KR101294972B1 - 고온 안정성이 우수한 태양전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 안정성이 우수한 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온의 외부환경에서도 에너지 전환효율과 내구성이 양호한 태양전지에 관한 것이다.
본 발명의 태양전지는 기판 상에 형성된 반도체 층에 의하여 태양광을 전기적 에너지로 변환시키는 태양전지로서, 상기 기판의 재질은 금속이며, 상기 기판의 반도체 층 반대면에 방열층이 부착되고, 상기 방열층은 고온에서 기판으로부터 방출된 열을 흡수하고 저온에서 외부로 열을 방출시키는 캡슐 형태의 상변화 매체 및 상기 상변화 매체를 고정하고 열을 외부로 방출시키는 방열 수지로 이루어지며, 상기 방열 수지는 외부로 열방출이 용이하도록 카본 블랙, 그라파이트, 산화철, 산화인산, 알루미나, 지르코니아, 다이아몬드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 방열성 안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온 안정성이 우수한 태양전지{SOLAR CELL HAVING EXCELLENT STABILITY AT HIGH TEMPERATURE}

본 발명은 고온 안정성이 우수한 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온의 외부환경에서도 에너지 전환효율과 내구성이 양호한 태양전지에 관한 것이다.

지구의 온난화, 연료 자원의 고갈, 환경오염 등의 영향으로 화석연료를 사용하여 에너지를 채취하는 전통적인 에너지 채취 방법은 서서히 한계에 달하고 있다. 특히, 석유 연료의 경우에는 예측자마다 약간씩 상이하기는 하지만, 그리 멀지 않은 시간내에 바닥을 드러낼 것이라는 전망이 우세하다.

뿐만 아니라, 교토 의정서로 대표되는 에너지 기후 협약에 따르면, 화석 연료의 연소에 따라 생성되는 이산화탄소의 배출을 감소시킬 것을 강제적으로 요구하고 있다. 따라서, 현재의 체약국은 물론이며 향후에는 전세계 각국에 그 효력이 미쳐서 화석연료의 연간 사용량에 제약을 받을 것은 불을 보듯이 명확하다.

화석연료에 대체하기 위하여 사용되는 가장 대표적인 에너지 원으로서는, 원자력 발전을 들 수 있다. 원자력 발전은 원료가 되는 우라늄이나 플루토늄 단위 중량당 채취 가능한 에너지의 양이 크고, 이산화탄소 등의 온실가스를 발생시키지 않으므로, 상기 석유 등의 화석연료를 대체할 수 있는 유력한 무한에 가까운 대체 에너지원으로 각광 받아왔다.

그러나, 구소련 체르노빌 원자력 발전소나, 동일본 대지진에 의한 일본 후쿠시마 원자력 발전소 등의 폭발 사고는 무한의 청정 에너지원으로 간주되어 왔던 원자력의 안전성을 다시 검토하게 하는 계기가 되었으며, 그 결과 원자력이 아닌 또다른 대체 에너지의 도입이 어느 때보다도 절실히 요망되고 있다.

그 밖의 대체 에너지로서 많이 사용되고 있는 에너지 원으로서는 수력 발전을 들 수 있으나, 상기 수력 발전은 지형적인 인자와 기후적인 인자에 의해 많이 영향받기 때문에 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다. 또한, 기타의 대체 에너지원들 역시 발전양이 적거나 또는 사용 지역이 크게 제한되는 등의 이유로 화석연료의 대체수단으로까지는 사용되기 어렵다.

그러나, 태양 전지는 적당한 일조량만 보장된다면 어디서나 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 발전용량과 설비규모가 거의 직선적으로 비례하기 때문에, 가정용과 같은 소용량 수요로 사용할 경우에는 건물 옥상 등에 작은 면적으로 전지판을 설치함으로써 전력생산이 가능하다는 이점이 있어, 세계적으로 그 이용이 증가되고 있을 뿐만 아니라, 그와 관련된 연구 역시 증가하고 있다.

태양전지는 반도체의 원리를 이용한 것으로서, p-n 접합된 반도체에 일정 수준 이상의 에너지를 갖춘 빛을 조사하면 상기 반도체의 가전자가 자유롭게 이동될 수 있는 가전자로 여기되어 전자와 정공의 쌍(EHP : electron hole pair)이 생성된다. 생성된 전자와 정공은 서로 반대쪽에 위치하는 전극으로 이동하여 기전력을 발생시키게 된다.

상기 태양전지의 일반적인 구조는 도 1에 도시한 바와 같이 기판(10) 위에 하부 전극(20)/p-n접합 반도체층(30)/상부전극(40)층을 가지는 구조(50)를 나타낸다. 물론, 필요에 따라 투명창이나 반사방지막 등이 더 포함될 수도 있다.

그런데, 상기 반도체 층은 도 2에 도시한 바와 같이 에너지 전환 효율이 온도에 따라 민감하게 반응한다. 즉, 반도체 층의 전환효율은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 급격히 감소하는 현상을 나타내는데, 이는 태양광이 풍부한 시간에도 낮아진 에너지 전환효율로 인하여 발전량이 감소하는 결과를 초래한다. 뿐만 아니라, 고온의 작동환경은 태양전지의 내구성을 감소시키는 악영향을 미친다. 이러한 문제점은 특히 사막과 같은 고온 일사환경에서 사용되는 태양전지에는 더욱 치명적이다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 한가지 측면에 따르면 고온의 환경에서도 온도 변화가 크지 않은 기판을 포함한 태양전지가 제공된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 태양전지는 기판 상에 형성된 반도체 층에 의하여 태양광을 전기적 에너지로 변환시키는 태양전지로서, 상기 기판의 재질은 금속이며, 상기 기판의 반도체 층 반대면에 방열층이 부착되고, 상기 방열층은 고온에서 기판으로부터 방출된 열을 흡수하고 저온에서 외부로 열을 방출시키는 캡슐 형태의 상변화 매체 및 상기 상변화 매체를 고정하고 열을 외부로 방출시키는 방열 수지로 이루어지며, 상기 방열 수지는 외부로 열방출이 용이하도록 카본 블랙, 그라파이트, 산화철, 산화인산, 알루미나, 지르코니아, 다이아몬드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 방열성 안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 방열층은 전체 두께가 0.5~10㎛가 되도록 기판에 부착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상변화 매체는 수지 조성물 100 중량부당 1~40 중량부의 범위로 포함되는 것이 유리하다.

그리고, 상기 상변화 매체로는 상온 내지 75℃ 사이의 온도에서 상변화를 일으키는 것을 사용하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 상변화 매체는 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸 및 n-트리데칸 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 상변화 매체의 입도는 5~500nm인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 캡슐 형태의 상변화 매체는 상변화 매체의 표면에 고분자가 코팅된 형태를 가지는 것이 유리하다.

또한, 상기 기판은 강제(鋼製) 기판인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 태양전지는 기판을 통하여 외부로 열이 방출되거나 또한, 높은 상변화 엔탈피를 가지는 상변화 매체를 기판에 포함시킨 것으로서, 이러한 태양전지는 고온의 환경에서도 반도체 층의 온도변화를 둔화시킴으로써 높은 에너지 전환효율을 가짐은 물론이고 내구성도 우수하다.

도 1은 태양적인 구조를 나타낸 개략단면도,
도 2는 온도 변화에 따라 태양전지의 에너지 전환효율이 달라지는 현상을 개념적으로 나타낸 그래프, 그리고
도 3은 본 발명의 태양전지에서 기판의 하부에 상변화 매체가 부착된 형태를 나타내는 개략단면도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 발명자들은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 깊이 연구하던 중 태양전지의 기판으로 열전도도가 높은 금속재질을 이용하고, 금속재질의 기판을 통하여 전도되는 열을 흡수할 수 있도록 높은 상변화 엔탈피를 가진 매체를 방열층으로 하여 태양전지의 반도체 층이 형성된 상기 기판의 반대면에 접촉할 경우에는 외부의 온도변화가 극심하여도 태양전지의 온도변화는 최소화 할 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 태양전지는 금속제 기판(10)과 상기 기판(10)에 부착된 상변화 매체(Phase Change Material)(60)를 포함한다. 통상 매체들은 일정한 온도 또는 일정한 온도구간에서 상변화를 겪게 되는 것이 일반적이다. 이때, 상변화시에는 높은 열량이 방출되거나 소요된다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

s(고체) → l(액체), △H_{s →l} = H_l - H_s

즉, 고체에서 액체로 변화할 때에는 상기 △H(엔탈피 변화)는 양의 값을 나타내며 이는 반응시 열의 흡수가 일어났다는 것을 의미한다. 만일, 상기 반응이 T2의 온도에서 발생한다고 가정하고, 상기 매체를 T1(<T2)에서 T3(>T2)까지 가열한다고 할때, 매체의 엔탈피 변화는 다음과 같다.

△H_{1 →3} = H_l3 - H_l2 + △H_{s →l} + H_s2 - H_s1

즉, 각각의 엔탈피 변화는 고체 매체의 T1에서 T2로의 온도변화에 따른 엔탈피 변화(H_s2 - H_s1), 고체 매체가 액체로 상변화 할때의 엔탈피 변화(△H_{s →l}) 및 액체 매체의 T2에서 T3으로의 온도변화에 따른 엔탈피 변화(H_l3 - H_l2)의 합으로 나타내어진다. 그런데, 통상 상기 각 고체 또는 액체의 온도변화에 따른 엔탈피 변화는 열용량에 온도변화를 곱한 값(=mCp△T)으로 나타내어지는데, 통상의 경우 상기 온도변화에 따른 엔탈피 변화량은 태양전지로부터 방출되는 열량을 충분히 흡수할 수 있을 정도로 높지 않아, 태양전지의 온도변화를 둔화시키기에는 역부족이다.

그런데, 본 발명자들은 상기 온도변화구간에서 매체가 상변화를 일으키고 상기 상변화에 따른 엔탈피가 매우 클 경우에는 태양전지로부터 방출되는 열을 충분히 흡수하게 될 뿐만 아니라, 상기 열을 흡수하여 상변화가 일어나는 동안에는 매체의 온도의 변화가 없거나 매우 둔화되게 되기 때문에, 태양전지의 온도변화도 둔화시킬 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명에 이르게 된 것이다. 상기와 같은 상변화 매체를 이용할 경우에는 낮과 같이 고온의 환경에서는 큰 온도변화 없이 열을 흡수하고, 밤과 같은 저온의 환경에서는 열을 방출함으로써 비교적 일정하고 높은 에너지 전환효율과 높은 내구성을 얻을 수 있다. 이렇게 상변화를 일으키는 매체(간단히 '상변화 매체')들은 통상 상온(25℃)에서 75℃ 사이에서 상변화를 일으키는 것이 바람직하다. 온도가 너무 낮거나 너무 높으면 태양전지의 온도영역에서 상변화가 일어나지 않으므로 상기 온도범위에서 상변화를 일으키는 것이 바람직한 것이다.

이러한 조건을 충족시키는 상변화 매체로는 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸 및 n-트리데칸 등을 들 수 있으며, 각각의 상변화 온도는 사슬의 길이를 조절함으로써 조절가능하다. 다만, 적합한 사슬의 길이 또는 분자량은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 간단한 실험 또는 공지된 결과로부터 충분히 선택하여 적용할 수 있으므로 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.

상기의 상변화 매체는 캡슐 형태로 존재하는 것이 바람직하다. 이러한 캡슐형태의 상변화 매체에 대해서는 관련 기술분야에서 이미 다수 알려져 있으나, 그 바람직한 한가지 예를 든다면 상기의 상변화 물질 100 중량부를 고분자 단량체 70내지 120 중량부 및 유화보조제 60 내지 100 중량부의 혼합물에 용해시키고, 이를 유화제 1 내지 5 중량부가 포함된 물 600 내지 1000 중량부에 첨가하고 유화시킨 다음 개시제 0.5 내지 2 중량부를 첨가한 후 중합반응시키는 방법을 사용할 수 있다.

상기 고분자 단량체로는 당업계에서 상변화물질을 코팅하기 위하여 통상적으로 이용하는 임의의 고분자 단량체를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 멜라민 수지, 요소 수지, 젤라틴, 셀룰로오스, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리스타이렌 및 폴리비닐알콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자를 이용할 수 있다.

고분자 단량체의 양이 부족하면 상변화 물질을 충분히 캡슐화하기 어려우며, 반대로 과다하면 캡슐의 두께가 두꺼워져 잠열특성이 현저히 저하하는 문제가 있으므로 상기 고분자 단량체는 상변화 물질 100 중량부당 70 내지 120 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 유화 보조제는 안정한 유화상태를 유지할 수 있도록 하기 위하여 첨가하는 것으로서, 당업계에서 일반적으로 사용되는 것을 적용할 수 있다. 상기 유화보조제로 세틸알코올(cetyl alcohol) 또는 스테아릴알코올(stearyl alcohol) 등의 장쇄 알코올류를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 세틸알콜을 사용하는 것이 좋다.

상기 유화보조제는 상변화물질 100중량부에 대하여 60 내지 100중량부 사용하게 되는데, 그 사용량이 60중량부 미만일 경우 캡슐의 입자크기가 커져서 안정성이 떨어지는 문제점이 발생하게 되고, 그 사용량이 100중량부를 초과할 경우 잠열특성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

유화제는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 사용하면 되는데, 바람직하게는 음이온 계면활성제를 사용하는 것이 좋다. 상기 음이온계면활성제는 일반적으로 주지된 것에서 선택하여 사용하면 되는데, 예를 들어 카르복시산염, 설폰산염, 황산에스테르염 및 인산에스테르염에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 여기서 카르복시산염은 고급지방산 알칼리염, N-아크릴아미노산염, 알킬에테르 카본산염, 아실화펩티트 등이 있고, 설폰산염에는 알킬설폰산염, 알킬벤젠 및 알킬아미노산염, 알킬나프탈렌 설폰산염, 설포호박산염 등이 있으며, 황산에스테르염에는 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬아릴에테르황산염, 알킬아미드황산염 등이 있고, 인산에스테르염에는알킬인산염, 알킬에테르인산염, 알킬아릴에테르인산염 등이 있다.

상기 유화제는 상변화물질 100중량부에 대하여 1 내지 5중량부 사용하게 된다. 상기 유화제의 사용량이 1중량부 미만일 경우 캡슐의 입자가 커지는 문제점이 발생하게 되고, 그 사용량이 5중량부를 초과할 경우 잠열특성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

물은 그 사용량을 제한하지는 않지만 작업성을 고려하여 상변화물질 100중량부에 대하여 600 내지 1000중량부 사용하는 것이 좋다.

유화제가 포함된 물에 전술한 상변화물질을 고분자 단량체 및 유화보조제 혼합물에 용해시킨 것을 넣고 유화시킬 때 유화방법은 반드시 제한되는 것은 아니며 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어 호모지나이저 또는 초음파기를 이용할 수 있다. 호모지나이저를 이용하는 경우는 5 내지 30분간 5,000 내지 12,000rpm으로 교반할 수 있고, 초음파기를 이용하는 경우는 5 내지 30분간 50 내지 500watt의 강도(amplitude)로 처리하여 유화시킬 수 있다.

개시제는 고분자 단량체가 중합되면서 상변화물질을 캡슐화 할 수 있도록 하기 위하여 첨가된다. 상기 개시제로는 당업계에서 통상적으로 사용하는 개시제가 이용될 수 있으며, 예를 들면 포타슘 퍼셀페이트(Potassiumpersulfate; KPS), 아미노프로판술폰산(Aminopropanesulfonic acid; APS), 아조비스 메틸프로피오니트릴(Azobismethylpropionitrile; AIBN) 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 포타슘 퍼설페이트(Potassium persulfate)를 사용하는 것이 좋다.

상기 개시제는 상변화물질 100중량부에 대하여 0.5 내지 2중량부 첨가하게 되는데, 그 첨가량이 0.5중량부 미만일 경우 단량체의 중합이 원활하게 이루어지지 않아 캡슐화 되지 못하는 문제점이 발생하게 되고, 그 첨가량이 2중량부를 초과할 경우 필요 이상의 빠른 중합속도에 따른 안정성의 문제점이 발생하게 되므로 상기 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

중합반응시의 반응온도는 60 내지 80℃, 바람직하게는 약 70℃에서 2 내지 6시간, 바람직하게는 약 4시간 동안 중합 반응시키면 나노 캡슐화된 상변화물질을 얻을 수 있다. 얻어진 캡슐의 적절한 입도는 약 5nm 내지 500nm다. 만일 캡슐의 과다하게 클 경우에는 코팅 후 제품의 표면상태에 악영향을 주며 가장 중요하게는 코팅물질을 제조하기 위한 액상분산이 용이하지 아니하여 불리하다. 따라서, 미세한 캡슐이 분산분포되는 것이 바람직하나, 상기 5nm 이하로의 제조는 현실적으로 곤란하므로 상기 캡슐의 입도의 하한은 5nm로 한정한다.

상기 얻어진 상변화 매체는 도 3에 도시한 바와 같이 금속제 기판의 전지 구조(50)의 반대쪽 면에 부착된다. 여기서 전지 구조(50)의 반대쪽 면이라 함은 전극이나 반도체 층 등과 같이 태양광으로부터 전기에너지를 생성시키는 구조(50)가 형성된 면의 반대쪽 면을 의미한다.

이때, 상기의 상변화 매체는 수지류에 혼합되어 기판에 부착될 수 있다. 상기 수지류는 상변화 매체를 고정시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용가능하다. 다만, 보다 양호한 효과를 얻기 위해서는 상기 수지류로는 방열수지를 사용하는것이 바람직하다. 즉, 방열수지는 열전도성과 복사성이 우수하여 열을 외부로 방출하는데 유리한 성질을 가지는 수지로서, 기판으로부터 전달되어 나오는 열을 용이하게 상기 상변화 매체에 전달가능하다. 상기 방열수지는 관련기술분야에서 통상적으로 방열 수지로 언급되는 것이면 어떠한 것이든 사용가능하나 보다 바람직한 한가지 예로서는 다음과 같은 것을 들 수 있다.

본 발명에서 사용되는 방열 수지의 일례는 주제수지와 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물에 의해 형성된다.

상기 방열성 수지 조성물에서, 주제수지로는 폴리에스테르계 수지, 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acryl resin), 우레탄 수지 및 알키드 수지(alkyd resin)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 함유하는 주제 수지를 포함한다. 상기 주제수지는 당분야에서 통상적으로 사용하는 수지로 특별히 제한되지 않으나, 폴리에스테르게 수지의 경우, 비스페놀 에이와 에틸렌옥사이드를 부가 중합시킨 것으로 산가가 5 mgKOH/g 이하이고, 염기가가 5 내지 20 mgKOH/g인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 수지 조성물에 사용되는 용제는 주제 수지를 용이하게 용해시키는 역할을 하며, 구체적으로 방향족 탄화수소계, 방향족 나프타계, 이소부틸알콜계, 디프로필렌글리콜-모노에틸에테르가 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 용제는 주제수지 100 중량부에 대하여 30 내지 90 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 최종 경화된 방열층에서는 반응에 의하여 용제가 존재하지 않거나 함량 또는 존재형태가 변경될 수도 있음은 특별히 언급하지 않아도 통상의 기술자에게는 당연한 사실일 것이다ㅣ.

본 발명에서 방열성 안료는 외부로 열방출이 용이하도록 사용하는 것으로 카본 블랙, 그라파이트, 산화철, 산화인산, 알루미나, 지르코니아, 다이아몬드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 방열성 안료는 바람직하기로는 주제 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부를, 보다 바람직하기로는 5 내지 20 중량부를 사용하는 것이 적합하다. 이의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 방열성 향상에 효과가 없는 문제가 있고, 30 중량부를 초과 시에는 방열성 향상 효과의 상승이 미비하고 가격이 비싸지며 분산력이 저하되어 용액안정성이 저하되는 문제가 있다. 또한 방열성 안료는 그 존재형태가 분말일 수 있으며, 분말인 이상 그 입도는 특별히 제한하지 않는다.

상기 방열 수지 조성물에는 상기 주제 수지, 용제, 방열성 안료 외에, 윤활제, 색분리 안정제, 소포제, 레벨링제, 슬립제, 산 촉매, 웨팅제, 부착증진제, 소광제, 분산제, 경화제, 가교제 등의 첨가제를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 함량으로 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.

상변화 매체 캡슐은 수지를 형성하기 위한 상기 수지 조성물과 함께 혼합한 후 기판에 코팅 및 경화되어 부착될 수 있다. 이때, 상기 상변화 매체와 방열성 수지 조성물의 혼합은 공지된 여러가지 방법 예를 들면 물리적 분산법이나 화학적 분산법 등 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 상기 경화 방법으로는 열경화, 광경화 등 어떠한 방법이라도 사용가능하다.

이때, 상기 상변화 매체 캡슐은 수지 조성물 100 중량부당 1 ~ 40 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하며, 3~40 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 캡슐의 양이 적을 경우에는 상변화에 따른 흡열량이 감소하여 본 발명의 목적에 부합하지 않으며, 반대로 캡슐의 양이 과다하게 많으면 수지의 비율이 낮아져서 기판에 대한 충분한 접착력을 제공하기 어려우며, 수지의 점도 상승으로 인해 코팅제로서 활용이 어렵다.

또한, 상변화 매체 캡슐과 수지 조성물의 혼합물은 경화후 두께가 0.5~10㎛가 되도록 부착될 필요가 있다. 즉, 수지 조성물의 두께가 너무 얇을 경우에는 내부에 포함된 상변화 매체 캡슐의 양도 함께 감소하므로 바람직하지 않으며, 두께가 10㎛ 이상이 되면 더이상 효과 상승을 기대하기 어려울 뿐만 아니라 비용상승의 원인이 되므로 바람직하지 않다.

금속은 통상적으로 열전도도가 양호하기 때문에 본 발명의 태양전지에 사용되는 기판은 금속제이기만 하면 그 종류를 제한하지 않는다. 다만, 제조 비용 등을 고려할 경우에는 강제(鋼製)(탄소강, 스테인레스 강 등)인 것이 바람직하며, 그 중에서 스테인레스 강을 사용하는 것이 내식성 확보에 보다 유리하다.

Claims (8)

1. 기판 상에 형성된 반도체 층에 의하여 태양광을 전기적 에너지로 변환시키는 태양전지에 있어서,
   상기 기판의 재질은 금속이며,
   상기 기판의 반도체 층 반대면에 방열층이 전체 두께가 0.5~10㎛가 되도록 부착되고,
   상기 방열층은 고온에서 기판으로부터 방출된 열을 흡수하고 저온에서 외부로 열을 방출시키는 입도가 5~500nm인 캡슐 형태의 상변화 매체 및 상기 상변화 매체를 고정하고 열을 외부로 방출시키는 방열 수지로 이루어지며,
   상기 방열 수지는 외부로 열방출이 용이하도록 카본 블랙, 그라파이트, 산화철, 산화인산, 알루미나, 지르코니아, 다이아몬드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 방열성 안료를 포함하는 고온 안정성이 우수한 태양전지.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상변화 매체는 수지 조성물 100 중량부당 1~40 중량부의 범위로 포함되는 고온 안정성이 우수한 태양전지.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상변화 매체는 25℃ 내지 75℃ 사이의 온도에서 상변화를 일으키는 고온 안정성이 우수한 태양전지.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 상변화 매체는 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸 및 n-트리데칸 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 고온 안정성이 우수한 태양전지.
   
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐 형태의 상변화 매체는 상변화 매체의 표면에 고분자가 코팅된 형태인 고온 안정성이 우수한 태양전지.
   
8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 강제(鋼製) 기판인 고온 안정성이 우수한 태양전지.

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