JP2015101954A - 断熱用太陽電池構造物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】断熱用太陽電池構造物の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物は、中間の支持ガラス板と、支持ガラス板を基準に一面方向に備えられた太陽電池構造体Ａと、支持ガラス板の他面方向に備えられた真空ガラスパネル構造体Ｂと、を含む。本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物は、透光性を有し、太陽光を利用した電力を生産しながら、同時に断熱材の機能を行って、採光機能を有しながら建物のエネルギーを節減することができる効果がある。【選択図】図２
Description
本発明は、断熱用太陽電池構造物及びその製造方法に関する。
最近、石油や石炭のような既存のエネルギー資源の枯渇が予想されながら、これらを代替する代替エネルギーに対する関心が高まっている。その中でも、太陽電池は、半導体素子を用いて太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変化させる次世代電池として脚光を浴びている。しかし、太陽電池は、製造コスト、変換効率及び寿命が問題となる。したがって、最近の太陽電池に関する研究は、太陽電池の効率向上と関連した技術に集中されている。
特に、太陽電池を利用した技術が多様な分野に亙って開発されながら、特許文献１に記載されたように、太陽電池モジュールが備えられたタイルのように、建物外装材に太陽電池を適用した製品の開発が活発になされている。
このような太陽電池を適用した建物外装材は、建物のエネルギー節減のための断熱能と防水の重要性とが台頭している。
しかし、このような太陽電池を適用した建物外装材は、電気生産と建資材の安定性のために接合ガラスの形態で製作されるが、断熱効果が低く、採光には不利な短所があり、ガラス板からなる太陽電池モジュール部分への浸水によって、太陽電池モジュールの性能が低下して、電力生産が低下するという問題点がある。
本発明は、前記問題点を解消するために案出されたものであって、本発明の目的は、採光機能を有しながらエネルギー節減のための断熱能と防水能とを備えた断熱用太陽電池構造物を提供することである。
本発明の他の目的は、採光機能を有しながらエネルギー節減のための断熱能と浸水防止能とを備えた断熱用太陽電池構造物の製造方法を提供することである。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物は、中間の支持ガラス板と、前記支持ガラス板を基準に一面方向に備えられた太陽電池構造体Ａと、前記支持ガラス板の他面方向に備えられた真空ガラスパネル構造体Ｂと、を含む。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記太陽電池構造体Ａは、前記支持ガラス板に対応する上部ガラス板と、それぞれの接着部材を介して前記支持ガラス板の一面に装着された多数の太陽電池セルを含んだ太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイを取り囲み、前記支持ガラス板と前記上部ガラス板との間のフレームに備えられた第２シーリング部と、前記支持ガラス板と上部ガラス板との間に前記太陽電池アレイを含浸した透光性充填部と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記真空ガラスパネル構造体Ｂは、前記支持ガラス板に対応する下部ガラス板と、前記支持ガラス板と下部ガラス板との間のフレームに備えられた第１シーリング部と、前記支持ガラス板と下部ガラス板との間に配置距離ｄをおいて備えられた多数のゲッター用フィラーと、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物は、前記支持ガラス板と上部ガラス板との間に間隔を保持するための少なくとも１つのスペーサをさらに含み、前記接着部材は、接着ペーストまたは両面接着テープを用いて多角形の断面で備えられることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記第２シーリング部は、両面テープまたはガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）を用いて、前記太陽電池アレイの厚さと前記接着部材の厚さとを合わせた厚さよりも厚く備えられることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記透光性充填部は、前記上部ガラス板の屈折率と同一であるか、または１．５〜２．０の屈折率を有する合成樹脂材で形成されることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記第１シーリング部は、両面テープまたはガラスフリットを含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記ゲッター用フィラーは、ガス吸着材として、Ｔａ、Ｃｂ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＡｕのうち何れか１つの金属、前記金属のうち少なくとも２種の合成物、または前記金属の酸化物を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記ゲッター用フィラーは、湿気吸着材として、酸化カルシウム、塩化カルシウム、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、及び活性炭のうち何れか１つまたは混合物を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物で、前記ゲッター用フィラーは、０．４〜１．０ｍｍの長さと０．１〜１．０ｍｍの高さとを有する多面体または柱状に備えられることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法は、（I）支持ガラス板を基準に他面に真空ガラスパネル構造体Ｂを形成する段階と、（II）前記支持ガラス板を基準に一面に太陽電池構造体Ａを形成する段階と、を含む。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記（I）段階は、（I−１）前記支持ガラス板と下部ガラス板とを設ける段階と、（I−２）前記下部ガラス板の上面に多数のゲッター用フィラーをローディングする段階と、（I−３）前記下部ガラス板のフレームに備えられた第１シーリング部を介して前記下部ガラス板と支持ガラス板とをラミネーションする段階と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記ゲッター用フィラーは、ガス吸着材として、Ｔａ、Ｃｂ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＡｕのうち何れか１つの金属、前記金属のうち少なくとも２種の合成物、または前記金属の酸化物で形成されることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記ゲッター用フィラーは、湿気吸着材として、酸化カルシウム、塩化カルシウム、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、及び活性炭のうち何れか１つまたは混合物で形成されることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記ゲッター用フィラーは、０．４〜１．０ｍｍの長さと０．１〜１．０ｍｍの高さとを有する多面体または柱状に備えられることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記（II）段階は、（II−１）前記支持ガラス板の一面に多数の接着部材を備える段階と、（II−２）太陽電池アレイの太陽電池セルを前記接着部材のそれぞれの上面に接合する段階と、（II−３）前記支持ガラス板のフレームに沿って備えられた第２シーリング部を用いて、前記支持ガラス板に対応する上部ガラス板を密封接合する段階と、（II−４）前記支持ガラス板と前記上部ガラス板との間に透光性充填部を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記（II−２）段階は、前記支持ガラス板と上部ガラス板との間に間隔を保持するための少なくとも１つのスペーサを接合する段階をさらに含み、前記接着部材は、接着ペーストまたは両面接着テープを用いて多角形の断面で備えられることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法は、前記（II−３）段階で、前記第２シーリング部として両面テープまたはガラスフリットを用いて、前記太陽電池アレイの厚さと前記接着部材の厚さとを合わせた厚さよりも厚く備えられることを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記（II−４）段階は、（II−４１）前記上部ガラス板の屈折率と同一であるか、または１．５〜２．０の屈折率を有する合成樹脂材を溶融した溶液を前記第２シーリング部の一側貫通口を通じて注入する段階と、（II−４２）前記注入過程中に、前記上部ガラス板と前記支持ガラス板とを含んだ構造物を前後左右にティルティングする段階と、（II−４３）前記合成樹脂材を溶融した溶液を硬化させて、前記透光性充填部を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法で、前記（II−４１）段階は、前記一側貫通口に隣接した部分に備えられた他側貫通口を通じて、前記上部ガラス板と支持ガラス板との間の空気を排気することを特徴とする。
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた次の詳細な説明でさらに明らかになる。
これに先立って、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の、辞書的な意味として解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則に基づいて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈しなければならない。
これに先立って、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の、辞書的な意味として解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則に基づいて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈しなければならない。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物は、透光性を有し、太陽光を利用した電力を生産しながら、同時に断熱材の機能を果たし、採光機能を有しながら建物のエネルギーを節減することができる。
本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法は、中間の支持ガラス板を基準に一面方向に備えられた太陽電池構造体及び他面方向に備えられた真空ガラスパネル構造体を同時に形成しうる。
本発明の目的、特定の長所及び新規な特徴は、添付図面と関連する以下の詳細な説明と、望ましい実施形態とからさらに明らかになる。本明細書で、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに当って、同じ構成要素に限っては、たとえ他の図面上に表示されていても、可能な限り同じ番号を付するということに留意しなければならない。また、第１、第２などの用語は、多様な構成要素の説明に使われうるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。また、本発明を説明するに当って、関連した公知技術についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物の分解斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物の断面図であり、図３は、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物の背面図であり、図４は、本発明の第２実施形態による断熱用太陽電池構造物の断面図であり、図５Ａは、本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物を成すフィラーの斜視図であり、図５Ｂは、本発明の他の実施形態による断熱用太陽電池構造物を成すフィラーの斜視図である。
本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物１００は、中間の支持ガラス板１１０を基準に一面方向に備えられた太陽電池構造体Ａ及び他面方向に備えられた真空ガラスパネル構造体Ｂを含む。
具体的に、図１と図２とに示したように、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物１００を構成する太陽電池構造体Ａは、それぞれの接着部材１４２を介して支持ガラス板１１０の上面に装着された多数の太陽電池セル１４０を含んだ太陽電池アレイ、太陽電池アレイを取り囲み、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間のフレームに備えられた第２シーリング部１０２、及び支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に注入されて、多数の太陽電池セル１４０を含んだ太陽電池アレイを含浸した透光性充填部１５０を含む。
支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０は、プレート状を有し、同じ面積で相互平行に対向するように離隔して備えられ、特に、太陽光を透過し、外部の衝撃などから太陽電池アレイを含んだ内部を保護するために強化ガラスが使われる。このために、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０は、例えば、鉄分が少なく入った低鉄強化ガラスで備えられうる。
太陽電池アレイは、それぞれの接着部材１４２を介して支持ガラス板１１０の上面に装着された多数の太陽電池セル１４０、それぞれの太陽電池セル１４０を連結する少なくとも２本のリボン、多数のリボンを連結するバスリボンを含む。ここで、太陽電池セル１４０は、シリコン材からなる太陽電池セルを含み、接着部材１４２は、例えば、接着ペースト、両面接着材を円形、四角形などの多角形に備え、望ましくは、接着部材１４２は、両面接着テープを多角形に形成して備えることができる。
このような接着部材１４２は、後述する透光性充填部１５０の形成のために透光性レジンを支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に注入する過程で太陽電池アレイを堅固に支持して、太陽電池セル１４０が落ちたり、変形することを防止することができる。
第２シーリング部１０２は、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間のフレームにラミネーション（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）によって接着されて、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間を一定の間隔で密封する。このために、第２シーリング部１０２は、例えば、透明性、緩衝性、弾性、引張強度などに優れた合成樹脂からなる両面テープまたはガラスフリットを用いて備えられ、太陽電池アレイの厚さと接着部材１４２の厚さとを合わせた厚さよりも厚く形成されうる。
特に、第２シーリング部１０２を形成する合成樹脂は、例えば、ＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＶＢ（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｂｕｔｙｒａｌ）、エチレン酢酸ビニル部分酸化物、ケイ素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン系樹脂などを含みうる。
透光性充填部１５０は、透光性と接着性とを有し、光によって変色されない合成樹脂材を溶融状態で支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に注入して、太陽電池アレイを含浸した形態で備えられうる。このような透光性充填部１５０は、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０とに接着されて外部からの浸水を防止し、外部の衝撃から太陽電池セル１４０を含んだ太陽電池アレイを保護（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）して、太陽電池構造体Ａの耐久性を向上させる。
このような特徴を有する透光性充填部１５０は、上部ガラス板１３０を通過した光が界面で反射されずに透過される透光性を有するために、上部ガラス板１３０の屈折率と同一であるか、または略１．５〜２．０の屈折率を有する合成樹脂材、例えば、シリコン系樹脂材で形成されうる。
一方、支持ガラス板１１０の他面方向に備えられた真空ガラスパネル構造体Ｂは、支持ガラス板１１０に対応する下部ガラス板１２０、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間のフレームに備えられた第１シーリング部１０１、及び支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間に一定の配置距離ｄで備えられた多数のゲッター用フィラー１２２を含む。
下部ガラス板１２０は、上部ガラス板１３０と同様に、プレート状を有し、同じ面積で相互平行に対向するように離隔して備えられ、例えば、鉄分が少なく入った低鉄強化ガラスで形成されうる。
第１シーリング部１０１は、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間のフレームにラミネーションによって接着されて、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間を一定の間隔で密封する。このような第１シーリング部１０１は、第２シーリング部１０２と同様に、両面テープまたはガラスフリットを用いて形成されうる。
特に、第１シーリング部１０１は、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間の空間に真空層Ｖが設けられるように支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間を密封する。
ゲッター用フィラー１２２は、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間の真空層Ｖ内に介在されて、第１シーリング部１０１と共に支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間を一定の間隔で保持させ、真空層Ｖの残留ガスまたは湿気を吸着する役割を果たす。特に、ゲッター用フィラー１２２は、真空層Ｖ内の残留ガスまたは湿気を吸着して、例えば、結露現象や湿気発生などを防止することができる。
このようなゲッター用フィラー１２２は、真空層Ｖ内に１つ以上配されて、図３に示したように、平面上にマトリックス配列（ｍａｔｒｉｘ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で配されることが望ましい。ここで、ゲッター用フィラー１２２の間の配置距離ｄは、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との広さ、厚さなどによって調整されうる。
このようなゲッター用フィラー１２２の配置は、真空層Ｖの間隔を一定に保持するための付随的な目的のためのものであって、真空圧によって発生するゲッター用フィラー１２２の周辺部応力がガラス材の長期許容応力以下になるように設計配置されなければならない。
また、ゲッター用フィラー１２２は、残留ガス及び湿気を吸着する混合物の材質で形成されることができて、ガス吸着材として、例えば、Ｔａ、Ｃｂ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属、このような金属の合成物、または酸化物を含み、湿気吸着材として、例えば、酸化カルシウム、塩化カルシウム、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、活性炭のうち１つを含みうる。
このような特徴を有するゲッター用フィラー１２２は、図５Ａに示したように、凹凸の側面を有する円柱状に形成されるか、または図５Ｂに示したように、凹凸の側面を有する六面体状に形成されうる。ここで、ゲッター用フィラー１２２は、図面で詳しく示していないが、円柱及び六面体状に限定されるものではなく、凹凸のない柱または六面体、八面体、十二面体など多様な形態で形成されうる。
このように、凹凸の側面を有する六面体または円柱状からなるゲッター用フィラー１２２は、０．４〜１．０ｍｍの長さＬ及び０．１〜１．０ｍｍの高さｈを有するように形成することが望ましく、凹凸側面によってガスと反応する面積が広くなって、ガスの吸着効果を向上させることができる。
もし、ゲッター用フィラー１２２の長さＬが０．４ｍｍ未満である場合には、支持ガラス板１１０と太陽電池構造体Ａとの荷重によってゲッター用フィラー１２２が損傷されるか、ゲッター用フィラー１２２の周辺部応力が誇大になる恐れがあり、一方、ゲッター用フィラー１２２の長さＬが１．０ｍｍを超過する場合には、美観を阻害する要因として作用する。
また、ゲッター用フィラー１２２の高さｈが０．１ｍｍ未満である場合には、真空層Ｖを設けるのに難しさがあるだけでなく、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間に接触が発生する問題が引き起こされる。
逆に、ゲッター用フィラー１２２の高さｈが１．０ｍｍを超過する場合には、ゲッター用フィラー１２２の縦横比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ）が高くなって、形状安定性が低下するので、ゲッター用フィラー１２２のローディング時に横になる可能性があり、このような場合、真空ガラスパネル構造体Ｂの耐久性を低下させる原因となる。すなわち、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間のギャップがあまりにも大きくなって、外部衝撃や振動に脆弱になる恐れがある。
したがって、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間のギャップは、ゲッター用フィラー１２２の高さｈによって制御される。
一方、ゲッター用フィラー１２２の間の配置距離ｄは、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との厚さによって調整され、ほぼ１０〜３０ｍｍに設計することが望ましい。
このように構成された真空ガラスパネル構造体Ｂは、ゲッター機能を有する多数のゲッター用フィラー１２２によってガスの吸着効果が向上して、真空層Ｖを保持し、耐久性を向上させることができる。
このように構成された真空ガラスパネル構造体Ｂは、ゲッター機能を有する多数のゲッター用フィラー１２２によってガスの吸着効果が向上して、真空層Ｖを保持し、耐久性を向上させることができる。
したがって、本発明の実施形態によって、内部にゲッター用フィラー１２２を備えた真空ガラスパネル構造体Ｂを有する断熱用太陽電池構造物は、真空層Ｖを通じて断熱を形成して、伝導と対流とによる熱損失を防止することができる。
以下、本発明の第２実施形態による断熱用太陽電池構造物について、図４を参照して説明する。本発明の第２実施形態による断熱用太陽電池構造物は、太陽電池構造体Ａで支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間の間隔を保持するための少なくとも１つのスぺーサ１６０を含むという点で、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物と差がある。これにより、本発明の第２実施形態による断熱用太陽電池構造物に関する説明について、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物に関する説明と同じ部分は省略する。
本発明の第２実施形態による断熱用太陽電池構造物は、太陽電池構造体Ａで支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間の間隔を保持するための少なくとも１つのスぺーサ１６０を備えた構造であって、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間の少なくとも一側に太陽電池セル１４０と太陽電池セル１４０との間に備える。
スぺーサ１６０は、太陽電池構造体Ａの真ん中部分で支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に少なくとも１つに備えられるか、または太陽電池構造体Ａの面積を均等分割して、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に多数備えられることもある。
このようなスペーサ１６０は、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との材質と同じ強化ガラスまたは低鉄強化ガラスで形成されるか、またはゲッター用フィラー１２２を用いて透明部材で形成されうる。
この際、スペーサ１６０は、接着剤を用いて支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に接合されたライン状、柱状または多角形の断面を有する形態で備えられうる。
これにより、本発明の第２実施形態による断熱用太陽電池構造物は、太陽電池構造体Ａに少なくとも１つのスペーサ１６０を備えて、太陽電池構造体Ａの厚さを一定に具現することができる。特に、ゲッター用フィラー１２２の材質で形成されたスペーサ１６０は、太陽電池構造体Ａに対して外部からの浸水を防止することができ、太陽電池構造体Ａの耐久性を向上させることができる。
以下、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法について、図６Ａないし図６Ｅを参照して説明する。図６Ａないし図６Ｅは、本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法を説明する工程断面図である。
本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法は、図６Ａに示したように、まず、支持ガラス板１１０を基準に他面方向に真空ガラスパネル構造体Ｂを形成する。
具体的に、真空ガラスパネル構造体Ｂを形成するために、真空チャンバ内に支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０とを設け、下部ガラス板１２０の上面に多数のゲッター用フィラー１２２をローディングし、下部ガラス板１２０のフレームに沿って第１シーリング部１０１を備える。
ここで、ゲッター用フィラー１２２は、下部ガラス板１２０の上面に、例えば、図３に示したように、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との広さ、厚さなどによって調整された配置距離ｄを有するマトリックス配列でローディングされうる。
多数のゲッター用フィラー１２２をローディングした後、下部ガラス板１２０のフレームに沿って両面テープまたはガラスフリットのような第１シーリング部１０１を備え、第１シーリング部１０１を介して支持ガラス板１１０を下部ガラス板１２０に対応して接合するラミネーションを行う。
この際、ラミネーションを行った後、第１シーリング部１０１の厚さは、ゲッター用フィラー１２２の厚さと同様に形成されて、支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間に多数のゲッター用フィラー１２２を接合して備える。
ここで、真空ガラスパネル構造体Ｂを形成するために、真空チャンバ内で本工程が実施されるが、これに限定されず、常温大気圧状態で支持ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間に多数のゲッター用フィラー１２２を介在し、第１シーリング部１０１を通じて接合した後、支持ガラス板１１０または下部ガラス板１２０の一側に形成された吸気ホールを通じて吸気して、真空層Ｖを形成することもできる。
真空ガラスパネル構造体Ｂを形成した後、図６Ｂに示したように、支持ガラス板１１０の一面に太陽電池構造体Ａを形成するために、接着部材１４２を形成する。
ここで、接着部材１４２は、例えば、接着ペースト、両面接着材を円形、四角形などの多角形に備え、望ましくは、接着部材１４２は、両面接着テープを多角形の断面で形成して備えることができる。
このような接着部材１４２は、後述する透光性充填部１５０の形成のために透光性レジンを支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に注入する過程で太陽電池アレイを堅固に支持して、太陽電池セル１４０が落ちたり、変形されることを防止することができる。
このように備えられる接着部材１４２に対して、図６Ｃに示したように、太陽電池アレイの太陽電池セル１４０を接着部材１４２の上面に接合し、支持ガラス板１１０の一面フレームに沿って第２シーリング部１０２を形成する。
具体的に、第２シーリング部１０２は、例えば、透明性、緩衝性、弾性、引張強度などに優れた合成樹脂からなる両面テープまたはガラスフリットを用いて備えられ、太陽電池アレイの厚さと接着部材１４２の厚さとを合わせた厚さよりも厚く備えられうる。
特に、第２シーリング部１０２を形成する合成樹脂は、例えば、ＥＶＡ、ＰＶＢ、エチレン酢酸ビニル部分酸化物、ケイ素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン系樹脂などを含みうる。
このような第２シーリング部１０２を介して、図６Ｄに示したように、上部ガラス板１３０を支持ガラス板１１０に対応して接合し、第２シーリング部１０２を硬化させる。
この際、選択的に、図４に示されたスペーサ１６０が支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間で太陽電池セル１４０と太陽電池セル１４０との間の一側に少なくとも１つ接合して備えられ、上部ガラス板１３０と支持ガラス板１１０とを接合することもできる。
これにより、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に太陽電池アレイと接着部材１４２とを介在した状態で、第２シーリング部１０２によって密封した状態で、図６Ｄに示したように、透光性充填部１５０を形成するために、合成樹脂材を溶融した溶液をシリンジ２００を用いて第２シーリング部１０２の一側貫通口を通じて注入する。ここで、透光性充填部１５０を形成するための合成樹脂材は、上部ガラス板１３０を通過した光が界面で反射されずに透過される透光性を有するために、上部ガラス板１３０の屈折率と同一であるか、または略１．５〜２．０の屈折率を有する合成樹脂材を含む。これにより、透光性充填部１５０を形成するための合成樹脂材は、例えば、シリコン系樹脂材を利用することが望ましい。
この際、合成樹脂材を溶融した溶液の注入を円滑にするために、シリンジ２００が貫通する第２シーリング部１０２の一側貫通口に近接した部分に他側貫通口を形成して、注入過程で支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間の空気を排気させる。
また、透光性充填部１５０を形成するための溶液を第２シーリング部１０２の一側貫通口を通じて注入する過程は、下部ガラス板１２０から上部ガラス板１３０までの構造物を前後左右にそれぞれティルティング（ｔｉｌｔｉｎｇ）しながらなされうる。
これにより、注入過程で支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間を充填する透光性充填部１５０に気泡の発生を防止することができる。
透光性充填部１５０を形成するための溶液を充填した後、第２シーリング部１０２の一側貫通口と他側貫通口とを塞いで密封し、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間を充填する透光性充填部１５０を硬化させれば、図６Ｅに示したように、透光性充填部１５０が、支持ガラス板１１０と上部ガラス板１３０との間に太陽電池アレイを含浸した形態で備えられる。
このような透光性充填部１５０は、外部からの浸水を防止し、外部の衝撃から太陽電池セル１４０を含んだ太陽電池アレイを保護して、太陽電池構造体Ａの耐久性を向上させる。
このように構成された本発明の一実施形態による断熱用太陽電池構造物の製造方法は、中間の支持ガラス板１１０を基準に一面方向に備えられた太陽電池構造体Ａ及び他面方向に備えられた真空ガラスパネル構造体Ｂを形成して、太陽電池構造体Ａを通じて電力を生産し、同時に真空ガラスパネル構造体Ｂを通じて断熱構造を形成して、伝導と対流とによる熱損失を防止することができる。
これにより、製造された本発明の第１実施形態による断熱用太陽電池構造物１００は、透光性を有する建物の外装材として利用されて、太陽光を利用した電力を生産しながら断熱材の機能を行うので、採光機能を有しながら建物のエネルギーを節減することができる。
本発明の技術思想は、前記望ましい実施形態によって具体的に記述されたが、前述した実施形態は、その説明のためのものであり、その制限のためのものではないということを注意しなければならない。
また、当業者ならば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施が可能であるということを理解できるであろう。
本発明は、断熱用太陽電池構造物の製造方法に関連した技術分野に適用可能である。
１００：断熱用太陽電池構造物
１０１：第１シーリング部
１０２：第２シーリング部
１１０：支持ガラス板
１２０：下部ガラス板
１２２：ゲッター用フィラー
１３０：上部ガラス板
１４０：太陽電池セル
１４２：接着部材
１５０：透光性充填部
１６０：スペーサ
Ａ：太陽電池構造体
Ｂ：真空ガラスパネル構造体
１０１：第１シーリング部
１０２：第２シーリング部
１１０：支持ガラス板
１２０：下部ガラス板
１２２：ゲッター用フィラー
１３０：上部ガラス板
１４０：太陽電池セル
１４２：接着部材
１５０：透光性充填部
１６０：スペーサ
Ａ：太陽電池構造体
Ｂ：真空ガラスパネル構造体
Claims (8)
- （I）支持ガラス板を基準に他面に真空ガラスパネル構造体Ｂを形成する段階と、
（II）前記支持ガラス板を基準に一面に太陽電池構造体Ａを形成する段階と、を含み、
前記（II）段階は、
（II−１）前記支持ガラス板の一面に多数の接着部材を備える段階と、
（II−２）太陽電池アレイの太陽電池セルを前記接着部材のそれぞれの上面に接合する段階と、
（II−３）前記支持ガラス板のフレームに沿って備えられた第２シーリング部を用いて、前記支持ガラス板に対応する上部ガラス板を密封接合する段階と、
（II−４）前記支持ガラス板と前記上部ガラス板との間に透光性充填部を形成する段階と、を含み、
前記（II−４）段階は、
（II−４１）前記上部ガラス板の屈折率と同一であるか、または１．５〜２．０の屈折率を有する合成樹脂材を溶融した溶液を前記第２シーリング部の一側貫通口を通じて注入する段階と、
（II−４２）前記注入過程中に、前記上部ガラス板と前記支持ガラス板とを含んだ構造物を前後左右にティルティングする段階と、
（II−４３）前記合成樹脂材を溶融した溶液を硬化させて、前記透光性充填部を形成する段階と、
を含むことを特徴とする断熱用太陽電池構造物の製造方法。 - 前記（I）段階は、
（I−１）前記支持ガラス板と下部ガラス板とを設ける段階と、
（I−２）前記下部ガラス板の上面に多数のゲッター用フィラーをローディングする段階と、
（I−３）前記下部ガラス板のフレームに備えられた第１シーリング部を介して前記下部ガラス板と支持ガラス板とをラミネーションする段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。 - 前記ゲッター用フィラーは、ガス吸着材として、Ｔａ、Ｃｂ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＡｕのうち何れか１つの金属、前記金属のうち少なくとも２種の合成物、または前記金属の酸化物で形成されることを特徴とする請求項２に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。
- 前記ゲッター用フィラーは、湿気吸着材として、酸化カルシウム、塩化カルシウム、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、及び活性炭のうち何れか１つまたは混合物で形成されることを特徴とする請求項２に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。
- 前記ゲッター用フィラーは、０．４〜１．０ｍｍの長さと０．１〜１．０ｍｍの高さとを有する多面体または柱状に備えられることを特徴とする請求項２に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。
- 前記（II−２）段階は、
前記支持ガラス板と上部ガラス板との間に間隔を保持するための少なくとも１つのスぺーサを接合する段階をさらに含み、
前記接着部材は、接着ペーストまたは両面接着テープを用いて多角形の断面で備えられることを特徴とする請求項１に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。 - 前記（II−３）段階で、
前記第２シーリング部は、両面テープまたはガラスフリットを用いて、前記太陽電池アレイの厚さと前記接着部材の厚さとを合わせた厚さよりも厚く備えられることを特徴とする請求項１に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。 - 前記（II−４１）段階は、
前記一側貫通口に隣接した部分に備えられた他側貫通口を通じて、前記上部ガラス板と支持ガラス板との間の空気を排気することを特徴とする請求項１に記載の断熱用太陽電池構造物の製造方法。
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