KR102404252B1 - Smart solar cell module and operation system using the same - Google Patents

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KR102404252B1 KR1020200034259A KR20200034259A KR102404252B1 KR 102404252 B1 KR102404252 B1 KR 102404252B1 KR 1020200034259 A KR1020200034259 A KR 1020200034259A KR 20200034259 A KR20200034259 A KR 20200034259A KR 102404252 B1 KR102404252 B1 KR 102404252B1
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Abstract

본 발명은 셀 온 보드(Cell on board) 구조로 이루어지고, LED, 통신, 센서, 제어, 메모리, 방열 회로 등 다양한 회로가 적용된 스마트 태양전지 모듈과, 이를 이용하여 전력 생산, 데이터 저장/전송, 전압변환/감지/보호, 발열감지/보호, 일조량 감지 등이 가능한 운영 시스템에 관한 것으로서, 상부에는 LED와 태양전지가 구비되고, 하부에는 센서부, 통신부, 제어부가 구비되는 PCB 기판부를 포함하되, 상기 PCB 기판부는 센서부, 통신부, 제어부가 각각 구비되며 복수개로 분리된 PCB 기판의 그룹 형태인 것을 특징으로 하는 스마트 태양전지 모듈과 이를 이용한 운영 시스템이 개시된다.The present invention is made of a cell on board (Cell on board) structure, LED, communication, sensor, control, memory, and a smart solar cell module to which various circuits are applied, such as a heat dissipation circuit, and power generation, data storage/transmission, It relates to an operating system capable of voltage conversion/detection/protection, heat detection/protection, and sunlight detection, wherein an LED and a solar cell are provided on the upper part, and a PCB board part provided with a sensor part, a communication part, and a control part on the lower part, The PCB board unit is provided with a sensor unit, a communication unit, and a control unit, respectively, and a smart solar cell module and an operating system using the same are disclosed, characterized in that it is in the form of a group of a plurality of separated PCB boards.

Description

스마트 태양전지 모듈을 이용한 운영 시스템{Smart solar cell module and operation system using the same}Operating system using a smart solar cell module {Smart solar cell module and operation system using the same}

본 발명은 셀 온 보드(Cell on board) 구조로 이루어지고, LED, 통신, 센서, 제어, 메모리, 방열 회로 등 다양한 회로가 적용된 스마트 태양전지 모듈과, 이를 이용하여 전력 생산, 데이터 저장/전송, 전압변환/감지/보호, 발열감지/보호, 일조량 감지 등이 가능한 운영 시스템에 관한 것이다.The present invention is made of a cell on board (Cell on board) structure, LED, communication, sensor, control, memory, and a smart solar cell module to which various circuits are applied, such as a heat dissipation circuit, and power generation, data storage/transmission, It relates to an operating system capable of voltage conversion/detection/protection, heat detection/protection, and sunlight detection.

일반적으로 커튼월(Curtain Wall)이라 함은 건물에 있어서 건물의 하중을 지지하고 있지 않는 건물의 외벽을 말한다. 건물에 가해지는 수직하중과 바람이나 지진 등에 의한 수평하중을 기둥과 보의 골조로 지지하고, 커튼월은 단순히 공간을 칸막이하는 커튼역할을 하게 된다. 한편, 커튼월은 비내력 칸막이벽이라고도 불리며, 외부로부터의 비나 바람을 막고 소음이나 열을 차단하는 구실을 한다.In general, a curtain wall refers to an exterior wall of a building that does not support the load of the building. The vertical load applied to the building and the horizontal load caused by wind or earthquake are supported by the frame of columns and beams, and the curtain wall simply acts as a curtain dividing the space. On the other hand, the curtain wall is also called a non-bearing partition wall, and serves to block rain or wind from the outside and block noise and heat.

이러한 커튼월의 재료로는 스테인레스강, 알루미늄, 청동, 유리 등의 재료도 사용되지만, 최근에는 태양전지(Solar cell)를 이용하는 건물외장형 태양광 발전시스템인 BIPV 시스템(Building Integrated Photovoltaic System)이 새롭게 시도되고 있다.Materials such as stainless steel, aluminum, bronze, and glass are also used as the material for the curtain wall, but recently, the BIPV system (Building Integrated Photovoltaic System), which is an exterior photovoltaic power generation system using a solar cell, has been newly tried. is becoming

BIPV 시스템과 관련된 선행 특허기술로는 "프로젝트 개폐방식의 BIPV형 모듈이 적용된 태양광 발전시스템용 창문(등록번호 제10-1922890호, 이하 특허문헌1)"과, "반투명 CIGS 태양전지 및 이의 제조방법 및 이를 구비하는 건물일체형 태양광 발전 모듈(등록번호 제10-1848853호, 이하 특허문헌2)"이 있다. As prior patent technologies related to BIPV system, "window for solar power generation system to which BIPV type module of project opening/closing method is applied (Registration No. 10-1922890, hereafter Patent Document 1)" and "Translucent CIGS solar cell and manufacturing thereof" There is a method and a building-integrated photovoltaic module having the same (registration number 10-1848853, hereinafter Patent Document 2)".

특허문헌1에는 "중앙에 개방구가 형성되고 건물의 외부 창틀에 설치되는 제1 프레임; 중앙에 개방구가 형성되고 상기 제1 프레임의 상단에 힌지 결합되는 제2 프레임; 각각 틸트 가능한 복수 개의 태양전지 유닛으로 구성되어 상기 제2 프레임의 내곽에 설치되는 태양전지 모듈; 상기 복수 개의 태양전지 유닛에 연결되는 각도 조절 링크 및 상기 각도 조절 링크에 연결되어 상기 복수 개의 태양전지 유닛의 경사를 조절하는 구동모듈을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하며, 제2 프레임의 프로젝트 방식의 개방에 태양전지 유닛의 틸트 개방이 복합 작용하여 높은 전력 생산 효율을 나타낸다. 또한 제2 프레임이나 태양전지 유닛을 선택적 또는 복합적으로 개방함으로써 최적의 환기 및 시야 상태를 확보할 수 있다."와 같은 내용이 개시되어 있다.In Patent Document 1, "a first frame with an opening formed in the center and installed on the outer window frame of a building; a second frame having an opening formed in the center and hinge-coupled to the upper end of the first frame; a plurality of tiltable suns, respectively A solar cell module composed of a cell unit and installed inside the second frame, an angle adjustment link connected to the plurality of solar cell units, and a drive connected to the angle adjustment link to adjust the inclination of the plurality of solar cell units It is technically characterized in that it includes a module, and the tilt and opening of the solar cell unit acts as a compound action to the opening of the project method of the second frame, indicating high power production efficiency. It is possible to secure optimal ventilation and visibility conditions by opening the

특허문헌2에는 "투명전도성 기판, 투명전도성 기판 위에 형성되고, 광흡수층 보다 큰 값의 밴드갭을 가지는 중간층, 중간층 위에 형성되는 밴드갭 1.5 eV 이상의 CIGS계 광흡수층, 광흡수층 위에 형성되 버퍼층, 버퍼층 위에 형성된 투명전도층, 투명전도층 위에 형성되는 전면전극을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하며, 후면전극으로 투명전도성 물질이 코팅된 유리 기판을 사용하여 양면 투과가 가능하고, 이에 따라 건물일체형 태양광 발전 모듈로 응용이 가능할 수 있다는 제1효과, 태양전지는 밴드갭이 1.5eV 이상이면서 두께가 400nm이하로 얇은 CIGS계 광흡수층을 포함함에 따라 20% 이상의 높은 투과도를 갖는다는 제2효과, 후면전극과 광흡수층의 사이에 밴드갭이 1.6eV이상으로 광흡수층 대비 높은 중간층을 포함하여 태양전지의 광전변환 효율 및 투과도를 동시에 향상시킬 수 있다는 제3효과를 갖는다."와 같은 내용이 개시되어 있다.In Patent Document 2, "a transparent conductive substrate, an intermediate layer formed on the transparent conductive substrate and having a bandgap greater than that of the light absorption layer, a CIGS-based light absorption layer with a band gap of 1.5 eV or more formed on the intermediate layer, a buffer layer formed on the light absorption layer, on the buffer layer It is technically characterized in that it comprises a transparent conductive layer formed on the transparent conductive layer and a front electrode formed on the transparent conductive layer, and a glass substrate coated with a transparent conductive material is used as the back electrode to enable double-sided transmission, and accordingly, building-integrated sunlight The first effect that it can be applied as a power generation module, the second effect that the solar cell has a high transmittance of 20% or more by including a CIGS-based light absorption layer with a band gap of 1.5 eV or more and a thickness of 400 nm or less, the rear electrode It has a third effect that the photoelectric conversion efficiency and transmittance of the solar cell can be simultaneously improved by including an intermediate layer having a band gap of 1.6 eV or more between the light absorbing layer and higher than the light absorbing layer.

상술한 바와 같은 특허문헌1 및 2는 건물 내부에서 소비되는 전력을 태양광 발전과 같은 신재생 에너지로 활용하려는데 있어서 그 효율성을 개선하려는데 집중하고 있으나, 최근에는 건물의 외벽에 BIPV 시스템외에도 광고 목적으로 LED를 설치하는 사례가 증가하고 있는데 반해, 특허문헌1 및 2는 광고에 활용할 수 없는 문제가 있다. Patent Documents 1 and 2 as described above are focused on improving the efficiency of using the power consumed inside the building as new and renewable energy such as solar power, but recently, in addition to the BIPV system on the exterior wall of the building, it is also used for advertising purposes. While the cases of installing LEDs are increasing, Patent Documents 1 and 2 have a problem that cannot be utilized for advertisements.

한편, BIPV 시스템과 광고를 동시에 제공할 수 있는 관련 기술로는 "LED 광고 기능이 구비된 태양 전지 모듈(등록번호 제10-1909256호, 이하 특허문헌3)"이 있다. On the other hand, as a related technology that can provide the BIPV system and advertisements at the same time, there is a "solar cell module equipped with an LED advertisement function (Registration No. 10-1909256, hereinafter Patent Document 3)".

특허문헌3에는 "태양광을 투과시키며, 복수 개의 LED(Light Emitting Diode)를 구비하는 LED층; 상기 LED 층의 상부에 배치되어 태양광을 투과시키며, 상기 LED층을 보호하는 커버층; 및 상기 LED층의 하부에 적층되어, 상기 커버층과 상기 LED층을 투과하여 조사되는 태양광을 통해 발전(發電)하며, 태양광 발전된 전력을 상기 LED층으로 공급하여 상기 복수 개의 LED가 발광(發光)되도록 하는 태양 전지층을 포함하되, 상기 LED층은, 상기 태양 전지층로부터 태양광 전력을 공급받아 각각 독립적인 파장대와 조도의 빛을 선택적으로 발광하며, 상기 복수 개의 LED의 군을 형성하는 LED셀부; 및 상기 LED셀부를 홀딩하며, 투명한 소재로 이루어져 태양광을 투과시키는 투명 기판부를 포함하고, 상기 LED 셀부는, pn접합(pn junction) 구조를 구비하며 전자 또는 정공의 에너지갭(energy gap)으로 인해 빛을 발광하는 발광부; 및 상기 발광부를 홀딩하며, 태양의 고도에 따라 상기 발광부가 태양을 대향하는 각도를 조절하도록 하는 각도 조절부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 태양광을 투과할 수 있는 투명한 LED 기판을 통해 태양광 발전에 필요한 공간과 LED 옥외 광고를 위한 공간을 동시에 활용할 수 있는 기술적 사상을 제시한다. 태양광 발전을 위한 면적과 LED 옥외 광고를 위한 면적을 공유하도록 하는바, 옥외 광고의 공간 효율성을 극대화하는 효과를 제공한다. 기존 백라이트 중심의 LED 광고의 원시성을 탈피하고, 다양하게 프로그래밍된 LED 광고를 통해 시간에 따라 다양한 영상을 디스플레이할 수 있는 태양광 기반의 LED 옥외 광고를 제시한다. 외부 단말기를 통해, LED 옥외 광고에 필요한 다양한 영상을 편집, 전송, 저장하도록 하는바, LED 광고를 위한 최적화된 관리 시스템을 제공한다."와 같은 내용이 개시되어 있다.Patent Document 3 discloses "a LED layer that transmits sunlight and includes a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes); a cover layer that is disposed on the LED layer to transmit sunlight and protects the LED layer; and It is laminated on the lower part of the LED layer, and generates electricity through sunlight irradiated through the cover layer and the LED layer, and supplies solar-generated power to the LED layer so that the plurality of LEDs emit light. and a solar cell layer to make it possible, wherein the LED layer receives solar power from the solar cell layer and selectively emits light of an independent wavelength band and illuminance, and an LED cell unit forming a group of the plurality of LEDs and a transparent substrate part that holds the LED cell part and is made of a transparent material and transmits sunlight, wherein the LED cell part has a pn junction structure and is formed with an energy gap of electrons or holes. A light emitting unit that emits light due to a technical feature comprising: an angle adjusting unit that holds the light emitting unit and adjusts an angle at which the light emitting unit faces the sun according to the altitude of the sun, which can transmit sunlight We present a technical idea to simultaneously utilize the space required for photovoltaic power generation and the space for LED outdoor advertising through a transparent LED substrate. It provides the effect of maximizing the space efficiency of the existing backlight-oriented LED advertisement, breaking away from the primitive nature of LED advertisements, and presenting a solar-based LED outdoor advertisement that can display various images according to time through various programmed LED advertisements. It provides an optimized management system for LED advertising by editing, transmitting, and storing various images required for outdoor LED advertising through an external terminal."

그러나, 특허문헌3의 경우 LED층과 태양전지층이 각각 독립적으로 구성된 것이이서 태양전지 모듈의 두께가 증가될 수밖에 없고, LED층이 태양전지층 보다 전방에 위치되는 것에 의해 LED층의 발광부로 인한 태양전지층에 도달될 태양광이 일부 제한되어 태양전지의 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 물론 태양전지층에 도달될 태양광을 극대화하기 위해 LED층의 발광부의 각도를 조절하는 구성이 별도로 마련되어 LED층의 발광부에 의한 태양광 입사 간섭을 최대한 줄이고 있지만, 그럼에도 발광부에 의해 태양광이 가려지는 것을 원천적으로 해소할 수는 없다.However, in the case of Patent Document 3, since the LED layer and the solar cell layer are each independently configured, the thickness of the solar cell module is inevitably increased. There is a problem in that the efficiency of the solar cell is lowered because the sunlight to reach the solar cell layer is partially limited. Of course, in order to maximize the sunlight that will reach the solar cell layer, a configuration for adjusting the angle of the light emitting part of the LED layer is separately provided to minimize the incident interference of sunlight by the light emitting part of the LED layer. It is not possible to fundamentally solve the occlusion.

또한, 특허문헌 1 내지 3은 '셀 온 보드(Cell on board) 구조'에 대해 언급되어 있지 않으며, 통신, 제어, 센서, 메모리, 방열 회로 등의 회로를 적용하고 있지 않아 데이터 저장/전송, 전압변환/감지/보호, 발열감지/보호, 일조량 감지 등의 운영은 이루어질 수 없다.In addition, Patent Documents 1 to 3 do not mention a 'cell on board structure' and do not apply circuits such as communication, control, sensor, memory, and heat dissipation circuitry, so data storage/transmission, voltage Operations such as conversion/detection/protection, heat detection/protection, and sunlight detection cannot be performed.

등록특허공보 제10-1922890호Registered Patent Publication No. 10-1922890 등록특허공보 제10-1848853호Registered Patent Publication No. 10-1848853 등록특허공보 제10-1909256호Registered Patent Publication No. 10-1909256

본 발명의 목적은 부분 수리, 전력 생산, 데이터 저장/전송, 전압변환/감지/보호, 발열감지/보호, 일조량 감지 등이 가능한 스마트 태양전지 모듈을 이용한 운영 시스템을 제공하려는데 있다.It is an object of the present invention to provide an operating system using a smart solar cell module capable of partial repair, power generation, data storage/transmission, voltage conversion/sensing/protection, heat detection/protection, sunlight detection, and the like.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 본 발명의 목적은 전면커버, PCB 기판부, 후면커버의 순으로 적층되고, 프레임으로 마감된 태양전지 모듈과;
상기 태양전지 모듈 관리를 수행하는 태양전지 운영 서버;를 포함하되,
상기 태양전지 모듈의 PCB 기판부는,
서멀 비아가 형성되고, 고유번호가 부여되어 있으며,
상부에는 LED와 태양전지가 구비되고, 하부에는 온도센서, 습도센서, 조도센서를 포함하는 센서부와, 통신부와 제어부 및 결합돌기가 구비되며, 일측에는 전원 공급 및 전달을 위한 접속부가 구비된 구성으로써, 복수개 구비되어
상기 결합돌기가 상기 후면커버에 형성된 수용부에 삽입됨으로써 결합되어 하나의 태양전지 모듈에 복수개의 PCB 기판부가 결합되는 구조이고,
상기 제어부는 상기 센서부의 측정값과, 태양전지의 발전량을 통신부를 통해 원격지로 전송하고, 원격지의 신호에 따라 LED 및 태양전지의 보호회로의 구동을 제어하며,
상기 태양전지 운영 서버는 상기 센서부의 측정값과 태양전지의 발전량을 수신하여 전력 원격감시, 원격제어, 발전량 빅데이터 관리, 태양전지 모듈 관리를 수행하고,
상기 하나의 태양전지 모듈에 구비된 PCB 기판부들의 발전량을 모니터링하여, 다수의 PCB 기판부의 기준 발전량 대비 특정 PCB 기판부의 발전량이 벗어나는 경우 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양전지 모듈을 이용한 운영 시스템에 의해 달성될 수 있다.An object of the present invention as described above is a solar cell module stacked in the order of a front cover, a PCB board part, and a rear cover, and finished with a frame;
Including; a solar cell operation server that manages the solar cell module
The PCB board part of the solar cell module,
A thermal via is formed and a unique number is assigned,
An LED and a solar cell are provided on the upper part, and a sensor part including a temperature sensor, a humidity sensor, and an illuminance sensor, a communication part, a control part, and a coupling protrusion are provided on the lower part, and a connection part for power supply and transmission is provided on one side As a result, a plurality of
A structure in which the coupling protrusion is coupled by being inserted into the receiving part formed on the rear cover, and a plurality of PCB board parts are coupled to one solar cell module,
The control unit transmits the measured value of the sensor unit and the amount of power generation of the solar cell to a remote location through the communication unit, and controls the operation of the LED and the protection circuit of the solar cell according to the signal of the remote location,
The solar cell operation server receives the measurement value of the sensor unit and the amount of power generated by the solar cell and performs power remote monitoring, remote control, big data management of power generation, and management of the solar cell module,
An operating system using a smart solar cell module, characterized in that by monitoring the power generation amount of the PCB board parts provided in the one solar cell module, and determining a failure when the power generation amount of a specific PCB board part deviates from the standard power generation amount of a plurality of PCB board parts can be achieved by

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본 발명에 의하면, 온도, 습도, 고장감지 등의 센서 기능과 이를 이용한 지속적인 데이터 획득을 통한 기후변화 빅데이터화, 통신 기능을 통한 스마트 에너지 그리드 기능, LED를 활용한 디스플레이 기능이 구현 가능하다.According to the present invention, it is possible to implement sensor functions such as temperature, humidity and failure detection, climate change big data through continuous data acquisition using the same, smart energy grid function through communication function, and display function using LED.

또한 산림 등 자연의 파괴 없이 기존 건물 외벽이나 도로에 태양광 패널을 적용하는 건물 부착형 구조로 활용시 기존의 단순 패널 구조에서 LED 디스플레이 기능이 추가되어 건물의 미관을 꾸밀 수 있는 역할 뿐아니라 광고효과, 공공알림, 지역 랜드마크 등으로도 활용이 가능하다.In addition, when used as a building-attached structure that applies solar panels to the exterior wall of an existing building or road without destroying nature, such as forests, the LED display function is added to the existing simple panel structure to decorate the aesthetics of the building as well as advertising effects , public notice, local landmark, etc.

또한 LED층과 태양전지층이 동일선상에 위치시킬 수 있는 기술적 사상에 의해 기존의 LED층의 태양광 간섭에 의한 태양전지층의 발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. In addition, due to the technical idea that the LED layer and the solar cell layer can be located on the same line, it is possible to prevent the reduction in the power generation efficiency of the solar cell layer due to the sunlight interference of the existing LED layer.

본 발명의 효과는 이상의 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 태양전지 모듈의 분리 사시도,
도 2는 스마트 태양전지 모듈의 단면도,
도 3은 스마트 태양전지 모듈의 구성 중 PCB 기판부를 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 스마트 태양전지 모듈의 구성 중 PCB 기판들 간의 결합관계 및 PCB 기판과 후면 커버와의 결합관계를 나타낸 도면,
도 6은 스마트 태양전지 모듈을 이용한 운영 시스템의 개략도.1 is an exploded perspective view of a smart solar cell module according to the present invention;
2 is a cross-sectional view of a smart solar cell module;
3 is a view showing the PCB board part of the configuration of the smart solar cell module;
4 and 5 are views showing the coupling relationship between the PCB boards and the coupling relationship between the PCB board and the rear cover in the configuration of the smart solar cell module;
6 is a schematic diagram of an operating system using a smart solar cell module.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이하에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when described with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. .

도 1을 참조하면 스마트 태양전지 모듈(100)은 프레임(1), 전면커버(2), 후면커버(3), LED(4), 태양전지(5), PCB 기판부(10), ICT층(30)을 포함하는 모듈 형태로서, 복수개 구비되어 빌딩, 공장, 아파트, 터널, 방음벽 등에 설치될 수 있다.Referring to Figure 1, the smart solar cell module 100 is a frame (1), front cover (2), back cover (3), LED (4), solar cell (5), PCB board unit (10), ICT layer As a module type including (30), a plurality is provided and may be installed in a building, a factory, an apartment, a tunnel, a soundproof wall, and the like.

도 2는 스마트 태양전지 모듈(100)의 단면도이다. 참조하면, 스마트 태양전지 모듈(100)은 하측부터 후면커버(3), ICT층(30), PCB 기판부(10), 태양전지(5), LED(4), 전면커버(2)가 적층되고, 이들 구성의 테두리는 프레임(1)으로 마감될 수 있다. 여기서, 테두리 마감은 프레임으로 한정하지 않고, 상기 구성들을 고정할 수 있는 방법으로 대체될 수 있다.2 is a cross-sectional view of the smart solar cell module 100 . For reference, the smart solar cell module 100 has a rear cover 3, an ICT layer 30, a PCB substrate 10, a solar cell 5, an LED 4, and a front cover 2 stacked from the bottom. And, the rim of these configurations may be finished with the frame (1). Here, the border finish is not limited to the frame, and may be replaced by a method capable of fixing the components.

PCB 기판부(10)의 상부에는 LED(4)와 태양전지(5)가 실장되고, 하부에는 ICT층(30)을 이루는 센서부, 통신부, 제어부가 실장될 수 있다. 또한 PCB 기판부(10)는 열방출을 위한 서멀 비아(Thermal Via)(10a)가 형성될 수 있다.The LED 4 and the solar cell 5 are mounted on the PCB board unit 10, and the sensor unit, the communication unit, and the control unit constituting the ICT layer 30 may be mounted on the lower side. In addition, the PCB substrate unit 10 may be formed with a thermal via (thermal via) (10a) for heat dissipation.

도 3은 스마트 태양전지 모듈(100)을 이루는 구성 중 PCB 기판부(10)를 나타낸 도면으로서, PCB 기판부(10)는 센서부, 통신부, 제어부가 각각 구비될 수 있으며, 복수개로 분리된 PCB 기판(11,12,13)이 모여 이루어진 그룹일 수 있다.3 is a view showing the PCB board unit 10 among the components constituting the smart solar cell module 100. The PCB board unit 10 may include a sensor unit, a communication unit, and a control unit, respectively, and a plurality of separated PCBs. It may be a group in which the substrates 11 , 12 , and 13 are gathered.

PCB 기판부(10)는 LED(4)의 상부와 태양전지(5)의 상부가 동일 수평선상이 되도록 상기 태양전지(5)를 이루는 각각의 셀은 일정 간격을 두고 PCB 기판(11)의 상부에 배치할 수 있으며, 상기 LED(4)는 셀과 셀 사이의 공간에 배치할 수 있다. 또한, LED(4)가 배치되는 해당부위의 PCB 기판에는 LED 수용부를 형성할 수 있다. LED(4)의 상부와 태양전지(5)의 상부가 동일 수평선상이 되도록하는 것과 스마트 태양전지 모듈(100)을 복수개 배치하였을 때에도 LED(4)의 간격이 균등하게 유지될 수 있게 하는 구체적 내용은 본 출원인이 선출원한 제10-2019-0061689호(LED가 장착된 태양광 패널 기판 구조)를 참조하면 명확하게 이해할 수 있으며, 이러한 구조적 특징은 본 발명의 스마트 태양전지 모듈(100)에도 적용될 수 있다.Each of the cells constituting the solar cell 5 is spaced apart from each other so that the upper portion of the LED 4 and the upper portion of the solar cell 5 are on the same horizontal line and placed on the upper portion of the PCB substrate 11 It can be arranged, and the LED 4 can be arranged in the space between the cell and the cell. In addition, the LED accommodating part may be formed on the PCB board of the corresponding part where the LED 4 is disposed. The specific content of making the upper part of the LED 4 and the upper part of the solar cell 5 to be on the same horizontal line and allowing the distance between the LEDs 4 to be uniformly maintained even when a plurality of smart solar cell modules 100 are disposed It can be clearly understood by referring to No. 10-2019-0061689 (solar panel substrate structure equipped with LED) applied by the present applicant earlier, and this structural feature can also be applied to the smart solar cell module 100 of the present invention .

ICT층(30)은 센서부, 통신부, 제어부, 보호회로를 포함할 수 있다. 센서부는 온도센서(31), 습도센서, 조도센서를 포함한다. 제어부(34)는 상기 센서부의 측정값과 태양전지(5)의 발전량을 통신부(32)를 통해 원격지로 전송하고, 원격지의 신호에 따라 LED(4) 및 태양전지(5)의 보호회로의 구동을 제어한다.The ICT layer 30 may include a sensor unit, a communication unit, a control unit, and a protection circuit. The sensor unit includes a temperature sensor 31, a humidity sensor, and an illuminance sensor. The control unit 34 transmits the measured value of the sensor unit and the amount of power generation of the solar cell 5 to a remote location through the communication unit 32, and drives the protection circuit of the LED 4 and the solar cell 5 according to the signal of the remote location. to control

도 4 및 도 5는 스마트 태양전지 모듈(100)의 구성 중 PCB 기판(11,12,13)들 간의 결합관계 및 PCB 기판과 후면 커버와의 결합관계를 나타낸 도면이다. 상기 PCB 기판(11,12,13)들은 공급되는 전원을 서로 간에 전달하기 위한 접속부(11b,12b)가 구비될 수 있으며, 하부에는 결합 돌기(11a,12a)가 형성될 수 있다. 후면커버(3)는 상기 PCB 기판(11,12,13)들이 스마트 태양전지 모듈(100)의 정해진 위치에 각각 접속되도록 상기 결합 돌기(11a,12a)를 수용하는 수용부(3a)가 형성될 수 있다.4 and 5 are views showing the coupling relationship between the PCB boards 11, 12, and 13 and the coupling relationship between the PCB board and the rear cover in the configuration of the smart solar cell module 100. As shown in FIG. The PCB boards 11 , 12 , and 13 may be provided with connection parts 11b and 12b for transmitting supplied power to each other, and coupling protrusions 11a and 12a may be formed at the lower portions. The rear cover 3 has a receiving part 3a for accommodating the coupling protrusions 11a and 12a so that the PCB boards 11, 12, 13 are respectively connected to a predetermined position of the smart solar cell module 100. can

스마트 태양전지 모듈(100)의 PCB 기판부(10)가 분리된 복수개의 PCB 기판(11,12,13)으로 이루어지는 것에 의해 부분 수리 또는 부분 교체가 가능하다. Since the PCB board part 10 of the smart solar cell module 100 is made of a plurality of separated PCB boards 11, 12, 13, partial repair or partial replacement is possible.

한편, 본 발명의 다른 카테고리로서, 운영 시스템은 전술한 바와 같은 구성의 스마트 태양전지 모듈(100)과 상기 센서부의 측정값과 태양전지(5)의 발전량을 수신하여 전력 원격감시, 원격제어, 발전량 빅데이터 관리, 태양전지 모듈 관리를 수행하는 태양전지 운영 서버(110)를 포함할 수 있다.On the other hand, as another category of the present invention, the operating system receives the smart solar cell module 100 of the above-described configuration and the measured value of the sensor unit and the amount of power generation of the solar cell 5 to perform remote power monitoring, remote control, and power generation. It may include a solar cell operation server 110 that performs big data management and solar cell module management.

운영 시스템은 스마트 태양전지 모듈(100)의 LED(4), 태양전지(5), PCB 기판부(10), ICT층(30)에 의해 특히 센서부의 온도센서(31), 습도센서, 조도센서 데이터, 태양전지(5)의 발전량 데이터를 수집하는 것에 의해 그리고 스마트 태양전지 모듈(100)과의 통신이 가능한 것에 의해 스마트 태양전지 모듈(100)의 전력 생산 및 감시/제어, 데이터 저장 및 전송, 전압변환/감지/보호, 발열감지/보호, 일조량 감지, 지역별 발전량 빅데이터, 설치/정비/수리 등 작업관리, 모듈 진단, 회수, 보수, 교환 및 스케줄 관리를 수행할 수 있다.The operating system is the temperature sensor 31, humidity sensor, illuminance sensor of the smart solar cell module 100 by the LED 4, the solar cell 5, the PCB board part 10, and the ICT layer 30 in particular. Power generation and monitoring / control, data storage and transmission of the smart solar cell module 100 by collecting data, power generation data of the solar cell 5 and by enabling communication with the smart solar cell module 100; It can perform task management such as voltage conversion/detection/protection, heat detection/protection, sunlight detection, regional power generation big data, installation/maintenance/repair, module diagnosis, collection, repair, exchange and schedule management.

스마트 태양전지 모듈(100)은 표면으로 조사되는 일사량과 전기생산과정에서 발생되는 태양전지 모듈(100)의 자체 열과 태양전지 모듈(100)이 설치된 주변 대기 상태 및 태양전지 모듈(100)이 설치되는 건축물 실내공간의 열부하 등에 따라 전기에너지 변환효율과 발전량이 영향을 받게 되므로 일사량과 발전량은 비례하지 않는다.The smart solar cell module 100 includes the solar cell module 100's own heat generated in the solar cell module 100 and the solar cell module 100 that is irradiated to the surface, and the ambient atmospheric state in which the solar cell module 100 is installed and the solar cell module 100 is installed. The amount of insolation and the amount of power generation is not proportional as the electrical energy conversion efficiency and the amount of power generation are affected by the heat load of the indoor space of the building.

예컨대, 태양전지 모듈(100)의 온도가 약 1℃ 상승하면 전기에너지 변환효율은 0.5% 전후로 떨어지고, 약 20℃ 정도 상승하면 전기에너지 변환효율은 10% 전후로 크게 떨어질 뿐 아니라, 구조적으로 방열이 어려운 구조여서 본 발명은 태양전지모듈의 자체온도를 가능한 낮게 유지하도록 PCB 기판부(10)에 서멀 비아 구조를 채택할 수 있다. 또한, 온도센서의 측정값이 임계값을 초과하는 경우, 제어부가 자체적으로 보호회로를 구동하거나, 원격지의 운영 서버(110)가 보호회로를 구동할 수 있다. 또는 태양전지 모듈(100)에 냉각수를 분사하는 장치를 이용하여 태양전지 모듈(100)의 표면에 분사되는 냉각수를 제어함으로써 태양전지 모듈(100)의 온도를 낮출 수 있다.For example, when the temperature of the solar cell module 100 rises by about 1°C, the electrical energy conversion efficiency drops to around 0.5%, and when the temperature rises by about 20°C, the electrical energy conversion efficiency drops significantly to around 10%, and structurally, heat dissipation is difficult. Since it is a structure, the present invention can adopt a thermal via structure in the PCB substrate part 10 to keep the temperature of the solar cell module as low as possible. In addition, when the measured value of the temperature sensor exceeds the threshold, the control unit may drive the protection circuit itself, or the remote operation server 110 may drive the protection circuit. Alternatively, the temperature of the solar cell module 100 may be lowered by controlling the cooling water sprayed on the surface of the solar cell module 100 using a device for spraying the cooling water to the solar cell module 100 .

또한 본 발명의 PCB 기판부(10)는 복수개로 분리된 PCB 기판(11,12,13)이 모여 이루어진 그룹 형태여서, 운영 서버(110)는 각각의 PCB 기판(11,12,13)의 발전량을 모니터링 할 수 있으며, PCB 기판(11,12,13)의 정상 발전량에 대한 기준이 있어서, 동일한 태양전지 모듈(100) 내에 구성된 PCB 기판(11,12,13) 중 전체가 아닌 일부만이 이상 징후(현저하게 낮은 발전량을 보이는)를 보이는 경우, 해당 PCB 기판이 고장이라고 판단할 수도 있으나 이러한 현상이 오염에 의한 것인지, 이물질에 의한 그늘막 형성에 의한 것인지도 현장 검증을 통해 확인해 볼 필요가 있다. 이때 오염 또는 이물질에 의한 경우는 비전문가도 충분히 해결할 수 있는 것이므로, 본 발명은 전문 인력의 투입을 최소화할 수 있는 것이다. 또한, 해당 PCB 기판이 오염, 이물질에 의한 것이 아니고 고장인 경우라 하더라도, 해당 PCB 기판만을 교체하면 되는 것이고, 본 발명은 PCB 기판의 교체가 용이하도록 PCB 기판에는 결합 돌기(11a,12a)가, 후면커버(3)에는 수용부(3a)가 형성되어 있어 비전문가도 충분히 수행할 수 있다. 따라서 전문가를 활용한 교체 비용 대비 비용의 절감 효과를 가질 수 있다. 또한 각각의 PCB 기판(11,12,13)에는 고유 번호가 부여될 수 있고, 고유 번호가 부여되는 것에 의해 고장난 PCB 기판을 현장에서 쉽게 찾아낼 수 있어 교체를 신속하게 수행할 수 있다.In addition, the PCB board unit 10 of the present invention is in the form of a group consisting of a plurality of separated PCB boards 11, 12, and 13, so that the operation server 110 generates the amount of power generated by each of the PCB boards 11, 12, and 13. can be monitored, and there is a standard for the normal power generation amount of the PCB substrates 11, 12, 13, so only some, not all, of the PCB substrates 11, 12, 13 configured in the same solar cell module 100 are abnormal. If it shows (remarkably low power generation), it may be judged that the PCB board is faulty, but it is also necessary to check whether this phenomenon is due to contamination or the formation of a shade film by foreign substances through on-site verification. At this time, since the case of contamination or foreign substances can be sufficiently solved even by a non-specialist, the present invention can minimize the input of professional personnel. In addition, even if the corresponding PCB board is not due to contamination or foreign matter, it is only necessary to replace the corresponding PCB board, and the present invention has coupling protrusions 11a and 12a on the PCB board to facilitate replacement of the PCB board, The rear cover 3 has a receiving portion 3a formed therein, so that even non-experts can do it sufficiently. Therefore, it is possible to have the effect of cost reduction compared to the replacement cost using a specialist. In addition, each of the PCB boards 11, 12, 13 may be assigned a unique number, and by assigning a unique number, a faulty PCB board can be easily found in the field, so that replacement can be performed quickly.

또한 운영 서버(110)는 스마트 태양전지 모듈(100)의 LED(4)를 제어하여 다양한 형태의 광고를 제공할 수 있다. 그리고 온도 센서, 습도 센서의 측정값을 통해 주변 환경과 발전량과의 상관관계를 데이터로서 축적할 수 있는 것에 의해 빅데이터로 활용하면 기상청의 당일의 기상정보만으로도 해당하는 날의 발전량을 예측할 수 있어, 부하의 스케줄 관리에도 효과적이다. In addition, the operation server 110 may provide various types of advertisements by controlling the LED 4 of the smart solar cell module 100 . In addition, if the correlation between the surrounding environment and the amount of power generation can be accumulated as data through the measured values of the temperature sensor and the humidity sensor, it is possible to predict the amount of power generation for that day only with the weather information of the day from the Korea Meteorological Administration. It is also effective in managing the schedule of the load.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations from these descriptions are provided by those skilled in the art to which the present invention pertains. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.

100: 스마트 태양전지 모듈
1: 프레임 2: 전면커버
3: 후면커버 4: LED
5: 태양전지 10: PCB 기판부
30: ICT층
110: 운영 서버100: smart solar cell module
1: Frame 2: Front cover
3: Back cover 4: LED
5: Solar cell 10: PCB board part
30: ICT layer
110: operation server

Claims (3)

전면커버, PCB 기판부, 후면커버의 순으로 적층되고, 프레임으로 마감된 태양전지 모듈과;
상기 태양전지 모듈 관리를 수행하는 태양전지 운영 서버;를 포함하되,
상기 태양전지 모듈의 PCB 기판부는,
서멀 비아가 형성되고, 고유번호가 부여되어 있으며,
상부에는 LED와 태양전지가 구비되고, 하부에는 온도센서, 습도센서, 조도센서를 포함하는 센서부와, 통신부와 제어부 및 결합돌기가 구비되며, 일측에는 전원 공급 및 전달을 위한 접속부가 구비된 구성으로써, 복수개 구비되어
상기 결합돌기가 상기 후면커버에 형성된 수용부에 삽입됨으로써 결합되어 하나의 태양전지 모듈에 복수개의 PCB 기판부가 결합되는 구조이고,
상기 제어부는 상기 센서부의 측정값과, 태양전지의 발전량을 통신부를 통해 원격지로 전송하고, 원격지의 신호에 따라 LED 및 태양전지의 보호회로의 구동을 제어하며,
상기 태양전지 운영 서버는 상기 센서부의 측정값과 태양전지의 발전량을 수신하여 전력 원격감시, 원격제어, 발전량 빅데이터 관리, 태양전지 모듈 관리를 수행하고,
상기 하나의 태양전지 모듈에 구비된 PCB 기판부들의 발전량을 모니터링하여, 다수의 PCB 기판부의 기준 발전량 대비 특정 PCB 기판부의 발전량이 벗어나는 경우 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 태양전지 모듈을 이용한 운영 시스템.a solar cell module stacked in the order of the front cover, the PCB board part, and the back cover, and finished with a frame;
Including; a solar cell operation server that manages the solar cell module
The PCB board part of the solar cell module,
A thermal via is formed and a unique number is assigned,
An LED and a solar cell are provided on the upper part, and a sensor part including a temperature sensor, a humidity sensor, and an illuminance sensor, a communication part, a control part, and a coupling protrusion are provided on the lower part, and a connection part for power supply and transmission is provided on one side As a result, a plurality of
A structure in which the coupling protrusion is coupled by being inserted into the receiving part formed on the rear cover, and a plurality of PCB board parts are coupled to one solar cell module,
The control unit transmits the measured value of the sensor unit and the amount of power generation of the solar cell to a remote location through the communication unit, and controls the operation of the LED and the protection circuit of the solar cell according to the signal of the remote location,
The solar cell operation server receives the measurement value of the sensor unit and the amount of power generated by the solar cell and performs power remote monitoring, remote control, big data management of power generation, and management of the solar cell module,
An operating system using a smart solar cell module, characterized in that by monitoring the power generation amount of the PCB board parts provided in the one solar cell module, and determining a failure when the power generation amount of a specific PCB board part deviates from the standard power generation amount of a plurality of PCB board parts . 삭제delete 삭제delete
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