KR101183481B1 - 태양광 열 복합 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 열 복합 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈의 일례는 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈; 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하는 열흡수판; 및 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 내부에 흐르는 냉각수를 통하여 열흡수판에서 흡수된 열을 흡수하는 냉각부;를 포함하며, 열흡수판은 흑연(graphite) 물질을 포함한다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈의 일례는 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈; 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하는 열흡수판; 및 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 내부에 흐르는 냉각수를 통하여 열흡수판에서 흡수된 열을 흡수하는 냉각부;를 포함하며, 열흡수판은 흑연(graphite) 물질을 포함한다.
Description
본 발명은 태양광 열 복합 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양광 발전 장치가 주목 받고 있다.
이러한 태양광 발전 장치는 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개의 태양 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 후 패널(panel) 형태로 방수 처리된 형태의 태양 전지 모듈을 포함한다.
일반적으로, 태양 전지 모듈은 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 태양 전지 셀들이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 배치되어 있으며, 외부로부터 입사되는 빛을 전기로 변환하는 기능을 한다.
이와 같은 태양 전지 모듈의 발전량은 태양 전지 셀들의 자체 광전 변환 효율에 의해서 영향을 받지만, 이외에도 외부 환경, 즉 일조량이나 기후 등에 의해서도 영향을 받는다.
한편, 최근 들어 전술한 태양 전지 모듈이 빛을 전기로 변환하는 과정에서 발생하는 열을 이용하여 온수를 생산하는 태양광 열 복합 모듈이 주목받고 있다.
이와 같은 태양광 열 복합 모듈은 전술한 태양 전지 모듈의 후면에서 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 이용하여 온수를 생산하는 냉각 장치가 부가되어 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하여 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율을 상승시키며 온수도 함께 생산하므로 친환경 에너지 발전 장치로 더욱 주목받고 있다.
본 발명은 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 효율적으로 낮추는 동시에 무게를 가볍게 할 수 있는 태양광 열 복합 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈의 일례는 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈; 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하는 열흡수판; 및 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 내부에 흐르는 냉각수를 통하여 열흡수판에서 흡수된 열을 흡수하는 냉각부;를 포함하며, 열흡수판은 흑연(graphite) 물질을 포함한다.
여기서, 열흡수판의 흑연 물질은 분말 형태이며, 열흡수판은 흑연 분말 이외에 바인더를 더 포함할 수 있다. 일례로, 바인더는 폴리우레탄, 아크릴 또는 실리콘일 수 있다.
또한, 열흡수판은 구리 또는 은을 더 포함할 수 있다.
또한, 열흡수판의 흑연 물질은 미세 입자 형태이며, 열흡수판은 미세 흑연 입자에 아크릴계 수지가 첨가된 흑연 나노 복합체(Nano-composite)를 포함할 수 있다.
또한, 냉각부는 냉각수가 흐르는 복수 개의 파이프를 포함하며, 열흡수판 내부에 배치될 수 있다.
또한, 태양광 열 복합 모듈은 냉각부의 후면에 배치되어 냉각부에서 흡수된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하는 단열부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 태양 전지 모듈은 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지; 태양 전지의 전면 입사면에 배치되는 전면 투명 기판; 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 시트; 및 투명 기판과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 시트 사이에 충진 배치되어 외부로부터의 충격을 흡수하는 충진부;를 포함할 수 있다.
여기서, 충진부는 EVA(Ethylene- Vinyl Acetate) 재질을 포함할 수 있다.
또한, 후면 시트는 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 일례로, 후면 시트는 알루미늄(Al) 재질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈은 열흡수판에 흑연 물질이 포함되도록 함으로써 태양 전지 모듈의 열을 효율적으로 낮추는 동시에 무게를 가볍게 하고, 아울러 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈의 개념을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 열 복합 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 열흡수판과 냉각부의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 열 복합 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 열흡수판과 냉각부의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈의 개념을 설명하기 위한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈(1)은 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하면서 생산된 전기를 컨버터(3)(converter)를 통하여 직류 전류에서 교류 전류로 변환하여 공급하고, 빛을 전기로 변환하는 과정 중에 발생하는 열을 이용하여 태양광 열 복합 모듈(1)의 유입구(4)로 유입된 냉각수를 가열하여 온수를 생산한 후, 배출구(5)를 통하여 온수 저장 탱크(2)에 저장함으로써 온수를 공급하는 기능을 한다.
이와 같은 태양광 열 복합 모듈(1)의 대략적인 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈(1)은 태양 전지 모듈(100), 냉각 장치(200), 전면 커버(300) 및 프레임(400)을 포함할 수 있다.
여기서, 전면 커버(300)는 태양 전지 모듈(100)을 외부로부터 보호하는 기능을 하며, 입사되는 빛의 광투과율이 최대가 되도록 하기 위하여 강도가 크고 투명한 강화 글래스(glass)가 사용될 수 있다. 이와 같은 전면 커버(300)는 도 3의 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 전면 투명 기판으로 대체될 수도 있다.
여기서, 태양 전지 모듈(100)은 전술한 바와 같이 외부로부터 입사되는 빛을 전기로 변환하는 기능을 한다. 이와 같은 태양 전지 모듈(100)은 캡슐화(encapsulated)되어 냉각 장치(200)와 함께 프레임(400) 내에 안착될 수 있다. 이와 같은 태양 전지 모듈(100)은 내부에 빛을 전기로 변환하는 태양 전지가 내장되어 있어 전기를 생산할 수 있다.
이와 같은 태양 전지는 외부로부터 입사되는 빛에 의한 열과 빛을 전기로 변환하는 과정 중에 열을 발생하게 된다. 이와 같은 열이 발생될 경우 태양 전지 모듈(100)의 내부 온도가 상승하게 되어 태양 전지의 광전 변환 효율을 감소시키게 된다.
이를 보완하기 위해 본 발명에 따른 태양광 복합 모듈은 태양 전지 모듈(100)의 후면에 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 냉각시켜 태양 전지 모듈(100)의 내부 온도를 낮추는 냉각 장치(200)를 추가적으로 더 배치하게 된다.
한편, 이와 같은 태양 전지 모듈(100)의 구조는 이후의 도 3에서 보다 구체적으로 설명한다.
냉각 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되어 전술한 바와 같이 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 흡수함으로써 태양 전지 모듈(100)의 내부 온도를 낮추는 동시에 아울러 태양 전지 모듈(100)로부터 흡수한 열에 의해 가열된 온수를 공급하는 온수 공급 장치로서의 기능을 하게 된다.
보다 구체적으로, 냉각 장치(200)의 유입구(4)로 냉각수가 유입되면, 냉각수는 태양 전지 모듈(100)의 열을 흡수하여 온수로 전환되어 배출구(5)로 배출될 수 있다. 이와 같은 냉각 장치(200)의 구조 및 냉각 장치(200)가 태양 전지 모듈(100)과 결합된 구조에 대해서는 도 4 및 도 5에서 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수 개의 태양 전지들(10), 복수 개의 태양 전지들(10)을 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지들(10)을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(30a, 30b), 태양 전지들(10)의 수광면 쪽으로 보호막(30a) 위에 배치되는 전면 투명 기판(40), 수광면 반대 쪽으로 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50)를 포함할 수 있다.
전면 투명 기판(40)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 전면 투명 기판(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
보호막(30a, 30b)은 도시된 바와 같이 상부 보호막(30a)과 하부 보호막(30b)을 포함하며, 태양 전지들(10)의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지들(10)과 일체화되어, 태양 전지들(10)의 사이 공간에 채워지게 되며, 열처리를 통해 경화된다. 이와 같은 보호막(30a, 30b)은 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지(10)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 3에서는 태양 전지들(10)과 상부 보호막(30a) 사이에 상부 보호막(30a)이 형성되는 것을 일례로 설명하였으나, p-i-n 구조의 박막 태양 전지가 사용되는 경우에는 생략될 수 있다.
복수 개의 태양 전지들(10)은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하며, 이와 같은 복수 개의 태양 전지들(10) 각각은 적어도 제 1 불순물이 도핑된 반도체 기판과 제 1 불순물과 반대인 제 2 불순물이 도핑된 에미터부를 포함한다.
여기서, 반도체 기판의 제 1 불순물은 반도체 기판이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소일 수 있다.
에미터부의 제 2 불순물은 에미터부가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소일 수 있다.
이와는 반대로, 반도체 기판이 n형 도전성 타입일 경우, 제 1 불순물은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소일 수 있으며, 에미터부가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부의 제 2 불순물은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)의 태양 전지는 반도체 기판과 에미터부 사이에 p-n 접합을 형성하면 족하고, 에미터부가 반도체 기판의 전면에 배치되거나 후면에 배치되더라도 무방하며, 반도체 기판을 이루는 물질이 결정질 실리콘이거나 비정실 실리콘일 수 있다. 또한, 아울러, p형 반도체층, i형 진성 반도체층, n형 반도체층이 순차적으로 배치되는 p-i-n 구조의 박막 태양 전지도 사용될 수 있다. 이와 같은 태양 전지는 하나의 예에 불과할 뿐 빛은 전기로 변환하는 태양 전지만 포함하면 도시된 바와 다르게 형성될 수도 있다.
후면 시트(50)는 태양 전지들(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지들(10)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
아울러, 이와 같은 후면 시트(50)는 태양 전지에서 발생하는 열이 전술한 냉각 장치(200)로 보다 잘 전달되도록 하기 위하여 알루미늄(Al) 재질과 같은 도전성 물질이 포함될 수 있으며, 필요에 따라 생략하는 것도 가능하다.
인터커넥터(20)는 태양 전지들(10)을 서로 전기적으로 연결하는 기능을 하며, 전기 전도성 물질로 형성된다.
이하에서는 전술한 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되는 냉각 장치(200)의 구조에 대해서 설명한다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 열 복합 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 태양광 열 복합 모듈(1)이 결합되기 전에 분산 배치된 형태를 간략하게 도시한 것이고, 도 5는 태양광 열 복합 모듈(1)이 결합된 상태에서 단측면을 간략하게 도시한 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되는 냉각 장치(200)는 열흡수판(220), 냉각부(230), 단열부(240)를 포함하고, 태양광 열 복합 모듈(1)은 이와 같은 냉각 장치(200)를 태양 전지 모듈(100)에 부착되도록 하여 태양 전지의 열을 냉각 장치(200)로 전달하는 접착부(210)와 전술한 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)를 내부에 안착하는 프레임(400)을 더 포함한다.
태양 전지 모듈(100)은 도 3에서 설명한 바와 중복되므로 더 이상의 설명은 생략한다.
접착부(210)는 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)의 열흡수판(220) 사이에 배치되며, 태양 전지 모듈(100)에 열흡수판(220)이 부착되도록 하여 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 열흡수판(220)으로 전달하는 기능을 한다. 이와 같은 접착부(210)는 생략되는 것도 가능하다.
냉각부(230)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 열흡수판(220)의 후면에 배치되며, 냉각수가 유입되는 유입구(4)와 냉각수가 열을 흡수하여 온수로 전환되어 배출되는 배출구(5)를 포함하며, 내부에 열흡수판(220)으로부터 열을 흡수하기 위해 냉각수가 흐르는 복수 개의 관이 형성될 수 있다. 이와 같은 냉각부(230)는 열흡수판(220)과 같이 열흡수 및 열전도성이 뛰어난 전기 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
단열부(240)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 냉각부(230)의 후면에 배치되며, 냉각부(230)에서 흡수된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이와 같은 단열부(240)는 도 4에서는 냉각부(230)의 후면에만 배치된 것을 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게 냉각부(230)의 후면 뿐만 아니라 태양 전지 모듈(100) 및 냉각 장치(200)의 측면과 프레임(400) 내부 측면 사이까지 연장될 수도 있다.
이와 같은 단열부(240)는 전술한 단열 기능 뿐만 아니라 태양 전지 모듈(100)에서 전류가 누설된 경우에도 누설 전류가 냉각 장치(200)를 통하여 프레임(400)으로 흐르는 것을 방지하는 절연 기능도 함께 할 수 있다. 이를 위해 단열부(240)에는 비전도성의 절연 물질이 포함될 수 있다.
프레임(400)은 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)를 외부에서 보호하는 기능을 하며, 이와 같은 프레임(400) 내에 전술한 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)가 안착된다.
열흡수판(220)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 흡수하는 기능을 한다.
이와 같은 열흡수판(220)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 시트 형태일 수 있으며, 태양 전지 모듈(100)의 후면 전체 또는 일부에 부착될 수 있다. 도 4 및 도 5에서는 이와 같은 일례로 시트 형태의 열흡수판(220)이 태양 전지 모듈의 후면 전체에 부착되는 것을 일례로 도시하였다.
또한, 열흡수판(220)은 흑연(graphite) 물질을 포함한다. 이와 같은 열흡수판(220)은 열흡수의 효과를 최대로 발휘하기 위하여 태양 전지 모듈(100)의 후면 전체 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명에서 열흡수판(220)이 흑연 물질을 포함하도록 하는 것은 무게가 가볍고 열전도성이 우수하기 때문이다.
보다 구체적으로, 열흡수판(220)으로 구리(Cu)와 같은 물질이 사용될 수도 있지만, 구리(Cu)와 같은 금속성 물질은 열전도성이 우수한 반면 상대적으로 무거운 단점이 있다. 그러나, 본 발명과 같이 열흡수판(220)을 이루는 물질에 흑연이 포함되도록 하면, 열전도성이 우수한 반면 상대적으로 무게가 가벼운 장점이 있고 아울러 구리(Cu)와 같은 물질보다 상대적으로 저렴하다.
따라서, 이동이 용이하고 구리(Cu)와 같은 금속성 물질과 비교하여 상대적으로 가격도 저렴하여 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
여기서, 열흡수판(220)이 흑연 물질을 포함하는 보다 구체적인 일례에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫 번재 예로, 열흡수판(220)의 흑연 물질은 분말 형태이며, 열흡수판(220)은 흑연 분말 이외에 바인더를 더 포함할 수 있다.
이는 열흡수판(220)이 흑연 물질로만 이루어진 경우, 흑연의 물리적 성질에 의해 쉽게 부서질 수 있으나, 열흡수판(220)이 흑연 분말 물질을 주성분으로 하여 바인더와 혼합된 경우, 바인더에 의해 열흡수판(220)이 연성을 가지도록 할 수 있어 외부의 충격에 의해 쉽게 부서지는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
여기서, 바인더는 폴리우레탄, 아크릴 또는 실리콘과 같이 열전도성 및 내열성이 우수한 재료가 사용될 수 있다.
또한 열흡수판(220)은 전술한 흑연 분말 물질 및 바인더의 혼합물 이외에 연성 및 열전도성을 더욱 향상시키기 위하여 구리(Cu) 또는 은(Ag)을 더 포함할 수 있다.
두 번째 예로, 열흡수판(220)의 흑연 물질은 미세 입자 형태를 가지도록 할 수 있으며, 열흡수판(220)은 미세 흑연 입자에 아크릴계 수지가 첨가된 흑연 나노 복합체(Nano-composite)를 포함할 수도 있다.
여기서, 나노 복합체(Nano composite)는 통상 두 가지 이상의 물질이 혼합된 물질을 의미하는 것으로, 서로 화학적으로 구분되는 구성 물질들이 각각의 특성을 유지한 채로 결합되어 있으면서, 각 구성 물질의 독특한 기계적, 물리적, 화학적 특성이 서로 상호 보완적으로 작용하여 개개의 구성 물질이 분리되어 있을 때보다 우수한 특성을 얻고자 인위적으로 구성된 일컫는 재료이다.
일반적으로, 구조 재료용 복합 재료의 구성 물질은 기지와 강화재의 두 가지로 나눌 수 있다.
기지는 강화재를 서로 결합시키고 강화재를 외부로부터 보호하며 복합 재료의 형태를 유지하게 하며, 복합 재료 내에서 연속적인 구조를 가지고 있다.
강화재는 외부 응력을 지탱하여 복합 재료가 기지에 비해 좋은 기계적 성질을 나타나게 하며, 기지 내에 분산되어 있는 입자, 휘스커 또는 섬유 형태의 구성 물질이다.
복합 재료는 기지의 종류에 따라 크게 세 가지, 즉 에폭시(epoxy) 등과 같은 고분자 물질을 기지로 하는 고분자 복합 재료(polymer matrix composite), 금속 및 합금을 기지로 하는 금속 복합 재료(metal matrix composite) 그리고 세라믹 기지를 갖는 세라믹 복합 재료(ceramic matrix composite)로 분류된다.
금속이나 세라믹을 기지 재료로 하는 복합 재료에서는 재료의 경량화와 고강도화를 목적으로 탄소섬유, 실리콘 카바이드 섬유, 알루미나 섬유 등이 강화섬유로 이용되고 있다. 이들은 고분자 복합재료가 적용될 수 있는 고온용 특수 용도에 사용된다.
한편, 나노 복합 재료는 탄소나노섬유, 탄소나노튜브, 탄화 규소(SiC) 등의 나노입자를 강화재로 사용하는 복합재료를 말하는 것이다. 이러한 강화재는 기존 복합재료에 사용되는 강화재보다 기계적, 열적, 전기적 특성 등이 월등히 우수하기 때문에 다양한 기능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
두 번째 예의 열흡수판(220)은 전술한 바와 같은 나노 복합체의 특성을 이용한 것으로서, 흑연 분말을 나노 사이즈(size)의 미세 입자로 가공하여, 이 미세 흑연 입자에 아크릴계 수지를 첨가하여 형성될 수 있다. 이와 같은 흑연 나노 복합체를 포함하는 열흡수판(220)은 열전도성 및 연성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
지금까지는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 냉각부(230)가 열흡수판(220)의 후면에 배치되는 것을 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 도 6 및 도 7과 같이 냉각부(230)가 열흡수판(220)의 내부에 배치될 수도 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 열흡수판과 냉각부의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 6은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양광 열 복합 모듈이 결합되기 전에 분산 배치된 형태를 간략하게 도시한 것이고, 도 7은 태양광 열 복합 모듈이 결합된 상태에서 단측면을 간략하게 도시한 것이다.
본 발명의 다른 일례에 따른 태양광 열 복합 모듈은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 냉각수가 흐르는 복수 개의 파이프를 포함하는 냉각부(230)가 열흡수판(220) 내부에 배치될 수 있다.
이와 같이 함으로써, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양광 열 복합 모듈은 열흡수판(220)이 방출하는 열을 손실없이 보다 효율적으로 냉각부(230)로 전달되도록 하는 효과가 있다. 따라서, 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 감소시켜 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 아울러 태양광 열 복합 모듈에서 생산하는 온수의 온도를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 6 및 도 7에서 도시된 열흡수판(220)은 도 4 및 도 5에서 설명한 열흡수판(220)의 재료와 동일한 재료가 사용될 수 있다. 이에 대한 설명은 중복되므로 생략한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (14)
- 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈;
상기 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 상기 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하는 열흡수판; 및
상기 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 내부에 흐르는 냉각수를 통하여 상기 열흡수판에 흡수된 열을 흡수하는 냉각부;를 포함하며,
상기 열흡수판은 흑연(graphite) 물질을 포함하되, 상기 열흡수판의 상기 흑연 물질은 미세 입자 형태이며, 상기 열흡수판은 상기 미세 흑연 입자에 바인더가 첨가된 흑연 나노 복합체(Nano-composite)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 바인더는 폴리우레탄, 아크릴 또는 실리콘인 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 열흡수판은 구리 또는 은을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
냉각부는 상기 냉각수가 흐르는 복수 개의 파이프를 포함하며, 열흡수판 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양광 열 복합 모듈은
상기 냉각부의 후면에 배치되어 상기 냉각부에서 흡수된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하는 단열부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양 전지 모듈은
외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지;
상기 태양 전지의 전면 입사면에 배치되는 전면 투명 기판;
상기 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 시트; 및
상기 투명 기판과 상기 태양 전지 사이 및 상기 태양 전지와 상기 후면 시트 사이에 충진 배치되어 외부로부터의 충격을 흡수하는 충진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 8 항에 있어서,
상기 충진부는 EVA(Ethylene- Vinyl Acetate) 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 8 항에 있어서,
상기 후면 시트는 도전성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 10 항에 있어서,
상기 후면 시트는 알루미늄(Al) 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 열흡수판은 시트형태인 것을 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 열흡수판은 상기 태양전지 모듈의 후면 전체 또는 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양광 열 복합 모듈은
상기 태양 전지 모듈과 상기 열흡수판 사이에 배치되며, 상기 열흡수판을 상기 태양전지 모듈과 부착시키는 접착부;를 더 포함하는 것을 측징으로 하는 태양광 열 복합 모듈.
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