KR101090119B1 - 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈에 관한 것으로서, 본 발명은 투습 방지 기능이 우수함과 더불어 방열성이 우수한 팽창흑연시트를 솔라셀 하면에 부착함으로써 내구성 및 방열성이 증가하여 솔라셀의 수명을 연장시킴과 동시에 팽창흑연시트 상면에 반사증착필름을 부착함으로써 솔라셀에서 투과한 빛을 다시 솔라셀로 재귀반사시켜 솔라셀의 효율을 높이는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 투명기판; 상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재; 상기 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀; 상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재; 상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 흑연시트; 상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 투명기판; 상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재; 상기 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀; 상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재; 상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 흑연시트; 상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈에 관한 것으로서, 본 발명은 투습 방지 기능이 우수함과 더불어 방열성이 우수한 팽창흑연시트를 솔라셀 하면에 부착함으로써 내구성 및 방열성이 증가하여 솔라셀의 수명을 연장과 발전량을 증대시킴과 동시에 팽창흑연시트 상면에 반사증착필름을 부착함으로써 솔라셀에서 투과한 빛을 다시 솔라셀로 재귀반사시켜 솔라셀의 효율을 높이는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 투명기판; 상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재; 상기 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀; 상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재; 상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 흑연시트; 상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
통상적인 태양광 발전시설은 상기의 이론에 의하면, 일조량이 최고조가 되는 계절에 태양광 발전량이 높아져야 하지만 실제로는 도 1에 도시되어진 바와 같이 일조량이 최고조에 달하는 6월보다 일조량은 적지만 대기의 기온이 선선한 4월과 11월에 태양광의 평균 발전량이 높고, 그리고 대기의 기온이 가장 높은 8월에 태양광발전용 모듈의 표면온도가 대략 60~80℃의 높은 온도를 유지할 경우에는 태양광 평균 발전 효율이 12% 수준으로 떨어진다.
상기에서 상술한 바와 같이 태양광 발전량은 태양광발전용 모듈 및 그 주변기기의 온도 변화에 의해 크게 영향을 받지만 통상적인 태양광발전용 모듈은 유리기판(10), 전면 쏠라 EVA(20), 쏠라 셀(30), 후면 쏠라 EVA(40), 백시트(Backsheet)(50)의 구조로 이루어져 있고, 이와 같은 구조를 갖는 태양광발전용 모듈의 경우 EVA 고분자 소재를 활용함으로 태양광발전용 모듈 자체에서 발생하는 열과 주변기기의 방열 효과가 낮아 태양광 발전의 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 다양한 기술들이 개발되어 특허 출원되고 있으며, 대표적인 특허로서 국내 등록특허공보 제10-0867655호에는 도 4에 도시된 바와 같이 본체(110)의 상부에 쏠라 셀(120)및 유리판(130)이 장착되고, 이 쏠라 셀(120)과 본체(110)의 바닥면 사이의 이격 공간에는 단열재(160)가 충진된 구조의 태양광발전용 모듈이 공개되어 있다. 상기와 같은 구조를 갖는 태양광발전용 모듈에서 유리판(130)은 쏠라 셀(120)을 덮어 쏠라 셀이 오염되거나 또는 훼손되는 방지할 수 있도록 보호하는 역할을 하며, 그리고 흡열판(170)은 쏠라 셀(120)에서 발생하는 열을 전달받아 냉각파이프(150) 내에 흐르는 냉각용 유체에 의해 쏠라셀(120)을 냉각하여 쏠라 셀(120)의 과열을 효과적으로 방지하기 위한 구조로 되어 있지만 냉각용 유체가 흐르는 냉각파이프(150)를 태양광발전용 모듈 내에 설치함으로써, 모듈의 무게가 무거워져서 모듈의 설치장소에 한정을 받을 뿐만 아니라 모듈의 구조가 복잡하여 제작이 까다롭고, 냉각용 유체를 저장하는 탱크를 별도로 설치하기 위한 장소를 마련해야하는 등과 같은 문제점들이 있었다.
또한 상기와 같은 문제점들이 보완된 간단한 구조를 갖는 기술의 특허로서, 국내 공개특허공보 제2005-0094179호에는 강화유리판과 EVA 수지 내에 쏠라 셀을 구비하고, EVA수지의 하부 면에 쏠라 셀이 발생하는 모듈 내부의 열을 흡수하여 외부로 방출하기 위한 열전도판이 구비된 구조의 태양광발전용 모듈이 알려져 있고, 방열기능을 갖는 상기 열전도판은 주로 알루미늄, 동, 주석, 스테인리스 등의 소재를 사용함에 따라 해안가나 또는 강변 호수 등과 같이 고온 다습한 지역의 경우에는 일정 기간이 경과할 경우 태양광발전용 모듈에 부착된 열전도판의 금속 소재의 내부까지 부식현상이 발생하여 열전도판의 방열기능과 내구성이 저하하는 문제점들이 발생할 우려가 있다.
또한, 이러한 문제점을 극복하기 위한 특허로 대한민국 특허 제10-0962642호 세라믹 코팅 방열시트를 이용한 태양광발전용 모듈이 등록된 바 있고, 상기 특허는 유리기판, 전면 쏠라 EVA, 쏠라 셀, 후면 쏠라 EVA 및 세라믹 코팅층이 형성된 방열시트의 순으로 적층된 구조로 상기 방열시트는 열전도율이 뛰어난 소재로서, 알루미늄, 동, 황동, 강판, 스테인리스 및 이와 같은 소재들과 동등 이상의 방사율 성능을 갖는 금속 박판 중에서 한 가지를 선택하여 사용하고,
또한 상기 세라믹 코팅층은 통상적인 세라믹 코팅법에 의해 방열시트의 한쪽 면 또는 양쪽 면을 세라믹 코팅하여 열전도성 세라믹 코팅층을 형성함으로써 방열과, 이를 통하여 모듈의 발전효율을 높이고자 한다.
그러나, 상기 특허의 경우에 금속시트를 방열시트로 사용할 경우에 EVA와 금속시트가 접착이 잘되지 않고 접착이 된다고 하여도 계절간 온도에 따른 차이로 인하여 금속시트가 팽창 및 수축을 반복하여 EVA와 금속시트 사이에 공극이 발생하여 EVA와 금속시트가 박리가 되며, 금속시트에 습기 등이 유입될 경우에 금속시트에 녹이 슬어 부식되고, EVA의 습기로 인한 백화현상이 일어나 셀의 영향을 주어 발전양을 저하시키는 문제점과 금속시트의 비중으로 인하여 태양광발전 모듈의 무게가 무거워지는 문제점이 있으며, 모듈값이 비싸지는 문제점이 있다.
이와 같이 현재의 태양광발전용 모듈은 내습성이 강한 소재들로 이루어져 있으므로 내습성 및 열전달 특성이 우수한 방열시트의 도입이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 극복하기 위한 것으로,
본 발명의 제1목적은 수직방향의 열전도율이 향상되는 것은 물론 상대적으로 물성이 강화되고 박리를 방지하며 인장 강도 및 찢김 강도가 강하고, 내습성이 우수한 팽창흑연시트를 방열시트로 채용한 태양광발전용 모듈을 제공하는 것이고,
본 발명의 제2목적은 솔라셀에서 투과한 광을 다시 위로 솔라셀 위로 재귀반사시켜 발전 효율을 증가시킬 수 있는 태양광반사 증착층을 채용한 태양광발전용 모듈을 제공하는 것이고,
본 발명의 제3목적은 팽창흑연시트에 마련된 하부 완충부재가 열전도성 본드로 이루어져 솔라셀에서 발생한 열을 팽창흑연시트로 전달하여 열을 효율적으로 방출시킬 수 있는 태양광발전용 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 구성으로,
본 발명인 태양광발전용 모듈은 투명기판; 상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재; 상기 상부 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀; 상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재; 상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 흑연시트; 상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 흑연시트의 상면에는 태양광 반사층이 더 포함된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양광발전용 모듈은 투명기판; 상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재; 상기 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀; 상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재; 상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 백시트; 상기 백시트 하면에 마련되는 흑연시트; 상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 흑연시트는 팽창흑연시트이고, 상기 팽창흑연시트 표면에는 혼합분산용액이 코팅되고, 상기 혼합분산용액은 분산제인 1차 용액 70중량부에 바인더 용제인 2차 용액 30중량부를 혼합하여 혼합 용액인 3차 용액을 만들고,상기 3차 용액 80중량부 내지 97중량부에 단일벽탄소나노튜브, 이중벽탄소나노튜브, 다중벽탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본, 그래핀, 플러랜 중에서 선택되는 하나를 3중량부 내지 20중량부를 혼합하여 4차 용액을 만든 후, 상기 4차 용액을 분산하고, 상기 1차 용액은 물 또는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸 이소케톤, 에틸렌글리콜류, 아닐린류, 톨루엔, 클로로포름 소디움도데실 설페트, 폴리비닐알코올, 트리톤-x,하이드로프로필 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오즈 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면,
첫째, 솔라셀 및 주변기기에서 발생하는 열을 외부로 방출시킬 수 있는 방열시트를 팽창흑연시트를 채용함으로써 솔라셀의 발전 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 쏠라셀의 수명을 연장시킬 수 있고,
둘째, 솔라셀을 통과한 광량을 다시 솔라셀로 재귀반사시킬 수 있는 태양광 반사층을 구비케 함으로써 쏠라셀의 발전 효율을 향상시킬 수 있고,
셋째, 팽창흑연시트에 마련된 하부 완충부재가 열전도성 본드로 이루어져 솔라셀에서 발생한 열을 팽창흑연시트로 전달하여 열을 효율적으로 방출시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예인 태양발전용 모듈의 분해 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 태양발전용 모듈의 분해 단면도,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 팽창흑연시트의 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 백시트의 분해 단면도,
도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 백시트의 또 다른 변형례를 나타내는 단면도,
도 7은 도 1 및 도 2에 도시된 팽창흑연시트를 대체하기 위한 또 다른 변형례를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 태양발전용 모듈의 분해 단면도,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 팽창흑연시트의 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 백시트의 분해 단면도,
도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 백시트의 또 다른 변형례를 나타내는 단면도,
도 7은 도 1 및 도 2에 도시된 팽창흑연시트를 대체하기 위한 또 다른 변형례를 나타내는 단면도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도 1 내지 4에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 태양발전용 모듈은 투명기판(10); 상기 투명기판(10) 하면에 마련되는 상부 완충부재(20); 상기 상부 완충부재(20) 하면에 마련되는 솔라셀(30); 상기 솔라셀(30) 하면에 마련되는 하부 완충부재(40); 상기 하부 완충부재(40) 하면에 마련되는 흑연시트(50); 상기 흑연시트(50) 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층(60)을 더 포함하여 이루어진다.
상기 투명기판(10)은 솔라셀(30)을 외부 충격으로부터 보호하기 위한 기능을 하며, 태양광을 투광시키기 위하여 투명 내지 반투명인 것이 바람직하고, 상기 투명기판은 반투명 강화유리 기판 또는 합성수지 기판 또는 유리기판을 사용하는 것이 통상적이다.
상기 솔라셀(30) 상하면에는 습기 등이 유입되는 것을 방지하기 위한 상부 및 하부 완충부재(20)(40)가 마련되는데, 상기 완충부재(20)(40)는 EVA를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 EVA는 Ethylene-Vinyl Acetate copolymer로서 신발밑창이나 충격흡수제로 주로 사용한다.
상기 솔라셀(30)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말하며, PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전장이 전자는 N형 반도체로, 정공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생한다. N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능해진다. 태양 전지 반도체의 재료로서는 실리콘뿐만이 아니라 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의 복합체를 사용하고 있으나, 일반적으로 실리콘을 사용한다.
상기 하부 완충부재 하면에는 팽창흑연시트가 마련되는데, 상기 흑연시트는 솔라셀 및 주변기기에서 태양광을 전기로 발전하는 과정 중에서 발생한 열을 외부로 방출하여 솔라셀의 효율 및 솔라셀의 수명을 연장시키는 기능을 한다.
본 발명에서는 상기 흑연시트(50)는 팽창흑연시트(50)로 수직방향의 열전도율이 향상되는 것은 물론 상대적으로 물성이 강화되고 박리를 방지하며 인장 강도 및 찢김 강도를 향상시키기 위하여 도 4에 도시된 것과 마찬가지로 혼합분산용액(52)을 팽창흑연시트 표면에 코팅된 것을 사용하는 것이 바람직하고,
상기 혼합분산용액(52)은 분산제인 1차 용액 70중량부에 바인더 용제인 2차 용액 30중량부를 혼합하여 혼합 용액인 3차 용액을 만들고, 상기 3차 용액 80중량부 내지 97중량부에 단일벽탄소나노튜브, 이중벽탄소나노튜브, 다중벽탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본, 그래핀, 플러랜 중에서 선택되는 하나를 3중량부 내지 20중량부를 혼합하여 4차 용액을 만든 후, 상기 4차 용액을 분산하여 이루어진다.
상기 1차 용액은 물 또는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸 이소케톤, 에틸렌글리콜류, 아닐린류, 톨루엔, 클로로포름 소디움도데실 설페트, 폴리비닐알코올, 트리톤-x,하이드로프로필 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오즈 중에서 선택되거나 상기 1차 용액은 물 또는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸 이소케톤, 에틸렌글리콜류, 아닐린류, 톨루엔, 클로로포름 소디움도데실 설페트, 폴리비닐알코올, 트리톤-x,하이드로프로필 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오즈 중에서 2개 용액을 선택하여 혼합하되 상기 선택된 2개의 용액을 각 각 50중량부로 혼합한 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2차 용액은 폴리에스터 20중량부에 우레탄 80중량부를 혼합한 것이고, 상기 제2차 용액은 실레인 2중량부에 에폭시계 98중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 팽창흑연시트에 혼합분산용액을 코팅한 팽창흑연시트의 열전도율은 표 1에 도시된 바와 같다.
상기 흑연시트(50)는 표면에 혼합분산용액이 코팅되어 내습성이 우수하나 솔라셀 및 주변기기를 외부의 습기로부터 보호하기 위하여 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 부가하는 것이 바람직한데, 상기 코팅층은 무기질 또는 유기질, 유기질과 무기질이 혼합된 하이브리드를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 무기질 재료로는 세라믹계열의 알루미나, 산화티탄, 지르코니아와 같이 금속산화물, CNT, 규소를 사용하는 것이 바람직하고, 유기질 재료로는 우레탄 또는 포리에스터, 아크릴등의 유기화학 코팅제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예로서 상기 솔라셀(30)에서 전량 흡수되지 못하고 솔라셀(30) 하부로 투과되는 태양광을 솔라셀(30) 하부로 반사시켜 솔라셀(30)의 발전 효율을 증가시키는 태양광 반사층을 흑연시트 상면에 코팅하는 것이 바람직한데, 상기 태양광 반사층(70)은 금속증착 필름이나, 광반사율을 높일 수 있는 필러가 포함된 접착제나 또는 광반사율이 90%이상인 백색 코팅제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 솔라셀(30)에서 발생한 열이 흑연시트(50)로 효율적을 전달하기 위해 매개체로 하부 완충부재(40)이 도입되고, 하부 완충부재(40)은 열전도성 접착제 또는 점착제를 사용하는 바람직하다.
지금까지 상술한 실시예는 도 1에 도시된 예를 기준으로 설명하였으며, 도 2는 기존에 설치되어 있는 기존 모듈에 팽창흑연시트를 방열시트로 부착한 것이다. 도 2에는 하부 완충부재 하면에 백시트가 더 설치된 것을 제외하고 도 1에 도시된 실시예와 동일하다.
상기 백시트(90)는 도 4에 도시된 것처럼 PET 필름(92)의 양면에 불소계열의 PVF 또는 PVDF 필름(94)이 합지된 것으로서, 상기 PVF 또는 PVDF는 내산성이 있는 불소수지계열이다.
도 2에 도시된 실시예에서는 백시트(90) 하면에 팽창흑연시트(50)가 부착되고, 백시트(90)는 열전도성 접착제 또는 점착제인 하부 완충부재(50)와 본딩하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 본 발명의 모듈을 태양광 발전용 모듈에 한정하여 설명하였지만, 상기 팽창흑연시트를 사용한 방열 기술에 관한 기술은 전장용 및 기타 조명 등의 방열시트로 적용할 수도 있다.
도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 또 다른 변형례로서,
상기 백시트는 베이스시트(110); 상기 베이스시트(110)의 하면부에 부착된 열전도층(120); 및 상기 열전도층(120)의 하면부에 배열되고, 상기 열전도층(120)에 의한 전도열을 복사 방출시키기 위한 열복사층(130);을 포함하여 이루어진다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양광발전용 솔라셀을 위한 방열체에서, 상기 베이스시트(110)는
상기 완충부재 하부에 배열되고, 그 하면부에는 열전도층(120)이 부착되어 솔라셀에서 발생하는 열을 열전도층(120)으로 전달함과 동시에, 절연층을 형성하게 된다.
우선 상기 베이스시트(110)의 상면부에는 아크릴, EVA, 우레탄 계열, 에폭시 계열의 접착제 중 어느 하나를 사용하여 상기 완충부재의 하면부에 상기 베이스시트를 접착시키게 된다.
본 발명에 따른 베이스시트(110)는 상기한 바와 같이 절연성능 및 방열성능을 갖는 PET(PolyEthylene Terephthalate), PI(PolyImide), BOPP(Bi-axially Oriented PolyPropylene), OPP, PVF(PolyVinyl Fluoride), PVDF(PolyVinylidene Fluoride), TPE(Thermo Plastic Elastomer), ETFE(Ethylene Tetrafluoro Ethylene) 및 아라미드 필름 등과 같은 고분자물질로 이루어진 박막형 시트인 것이 바람직하다.
무엇보다도 이러한 고분자물질로 이루어진 박막형 시트는 내전압(withstanding voltage, 耐電壓)이 우수하여 절연부분이 파괴될 염려가 없어 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있고,
이러한 특성은 품질규격 면에서 더 높은 내전압성이 요구되는 다양한 분야로 활용 폭을 넓힐 수 있는 이점을 갖게 된다.
또한 상기 베이스시트(110)는 내열성이 우수하여 절연층이 깨지거나 또는 파괴되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라,
박막 형태를 이룬다는 점에서 방열체 자체의 두께를 콤팩트하게 구성할 수 있다는 이점을 또한 얻을 수 있게 된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양광발전용 솔라셀을 위한 방열체에서, 상기 열전도층(120)은
상기 베이스시트(110)의 하면부에 연결되어 솔라셀(SC)에서 발생하는 열을 전도시키는 역할과, 아울러 솔라셀(SC)이 부착된 방열체이 휘어지거나 또는 변형을 방지하기 위한 보강판으로서의 역할을 하게 된다.
본 발명에 따른 열전도층(120)은 열전도성이 우수한 알루미늄, 동, 황동, 강판, 스테인리스나 이와 같은 소재들과 동등 이상의 열전도율을 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하고,
또한 이러한 재질들은 일정 이상의 강성과 내열성이 우수하여 열응력에 의한 소재의 변형을 방지할 수 있어 제품의 신뢰를 높을 수 있게 된다.
그리고 상기 열전도층(120)은 상기 베이스시트(110)의 하면부에 양면 접착 테이프나 접착제에 의하여 부착되는데,
본 발명에서는 내열성능 및 방열성능을 갖는 아크릴, EVA, 우레탄 계열의 접착제 중 어느 하나를 도입하여 상기 베이스시트(110)와 열전도층(120)을 부착시켜 접착층(40)을 형성하게 된다.
이는 상기한 바와 같은 접착제는 열전도층(120)을 구성하는 알루미늄 등과 같은 소재와 접착력이 우수하여 이종부재로 이루어진 베이스시트(110)와의 견고한 접착이 가능하게 된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양광발전용 솔라셀을 위한 방열체에서, 상기 열복사층(130)은
상기 열전도층(120)으로부터 전도열을 외부로 복사 방출하기 위해 상기 열전도층(120)의 하면부에 구비되어 방열체의 방열효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
상기 열복사층(130)은 PET(PolyEthylene Terephthalate), PI(PolyImide), BOPP(Bi-axially Oriented PolyPropylene), OPP, PVF(PolyVinyl Fluoride), PVDF(PolyVinylidene Fluoride), TPE(Thermo Plastic Elastomer), ETFE(Ethylene Tetrafluoro Ethylene) 및 아라미드 필름 등과 같은 고분자물질로 이루어진 박막형 시트가 상기 열전도층(120)의 하면부에 부착된다.
상기 열복사층(130)은 소재와 소재 사이에 배열되는 경우에는 열전도율이 낮아 열기능이 저하되지만, 어떠한 소재의 외측에 부착되어 노출되는 경우에는 열복사율이 향상되어 방열성능을 부여하는 특징으로 갖게 되어 방열성능을 향상시키게 된다.
그리고 상기 열복사층(130)은 상기 열전도층(120)에 내열성능과 방열성능을 갖는 아크릴이나, EVA 또는 우레탄 계열, 에폭시 계열의 접착제 중 어느 하나를 도입하여 열전도층(120)과 열복사층(130) 사이에 접착층이 형성되어 부착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명에 따른 열복사층(130)은 무기도료 또는 유무기 복합 하이브리드 도료 의하여 도포되어 구성되는데,
상기 열복사층은 유기고분자 물질의 경우에는 낮은 표면에너지와 낮은 분자간력으로 인하여 기계적 강도와 접착력이 없고,
반면에 무기물은 내열성, 화학적 안정성, 열전도성 및 절연성 등이 우수하지만 취성이 강하고 박막화가 어려우며, 저온 소성이 되지 않는 단점을 극복하기 위한 것이다.
즉 무기도료 또는 유무기 복합 하이브리드 도료에 의하여 형성된 열복사층(130)은 절연성능과 방열성능이 우수할 뿐만 아니라, 내열성과 접착강도가 우수하고,
더 나아가 박막화가 가능하여 제품의 신뢰성을 보장과, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 단점을 얻을 수 있게 된다.
이때 유무기 복합 하이브리드 도료에서 무기질 재료는 세라믹계열의 알루미나, 산화티탄, 지르코니아와 같이 금속산화물, CNT, 규소를 사용하는 것이 바람직하고, 유기질 재료로는 우레탄 또는 포리에스터, 아크릴등의 유기화학 코팅제를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 열복사층(130)은 절연막으로서의 역할과, 열전달막으로의 역할을 동시 수행함으로써 제품의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라,
내열성, 접착강도를 보장하여 제품의 내구성 및 신뢰성을 향상시키고, 박막화를 통하여 제품의 콤팩트하게 구성하는 것이 가능하게 된다.
또한 상기 열복사층(130)의 도입은 종래에 방열체로 사용하던 방열핀 형태의 금속소재나, 냉각 유체나, 또는 고가의 세라믹 소재에 비하여 생산 코스트를 낮추어 경제성을 도모함과 동시에,
생산성측면에서도 종래에 비하여 30% 이상 향상시킬 수 있고, 또한 열전도층에 의하여 전도된 열을 신속하게 복사 방출시킴으로써 방열효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
더 나아가 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열복사층(130)의 상면 또는 하면, 이들 모두에는 카본블랙 수지에 의하여 도포되어 형성된 카본블랙층(150)이 도입되어 열복사 성능을 높여 방열효율을 배가시킬 수 있게 되는데,
이러한 상기 카본블랙층(150)은 열복사 즉, 열전단율이 우수하여 상기 열복사층을 통하여 복사 방출되는 열을 보다 신속하게 공기 중으로 방출시켜 방열효율을 극대화시키는 역할을 하게 된다.
다만 상기 카본블랙층(150)이 상기 열복사층(130)의 상면에 형성되는 경우에는 구조상의 안정성 측면에서 유리하고,
상기 카본블랙층(150)이 상기 열복사층(130)의 하면, 즉 외부로 노출되도록 도포되어 형성된 경우에는 열복사율 측면에 유리하여 방열효율을 보다 높일 수 있게 된다.
따라서 본 발명에 따른 솔라셀(SC)을 위한 방열체에서는 상기 카본블랙층(150)은 구조적인 안정성 측면보다는 방열효율을 높이는데 기여할 수 있도록 열복사층(130)의 하면에 도포하여 외부로 노출될 수 있도록 함으로써 방열성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
다만 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만, 상기한 바와 같은 특징으로 모두 구비하기 위해 상기 카본블랙층이 상기 열복사층의 상부와 하부에 모두 구비되어 구조적인 안정성과 방열효율을 모두를 구현할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
도 7은 상기 팽창흑연시트와 코팅층을 대체하는 것으로 상기한 바와 같이 열복사층에 도포되어 동일한 기능과 효과를 발휘하게 되는 또 다른 변형례를 나타낸 것이다.
그리고 상기 태양광 반사층(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 흑연시트(50) 상부에 배열되거나, 또는 도 2에 도시된 바와 같이 백시트(90) 상부에 배열되는 것이 가능하고,
또한 상기 태양광 반사층(70)은 상기 백시트(90)가 베이스시트(110), 열전도층(120) 및 열복사층(130)으로 구성된 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 베이스시트(110)와 열전도층(120) 사에이 배열되는 것이 가능하다.
그리고 상기 태양광 반사층(70)은 금속증착 필릉이나, 또는 광반사율이 높은 필러가 포함된 접착제나, 광반사율이 90%이상인 백색 코팅제를 사용하여 반사효율을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
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.
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.
100: 태양광발전용 모듈.
10: 투명기판 20: 상부 완충부재
30: 솔라셀 40: 하부 완충부재
50: 흑연시트 52: 혼흡분산용액 코팅층
60: 코팅층 70: 태양광 반사층
90: 백시트
92: PET 필름 94: PVF 필름
110 : 베이스시트
120 : 열전도층
130 : 열복사층
150 : 카본블랙층
10: 투명기판 20: 상부 완충부재
30: 솔라셀 40: 하부 완충부재
50: 흑연시트 52: 혼흡분산용액 코팅층
60: 코팅층 70: 태양광 반사층
90: 백시트
92: PET 필름 94: PVF 필름
110 : 베이스시트
120 : 열전도층
130 : 열복사층
150 : 카본블랙층
Claims (9)
- 투명기판;
상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재;
상기 상부 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀;
상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재;
상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 흑연시트;
상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어지고,
상기 흑연시트의 상부에는 금속증착 필름으로 이루어진 태양광 반사층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
- 삭제
- 투명기판;
상기 투명기판 하면에 마련되는 상부 완충부재;
상기 완충부재 하면에 마련되는 솔라셀;
상기 솔라셀 하면에 마련되는 하부 완충부재;
상기 하부 완충부재 하면에 마련되는 백시트;
상기 백시트 하면에 마련되는 흑연시트;
상기 흑연시트 일면 또는 양면에 마련되어 흑연시트의 내구성을 증가시키는 코팅층을 더 포함하여 이루어지고,
상기 백시트와 흑연시트 사이에는 열전도성 점착제 또는 열전도성 접착제가 마련되어 열이 흑연시트로 전달되는 것을 특징으로 하는 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
- 삭제
- 제3항에 있어서, 상기 백시트는
베이스시트;
상기 베이스시트의 하면부에 부착되는 열전도층; 및
상기 열전도층의 하면부에 배열되고, 상기 열전도층에 의한 전도열을 복사 방출시키기 위한 열복사층;
을 포함하여 이루어진 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 베이스시트 또는 열복사층, 또는 이들 모두는 플라스틱 계열의 PET, PI, BOPP, OPP, PVF, PVDF, TPE, ETFE 및 아라미드 필름 중 어느 하나의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
- 제5항에 있어서,
상기 열복사층은 무기도료 또는 유무기 복합 하이브리드 도료에 의하여 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
- 제5항에 있어서,
상기 열전도층은 알루미늄, 동, 황동, 강판 및 스테인리스 스틸 중 어느 하나의 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
- 제1항, 제3항, 제5항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 흑연시트는 팽창흑연시트이고,
상기 팽창흑연시트 표면에는 혼합분산용액이 코팅되고,
상기 혼합분산용액은 분산제인 1차 용액 70중량부에 바인더 용제인 2차 용액 30중량부를 혼합하여 혼합 용액인 3차 용액을 만들고,
상기 3차 용액 80중량부 내지 97중량부에 단일벽탄소나노튜브, 이중벽탄소나노튜브, 다중벽탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본, 그래핀, 플러랜 중에서 선택되는 하나를 3중량부 내지 20중량부를 혼합하여 4차 용액을 만든 후, 상기 4차 용액을 분산하고,
상기 1차 용액은 물 또는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸 이소케톤, 에틸렌글리콜류, 아닐린류, 톨루엔, 클로로포름 소디움도데실 설페트, 폴리비닐알코올, 트리톤-x,하이드로프로필 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오즈 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈.
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|---|---|---|---|
| PCT/KR2011/007054 WO2012044017A2 (ko) | 2010-09-27 | 2011-09-26 | 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100092988 | 2010-09-27 | ||
| KR1020100092988 | 2010-09-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101090119B1 true KR101090119B1 (ko) | 2011-12-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110043062A KR101090119B1 (ko) | 2010-09-27 | 2011-05-06 | 흑연시트를 구비한 태양광발전용 모듈 |
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|---|---|
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-
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- 2011-05-06 KR KR1020110043062A patent/KR101090119B1/ko active IP Right Grant
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