KR101400206B1 - 단열용 태양전지 구조물의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 중간의 지지 유리판; 상기 지지 유리판을 기준으로 일면 방향에 구비된 태양전지 구조체(A) 및 상기 지지 유리판의 타면 방향에 구비된 진공유리패널 구조체(B)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 투광성을 갖고 태양광을 이용한 전력을 생산하면서 동시에 단열재의 기능을 수행하여, 채광 기능을 가지면서 건물의 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

단열용 태양전지 구조물의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL STRUCTURE FOR THERMAL INSULATION}
본 발명은 단열용 태양전지 구조물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. 그러나 태양전지는 제조 단가, 변환 효율 및 수명이 문제된다. 따라서 최근의 태양전지에 관한 연구는 태양전지의 효율 향상과 관련된 기술에 집중되고 있다.
특히 태양 전지를 이용한 기술들이 다양한 분야에 걸쳐 개발되면서, 선행기술문헌에 기재된 바와 같이 태양전지 모듈이 구비된 타일 등과 같이 건물 외장재에 태양전지를 적용한 제품의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 태양전지를 적용한 건물 외장재는 건물의 에너지 절감을 위한 단열 성능과 방수의 중요성이 대두하고 있다.
그러나, 이러한 태양전지를 적용한 건물 외장재는 전기 생산과 건자재 안성정을 위해 접합유리 형태로 제작되지만, 단열 효과가 낮고, 채광에는 불리한 단점이 있으며, 유리판으로 이루어진 태양전지 모듈 부분에서 수분 침투로 인해 태양전지 모듈의 성능이 저하되어 전력 생산이 저하되는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제10-1315426호
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 채광 기능을 가지면서 에너지 절감을 위한 단열 성능과 방수 기능을 구비한 단열용 태양전지 구조물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 채광 기능을 가지면서 에너지 절감을 위한 단열 성능과 수분침투의 방지 기능을 구비한 단열용 태양전지 구조물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 중간의 지지 유리판; 상기 지지 유리판을 기준으로 일면 방향에 구비된 태양전지 구조체(A); 및 상기 지지 유리판의 타면 방향에 구비된 진공유리패널 구조체(B);를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 태양전지 구조체(A)는 상기 지지 유리판에 대응하는 상부 유리판; 각각의 접착부재를 매개로 하여 상기 지지 유리판의 일면에 장착된 다수의 태양전지 셀을 포함한 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이를 둘러싸고 상기 지지 유리판과 상기 상부 유리판 사이의 테두리에 구비된 제 2 실링부; 및 상기 지지 유리판과 상부 유리판 사이에 상기 태양전지 어레이를 함침한 투광성 충진부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 진공유리패널 구조체(B)는 상기 지지 유리판에 대응하는 하부 유리판; 상기 지지 유리판과 하부 유리판 사이의 테두리에 구비된 제 1 실링부; 및 상기 지지 유리판과 하부 유리판 사이에 배치 거리(d)를 갖고 구비된 다수의 게터용 필러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 상기 지지 유리판과 상부 유리판 사이에 간격을 유지하기 위한 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하고, 상기 접착부재는 접착 페이스트 또는 양면 접착 테이프를 이용하여 다각형의 단면으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 제 2 실링부는 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여, 상기 태양전지 어레이의 두께와 상기 접착부재의 두께를 합한 두께보다 두꺼운 두께로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 투광성 충진부는 상기 상부 유리판의 굴절률과 동일하거나 또는 1.5 ~ 2.0의 유사 범위 굴절률을 갖는 합성수지 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 제 1 실링부는 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 게터용 필러는 가스 흡착 재질로서, Ta, Cb, Zr, Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, 및 Au 중 어느 하나의 금속, 상기 금속들 중 적어도 두 가지의 합성물, 또는 상기 금속의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 게터용 필러는 습기 흡착 재질로서, 산화칼슘, 염화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 및 활성탄 중 어느 하나 또는 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에서 상기 게터용 필러는 0.4 ~ 1.0 mm의 길이와 0.1 ~ 1.0 mm의 높이를 갖는 다면체 또는 기둥 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법은 (Ⅰ) 지지 유리판을 기준으로 타면에 진공유리패널 구조체(B)를 형성하는 단계; 및 (Ⅱ) 상기 지지 유리판을 기준으로 일면에 태양전지 구조체(A)를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 (Ⅰ) 단계는 (Ⅰ-1) 상기 지지 유리판과 하부 유리판을 마련하는 단계; (Ⅰ-2) 상기 하부 유리판의 상부면에 다수의 게터용 필러를 로딩하는 단계; 및 (Ⅰ-3) 상기 하부 유리판의 테두리에 구비된 제 1 실링부를 매개로 하여 상기 하부 유리판과 지지 유리판을 라미네이션하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 게터용 필러는 가스 흡착 재질로서, Ta, Cb, Zr, Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, 및 Au 중 어느 하나의 금속, 상기 금속들 중 적어도 두 가지의 합성물, 또는 상기 금속의 산화물로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 게터용 필러는 습기 흡착 재질로서, 산화칼슘, 염화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 및 활성탄 중 어느 하나 또는 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 게터용 필러는 0.4 ~ 1.0 mm의 길이와 0.1 ~ 1.0 mm의 높이를 갖는 다면체 또는 기둥 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 (Ⅱ) 단계는 (Ⅱ-1) 상기 지지 유리판의 일면에 다수의 접착부재를 구비하는 단계; (Ⅱ-2) 태양전지 어레이의 태양전지 셀을 상기 접착부재 각각의 상부면에 접합하는 단계; (Ⅱ-3) 상기 지지 유리판의 테두리를 따라 구비된 제 2 실링부를 이용하여 상기 지지 유리판에 대응하는 상부 유리판을 밀봉 접합하는 단계; 및 (Ⅱ-4) 상기 지지 유리판과 상기 상부 유리판 사이에 투광성 충진부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 (Ⅱ-2) 단계는 상기 지지 유리판과 상부 유리판 사이에 간격을 유지하기 위한 적어도 하나의 스페이서를 접합하는 단계를 더 포함하고, 상기 접착부재는 접착 페이스트 또는 양면 접착 테이프를 이용하여 다각형의 단면으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법은 상기 (Ⅱ-3) 단계에서 상기 제 2 실링부로서 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여, 상기 태양전지 어레이의 두께와 상기 접착부재의 두께를 합한 두께보다 두꺼운 두께로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 (Ⅱ-4) 단계는 (Ⅱ-41) 상기 상부 유리판의 굴절률과 동일하거나 또는 1.5 ~ 2.0의 유사 범위 굴절률을 갖는 합성수지 재질을 용융한 용액을 상기 제 2 실링부의 일측 관통구를 통해 주입하는 단계; (Ⅱ-42) 상기 주입과정 중에 상기 상부 유리판과 상기 지지 유리판을 포함한 구조물을 전후좌우로 틸팅하는 단계; 및 (Ⅱ-43) 상기 합성수지 재질을 용융한 용액을 경화시켜 상기 투광성 충진부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조방법에서 상기 (Ⅱ-41) 단계는 상기 일측 관통구에 인접한 부분에 구비된 다른 관통구를 통해 상기 상부 유리판과 지지 유리판 사이의 공기를 배기하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 투광성을 갖고 태양광을 이용한 전력을 생산하면서 동시에 단열재의 기능을 수행하여, 채광 기능을 가지면서 건물의 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조 방법은 중간의 지지 유리판을 기준으로 일면 방향에 구비된 태양전지 구조체 및 타면 방향에 구비된 진공유리패널 구조체를 동시에 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 배면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 단면도.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물을 이루는 필러의 사시도.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물을 이루는 필러의 사시도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 배면도이며, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 단면도이며, 도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물을 이루는 필러의 사시도이며, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물을 이루는 필러의 사시도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물(100)은 중간의 지지 유리판(110)을 기준으로 일면 방향에 구비된 태양전지 구조체(A) 및 타면 방향에 구비된 진공유리패널 구조체(B)를 포함한다.
구체적으로, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물(100)을 구성하는 태양전지 구조체(A)는 각각의 접착부재(142)를 매개로 하여 지지 유리판(110)의 상면에 장착된 다수의 태양전지 셀(140)을 포함한 태양전지 어레이, 태양전지 어레이를 둘러싸고 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이의 테두리에 구비된 제 2 실링부(102), 및 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 주입되어 다수의 태양전지 셀(140)을 포함한 태양전지 어레이를 함침한 투광성 충진부(150)를 포함한다.
지지 유리판(110)과 상부 유리판(130)은 플레이트 형상을 갖고, 동일한 면적으로 서로 평행하게 대향하도록 이격 구비되고, 특히 태양광을 투과하며 외부의 충격 등으로부터 태양전지 어레이를 포함한 내부를 보호하기 위해 강화유리가 사용될 수 있다. 이를 위해 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130)은 예를 들어, 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리로 구비될 수 있다.
태양전지 어레이는 각각의 접착부재(142)를 매개로 하여 지지 유리판(110)의 상면에 장착된 다수의 태양전지 셀(140), 각각의 태양전지 셀(140)을 연결하는 적어도 두 개의 리본, 다수의 리본을 연결하는 버스 리본을 포함한다. 여기서, 태양전지 셀(140)은 실리콘 재질로 이루어진 태양전지 셀을 포함하고, 접착부재(142)는 예를 들어 접착 페이스트, 양면 접착재를 원형, 사각형 등의 다각형으로 구비할 수 있으며, 바람직하게 접착부재(142)는 양면 접착 테이프를 다각형으로 형성하여 구비할 수 있다.
이와 같은 접착부재(142)는 후술하는 투광성 충진부(150)의 형성을 위해 투광성 레진을 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 주입하는 과정에서 태양전지 어레이를 견고하게 지지하여, 태양전지 셀(140)이 떨어지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
제 2 실링부(102)는 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이의 테두리에 라미네이션(Lamination)에 의해 접착 구비되어 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이를 일정한 간격으로 밀봉한다. 이를 위해 제 2 실링부(102)는 예를 들어, 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도 등이 우수한 합성수지로 이루어진 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여 구비될 수 있고, 태양전지 어레이의 두께와 접착부재(142)의 두께를 합한 두께보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
특히, 제 2 실링부(102)를 형성하는 합성수지는 예를 들어, EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), PVB(poly vinyl butyral), 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등을 포함할 수 있다.
투광성 충진부(150)는 투광성과 접착성을 갖고 광에 의해 변색되지 않는 합성수지 재질을 용융 상태로 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 주입하여 태양전지 어레이를 함침한 형태로 구비될 수 있다. 이러한 투광성 충진부(150)는 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130)에 접착되어 외부의 수분 침투를 방지하고, 외부의 충격으로부터 태양전지 셀(140)을 포함한 태양전지 어레이를 보호(passivation)하여, 태양전지 구조체(A)의 내구성을 향상시킨다.
이러한 특징을 갖는 투광성 충진부(150)는 상부 유리판(130)을 통과한 빛이 계면에서 반사되지 않고 투과되는 투광성을 갖기 위해 상부 유리판(130)의 굴절률과 동일하거나 또는 1.5 ~ 2.0의 유사 범위 굴절률을 갖는 합성수지 재질, 예를 들어 실리콘계 수지 재질로 형성될 수 있다.
반면에, 지지 유리판(110)의 타면 방향에 구비된 진공유리패널 구조체(B)는 지지 유리판(110)에 대응하는 하부 유리판(120), 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이의 테두리에 구비된 제 1 실링부(101) 및 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이에 일정한 배치 거리(d)로 구비된 다수의 게터용 필러(122)를 포함한다.
하부 유리판(120)은 상부 유리판(130)과 마찬가지로 플레이트 형상을 갖고, 동일한 면적으로 서로 평행하게 대향하도록 이격 구비되고, 예를 들어 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리로 구비될 수 있다.
제 1 실링부(101)는 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이의 테두리에 라미네이션(Lamination)에 의해 접착 구비되어, 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이를 일정한 간격으로 밀봉한다. 이러한 제 1 실링부(101)는 제 2 실링부(102)와 마찬가지로 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여 형성될 수 있다.
특히, 제 1 실링부(101)는 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120)의 사이 공간에 진공층(V)이 마련되도록 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이를 밀봉한다.
게터용 필러(122)는 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이의 진공층(V) 내에 개재되어, 제 1 실링부(101)와 함께 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이를 일정한 간격으로 유지시키고, 진공층(V)의 잔류 가스 또는 습기를 흡착하는 역할을 한다. 특히, 게터용 필러(122)는 진공층(V) 내의 잔류 가스 또는 습기를 흡착하여, 예컨대 결로 현상과 습기 발생 등을 방지할 수 있다.
이러한 게터용 필러(122)는 진공층(V) 내에 하나 이상으로 배치되어, 도 3에 도시된 바와 같이 평면상으로 매트릭스 배열(matrix arrangement)로 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 게터용 필러(122)들 사이의 배치 거리(d)는 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120)의 넓이, 두께 등에 따라 조정될 수 있다.
이러한 게터용 필러(122)의 배치는 진공층(V)의 간격을 일정하게 유지하기 위한 부수적인 목적을 위한 것으로, 진공압에 의해 발생하는 게터용 필러(122)의 주변부 응력이 유리 재질의 장기 허용 응력 이하가 되도록 설계 배치되어야 한다.
또한, 게터용 필러(122)는 잔류 가스 및 습기를 흡착하는 혼합물 재질로 형성될 수 있어서, 가스 흡착 재질로서 예를 들어 Ta, Cb, Zr, Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, Au 등의 금속, 이런 금속의 합성물, 또는 산화물을 포함하고, 습기 흡착 재질로서 예컨대, 산화칼슘, 염화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 활성탄 중 하나를 포함할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 게터용 필러(122)는 도 5a에 도시된 바와 같이 요철의 측면을 갖는 원기둥 형태로 형성되거나, 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 요철 측면을 갖는 육면체 형태로 형성될 수도 있다. 여기서, 게터용 필러(115)는 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 원기둥 및 육면체 형태에 국한되는 것은 아니며, 요철이 없는 기둥 또는 육면체, 팔면체, 십이면체 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이, 요철 측면을 갖는 육면체 또는 원기둥 형태로 이루어진 게터용 필러(122)는 0.4 ~ 1.0 mm의 길이(L) 및 0.1 ~ 1.0 mm의 높이(h)를 갖도록 형성하는 것이 바람직하고, 요철 측면에 의해 가스와 반응하는 면적이 넓어져 가스 흡착 효과를 향상시킬 수 있다.
만약, 게터용 필러(122)의 길이(L)가 0.4 mm 미만일 경우에는 지지 유리판(110)과 태양전지 구조체(A)의 하중에 의해 게터용 필러(122)가 손상되거나 게터용 필러(122)의 주변부 응력이 과대해질 우려가 있고, 반면에 게터용 필러(122)의 길이(L)가 1.0 mm를 초과할 경우에는 미관을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다.
또한, 게터용 필러(122)의 높이(h)가 0.1mm 미만일 경우에는 진공층(V)을 마련하는 데 어려움이 따를 뿐 아니라 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이에 접촉이 발생하는 문제가 야기될 수 있다.
반대로, 게터용 필러(122)의 높이(h)가 1.0 mm를 초과할 경우에는 게터용 필러(122)의 종횡비(Aspect Ratio)가 높아져 형상 안정성이 저하되므로, 게터용 필러(122)의 로딩시 눕게 될 가능성이 있으며, 이 같은 경우 진공유리패널 구조체(B)의 내구성을 저하시키는 원인이 된다. 즉, 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이의 갭이 너무 커져 외부 충격이나 진동에 취약해질 수 있다.
따라서, 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이의 갭은 게터용 필러(122)의 높이(h)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 게터용 필러(122)들 사이의 배치 거리(d)는 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120)의 두께에 따라 조정될 수 있고, 대략 10 ~ 30mm로 설계하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 진공유리패널 구조체(B)는 게터 기능을 갖는 다수의 게터용 필러(122)에 의해 가스 흡착 효과가 향상되어 진공층(V)을 유지하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라 내부에 게터용 필러(122)를 구비한 진공유리패널 구조체(B)를 갖는 단열용 태양전지 구조물은 진공층(V)을 통해 단열을 형성하여 전도와 대류에 의한 열손실을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 태양전지 구조체(A)에서 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이의 간격을 유지하기 위한 적어도 하나의 스페이서(160)를 포함한다는 점에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물과 차이가 있다. 이에 따라 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에 관한 설명에 대해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물에 관한 설명과 동일한 부분은 생략한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 태양전지 구조체(A)에서 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이의 간격을 유지하기 위한 적어도 하나의 스페이서(160)를 구비한 구조로서, 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이의 적어도 일측에 태양전지 셀(140)과 셀(140) 사이에 구비한다.
스페이서(160)는 태양전지 구조체(A)의 정중앙 부분에서 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 적어도 하나로 구비되거나, 또는 태양전지 구조체(A)의 면적을 균등 분할하여 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 다수 구비될 수도 있다.
이러한 스페이서(160)는 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130)의 재질과 동일한 강화유리 또는 저철분 강화유리로 형성되거나, 또는 게터용 필러(122)를 이용하여 투명 부재로 형성될 수 있다.
이때, 스페이서(160)는 접착제를 이용하여 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 접합된 라인 형태, 기둥 형태 또는 다각형의 단면을 갖는 형태로 구비될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물은 태양전지 구조체(A)에 적어도 하나의 스페이서(160)를 구비하여, 태양전지 구조체(A)의 두께를 일정하게 구현할 수 있다. 특히, 게터용 필러(122)의 재질로 형성된 스페이서(160)는 태양전지 구조체(A)에 대해 외부의 수분 침투를 방지할 수 있어서, 태양전지 구조체(A)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조 방법에 대해 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 설명한다. 도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조 방법은 도 6a에 도시된 바와 같이 먼저 지지 유리판(110)을 기준으로 타면 방향에 진공유리패널 구조체(B)를 형성한다.
구체적으로, 진공유리패널 구조체(B)를 형성하기 위해 진공 챔버 내에 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120)을 마련하고, 하부 유리판(120)의 상부면에 다수의 게터용 필러(122)를 로딩하며, 하부 유리판(120)의 테두리를 따라 제 1 실링부(101)를 구비한다.
여기서, 게터용 필러(122)는 하부 유리판(120)의 상부면에 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120)의 넓이, 두께 등에 따라 조정된 배치 거리(d)를 갖는 매트릭스 배열로 로딩될 수 있다.
다수의 게터용 필러(122)를 로딩한 후, 하부 유리판(120)의 테두리를 따라 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)와 같은 제 1 실링부(101)를 구비하고, 제 1 실링부(101)를 매개로 하여 지지 유리판(110)을 하부 유리판(120)에 대응하여 접합하는 라미네이션을 수행한다.
이때, 라미네이션을 수행한 후, 제 1 실링부(101)의 두께는 게터용 필러(122)의 두께와 동일하게 형성되어, 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이에 다수의 게터용 필러(122)를 접합 구비한다.
여기서, 진공유리패널 구조체(B)를 형성하기 위해 진공 챔버 내에서 공정이 이루어지지만 이에 한정되지 않고, 상온 대기압 상태에서 지지 유리판(110)과 하부 유리판(120) 사이에 다수의 게터용 필러(122)를 개재하고 제 1 실링부(101)를 통해 접합한 후, 지지 유리판(110) 또는 하부 유리판(120)의 일측에 형성된 흡기홀을 통해 흡기하여 진공층(V)을 형성할 수도 있다.
진공유리패널 구조체(B)를 형성한 후, 도 6b에 도시된 바와 같이 지지 유리판(110)의 일면에 태양전지 구조체(A)를 형성하기 위해 접착부재(142)를 구비한다.
여기서, 접착부재(142)는 예를 들어 접착 페이스트, 양면 접착재를 원형, 사각형 등의 다각형으로 구비할 수 있으며, 바람직하게 접착부재(142)는 양면 접착 테이프를 다각형의 단면으로 형성하여 구비할 수 있다.
이와 같은 접착부재(142)는 후술하는 투광성 충진부(150)의 형성을 위해 투광성 레진을 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 주입하는 과정에서 태양전지 어레이를 견고하게 지지하여, 태양전지 셀(140)이 떨어지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 구비된 접착부재(142)에 대해, 도 6c에 도시된 바와 같이 태양전지 어레이의 태양전지 셀(140)을 접착부재(142)의 상부면에 접합하고, 지지 유리판(110)의 일면 테두리를 따라 제 2 실링부(102)를 구비한다.
구체적으로, 제 2 실링부(102)는 예를 들어, 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도 등이 우수한 합성수지로 이루어진 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여 구비될 수 있고, 태양전지 어레이의 두께와 접착부재(142)의 두께를 합한 두께보다 두꺼운 두께로 구비될 수 있다.
특히, 제 2 실링부(102)를 형성하는 합성수지는 예를 들어, EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), PVB(poly vinyl butyral), 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등을 포함할 수 있다.
이러한 제 2 실링부(102)를 매개로 하여, 도 6d에 도시된 바와 같이 상부 유리판(130)을 지지 유리판(110)에 대응하여 접합하고 제 2 실링부(102)를 경화시킨다.
이때, 선택적으로, 도 4에 도시된 스페이서(160)가 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에서 태양전지 셀(140)과 셀(140) 사이의 일측에 적어도 하나 접합 구비되고, 상부 유리판(130)과 지지 유리판(110)을 대응 접합할 수도 있다.
이에 따라 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 태양전지 어레이와 접착부재(142)를 개재한 상태에서 제 2 실링부(102)에 의해 밀봉한 상태에서, 도 6d에 도시된 바와 같이 투광성 충진부(150)를 형성하기 위해 합성수지 재질을 용융한 용액을 주입기(200)를 이용하여 제 2 실링부(102)의 일측 관통구를 통해 주입한다. 여기서, 투광성 충진부(150)를 형성하기 위한 합성수지 재질은 상부 유리판(130)을 통과한 빛이 계면에서 반사되지 않고 투과되는 투광성을 갖기 위해 상부 유리판(130)의 굴절률과 동일하거나 또는 1.5 ~ 2.0의 유사 범위 굴절률을 갖는 합성수지 재질을 포함한다. 이에 따라 투광성 충진부(150)를 형성하기 위한 합성수지 재질은 예를 들어 실리콘계 수지 재질을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 합성수지 재질을 용융한 용액의 주입을 원활하게 하기 위해, 주입기(200)가 관통하는 제 2 실링부(102)의 일측 관통구에 근접한 부분에 다른 관통구를 형성하여 주입 과정에서 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이의 공기가 배기되도록 한다.
또한, 투광성 충진부(150)를 형성하기 위한 용액을 제 2 실링부(102)의 일측 관통구를 통해 주입하는 과정은 하부 유리판(120)으로부터 상부 유리판(130)까지의 구조물을 전후좌우로 각각 틸팅(tilting)하면서 이루어질 수 있다.
이에 따라, 주입과정에서 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이를 충진하는 투광성 충진부(150)에 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
투광성 충진부(150)를 형성하기 위한 용액을 충진한 후, 제 2 실링부(102)의 일측 관통구와 다른 관통구를 막아 밀봉하고 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이를 충진하는 투광성 충진부(150)를 경화시키면, 도 6e에 도시된 바와 같이 투광성 충진부(150)가 지지 유리판(110)과 상부 유리판(130) 사이에 태양전지 어레이를 함침한 형태로 구비된다.
이러한 투광성 충진부(150)는 외부의 수분 침투를 방지하고 외부의 충격으로부터 태양전지 셀(140)을 포함한 태양전지 어레이를 보호하여, 태양전지 구조체(A)의 내구성을 향상시킨다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물의 제조 방법은 중간의 지지 유리판(110)을 기준으로 일면 방향에 구비된 태양전지 구조체(A) 및 타면 방향에 구비된 진공유리패널 구조체(B)를 형성하여, 태양전지 구조체(A)를 통해 전력을 생산하고 동시에 진공유리패널 구조체(B)를 통해 단열 구조를 형성하여 전도와 대류에 의한 열손실을 방지할 수 있다.
이에 따라 제조된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단열용 태양전지 구조물(100)은 투광성을 갖는 건물의 외장재로 이용되어 태양광을 이용한 전력을 생산하면서 단열재의 기능을 수행하므로, 채광 기능을 가지면서 건물의 에너지를 절감할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 단열용 태양전지 구조물 101: 제 1 실링부
102: 제 2 실링부 110: 지지 유리판
120: 하부 유리판 122: 게터용 필러
130: 상부 유리판 140: 태양전지 셀
142: 접착부재 150: 투광성 충진부
160: 스페이서 A: 태양전지 구조체
B: 진공유리패널 구조체

Claims (20)

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  11. (Ⅰ) 지지 유리판을 기준으로 타면에 진공유리패널 구조체(B)를 형성하는 단계; 및
    (Ⅱ) 상기 지지 유리판을 기준으로 일면에 태양전지 구조체(A)를 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (Ⅱ) 단계는
    (Ⅱ-1) 상기 지지 유리판의 일면에 다수의 접착부재를 구비하는 단계;
    (Ⅱ-2) 태양전지 어레이의 태양전지 셀을 상기 접착부재 각각의 상부면에 접합하는 단계;
    (Ⅱ-3) 상기 지지 유리판의 테두리를 따라 구비된 제 2 실링부를 이용하여 상기 지지 유리판에 대응하는 상부 유리판을 밀봉 접합하는 단계; 및
    (Ⅱ-4) 상기 지지 유리판과 상기 상부 유리판 사이에 투광성 충진부를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (Ⅱ-4) 단계는
    (Ⅱ-41) 상기 상부 유리판의 굴절률과 동일하거나 또는 1.5 ~ 2.0의 유사 범위 굴절률을 갖는 합성수지 재질을 용융한 용액을 상기 제 2 실링부의 일측 관통구를 통해 주입하는 단계;
    (Ⅱ-42) 상기 주입과정 중에 상기 상부 유리판과 상기 지지 유리판을 포함한 구조물을 전후좌우로 틸팅하는 단계; 및
    (Ⅱ-43) 상기 합성수지 재질을 용융한 용액을 경화시켜 상기 투광성 충진부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (Ⅰ) 단계는
    (Ⅰ-1) 상기 지지 유리판과 하부 유리판을 마련하는 단계;
    (Ⅰ-2) 상기 하부 유리판의 상부면에 다수의 게터용 필러를 로딩하는 단계; 및
    (Ⅰ-3) 상기 하부 유리판의 테두리에 구비된 제 1 실링부를 매개로 하여 상기 하부 유리판과 지지 유리판을 라미네이션하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 게터용 필러는 가스 흡착 재질로서, Ta, Cb, Zr, Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, 및 Au 중 어느 하나의 금속, 상기 금속들 중 적어도 두 가지의 합성물, 또는 상기 금속의 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 게터용 필러는 습기 흡착 재질로서, 산화칼슘, 염화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 및 활성탄 중 어느 하나 또는 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 게터용 필러는 0.4 ~ 1.0 mm의 길이와 0.1 ~ 1.0 mm의 높이를 갖는 다면체 또는 기둥 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 (Ⅱ-2) 단계는
    상기 지지 유리판과 상부 유리판 사이에 간격을 유지하기 위한 적어도 하나의 스페이서를 접합하는 단계를 더 포함하고,
    상기 접착부재는 접착 페이스트 또는 양면 접착 테이프를 이용하여 다각형의 단면으로 구비되는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 (Ⅱ-3) 단계에서
    상기 제 2 실링부는 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여, 상기 태양전지 어레이의 두께와 상기 접착부재의 두께를 합한 두께보다 두꺼운 두께로 구비되는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
  19. 삭제
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 (Ⅱ-41) 단계는
    상기 일측 관통구에 인접한 부분에 구비된 다른 관통구를 통해 상기 상부 유리판과 지지 유리판 사이의 공기를 배기하는 것을 특징으로 하는 단열용 태양전지 구조물의 제조방법.
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