fig. 7)

셀은 그 전기적인 특성이 100sun의 조건에서 2.5V, 1A이라고 하면 2.5V * 9직렬이므로 22.5V 직류전압과 1A의 전류가 발생되는 약 20Wp 의 모듈이 된다. If the electric characteristic of the cell is 2.5V in case of 100sun, and it is 1A in case of 1A, it becomes a module of about 20Wp in which 22.5V DC voltage and 1A current are generated.

이러한 셀 어레이를 다시 CPC 세컨더리렌즈에서 5배율로 설계되면 CPC의 수광면의 면적은 3139.52㎟이고 이를 정육각면으로 환산하면 직경이 65mm 인 수광면이 된다. If the cell array is designed again at a magnification of 5 in the CPC secondary lens, the area of the light receiving surface of the CPC is 3139.52 mm 2, which becomes a light receiving surface having a diameter of 65 mm in terms of the square face.

실제로는 반사 오차로 인한 형상의 일그러짐을 고려할 때 10%의 여유율을 확보해야 하므로 약 70mm의 내경인 원이 되고 그에 따라 반사경은 65mm의 내경을 갖는 정육각형의 형상을 갖도록 설계한다. In reality, considering the distortion of the shape due to the reflection error, it is necessary to secure a margin of 10%. Therefore, the circle having an inner diameter of about 70 mm is designed so that the reflector has a regular hexagon shape having an inner diameter of 65 mm.

1개의 반사경이 CPC의 수광면에 비출 때 광학적 집광배율은 5배율이므로 집광효율을 고려할 때 100배율을 집광형 모듈을 설계하기 위해서는 24개의 반사경이 필요하다. When one reflector is projected onto the light receiving surface of the CPC, the optical condensing magnification is 5, so 24 reflectors are required to design the condensing module at a magnification of 100 at the light condensing efficiency.

따라서 3열 * 8행의 반사경을 배열하면 된다.Therefore, it is only necessary to arrange the reflectors of 3 rows * 8 rows.

집광형 렌즈를 적용하는 경우에 집광배율에 대한 실험적인 결과를 토대로 집광배율과 효율을 결정할 수 있다. The condensing power and efficiency can be determined based on the experimental results on the condensing power when the condensing type lens is applied.

태양광 집광비는 집광장치에 도달하는 총 일사량 대비 대상체의 표면에 도달한 총 일사량의 비와 같다.The solar light collection ratio is equal to the ratio of the total solar radiation reaching the condenser to the total solar radiation reaching the surface of the object.

집광비는 일사조건 1,000W/㎡의 조건하에서 집광되는 대상체의 에너지발생량으로 정리된다. The condensing ratio is defined as the amount of energy generated by the object to be condensed under the condition of 1,000 W / m &lt; 2 &gt;

따라서 일반적으로 집광효율은 이론적 집광비와 실제 집광비의 상관관계로 구할 수 있다.Therefore, in general, the light collection efficiency can be obtained by a correlation between the theoretical light collection ratio and the actual light collection ratio.

본 발명에 따른 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치는,In the condensing type solar cell module device to which the induction reflector is applied according to the present invention,

반구형상의 셀지지대(200)와;A hemispherical cell support 200;

상기 셀지지대의 내면에 설치 구성되는 유도반사경부(300)와;An inductive reflection part (300) installed on the inner surface of the cell support;

상기 셀지지대의 내측에 형성되는 세컨더리렌즈(130)와,A secondary lens 130 formed inside the cell support,

상기 세컨더리렌즈의 하측에 구성되는 방열판에 형성되는 솔라셀(140)을 포함하여 구성되는 태양전지모듈수단(100)과;A solar cell module unit 100 including a solar cell 140 formed on a heat sink formed below the secondary lens;

상기 셀지지대의 어느 일측에 형성되는 히트파이프(400);를 포함하여 구성된다.And a heat pipe (400) formed on one side of the cell support.

즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 반구형태의 셀지지대(200)에 유도반사경부(300, reflector array) 및 빛을 흡수하는 집광셀 모듈을 형성하는 일체형 형태로 개발하기에 용의하고, 방열판을 같이 사용할 수 있다. That is, as shown in FIG. 8, for the purpose of developing an integrated type in which a condenser cell module for absorbing light is formed on a hemispherical cell support 200, Can be used together.

태양광이 입사되는 개구부는 저철분 강화유리로 밀폐시킴으로 애로환경에서 적용가능한 형태를 갖출 수 있다. The opening through which sunlight is incident is sealed with a low iron tempered glass so that it can be applied in a difficult environment.

반사경은 평판 및 포물선형, 구형 등 다양한 형상으로 제작하되 반사율이 88% 이상 도달하도록 개발하고 단위 평판의 면적은 2차 집광렌즈의 면적과 유사하도록 하고 2차 집광렌즈의 입사면의 면적은 계산결과에 따라 셀의 어레이 기술에 적합한 배율로 선정할 수 있다. The reflector was developed to have a reflectance of 88% or more, and the area of the unit plate was made to be similar to that of the secondary condenser lens, and the area of the incident surface of the secondary condenser lens was calculated from the calculation result It is possible to select at a magnification suitable for the cell array technology.

반사경은 평판, 파라볼릭형, 오목형, 반구형 등 다양한 형태가 유도반사의 각도와 거리에 따라 적용될 수 있다. The reflector can be applied in various shapes such as plate, parabolic, concave, hemisphere, etc., depending on the angle and distance of the guided reflection.

거리가 멀고 반사각이 큰 경우는 집광효율을 높이기 위해 오목형 렌즈를 적용해야 한다. If the distance is large and the angle of reflection is large, a concave lens should be applied to increase the light collecting efficiency.

거리가 가깝고 각도가 작을 경우는 평판형을 사용해도 무방하다. 이는 반사모듈의 설계상에서 중요한 설계요소이다.If the distance is close and the angle is small, a flat plate type may be used. This is an important design factor in the design of the reflection module.

반사구조를 갖는 집광형 태양광 시스템의 제작에 필요한 주요기술은 집광형 태양전지 기술, 태양전지 어레이 및 DC converter 기술, 방열기술, 구조적 설계기술, 반사경 기술 등이 필요하다.The main technologies required for the production of a light-collecting solar cell system having a reflective structure include light-collecting solar cell technology, solar cell array and DC converter technology, heat dissipation technology, structural design technology, and reflector technology.

상기 방열판에 있어서, 히트파이프(400) 및 메탈 PCB의 설계는 AM1.5 상태의 80℃ 이하의 접촉면 온도를 유지하도록 설계하며 기존의 PCB 재료로 널리 사용된 에폭시 수지, FR-4 기판은 방열적으로 접촉온도 80℃이상에서 열적 대응의 한계를 갖는다. The heat pipe 400 and the metal PCB are designed to maintain the contact surface temperature of 80 ° C or lower in the AM 1.5 state. The epoxy resin widely used as the PCB material, the FR-4 substrate, And has a thermal response limit at a contact temperature of 80 ° C or higher.

집광형 태양전지 모듈의 경우 최대 120 ℃ 정도로 메탈베이스 기판을 적용하여 방열 및 프레임구조를 확립하고자 한다. In the case of the light-collecting type solar cell module, a metal base substrate is applied at a maximum temperature of about 120 ° C. to establish a heat dissipation and a frame structure.

히트파이프는 밀폐용기 내부의 작동 유체가 연속적으로 기-액간의 상변화 과정을 통하여 용기 양단 사이에 열을 전달하는 장치로 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 단일상(phase)의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열 전달 성능을 발휘할 수 있다. The heat pipe is a device in which the working fluid inside the sealed vessel continuously transfers heat between the ends of the vessel through the phase change process between the vapor and liquid, and moves the heat using the latent heat, A very large heat transfer performance can be achieved as compared with a conventional heat transfer device using a working fluid.

매체로는 에틸렌이다.The medium is ethylene.

Metal PCB는 알루미늄 베이스(열전도율 k=204W/m℃, r=2707kg/㎥)와 두께는 0.5∼1.5mm, 동박두께 1oz(35um)~2oz(70um)를 적용하고 절연체는 에폭시 수지를 사용한다. Metal PCB is made of aluminum base (thermal conductivity k = 204W / m ° C, r = 2707kg / ㎥), thickness is 0.5-1.5mm, copper foil is 1oz (35um) ~ 2oz (70um)

절연층의 두께가 낮을수록 열 방산성이 좋아지지만 내전압성이 낮아지기 때문에 80um~100um의 절연층 두께를 적용함이 적절한 설계이다.The lower the thickness of the insulating layer, the better the thermal resistance, but the lower the withstand voltage, so it is appropriate to apply the insulating layer thickness of 80um ~ 100um.

다음은 도 9를 참조하여 구체적으로 구성을 설명하도록 한다.The configuration will be described in detail with reference to FIG.

도 9에 도시한 바와 같이, 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치의 태양전지모듈수단(100)은,As shown in Fig. 9, the solar cell module unit 100 of the condensing type solar cell module device to which the inductive reflector is applied,

셀지지대의 내측에 형성되는 세컨더리렌즈(130)와,A secondary lens 130 formed inside the cell support,

상기 세컨더리렌즈의 하측에 구성되는 방열판에 형성되는 솔라셀(140)을 포함하여 구성된다.And a solar cell (140) formed on a heat sink formed below the secondary lens.

상기 셀지지대의 내측에 세컨더리렌즈(130, Secondary lens)를 구성하고, 세컨더리렌즈의 하측에 형성된 방열판(heat sink)에 솔라셀(140)을 구성하게 된다.A secondary lens 130 is formed on the inner side of the cell support and a solar cell 140 is formed on a heat sink formed on the lower side of the secondary lens.

또한, 셀지지대의 어느 일측에 히트파이프(400)를 구성하고, 히트파이프에 전기 와이어(electric wire)를 구성하게 된다.Further, a heat pipe 400 is formed on one side of the cell support, and an electric wire is formed on the heat pipe.

상기와 같이 구성하게 되면, 먼지, 온도차, 습윤 피해등의 애로환경에서 내구성과 성능의 안정성을 갖도록 반구형상의 셀지지대에 반사경이 인입된 구조의 집광형 태양전지모듈을 제공하게 된다.According to the above configuration, a light-collecting type solar cell module having a structure in which a reflector is drawn into a hemispherical cell support is provided for durability and performance stability in a difficult environment such as dust, temperature difference, wet damage and the like.

또한, 외각이 360도인 벌집 형상의 팔각구조를 갖는 반사경의 배열을 통해 밀집도를 높여 집광배율을 높일 수 있는 구조를 제공할 수 있게 된다.Further, it is possible to provide a structure capable of increasing the condensing magnification by increasing the density through the arrangement of the reflecting mirrors having the octagonal shape of a honeycomb having an outer angle of 360 degrees.

또한, 방열구조가 하우징의 넓은 면을 이용하므로 높은 방열효과를 기대할 수 있으며, 태양빛의 수직입사를 정면에 위치한 세컨더리 렌즈로 유도하여 고집광 배율을 갖게 되는 것이다.In addition, since the heat dissipation structure uses the wide surface of the housing, a high heat dissipation effect can be expected, and the vertical incidence of the sun light is guided to the secondary lens located at the front,

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : 태양전지모듈수단
125 : 반사경
130 : 세컨더리렌즈
140 : 솔라셀
200 : 셀지지대
300 : 유도반사경부
400 : 히트파이프
100: solar cell module means
125: reflector
130: Secondary lens
140: solar cell
200: cell support
300: guided reflex neck
400: Heat pipe

Claims (9)

유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치에 있어서,
반구형상의 셀지지대(200)와;
상기 셀지지대의 내면에 설치 구성되는 유도반사경부(300)와;
상기 셀지지대의 내측에 형성되는 세컨더리렌즈(130)와,
상기 세컨더리렌즈의 하측에 구성되는 방열판에 형성되는 솔라셀(140)을 포함하여 구성되는 태양전지모듈수단(100)과;
상기 셀지지대의 어느 일측에 형성되는 히트파이프(400);를 포함하여 구성되되,
상기 유도반사경부(300)는 벌집 형상의 팔각 구조를 갖는 반사경(125)의 배열을 통해 밀집도를 높여 집광 배율을 높이는 것을 특징으로 하며,
상기 반사경(125)은
버프 연마 에머리 버프를 설치한 고속회전연마기에 알루미늄 시험편을 마찰하여 경면 광택이 나도록 하기 위한 경면광택처리단계(S100)와;
경면 광택 처리를 수행한 알루미늄 시험편의 표면에 존재하는 오물을 제거하며, 산화물을 제거하기 위하여 산성탈지를 수행하기 위한 산성탈지처리단계(S200)와;
상기 알루미늄 시험편을 알카리계의 용액으로 처리하기 위한 알카리계용액처리단계(S300)와;
상기 알카리계의 용액 처리시 알루미늄 표면에 나타나는 스멋트를 제거하기 위한 디스멋트처리단계(S400)와;
알루미늄 표면에 반사도를 높이기 위하여 황산법으로 산화피막을 형성하기 위한 산화피막처리단계(S500);를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
A condensing type solar cell module device to which an inductive reflector is applied,
A hemispherical cell support 200;
An inductive reflection part (300) installed on the inner surface of the cell support;
A secondary lens 130 formed inside the cell support,
A solar cell module unit 100 including a solar cell 140 formed on a heat sink formed below the secondary lens;
And a heat pipe (400) formed on one side of the cell support,
The guide reflection mirror portion 300 is characterized by increasing the density of light through the arrangement of the reflecting mirrors 125 having a honeycomb-shaped octagonal structure,
The reflector 125
(S100) for rubbing an aluminum test piece on a high-speed rotating abrasive machine provided with buffing abrasive emery buff to polish the mirror surface gloss;
An acidic degreasing step (S200) for performing acid degreasing to remove dirt existing on the surface of the aluminum test piece subjected to the mirror polishing process and removing the oxide;
An alkaline solution treatment step (S300) for treating the aluminum test piece with an alkaline solution;
(S400) for removing the ghost appearing on the aluminum surface during the alkaline solution treatment;
And an oxidation film treatment step (S500) for forming an oxidation film by a sulfuric acid method in order to increase the reflectivity on the aluminum surface.
삭제delete 제 1항에 있어서,
태양빛의 수직 입사를 정면에 위치한 세컨더리렌즈(130)로 유도하여 고집광 배율을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
The method according to claim 1,
And the vertical incidence of the sunlight is guided to a secondary lens (130) located at the front side so as to have a high condensing power.
제 1항에 있어서,
유도반사경부(300)를,
형성하는 반사경(125)은 정육각형의 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
The method according to claim 1,
The guiding reflecting portion (300)
And the reflector (125) is formed to have a regular hexagonal shape.
제 1항에 있어서,
유도반사경부(300)는,
24개의 반사경으로 형성하되, 3열 * 8행으로 반사경을 배열하는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
The method according to claim 1,
The guiding reflecting portion (300)
Wherein the reflecting mirror is arranged in three rows and eight rows, and the reflector is arranged in twenty-four mirrors and three rows and eight rows.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 알루미늄은,
1000계 알루미늄인 1050을 사용하는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
The method according to claim 1,
Preferably,
1000 series aluminum is used as the reflector type solar cell module.
제 1항에 있어서,
상기 알루미늄 대신에,
마그네슘이나 티타늄 계열의 금속재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
The method according to claim 1,
Instead of the aluminum,
A condensing type solar cell module device to which an inductive reflector is applied, characterized by using a metal material of magnesium or titanium series.
제 1항에 있어서,
상기 유도반사경부(300)를,
이루는 반사경의 표면 형태는 평면, 오목형, 파라볼릭형, 반구형 중 어느 하나로 적용되는 것을 특징으로 하는 유도반사경이 적용된 집광형 태양전지모듈 장치.
The method according to claim 1,
The guide-directed cervical portion (300)
Wherein the surface shape of the reflector is one of plane, concave, parabolic, and hemispherical shapes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011520295A (en) 2008-05-12 2011-07-14 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ユニバーシティー オブ アリゾナ Photovoltaic generator with spherical imaging lens for use with parabolic solar reflector
JP2013084985A (en) 2013-01-10 2013-05-09 Sharp Corp Solar cell and concentrating photovoltaic power generation module

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011520295A (en) 2008-05-12 2011-07-14 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ユニバーシティー オブ アリゾナ Photovoltaic generator with spherical imaging lens for use with parabolic solar reflector
JP2013084985A (en) 2013-01-10 2013-05-09 Sharp Corp Solar cell and concentrating photovoltaic power generation module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210024739A (en) 2019-08-26 2021-03-08 주식회사 호연이엔지 Hollowness compound parabolic concentrator lens for the CPV syste

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