KR101500065B1 - 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컨베이어 벨트 타입의 자동화 시스템에 의한 연속 공정을 도입하여 양산화를 실현할 수 있도록 한 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 대형 유리기판 투입 후, 모듈 크기로 절단하는 공정과, 유리기판에 전해질 주입구를 생성한 후 세척하는 공정과, 모듈 성능을 위해 각각의 전극과 기능층이 스크린 인쇄, 잉크젯 방법 등으로 이루어지 전극 인쇄 공정과, 벨트형 소결로를 이용한 소결 공정과, UV 경화기를 이용한 후처리 공정과, 염료흡착 및 유리 접합 후에 전해질을 주입하는 공정과, 전해질 주입구 실링 후에 완성된 모듈에 대한 모듈평가 공정과, 양품에 한해서 루프글래스와 완성 모듈을 접합하는 등의 모듈-패널 조립 공정 등이 컨베이어 벨트 타입(2-트랙 컨베이어 벨트)의 자동화 시스템에 의한 연속 공정으로 진행되도록 함으로써, 염료감응 태양전지 루프패널에 대한 양산화를 용이하게 실현할 수 있도록 한 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법을 제공하고자 한 것이다.
즉, 본 발명은 대형 유리기판 투입 후, 모듈 크기로 절단하는 공정과, 유리기판에 전해질 주입구를 생성한 후 세척하는 공정과, 모듈 성능을 위해 각각의 전극과 기능층이 스크린 인쇄, 잉크젯 방법 등으로 이루어지 전극 인쇄 공정과, 벨트형 소결로를 이용한 소결 공정과, UV 경화기를 이용한 후처리 공정과, 염료흡착 및 유리 접합 후에 전해질을 주입하는 공정과, 전해질 주입구 실링 후에 완성된 모듈에 대한 모듈평가 공정과, 양품에 한해서 루프글래스와 완성 모듈을 접합하는 등의 모듈-패널 조립 공정 등이 컨베이어 벨트 타입(2-트랙 컨베이어 벨트)의 자동화 시스템에 의한 연속 공정으로 진행되도록 함으로써, 염료감응 태양전지 루프패널에 대한 양산화를 용이하게 실현할 수 있도록 한 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법을 제공하고자 한 것이다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컨베이어 벨트 타입의 자동화 시스템에 의한 연속 공정을 도입하여 양산화를 실현할 수 있도록 한 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법에 관한 것이다.
염료감응 태양전지는 투명전극 위에 빛을 흡수할 수 있는 Ru 계 염료가 흡착된 TiO2 전극과 Pt 가 코팅되어 있는 상대 전극이 접합되어 있고, 그 사이에는 I-/I3 -계의 전해질이 적용된 전지를 말한다.
염료감응 태양전지는 제조 단가가 저렴하고, 투명 전극으로 제조할 수 있으며, 다양한 디자인의 태양전지를 만들 수 있는 등의 장점을 가지고 있기 때문에 많은 연구가 계속 진행되고 있고, 특히 다양한 응용 분야에 적용하려는 시도가 많이 진행되고 있는 가운데 건물통합형 태양광 발전(BIPV)용으로서 건물의 지붕이나 창문에 도입하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 맞추어, 현재 실리콘 태양전지가 자동차의 루프에 적용된 경우를 염료 감응형 태양전지로 대체하려는 시도도 진행되고 있다.
즉, 염료감응 태양전지의 응용 구조로서, 염료감응 태양전지를 단순히 평면 유리 기판위에 제작하거나, 플렉서블한 염료감응 태양전지를 가방이나 옷등 구부러진 곳에 적용하려는 시도만이 진행되고 있는 상황에서 탈피하여, 자동차의 선루프패널 및 파노라마 선루프패널 등에 적용하려는 시도가 진행되고 있다.
이와 같이, 기존 실리콘 태양전지를 대체하고자, 저가형 차세대 태양전지로서 반투명성이면서 디자인 및 색상을 다양하게 구현할 수 있는 염료감응 태양전지가 개발되는 시점에 있지만, 아직까지 실질적이고 효율적인 양산화 공정 및 설비 등이 갖추어지지 않고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 대형 유리기판 투입 후, 모듈 크기로 절단하는 공정과, 유리기판에 전해질 주입구를 생성한 후 세척하는 공정과, 모듈 성능을 위해 각각의 전극과 기능층이 스크린 인쇄, 잉크젯 방법 등으로 이루어지 전극 인쇄 공정과, 벨트형 소결로를 이용한 소결 공정과, UV 경화기를 이용한 후처리 공정과, 염료흡착 및 유리 접합 후에 전해질을 주입하는 공정과, 전해질 주입구 실링 후에 완성된 모듈에 대한 모듈평가 공정과, 양품에 한해서 루프글래스와 완성 모듈을 접합하는 등의 모듈-패널 조립 공정 등이 컨베이어 벨트 타입(2-트랙 컨베이어 벨트)의 자동화 시스템에 의한 연속 공정으로 진행되도록 함으로써, 염료감응 태양전지 루프패널에 대한 양산화를 용이하게 실현할 수 있도록 한 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 염료감응 태양전지 모듈과 루프 글래스가 접합된 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법을 제공하고자 한 것으로서, 대형 유리기판을 컨베이어에 투입하여 절단부에서 모듈 단위로 절단하는 공정과; 상기 모듈 단위로 절단된 유리기판 중, 상대전극이 인쇄될 유리기판에 전해질 주입구를 형성하고, 작동전극(광전극)이 인쇄될 유리기판은 작동전극 인쇄부로 이송되어 일표면에 작동전극을 인쇄하는 공정과; 상기 전해질 주입구가 형성된 유리기판을 비롯한 작동전극이 인쇄된 유리기판에 대한 세척 및 건조 공정과; 세척 및 건조된 유리기판에 TiO2 광전극, Ag 집전극, Pt 상대전극이 인쇄되도록 한 전극인쇄 공정과; 상기 전극인쇄 공정이 종료된 유리기판의 전극을 건조하여 소결시키는 공정과; 상기 유리기판에 인쇄된 각 전극 표면에 전극 보호층을 인쇄하는 공정과; 상기 전극보호층이 인쇄된 유리기판 중, 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판은 염료흡착 공정을 실시하고, 작동전극이 인쇄되지 않은 유리기판은 상대전극을 인쇄하기 위한 상대전극 인쇄부로 이동되어 그 표면에 상대전극을 인쇄하는 공정과; 상기 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과, 상대전극이 인쇄된 유리기판을 일정한 거리로 이격시킨 상태에서 상호 접합하는 유리 접합 공정과; 상기 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과, 상대전극이 인쇄된 유리기판 간의 사이공간에 전해질을 주입하는 공정과; 전해질 주입 후에 전해질 주입 장비를 이용하여 전해질 주입구를 실링시키는 공정과; 전해질 주입구의 실링 공정으로 최종 완성된 염료감응 태양전지 단위 모듈에 대한 모듈 평가 공정과; 양품으로 판정된 염료감응 태양전지 단위 모듈과, 루프패널을 접합시키는 루프패널-모듈 접합 공정; 을 포함하는 파노라마 선루프의 실질적인 양산 공정이 2-트랙 컨베이어 벨트를 통해 연속 공정으로 진행되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 대형 유리기판을 모듈 크기로 절단하는 공정과, 유리기판에 전해질 주입구를 생성한 후 세척하는 공정과, 세척된 유리기판에 전극을 인쇄하는 공정과, 벨트형 소결로를 이용한 소결 공정과, UV 경화기를 이용한 후처리 공정과, 염료흡착 및 유리 접합 후에 전해질을 주입하는 공정과, 전해질 주입구 실링 후에 완성된 모듈에 대한 모듈평가 공정과, 양품에 한해서 루프글래스와 완성 모듈을 접합하는 공정 등을 포함하는 일련의 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정을 하나의 컨베이어 벨트 타입(2-트랙 컨베이어 벨트)의 자동화 시스템을 이용한 연속 공정으로 진행함으로써, 염료감응 태양전지 루프패널에 대한 양산화를 용이하게 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정을 나타낸 공정도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 유리 절단 장비를 나타낸 이미지,
도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전해질 주입구 제작용 드릴 장비를 나타낸 이미지,
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전극 인쇄 장비를 나타낸 이미지,
도 5는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전해질 주입 장비를 나타낸 이미지,
도 6은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전해질 주입구 실링 장비를 나타낸 이미지,
도 7은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널의 완성된 모습을 나타낸 개략도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 유리 절단 장비를 나타낸 이미지,
도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전해질 주입구 제작용 드릴 장비를 나타낸 이미지,
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전극 인쇄 장비를 나타낸 이미지,
도 5는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전해질 주입 장비를 나타낸 이미지,
도 6은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널 제조 공정 중 전해질 주입구 실링 장비를 나타낸 이미지,
도 7은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 루프패널의 완성된 모습을 나타낸 개략도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 차량용 염료감응 태양전지 모듈에 대한 양산 공정 뿐만 아니라, 제조된 모듈과 루프 글래스를 접합하는 염료감응 태양전지 적용 파노라마 선루프의 실질적인 양산 공정이 연속 공정으로 이루어질 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 염료감응 태양전지 단위 모듈과, 이 단위 모듈과 루프 글래스가 접합된 염료감응 태양전지 루프패널을 제조하는 전체 시스템의 각 공정부는 연속 공정을 위한 컨베이어 벨트로 연결되고, 선택적인 부분에서는 해당 공정을 이행하기 위해 부분적으로 2-트랙(track) 컨베이어 벨트로 연결된다.
여기서, 본 발명의 염료감응 태양전지 루프패널 제조를 위한 염료감응 태양전지 단위 모듈을 제조하는 공정을 첨부한 도 1을 참조로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 대형 유리기판을 컨베이어에 투입하여 절단부로 이송시킨다.
이때, 상기 대형 유리기판을 컨베이어에 투입하기 위하여 로봇 암(arm)이 대형 유리기판의 상면을 흡착하는 로봇암을 이용한 공기 상부 흡착 방법을 이용하거나, 대향 유리기판이 적재된 트레이(tray)의 저면을 흡착하는 트레이를 이용한 공기 하부 흡착 방법을 이용할 수 있으며, 트레이를 이용한 하부 흡착 방법의 경우에는 원활한 양산 공정(절단부)으로 이동하기 위해 트레이 위에 롤러(roller)나 벨트를 적용할 수 있다.
이어서, 절단부(10)에서 대형 유리기판을 모듈 단위로 절단하는 공정이 진행된다.
상기 대형 유리기판의 절단부(10)는 다이아몬드를 이용한 유리 절단 장비(도 2a 참조)를 이용한 물리적인 방법과, 레이저 스크라이빙 장비(도 2b 참조)를 이용하는 방법이 적용될 수 있고, 다이아몬드를 이용하면 비용면에서 유리한 면이 있지만, 절단면의 상태나 발생되는 파티클을 고려하면 레이저를 이용하는 방법이 더 유리하다.
다음으로, 절단된 유리기판에 전해질 주입구를 형성하는 공정이 진행된다.
즉, 두 장의 유리기판(작동전극이 인쇄된 유리기판과 상대전극이 인쇄된 유리기판)이 이격 배치된 상태에서 그 사이 공간에 전해질을 주입하기 위하여 각 유리기판에 전해질 주입구를 미리 형성하는 공정이 진행된다.
특히, 상기 모듈 단위로 절단된 유리기판 중, 상대전극이 인쇄될 유리기판에 전해질 주입구를 형성하고, 작동전극(광전극)이 인쇄될 유리기판은 작동전극 인쇄부로 이송되어 일표면에 작동전극이 인쇄된다.
이때, 상기 전해질 주입구는 드릴 장비(도 3 참조)나 레이저 장비를 이용할 수 있으며, 드릴은 공정 적용은 유리하나 미세구멍이나 박막유리에는 적용이 용이하지 않은 단점이 있고, 레이저의 경우에는 유리 파편이 발생하지 않고 공정 충격이 적어 박막 유리 적용에 유리하다.
이어서, 전해질 주입구가 형성된 유리기판(상대전극이 인쇄될 유리기판)과 작동전극이 인쇄된 유리기판에 대한 세척 및 건조 공정이 진행된다.
상기 각 유리기판에 대한 세척은 초음파 세척법과 롤러클리닝 방법을 사용할 수 있으며, 초음파 세척은 유리기판이 컨베이어 벨트를 타고 지나갈 때, 유리기판의 이물질 및 표면 청결을 위한 세정액으로서 아세톤(acetone)→ 증류수(di-water)→ 에탄올(ethanol)이 초음파에 의하여 차례로 유리기판에 제공되어 이루어진다.
한편, 롤러(roller)를 이용하는 경우에는 롤러 표면의 미세 기능기에 의해 유리 세척액이 직접적으로 부딪혀지면서 유리세척이 이루어질 수 있다.
이러한 세척 공정 후에 80 ℃ 이상의 핫플레이트 위로 컨베이어 벨트가 지나가도록 함으로써, 유리기판 표면에 남아 있는 세척 용액을 증발시키는 건조 공정이 연속적으로 진행된다.
다음으로, 세척된 FTO 유리기판에 대한 전극인쇄 공정이 진행된다.
즉, TiO2 광전극, Ag 집전극, Pt 상대전극 등이 각각의 유리기판에 스크린 인쇄장비(도 4 참조)를 이용한 스크린 인쇄법, 잉크젯 프린팅 방법, 나노 임프린트 방법, 화학기상증착방법(CVD) 중 선택된 하나의 방법에 의하여 인쇄된다.
특히, 유리기판에 인쇄되는 각각의 전극은 서로 겹침이 없어야 하며 번짐현상이 발생하지 않아야 하고, 각 전극 재료마다 원하는 인쇄 높이가 각각 다르기 때문에, 스크린 인쇄법의 경우에는 스퀴즈 압력이나 플레이트의 높이를 조절하고, 잉크젯 프린팅 방법의 경우에는 잉크 분사 압력이나 노즐의 크기를 조절하면서 원하는 높이의 전극을 인쇄할 수 있다.
이때, 각각의 전극 소재는 공기 중에 장시간 노출될 경우, 유기물 용매나 구성 성분이 변형을 일으키므로, 각각의 전극소재(페이스트)는 별도의 페이스트 교반기에서 최적의 상태로 교반 유지시키도록 하고, 교반기의 분사노즐을 이용하여 인쇄 직전에 유리 기판에 뿌려지도록 함으로써, 최적 상태의 전극인쇄를 할 수 있다.
또한, 상기 교반기의 경우, 페이스트(전극, 상대전극, 전극보호재료)의 인쇄상태를 최상으로 유지하고, 공기에 의한 변질을 막아주며, 이물질의 침투를 차단하는 역할을 하고, 교반기의 노즐이나 디스펜서를 통하여 페이스트 상태의 전극재료가 인쇄 바로 직전에 도포되도록 하여 최상의 상태로 유리기판에 전극이 형성될 수 있도록 한다.
이어서, 상기 전극인쇄 공정이 종료된 유리기판의 전극을 건조하여 소결시키는 공정이 진행된다.
이를 위해, 전극이 인쇄된 유리기판 즉, 전극이 인쇄된 모듈이 벨트타입 소결로내에 컨베이어 벨트를 타고 들어가면, 핫벨트(Hot-belt)에 의한 직접적인 열의 전달과 열풍 대류에 의한 방법에 의하여 인쇄된 전극재료에 대한 소결이 이루어진다.
또한, 소결이 종료된 유리기판이 다음 공정인 전극 보호층 인쇄 공정으로 안정적으로 투입되도록 소결로의 말단부에는 쿨링 시스템이 접목되어 50 ℃ 이하 온도에서 전극 보호층 인쇄 공정으로 넘어가게 된다.
다음으로, 상기 유리기판에 인쇄된 각 전극 표면에 전극 보호층을 인쇄하는 공정이 진행된다.
상기 전극 보호층은 Bi(비스무스)나 V(바나듐)원소가 포함되어 있는 글라스프릿(Glass frit)이나 UV 경화제 등이 사용 가능하고, 각 전극을 완벽하게 보호하기 위해서는 충분히 도포가 되어야 하기 때문에 전극 구조보다 약 0.1mm 이상 넓은 넓이를 가지고 인쇄되도록 한다.
이때, 상기 전극 보호층으로서 글라스 프릿을 이용하는 경우는 다음 단계에서 소결을 진행하고, UV 경화제를 사용하는 경우에는 UV경화기를 이용하여 경화시킨다.
다음으로, 전극 보호층에 대한 소결이나 UV경화가 마무리되면, 작동전극(광전극)이 인쇄된 것은 염료흡착 공정으로 이동하고, 작동전극이 인쇄되지 않은 것은 상대전극을 인쇄하기 위한 상대전극 인쇄부로 이동되어 그 표면에 상대전극이 인쇄된다.
한편, 상기 작동전극이 인쇄된 유리기판에 대한 염료흡착 공정 시, 컨베이어 벨트 위에 있는 유리기판을 통상의 염료흡착 시스템에 효과적으로 적층하기 위하여, 이동식 트레이를 이용하여 염료흡착 시스템에 서랍식으로 쌓아올리도록 한다.
따라서, 염료흡착은 여러장의 유리기판(작동전극이 인쇄된 것)을 한 번에 대량의 전해질에 담구어 작동전극에 전해질을 흡착시켜 이루어지며, 이때 흡착시간을 최소한으로 단축시키기 위해 온도를 조절하고 전해질을 순환시킬 수 있다.
다음으로, 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과, 상대전극이 인쇄된 유리기판을 일정한 거리로 이격시킨 상태에서 상호 접합하는 공정이 진행된다.
이때, 유리 접합 공정의 경우, 스크린 인쇄법과 노즐을 통한 분쇄법이 이용 가능하다.
상기 스크린 인쇄법은 유리기판의 외곽 테두리에 글라스 프릿, UV 혹은 그 외의 접합 소재를 인쇄한 후 열과 압력에 의해 상호 접합시키는 방법이고, 또한 노즐을 통한 분쇄법은 유리기판의 테두리 부분에 접합 소재를 도포한 후 상호 접합하는 방법이며, UV를 도포한 경우에는 빛에 균일하게 노광시키기 위해 UV경화기의 광원에 따라 유리기판(모듈)을 움직여서 균일한 접합이 가능하다.
또한, 유리기판(모듈) 간의 접합 강도를 증가시키기 위해 모듈 외곽부분에 추가의 접합소재를 더 코팅할 수 있다.
다음으로, 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과, 상대전극이 인쇄된 유리기판 간의 사이공간에 전해질 주입 장비(도 5 참조)를 이용한 전해질 주입 공정이 진행된다.
즉, 상기와 같이 상대전극이 인쇄된 유리기판에는 앞선 전해질 주입구 형성 공정에서 전해질 주입구가 형성된 상태인 바, 이 전해질 주입구에 분사노즐 또는 주사를 삽입하여 전해질을 주입함으로써, 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과 상대전극이 인쇄된 유리기판 간의 사이공간에 전해질이 채워진다.
이때, 전해질 주입시 전해질이 끝까지 들어가지 않거나 기포가 발생하는 현상을 방지하기 위하여 상대전극이 인쇄된 유리기판에 전해질 주입구를 2개 형성하여, 한 쪽으로는 전해질을 주입하고 다른 한쪽에서는 전해질을 빨아들이는 과정을 지속적으로 반복함으로써, 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과 상대전극이 인쇄된 유리기판 간의 사이공간에 전해질이 골고루 퍼지며 채워지게 된다.
한편, 상기 전해질은 일반적은 N719 계열의 전해질을 이용할 수 있으며, 이온성 액체 전해질이나 고체 전해질 또한 이용가능하다.
이어서, 전해질 주입 후에 전해질 주입 장비(도 6 참조)를 이용하여 전해질 주입구를 실링시키기 위한 공정이 진행된다.
즉, UV 경화제나 실링용 유리를 덮어서 전해질 주입구를 밀봉하게 되는데, 이 경우 후처리 공정으로 UV 경화기나 레이저 실링을 이용한다.
좀 더 상세하게는, 상기 전해질 주입구 밀봉 방법에는 UV경화기와 레이저가 이용 가능한 바, 전해질 주입구에 UV경화제를 도포하고 UV 경화기에 매우 단시간 노출하여 전해질 주입구를 밀봉하거나, 레이저 이용방법은 전해질 주입구 위에 얇은 글라스 1장을 올려놓은 매우 짧은 시간동안 강한 파장의 레이저를 비춰서 글라스를 순간적으로 녹이는 방법이다.
이와 같이 전해질 주입구를 밀봉 완료하면, 염료감응 태양전지 단위 모듈이 완성된다.
한편, 상기 염료감응 태양전지 단위 모듈의 성능 향상을 위하여 모듈 후면에 반사막이나 UV 컷(cut) 필름 등의 기능층이 추가로 도입될 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 완성된 염료감응 태양전지 단위 모듈에 대한 모듈 평가(성능 테스트) 공정이 진행된다.
모듈 테스트는 성능테스트과 내구테스트로 나누어 진행되며, 성능 테스트는 단위 시간 동안 빛을 비추었을 때 발생하는 단락전류와 개방전압을 측정하여 출력(W)를 평가하고, 또한 내충격 테스트 및 가속 내구(항온 및 항습 등)를 단위 시간동안 평가하여 태양전지 모듈의 양품/불량품 판정을 한다.
이어서, 양품으로 판정된 염료감응 태양전지 단위 모듈을 루프패널(루프 글래스)과 접합시키는 루프패널-모듈 접합 공정이 진행됨으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 염료감응 태양전지 루프패널이 완성된다.
루프패널-모듈을 상호 접합 조립하기 전에 루프패널의 하부(접합면)에 전면적에 걸쳐 탄성폴리머를 코팅하는 바, 이 폴리머는 저온에서 코팅가능한 소재이며 모듈의 어레이 설계에 따라 모듈을 부착할 때의 접합소재 기능을 하게 된다.
이때, 루프패널과 접합되는 모듈과 모듈 간의 접촉에 따른 저항을 최소화하기 위해 각 모듈의 전극부분에 전도성 물질을 코팅하고, 배선처리를 위해 구리선을 부착하도록 한다.
또한, 전도성 물질 및 구리선이 부착된 모듈 하부에 내충격 강도 및 절연성, 그리고 사용자 안전을 위한 루프패널 보호막을 코팅함으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 염료감응 태양전지 루프패널이 완성되며, 이때의 보호막은 필름이나 플렉서블 소재를 사용한다.
최종적으로, 염료감응 태양전지 루프패널에 대한 성능 평가가 더 진행된다.
이와 같이 제작된 염료감응형 태양전지 루프패널(파노라마 선루프)는 무한히 공급되는 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 운전자 부재시(시동이 꺼진 상태)에서도 보조전력원으로 활용이 가능하고, 따라서 미래차량 개발에서 점점 중요시 되고 있는 연비개선의 효과도 기대할 수 있다.
또한, 불투명한 실리콘 태양전지와는 다르게 빛을 투과하는 특성을 가지고 있기 때문에 파노라마 루프 본연의 시광성과 감성품질을 만족시킬 수 있고, 염료감응 태양전지의 제조비용이 저렴하고 무게 또한 가볍기 때문에 연비가 중요시되는 미래차량에 유용하게 적용 가능하다.
Claims (10)
- 염료감응 태양전지 모듈과 루프 글래스가 접합된 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법에 있어서,
대형 유리기판을 컨베이어에 투입하여 절단부에서 모듈 단위로 절단하는 제1 공정과;
상기 모듈 단위로 절단된 유리기판 중, 상대전극이 인쇄될 유리기판에 전해질 주입구를 형성하고, 작동전극(광전극)이 인쇄될 유리기판은 작동전극 인쇄부로 이송되어 일표면에 작동전극을 인쇄하는 제2 공정과;
상기 전해질 주입구가 형성된 유리기판을 비롯한 작동전극이 인쇄된 유리기판에 대한 세척 및 건조를 수행하는 제3 공정과;
세척 및 건조된 유리기판에 TiO2 광전극, Ag 집전극, Pt 상대전극을 인쇄하는 제4 공정과;
상기 제4 공정이 종료된 유리기판의 전극을 건조하여 소결시키는 제5 공정과;
상기 유리기판에 인쇄된 각 전극 표면에 전극 보호층을 인쇄하는 제6 공정과;
상기 전극보호층이 인쇄된 유리기판 중, 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판은 염료흡착 공정을 실시하고, 작동전극이 인쇄되지 않은 유리기판은 상대전극을 인쇄하기 위한 상대전극 인쇄부로 이동되어 그 표면에 상대전극을 인쇄하는 제7 공정과;
상기 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과, 상대전극이 인쇄된 유리기판을 일정한 거리로 이격시킨 상태에서 상호 접합하는 제8 공정과;
상기 작동전극(광전극)이 인쇄된 유리기판과, 상대전극이 인쇄된 유리기판 간의 사이공간에 전해질을 주입하는 제9 공정과;
전해질 주입 후에 전해질 주입 장비를 이용하여 전해질 주입구를 실링시키는 제10공정과;
전해질 주입구의 실링 공정으로 최종 완성된 염료감응 태양전지 단위 모듈에 대한 모듈 평가를 수행하는 제11 공정과;
양품으로 판정된 염료감응 태양전지 단위 모듈과, 루프패널을 접합시키는 제12 공정;
을 포함하며,
파노라마 선루프의 양산 공정이 2-트랙 컨베이어 벨트를 통해 연속 공정으로 진행되되, 상기 제1 내지 제11 공정은 상기 2-트랙 컨베이어 벨트의 제1 트랙 영역에서 순차적으로 진행되고 상기 제12 공정은 상기 2-트랙 컨베이어 벨트의 제2 트랙 영역에서 진행되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 공정은:
다이아몬드를 이용한 유리 절단 장비를 이용한 물리적인 방법과, 레이저 스크라이빙 장비를 이용하는 방법에 의하여 진행되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제3 공정에서의 세척은:
유리기판이 컨베이어 벨트를 타고 지나갈 때, 유리기판의 이물질 및 표면 청결을 위한 세정액으로서 아세톤(acetone)→ 증류수(di-water)→ 에탄올(ethanol)이 초음파에 의하여 차례로 유리기판에 제공되도록 한 초음파 세척법과, 롤러 표면의 미세 기능기에 의해 유리 세척액이 직접적으로 부딪혀지면서 유리세척이 이루어지는 롤러클리닝 방법 중 선택된 하나의 방법에 의하여 진행되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제3 공정에서의 건조는:
세척 공정 후에 80 ℃ 이상의 핫플레이트 위로 컨베이어 벨트가 지나가도록 함으로써, 컨베이어 위의 유리기판 표면에 남아 있는 세척 용액을 증발시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제4 공정은:
스크린 인쇄장비를 이용한 스크린 인쇄법, 잉크젯 프린팅 방법, 나노 임프린트 방법, 화학기상증착방법(CVD) 중 선택된 하나의 방법에 의하여 진행되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제4 공정 중 사용되는 전극 소재는 별도의 페이스트 교반기에서 교반 유지된 후, 인쇄 직전에 교반기로부터 유리 기판에 도포되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제5 공정은:
전극이 인쇄된 모듈이 벨트타입 소결로내에 컨베이어 벨트를 타고 들어가면, 핫벨트(Hot-belt)에 의한 직접적인 열의 전달과 열풍 대류에 의한 방법에 의하여 인쇄된 전극재료에 대한 소결이 이루어지도록 한 것임을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극 보호층은:
Bi(비스무스)나 V(바나듐)원소가 포함되어 있는 글라스프릿(Glass frit)을 전극 보다 더 넓게 도포하여 소결시키거나, UV 경화제를 도포하여 경화시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제8 공정은:
유리기판의 외곽 테두리에 글라스 프릿, UV 혹은 그 외의 접합 소재를 인쇄한 후 열과 압력에 의해 상호 접합시키는 스크린 인쇄법과, 유리기판의 테두리 부분에 접합 소재를 도포한 후 상호 접합하는 노즐을 통한 분쇄법 중 선택된 하나의 방법에 의하여 진행되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제10 공정은:
전해질 주입구에 UV경화제를 도포하고 UV 경화기에 노출하여 전해질 주입구를 밀봉하거나, 전해질 주입구 위에 얇은 글라스 1장을 올려 놓고 짧은 시간동안 강한 파장의 레이저를 비춰서 글라스를 순간적으로 녹이는 방법에 의하여 진행되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 루프패널 제조 방법.
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| JP2012170851A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Spd Laboratory Inc | 薄膜の形成方法およびその形成装置ならびに色素増感太陽電池の製法およびその製造装置 |
| KR101219351B1 (ko) * | 2011-11-30 | 2013-01-22 | 현대자동차주식회사 | 염료감응 태양전지 모듈 및 그 제조방법 |
-
2013
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