KR101441359B1 - 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치 - Google Patents

광전지용 커버유리의 투과율 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 커버유리의 패턴 유무나 패턴의 형태에 관계없이 정확한 투과율을 측정할 수 있는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 커버유리의 전면에 배치되어 상기 커버유리의 전면을 향해 광을 입사시키는 광원부; 및 상기 커버유리로 입사된 후 상기 커버유리를 투과하는 광을 검출하기 위해 상기 커버유리의 후면에 배치되되, 투과된 광의 세기(intensity)가 균일한 구간 내에 배치되는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치를 제공한다.

Description

광전지용 커버유리의 투과율 측정장치{MEASUREMENT APPARATUS FOR TRANSMITTANCE OF COVER GLASS FOR PHOTOVOLTAIC CELL}
본 발명은 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 커버유리의 패턴 유무나 패턴의 형태에 관계없이 정확한 투과율을 측정할 수 있는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치에 관한 것이다.
최근, 에너지 자원 부족과 환경오염의 대책으로 고효율 광전지(photovoltaic cell)의 개발이 대규모로 이루어지고 있다. 상기 광전지는 광 에너지 예컨대, 태양 에너지를 직접 전기로 변환시키는 광 발전의 핵심소자이다. 이러한 광전지는 현재, 전기, 전자제품, 주택이나 건물의 전기 공급 그리고 산업 시설에 이르기까지 다양한 분야에 적용되고 있다.
여기서, 이러한 광전지를 외부의 오염이나 충격으로부터 보호하기 위해, 커버유리가 사용되는데, 이 커버유리의 투과율에 광전지의 전체 효율이 좌우될 수 있다. 이에 따라, 커버유리의 투과율을 높이기 위한 많은 연구 및 개발이 진행되고 있다. 그 중, 커버유리의 투과율을 높이는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째, 커버유리 표면에 반사방지 코팅을 하거나, 둘째, 도 1에 도시한 바와 같이, 커버유리 표면에 패턴을 만들어 라이트-트래핑(light-trapping) 효과를 주는 방법이 있다.
그러나 도 2에 도시한 바와 같이, 커버유리 표면에 패턴을 형성시킨 패턴유리는 빛을 산란시키기 때문에 빛이 감지기(detector)에 감지되지 않기도 한다. 이 때문에 패턴유리의 투과율을 측정하는데 어려움이 따른다.
즉, 종래에는 투과율을 측정하는데 일반적으로 사용되는 분광계(spectrometer)로 패턴유리의 정확한 투과율을 측정하는 것은 사실상 불가능한 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 커버유리의 패턴 유무나 패턴의 형태에 관계없이 정확한 투과율을 측정할 수 있는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 커버유리의 전면에 배치되어 상기 커버유리의 전면을 향해 광을 입사시키는 광원부; 및 상기 커버유리로 입사된 후 상기 커버유리를 투과하는 광을 검출하기 위해 상기 커버유리의 후면에 배치되되, 투과된 광의 세기(intensity)가 균일한 구간 내에 배치되는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치를 제공한다.
여기서, 상기 광원부는 상기 커버유리로 평행광을 입사시킬 수 있다.
이때, 상기 광원부는, 광원, 및 상기 광원으로부터 출광된 광을 평행광으로 만드는 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원과 상기 렌즈 사이에는 핀홀(pin hole)이 배치될 수 있다.
그리고 상기 광원은 할로겐 램프로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 광의 세기가 균일한 구간은 상기 커버유리와 상기 디텍터 사이가 15㎜ 이내인 구간일 수 있다.
게다가, 상기 디텍터는, 포토 다이오드 및 상기 포토 다이오드와 연결되어 있는 디지털 멀티미터(DMM)를 포함할 수 있다.
더불어, 상기 커버유리는 전면에 패턴이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 장치 구성을 통해, 빛의 손실 없이, AR(anti-reflection) 에칭 유리는 물론, 패턴 유무 및 피라미드(pyramid), 웨이브(wave) 및 미스트(mist) 등과 같은 패턴의 형태와 관계없이 다양한 타입의 커버유리에 대한 투과율을 측정할 수 있다.
또한, 포인트(point) 또는 스캔(scan) 방식으로 대형 커버유리의 투과율 측정도 가능하여 온-라인(on-line)으로 공정에 적용 가능하다.
도 1은 일반적인 커버유리의 라이트-트래핑 효과를 개략적으로 나타낸 모식도.
도 2는 종래기술에 따른 커버유리의 투과율 측정방법을 나타낸 모식도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치의 투과율 측정과정을 나타낸 모식도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치와 커버유리의 거리별 광의 세기를 나타낸 이미지.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치를 통해 다양한 종류의 커버유리에 대한 투과율을 측정한 결과와 종래 분광계를 통해 측정한 결과를 비교하여 나타낸 그래프.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치(100)는 AR(anti-reflection) 에칭 처리된 커버유리(10)는 물론, 패턴 유무 및 피라미드(pyramid), 웨이브(wave) 및 미스트(mist) 등과 같은 패턴(10a)의 형태와 관계없이 다양한 타입의 커버유리(10)에 대한 투과율을 측정하는 장치로, 광원부(110) 및 디텍터(detector)(120)를 포함하여 형성된다.
광원부(110)는 커버유리(10)의 투과율 측정에 필요한 광을 발생시키는 장치로, 커버유리(10)의 전면에 배치된다. 이 상태에서, 광원부(110)는 커버유리(10)의 전면을 향해 광을 입사시킨다.
여기서, 커버유리(10)는 광전지 예컨대, 태양전지의 일면에 장착되어 습기, 먼지, 파손 등 외부환경으로부터 태양전지를 보호하는 역할을 하게 된다. 이러한 커버유리(10)는 강화유리로 구현될 수 있는데, 예컨대, 소다라임 유리(SiO2-CaO-Na2O)와 보로실리케이트 유리(SiO2-B2O3-Na2O)로 구현될 수 있으며, 이 중, Na 및 Fe의 양은 용도에 따라 낮게 조정될 수 있다. 그리고 이러한 커버유리(10)는 투과율을 향상시키기 위해, 표면에 에칭을 통해 다공성층이 형성되거나 피라미드(pyramid), 웨이브(wave) 및 미스트(mist) 등과 같은 패턴(10a)이 형성될 수 있다. 여기서, 이와 같이, 표면이 에칭되거나 표면에 패턴(10a)이 형성된 커버유리(10)를 제조한 후 그 투과율을 측정하는 경우 다공성층 혹은 패턴(10a)으로 인해 입사된 광이 산란되어 종래의 분광계로는 정확한 투과율을 측정하는 것이 불가능하였으나 본 발명의 실시 예에 따른 투과율 측정장치(100)는 광원부(110) 및 디텍터(120)를 통해 패턴(10a) 유무 및 패턴(10a)의 형태에 관계없이 다양한 타입의 커버유리(10)에 대한 정확한 투과율을 측정할 수 있다.
한편, 이와 같은 커버유리(10)로 광을 입사시키는 광원부(110)는 정확한 투과율 측정을 위해 커버유리(10)로 평행광을 입사시키는데, 이를 위해, 광원부(110)는 광원(111) 및 렌즈(112)를 구비할 수 있다. 여기서, 광원(111)은 백색광을 출광시키는 장치로, 할로겐 램프가 광원(111)으로 사용될 수 있다. 그리고 렌즈(112)는 광원(111)으로부터 출광된 광을 평행광으로 변환시키는 역할을 하게 된다. 이에 더해, 광원(111)과 렌즈(112) 사이에는 핀홀(pin hole)(113) 배치될 수 있는데, 이 경우, 핀홀(113)은 광원(111)으로부터 출광된 광을 렌즈(112)로 모아주는 동시에 광의 세기를 증대시키는 역할을 하게 된다.
디텍터(120)는 광원(111)으로부터 출광되어 렌즈(112)를 통과하여 커버유리(10)로 입사된 후 커버유리(10)를 투과하는 광을 검출하는 장치이다. 이때, 렌즈(112)로부터 커버유리(10)로 입사되는 광은 평행광이고, 커버유리(10)를 투과하는 광은 커버유리(10)가 에칭되어 있거나 패턴(10a)이 형성되어 있는 경우 산란된 광이 된다.
한편, 이와 같은 광을 검출하기 위해, 디텍터(120)는 커버유리(10)의 후면에 배치된다. 이러한 디텍터(120)는 포인트 또는 스캔 방식으로 광을 검출할 수 있다. 이때, 디텍터(120)는 정확한 투과율을 측정하기 위해 투과된 광의 세기(intensity)가 균일한 구간 내에 배치된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 도 4 및 도5에 도시한 바와 같이, 커버유리(10)에 대한 투과율은 광의 세기가 균일한 평행광을 사용한다. 즉, 광원부(110)로부터 출광되어 커버유리(10)로 입사된 광은 패턴(10a)이 형성되어 있는 커버유리(10)를 지나면서 산란되어 퍼져 나가는데, 이때, 디텍터(120)가 입사된 빛의 크기보다 작은 크기로 형성됨에 따라, 디텍터(120)에 도달하지 못한 빛은 다른 쪽에서 산란되어 디텍터(120)에 들어오는 빛에 의해 대체된다. 따라서, 균일한 평행광이 커버유리(10)에 의해 산란되면, 투과 후 광의 세기는 일정 구간에서 균일하고, 커버유리(10)에서 멀어질수록 광의 세기가 균일한 구간은 줄어들게 된다. 즉, 커버유리(10)를 투과한 후 광의 세기가 균일한 구간 내에 디텍터(120)를 배치하면, 광의 손실 없이 투과율 측정이 가능해진다. 이때, 광의 세기가 균일한 구간은 커버유리(10)와 디텍터(120) 사이가 15㎜ 이내인 구간일 수 있다. 즉, 디텍터(120)가 커버유리(10)로부터 15㎜ 이상 떨어진 상태로 배치되면, 산란 광이 커버유리(10)로부터 디텍터(120)에 도달하는 동안 일부 손실되어 정확한 측정이 불가능해진다. 이러한 디텍터(120)는 광을 감지하는 센서인 포토 다이오드와 이와 연결되어 있는 디지털 멀티미터(DMM) 로 이루어질 수 있다.
비교 예(%0 실시 예(%)
Sample 1 97.966 98.672
Sample 2 97.521 98.407
Sample 3 96.369 97.084
Sample 4 91.010 93.524
한편, 도 6은 상기 표 1의 데이터 즉, 발명의 실시 예에 따른 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치를 통해 다양한 종류의 커버유리에 대한 투과율을 측정한 결과와 종래 분광계를 통해 측정한 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다. 여기서, 샘플1~3은 반사방지를 위해 표면을 에칭 처리한 커버유리(10)이고, 샘플4는 에칭 처리하지 않은 유리이다.
이를 보면, 종래 분광계를 통해 투과율을 특정한 비교 예보다 본 발명의 실시 예에 따른 투과율 측정장치를 통해 투과율을 측정한 경우 모든 샘플(1~4)에서 그 투과율 값이 높게 측정되었다. 이는, 디텍터(120)를 커버유리(10) 후면 중 광의 세기가 일정한 구간에 배치하여 광의 손실을 최소화시킨 상태로 투과율을 측정하였기 때문에 나타난 결과로 유추해 볼 수 있다. 그리고 표면을 에칭 처리한 커버유리(샘플 1~3)가 그렇지 않은 유리(샘플4)에 비해 투과율이 월등히 향상됨을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 투과율 측정장치 110: 광원부
111: 광원 112: 렌즈
113: 핀홀 120: 디텍터
121: 포토 다이오드 122: 디지털 멀티미터
10: 커버유리 10a: 패턴

Claims (9)

  1. 커버유리의 전면에 배치되어 상기 커버유리의 전면을 향해 광을 입사시키는 광원부; 및
    상기 커버유리로 입사된 후 상기 커버유리를 투과하는 광을 검출하기 위해 상기 커버유리의 후면에 배치되되, 투과된 광의 세기(intensity)가 균일한 구간 내에 배치되는 디텍터;
    를 포함하되,
    상기 커버유리는 전면에 피라미드, 웨이브 및 미스트 중 어느 하나로 이루어진 패턴이 형성되어 있고,
    상기 광의 세기가 균일한 구간은 상기 커버유리와 상기 디텍터 사이가 15㎜ 이내인 구간이며,
    상기 디텍터는 입사되는 광의 크기보다 작은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 커버유리로 평행광을 입사시키는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원부는,
    광원, 및
    상기 광원으로부터 출광된 광을 평행광으로 만드는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원과 상기 렌즈 사이에는 핀홀(pin hole)이 배치되는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광원은 할로겐 램프로 이루어진 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터는,
    포토 다이오드 및
    상기 포토 다이오드와 연결되어 있는 디지털 멀티미터(DMM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지용 커버유리의 투과율 측정장치.
  9. 삭제
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