KR101871973B1 - 태양광 발전모듈용 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광이 입사되는 태양광 발전모듈의 표면에 부착되어, 상기 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮추는 태양광 발전모듈용 시트로서, 상기 시트의 기저를 형성하며, 접착성분을 포함하여 상기 태양광 발전모듈의 표면에 부착될 수 있게 마련되는 베이스 레이어; 및 소정의 패턴을 갖고 상기 베이스 레이어 상에 배치되는 다수의 프리즘으로 구성되어 상기 시트의 표층을 형성하며, 상기 태양광을 굴절 및 반사시켜 상기 태양광 발전모듈을 향해 입사시키는 프리즘 레이어를 포함하되, 상기 프리즘의 패턴은 수직단면이 이등변삼각형으로 꼭지각이 예각인 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 발전모듈에 부착되어 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮춤으로써 태양광 발전모듈의 효율 상승을 도모할 수 있는 태양광 발전모듈용 시트에 관한 것이다.
태양광 발전모듈은 빛 에너지인 태양광을 전기로 전환하는 태양전지로 구성되는 발전시스템으로서, 발전효율을 높이기 위해서 동일 시간 대비 최대한 많은 태양광을 흡수하는 것을 관건으로 한다.
근래에 들어 태양광 발전모듈의 발전효율을 높이기 위해 에너지원인 태양광의 흡수율을 높일 수 있는 다양한 방법들이 연구되고 있다.
이 중 하나가 태양광 발전모듈의 커버 글라스에 필름 등을 부착하여 태양광의 반사율을 낮춤으로써 상대적으로 흡수율을 높이는 방법인데, 이러한 방법의 경우 필름 표면층에서 태양광이 반사되는 것을 막을 수 없어 되려 반사율이 증가하여 투과율이 저하된다는 문제점이 존재하였다.
일례로 선행기술문헌인 '공개특허공보 제10-2009-0045474호'를 통해 개시되어 있는 '광학시트 부착형 태양광모듈'의 경우, 수광 효과를 향상시키기 위한 프리즘시트 상층에 광학시트 또는 광학필름을 부착하는 특성을 갖는다.
위와 같이 프리즘시트 상층에 광학시트 또는 광학필름이 부착될 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 실제 광선추적(Ray tracing) 결과를 살펴보면 광학시트 또는 광학필름과 같은 보호층에서 반사되어 소실되는 태양광의 많음을 알 수 있으며, 이는 곧 효율측면에서 효과적이지 못함을 알 수 있다.
아울러, 이론적인 효과만 강조되어 있을 뿐, 실제 태양광 발전모듈에 적용했을 때 투과율과 반사율의 효율을 따져볼 수 있는 시뮬레이션이 선행되지 않아 발전효율의 상승을 증명할 수 있는 현실적인 근거가 부족하였다.
이에 따라 본 발명에서는 특정 범위의 경사각을 갖는 프리즘의 패턴을 연구하고, 입사되는 태양광의 반사를 막을 수 있도록 필름의 표층에 도입시킴으로써, 태양광의 입사각도가 변경되는 것에 맞춰 최적의 효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 태양광 발전모듈에 간편하게 부착 및 제거할 수 있어 유지보수 또한 간편한 태양광 발전모듈용 시트를 개발하였다.
이와 같은 본 발명에 대한 상세한 내용은 이하 발명의 내용을 통해 설명하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양광 발전모듈에 부착되어 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮춤으로써 태양광 발전모듈의 효율 상승을 도모할 수 있는 태양광 발전모듈용 시트를 제공함에 있다.
한편, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전술한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트는, 태양광이 입사되는 태양광 발전모듈의 표면에 부착되어, 상기 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮추는 태양광 발전모듈용 시트로서, 상기 시트의 기저를 형성하며, 접착성분을 포함하여 상기 태양광 발전모듈의 표면에 부착될 수 있게 마련되는 베이스 레이어; 및 소정의 패턴을 갖고 상기 베이스 레이어 상에 배치되는 다수의 프리즘으로 구성되어 상기 시트의 표층을 형성하며, 상기 태양광을 굴절 및 반사시켜 상기 태양광 발전모듈을 향해 입사시키는 프리즘 레이어를 포함하되, 상기 프리즘의 패턴은 수직단면이 이등변삼각형으로 꼭지각이 예각인 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 프리즘의 패턴은, 경사면의 밑각이 75도 이상이며, 상기 태양광의 입사각에 따라 일부는 투과/굴절시키고 상기 프리즘의 경사면에서 전반사를 통해 상기 태양광 발전모듈을 향해 입사시키고, 입사각에 따른 다른 일부는 인접한 프리즘의 경사면을 향해 적어도 한번 이상 반사시킴으로써 상기 태양광 발전모듈을 향해 재입사시킬 수 있다.
그리고, 상기 시트는, 상기 태양광 발전모듈이 계절에 따라 설치 각도가 가변되는 가변형일 경우, 상기 프리즘의 경사면이 동서방향을 향하도록 상기 태양광 발전모듈에 부착될 수 있다.
또한, 상기 시트는, 상기 태양광 발전모듈이 계절에 따라 설치 각도가 가변되지 않는 고정형일 경우, 상기 프리즘의 경사면이 동서방향 또는 남북방향 중 어느 하나를 향하도록 선택적으로 상기 태양광 발전모듈에 부착될 수 있다.
한편, 상기 베이스 레이어는, PET필름으로 구성되고, 상기 접착성분은, 이소시안산 에스테르(isocyante) 및 무황변 이소시안산 에스테르를 가교제의 기반으로 하는 우레탄 계열의 모노머(monomer)가 사용될 수 있다.
아울러, 상기 시트는, 프리즘의 패턴이 형성된 패턴롤러를 향해 PET필름을 이송 및 투입시키는 공급단계; 상기 PET필름의 일면을 따라 상기 패턴롤러가 회전하며, 상기 PET필름의 일면 상에 프리즘의 패턴을 성형시키는 성형단계; 상기 PET필름의 양면에 보호층을 코팅하는 라미네이팅단계; 및 상기 라미네이팅단계가 완료된 시트를 검사 및 롤링시키는 완료단계를 포함하는 제조방법을 통해 제조될 수 있다.
이때, 상기 성형단계는, 상기 패턴롤러를 향해 투입되는 PET필름의 일면에 UV 레진을 코팅하는 UV 레진 코팅과정; 상기 패턴롤러에 성형수지를 주입하여 상기 프리즘의 패턴에 성형수지을 채워 넣는 필링과정; 상기 패턴롤러가 회전하며 상기 성형수지가 반경화되어 형성된 프리즘의 패턴을 상기 PET필름의 일면에 패턴화시키는 패터닝과정; 상기 PET필름의 일면 상에 순차적으로 코팅된 UV 레진 및 프리즘의 패턴을 경화시키는 1차 큐링과정; 및 상기 1차 큐링과정을 거친 PET필름을 한 더 경화시키는 2차 큐링과정을 포함할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트는 태양광 발전모듈에 부착되어 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮춤으로써 태양광 발전모듈의 효율 상승을 도모할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 선행기술에 따른 광학시트의 광선추적을 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘의 패턴을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트의 제조에 사용되어, 프리즘의 패턴을 성형하는 패턴롤러를 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘의 패턴을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트의 제조에 사용되어, 프리즘의 패턴을 성형하는 패턴롤러를 나타낸 것이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 실시예를 설명함에 있어서 도면에 도시된 구성은 상세한 설명에 대한 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음을 명시한다.
먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트에 관하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트는 태양광이 입사되는 발전모듈(10)의 표면에 부착되어 태양광의 투과율을 높이고 반사율을 낮추는 시트(100)로 구성될 수 있다.
이와 같은 시트(100)는 태양광이 투과될 수 있는 투명한 재질로 구성될 수 있으며, 복수의 층으로 이루어져 태양광 발전모듈(10)을 향해 입사된 태양광을 굴절 및 반사시킴으로써 태양광의 흡수 효율을 높이는 역할 수행할 수 있다.
그리고 본 실시예에 따른 시트(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 베이스 레이어(110) 및 프리즘 레이어(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
베이스 레이어(110)는 태양광이 투과될 수 있는 재질로 이루어져 시트(100)의 기저를 형성하며, 접착성분을 포함하여 태양광 발전모듈(10)의 표면에 부착될 수 있게 마련될 수 있다.
이러한 베이스 레이어(110)의 구체적인 재질로는 PET필름(Polyethylene terephthalate film)가 선택될 수 있으며, 광학용 PET필름의 경우 초투명 소재로 제작된 필름으로 태양광의 투과성이 뛰어날 뿐만 아니라 강도와 내열성 또한 뛰어나다는 특성이 있어 베이스 레이어(110)에 적합할 수 있다.
또한 베이스 레이어(110)의 접착성분의 경우 태양광 발전모듈(10)의 표면에 부착되는 면을 따라 하나의 접착층(112)을 이루도록 마련되어, 태양광 발전모듈(10)에 간편하게 부착할 수 있을 뿐만 아니라 제거 또한 용이할 수 있다.
여기서 접착층(112)의 접착성분은 이소시안산 에스테르(isocyante) 및 무황변 이소시안산 에스테르를 가교제의 기반으로 하는 우레탄 계열의 모노머(monomer)가 사용될 수 있다.
위와 같은 우레탄 계열의 모노머는 투과율이 95%이상으로 이중결합이 없는 모노머가 이용됨으로써, 베이스 레이어(110)의 접착력 향상 및 황변방지를 기대할 수 있게 된다.
이때 접착층(112)의 접착력은 2,000g 이상의 구현이 가능해지며, 내열, 내한성을 동반한 2,000g 이상의 접착력은 베이스 레이어(110)를 포함하는 시트(100) 자체를 태양광 발전모듈(10)에 접착시킴에 있어 충분할 수 있다.
아울러 황변현상의 경우 이중결합 구조가 깨지는 폴리머(polymer)의 변성에 의해 일어나는데 반해, 본 실시예에 따른 접착층(112)의 경우 원재료의 기반을 이중결합을 포함하지 않는 모노머로 구성됨에 따라 황변현상이 방지될 수 있다.
프리즘 레이어(120)는 베이스 레이어(110) 상에 배치되는 다수의 프리즘으로 구성되어 시트(100)의 표층을 형성하며, 직접적으로 태양광을 굴절 및 반사시켜 태양광 발전모듈을 향해 입사시키는 역할을 수행한다.
이와 같은 프리즘 레이어(120)는 꼭지각이 예각이고 수직단면이 이등변삼각형 형태의 패턴을 갖는 다수의 프리즘으로 구성될 수 있으며, 이때 프리즘의 경사면은 밑각이 75도 이상이 되도록 형성될 수 있다.(도 5 참조)
여기서 프리즘의 패턴의 경사면 각도는 태양광의 입사각도를 변위로 둔 투과율 시뮬레이션을 통해 도출해낸 것으로, 시간에 따라 변화하는 태양광의 입사각도에 맞춰 프리즘의 패턴의 경사면이 75도 이상의 범위에서 가장 높은 투과율을 보이는 것을 알 수 있었다.
이는 프리즘의 패턴의 경사면이 75도 이상일 때, 태양광의 반사 기회를 억제하고 굴절 및 반사를 통해 태양광 발전모듈(10)을 향해 재입사될 수 있는 기회를 부여하기 때문이며, 구체적으로는 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이 태양광(s)의 입사각도가 0도(수직입사)일 경우를 예로 들면, 프리즘 레이어(120)를 구성하는 제1 프리즘의 패턴(120a)을 향해 입사된 태양광(s)의 일부는 투과/굴절된 후 제1 프리즘의 패턴(120a)의 경사면에서 반사되어 태양광 발전모듈(10)을 향해 입사될 수 있으며, 이때 입광 효율은 100%에 가까울 수 있다.
한편, 입사각에 따라 제1 프리즘의 패턴(120a)의 경사면에서 1차 반사된 태양광(s)은 제1 프리즘의 패턴(120a)에 인접한 제2 프리즘의 패턴(120b)의 경사면을 향해 반사될 수 있다.
이렇게 1차 반사된 태양광(s)의 일부는 제2 프리즘의 패턴(120b)을 투과/굴절한 후 제2 프리즘의 패턴(120b) 내에서 반사되어 태양광 발전모듈(10)을 향해 재입사될 수 있다.
그리고 1차 반사된 태양광(s)의 나머지는 제2 프리즘의 패턴(120b)의 경사면에서 2차 반사되어 다시 한 번 제1 프리즘의 패턴(120a)의 경사면을 향하게 되고, 이렇게 2차 반사된 태양광(s)은 제1 프리즘의 패턴(120a)을 투과/굴절 및 전반사되어 태양광 발전모듈(10)을 향해 재입사될 수 있다.
이때 태양광의 반사율은 Fresnel의 법칙에 근거하여 도출되었으며, 이는 구체적으로 <수식 1.>과 같다.
<수식 1.>
(여기서, 
은 반사파의 전기 벡터의 진폭을 입사면에 수직인 성분으로 나눈 값, 
은 반사파의 전기 벡터의 진폭을 입사면에 평행인 성분으로 나눈 값, 
는 굴절파의 전기 벡터의 진폭을 입사면에 수직인 성분으로 나눈 값, 
는 굴절파의 전기 벡터의 진폭을 입사면에 평행인 성분으로 나눈 값, 
는 입사파의 전기 벡터의 진폭을 입사면에 수직인 성분으로 나눈 값, 
는 입사파의 전기 벡터의 진폭을 입사면에 평행인 성분으로 나눈 값, n1 및 n2는 매질 1, 2의 굴절률, θi는 입사각, θt는 굴절각을 각각 나타낸다)
위의 <수식 1.>에 따라 프리즘의 패턴의 경사면 각도가 75도일 경우, 태양광의 수직입사에 따른 총 반사율(Total reflexibility)을 계산하면 약 0.05%에 수렴하는 반사율을 도출할 수 있으며, 이때 반사율은 낮을 수록 태양광의 입광 효율이 높음을 의미한다.
아래 <그림 1.>은 태양광의 입사각도 중 0도(수직입사)와 60도에 따른 프리즘의 패턴의 광선추적(Ray tracing) 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
<그림 1.>
위와 같은 일련의 과정을 통해 태양광 발전모듈(10)을 향해 입사된 태양광(s)은 프리즘 레이어(120)의 프리즘의 패턴을 통해 반사될 수 있는 태양광(s)까지 높은 기회로 재입사될 수 있으며, 본 발명에서는 이 중 최적의 효율을 나타내는 프리즘의 패턴의 경사면 각도가 75도인 것을 도출해낸 것이다.
한편, 본 발명에 따르면 프리즘의 패턴의 경사면 각도가 75도일 때 이상적일 수 있는데, 이는 프리즘의 패턴의 성형함에 있어서 경사면의 각도가 75도 이상으로 설정될 경우 베이스 레이어(110) 상에 프리즘을 지지하게 되는 프리즘의 밑변이 너비가 프리즘의 높이에 비해 지나치게 좁아져 프리즘의 산(peak)을 유지하는 것이 힘들어지기 때문이다.
물론 위와 같은 이유는 프리즘의 패턴을 성형하는 레진의 종류 및 강도에 따라 얼마든지 개선될 수 있는 부분이기 때문에, 본 발명에 따른 프리즘의 패턴의 경사면 각도를 75도로 한정함을 말하는 것은 아니며, 필요에 따라 얼마든지 프리즘의 패턴의 경사면을 75도 이상으로 설정할 수 있음을 명시한다.(다만, 후술할 프리즘의 패턴의 경사면 각도는 본 발명의 설명에 대한 이해를 돕기 위해 프리즘의 패턴의 경사면이 75도로 설정되었을 경우를 예를 들어 설명하겠다)
이어서, 본 발명에서 프리즘의 패턴의 수직단면이 이등변삼각형 형상으로 형성되는 이유를 설명하자면 다음과 같으며, 이해를 돕기 위해 렌티큘(lenticule) 형상과 직사각형(rectangular) 형상의 반사구조를 갖는 가상의 반사방지필름을 예를 들어 비교하며 설명하겠다.
렌티큘 형상의 반사구조를 갖는 가상의 반사방지필름의 경우 아래의 <그림 2.>와 같이 렌즈 형상의 양각 또는 음각 패턴이 형성될 수 있다.
<그림 2.>
이와 같은 렌티큘 형상의 반사구조는 <그림 3.>을 통해 나타난 바와 같이 태양광이 수직입사(입사각 0도)일 때는 태양광의 재입사 기회가 주어지나, 수직입사가 아닐 경우 패턴 특유의 형상으로 인해 투과율 감소 영역이 존재한다.
<그림 3.>
이에 따라 아래 <그래프 1.>과 같이 태양광의 입사각도가 상승할 수록 투과율의 상승 가능성이 저하된다는 단점이 드러날 수 있다.
아래의 <그래프 1.>을 참고하자면 렌티큘 형상의 반사구조는 수직입사일 때 약 1%의 효율 상승을, 입사각이 60도일 때 약 4.8%의 효율 상승을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. (여기서 그래프 1.은 렌티큘 형상의 반사구조를 갖는 가상의 반사방지필름을 이용한 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과값이다)
<그래프 1.>
한편, 직사각형 반사구조를 갖는 가상의 반사방지필름의 경우 아래의 <그림 4.>와 같이 직사각형 또는 정사각형 패턴이 형성되는 것이 통상이다.
<그림 4.>
이와 같은 직사각형 형상의 반사구조는 <그림 5.>를 통해 나타나있는 바와 같이 태양광이 수직입사(입사각 0도)일 경우 투과율에 변수가 부여되지 않아 효율 개선의 여지가 없으며, 수직입사가 아닐 경우에는 일부 재입사 기회가 주어지나 그 효과가 미비하다.
<그림 5.>
이는 아래와 같은 <그래프 2.>를 통해 나타나 있으며, 수직입사일 때 0%의 효율 상승을, 입사각이 60도일 때 약 2.3%의 효율 상승을 보이고 있어 실질적인 투과율의 상승을 기대할 수 없음을 알 수 있다. (여기서 그래프 2.는 직사각형 형상의 반사구조를 갖는 가상의 반사방지필름을 이용한 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과값이다)
<그래프 2.>
반면, 본 발명에 따른 프리즘의 패턴의 경우 앞서 전술했던 바와 같이 이등변삼각형 형태의 반사구조를 가져감으로써, 아래의 <그림 6.>과 같이 수직입사를 포함하여 대부분의 입사각도에서 태양광의 재입사 기회가 부여되기 때문에 우수한 효율을 보인다.
<그림 6.>
이는 아래와 같은 <그래프 3.>을 통해 나타나 있고, 프리즘의 패턴의 경사면 각도가 높을 수록 효율 상승에 유리한 측면이 있음을 알 수 있으며, 최적의 효율을 보이는 구간이 75도임을 확인할 수 있다.
<그래프 3.>
아울러 본 발명에 따른 프리즘의 패턴의 반사구조는 수직입사일 때 약 4.0%의 효율 상승을, 입사각이 60도일 때 약 10%의 효율 상승을 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 태양광의 입사각이 커질수록 효율 상승의 정도 역시 커지는 것을 특징으로 한다.
이처럼 본 발명에서는 프리즘 레이어(120)를 구성하는 프리즘의 패턴의 고유한 형상과 경사면의 각도를 이용하여, 태양광의 입사각도에 관계없이 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮춤으로써 태양광 발전모듈의 효율 상승을 도모할 수 있게 된다.
다음으로, 본 실시예에 따른 태양광 발전모듈용 시트는 태양광 발전모듈(10)의 설치형태에 따라 부착되는 방향의 특성을 다르게 가져가도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 태양광 발전모듈(10)의 경우 아래 <그림 7.>과 같이 시간 또는 계절에 따른 태양의 고도변화를 고려하지 않고 설치각도가 고정되는 고정형과, 태양의 고도변화에 따라 설치각도가 가변되는 가변형으로 구분될 수 있다.
<그림 7.>
태양광 발전모듈(10)이 계절에 따라 설치 각도가 가변되는 가변형일 경우, 시트(100)는 프리즘의 경사면이 동서방향을 향하도록 부착될 수 있으며, 이는 프리즘 레이어(120)를 구성하는 프리즘의 패턴의 형상에 기인한 것이다.
태양광 발전모듈(10)이 가변형일 경우 계절에 따라 달라지는 달라지는 태양의 남중고도(meridian altitude)에 태양광 발전모듈(10)의 설치 각도가 최적의 각도로 맞춰질 수 있기 때문에, 계절에 따른 태양광의 입사각 효율은 이미 보정된 상태라 볼 수 있다.
이는 곧 시간에 따른 변화하는 태양의 위치에 따른 입사각 효율까지 보정한다면 더 높은 발전효율을 얻을 수 있음을 의미한다.
이에 따라 태양의 일출부터 일몰까지 태양이 위치가 변화하는 궤적인 동서방향을 따라 프리즘의 경사면이 향하도록 시트(100)를 부착시킨다면, 태양의 위치가 변화하더라도 태양광의 입사각은 항상 프리즘의 패턴의 경사면을 향하게 되므로 보다 높은 발전효율을 기대할 수 있게 된다.
반면, 태양광 발전모듈(10)이 계절에 따라 설치 각도가 가변되지 않는 고정형일 경우에 시트(100)는 프리즘의 경사면이 동서방향 또는 남북방향 중 어느 하나를 향하도록 선택적으로 부착될 수 있다.
태양광 발전모듈(10)이 고정형일 경우에는 앞서 언급한 가변형과 달리 계절 또는 시간에 따른 태양의 위치와 관계없이 설치 각도가 고정되어 있기 때문에, 시트(100)의 부착 방향은 사용자의 선택에 따라 결정될 수 있다.
즉, 시간에 따른 태양의 위치 변화에 맞춰 프리즘의 경사면이 동서방향을 향하게 부착시켰을 때 더 높은 효율상승이 기대된다면, 사용자는 프리즘의 경사면이 동서방향을 향하도록 시트(100)를 부착시킬 수 있다.
반대로 계절에 따른 태양의 위치 변화에 맞춘 효율이 더 중요시된다 판단될 경우, 사용자는 프리즘의 경사면이 계절에 따라 변화하는 태양의 남중고도 궤적에 맞춰 프리즘의 경사면이 남북방향을 향하도록 시트(100)를 부착시킬 수 있다.
위와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트는 프리즘의 패턴의 경사면이 태양광의 입사 및 재입사를 보다 많이 시킬 수 있는 방향을 향하도록 시트(100)를 부착시킴으로써 보다 높은 발전효율을 얻을 수 있게 된다.
이어서, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트의 제조방법에 관하여 설명하겠다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트는 공급단계(S1), 성형단계(S2), 라미네이팅단계(S3), 완료단계(S4)를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
공급단계(S1)는 도 6에 도시된 바와 같이 패턴롤러를 향해 PET필름을 이송 및 투입시키는 단계로서, 여기서 PET필름은 베이스 레이어(110)를 구성하는 소재 중 하나를 대표하는 것이며, 시트(100)의 용도 및 설치환경에 따라 다양한 소재로 변경될 수 있음은 물론이다.
이때 PET필름은 롤러장치 감겨 있는 상태로 마련되며 복수 개의 이송롤러를 통해 패턴롤러를 향해 이송 및 투입될 수 있다.
성형단계(S2)는 패턴롤러를 향해 투입된 PET필름의 일면을 따라 패턴롤러가 회전하여 PET필름의 일면 상에 프리즘의 패턴을 성형시키는 단계로서, 이때 패턴롤러에는 프리즘의 패턴의 성형 재료가 되는 레진이 회전방향을 따라 주입될 수 있다.
이때 레진은 프리즘의 패턴이 외부 환경에 노출되었을 때 발생할 수 있는 비, 눈, 바람 등에 의한 손상을 복원할 수 있게끔 자가복원레진이 이용될 수 있다.
그리고 패턴롤러는 회전을 통해 패턴롤러에 주입되어 반경화된 레진을 PET필름 상에 정렬시키고, UV를 이용한 별도의 큐링장치가 PET필름 상에 정렬되어 있는 레진을 완전히 경화시킴으로써 프리즘의 패턴을 완성시킬 수 있다.
이어지는 라미네이팅단계(S3)에서는 PET필름의 양면에 보호층을 코딩하는 단계로서, 구체적으로는 프리즘의 패턴으로 구성된 프리즘 레이어(120)와 시트(100)의 기저면을 형성하는 PET필름의 타면에 각각 보호층을 코팅시킬 수 있다.
이와 같은 라미네이팅단계(S3)에서는 프리즘의 패턴 상에 프리즘 보호층을 배치시킴으로써 프리즘의 패턴에 이물질이 쌓이거나 손상되는 것을 방지하는 기재를 마련하게 되며, 이는 모래나 먼지 따위가 많이 발생하는 지역, 또는 비나 눈이 많은 지역에 적용되었을 경우 특히 효과적일 수 있다.
완료단계(S4)는 라미네이팅단계(S3)가 완료된 시트(100)의 검사를 수행하고 롤의 형태로 감아내는 마무리 단계로서, 프리즘의 패턴의 성형 및 경화, 그리고 보호층의 코팅이 마무리된 시트(100)의 불량 여부 및 적합 여부를 검사하고, 검사를 마친 시트(100)를 저장성 및 운반성의 편의를 위해 롤의 형태로 감아낸다.
한편, 전술한 성형단계(S2)의 경우 도 7에 도시된 바와 같이 UV 레진 코팅과정(S2-1), 필링과정(S2-2), 패터닝과정(S2-3), 1차 큐링과정(S2-4) 및 2차 큐링과정(S2-5)를 세부 과정으로 포함할 수 있다.
UV 레진 코팅과정(S2-1)에서는 패턴롤러를 향해 투입되는 PET필름의 일면에 UV 레진을 코팅한다.
그리고 필링과정(S2-2)에서는 패턴롤러에 레진을 주입하여 패턴롤러에 형성되어 있는 프리즘의 패턴에 레진을 채워 넣게 된다.
이때 패턴롤러에는 도 8에 도시된 바와 같이 둘레의 외측면을 따라 프리즘의 패턴의 형상이 음각되어 있어, 레진이 주입되면 음각된 프리즘의 패턴의 형상에 채워져 반경화될 수 있다.
이어지는 패터닝과정(S2-3)에서는 패턴롤러가 회전하며 레진이 반경화되어 형성된 프리즘의 패턴을 PET필름의 일면 상에 양각하여 프리즘의 패턴을 패턴화시키게 된다.
1차 큐링과정(S2-4)은 앞선 과정에서 PET필름 상에 코딩된 UV 레진과 양각된 반경화 상태의 프리즘의 패턴을 경화시키는 과정으로서, 경화에는 별도의 UV 조사 장치가 이용될 수 있다.
2차 큐링과정(S2-5)은 1차 큐링과정(S2-4)을 거친 PET필름을 한 번 더 경화시키는 과정으로, 1차 큐링과정(S2-4)과 마찬가지로 별도의 UV 조사 장치가 이용될 수 있다.
위와 같은 일련의 제조방법을 통해 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트는 제조될 수 있으며, 특수한 패턴이 음각된 패턴롤러와 자가복원 특성을 갖는 레진을 이용해 높은 생산성과 내구성을 두루 만족하는 태양광 발전모듈용 시트를 생산할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 태양광 발전모듈
100: 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트
110: 베이스 레이어
120: 프리즘 레이어
100: 본 발명에 따른 태양광 발전모듈용 시트
110: 베이스 레이어
120: 프리즘 레이어
Claims (7)
- 태양광이 입사되는 태양광 발전모듈의 표면에 부착되어, 상기 태양광의 투과율을 높이고 반사율은 낮추는 태양광 발전모듈용 시트로서,
상기 시트의 기저를 형성하며, PET필름으로 구성되고, 접착성분으로 이소시안산 에스테르(isocyante) 및 무황변 이소시안산 에스테르를 가교제의 기반으로 하는 우레탄 계열의 모노머(monomer)를 사용한 접착성분을 포함하여 상기 태양광 발전모듈의 표면에 부착될 수 있게 마련되는 베이스 레이어; 및
상기 베이스 레이어 상에 배치되어 상기 시트의 표층을 형성하며, 수직단면의 밑각이 75도인 이등변삼각형 형태를 가지는 제1 프리즘 패턴과 제2 프리즘 패턴이 인접하게 연속적으로 배치되고, 상기 제1 프리즘 패턴의 경사면을 향해 입사되는 상기 태양광의 입사각에 상관없이 상기 태양광을 상기 제2 프리즘 패턴으로 적어도 한번 이상 반사시킴으로써, 상기 태양광이 상기 제2 프리즘 패턴에서 투과, 굴절, 또는 전반사되는 일련의 과정을 교대로 반복하여 상기 태양광 발전모듈을 향해 상기 태양광을 재입사시킬 수 있게 마련되는 프리즘 레이어를 포함하는
태양광 발전모듈용 시트.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 시트는,
상기 태양광 발전모듈이 계절에 따라 설치 각도가 가변되는 가변형일 경우, 상기 프리즘의 경사면이 동서방향을 향하도록 상기 태양광 발전모듈에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈용 시트.
- 제1항에 있어서,
상기 시트는,
상기 태양광 발전모듈이 계절에 따라 설치 각도가 가변되지 않는 고정형일 경우, 상기 프리즘의 경사면이 동서방향 또는 남북방향 중 어느 하나를 향하도록 선택적으로 상기 태양광 발전모듈에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈용 시트.
- 삭제
- 제1항, 및 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트는,
상기 프리즘의 패턴이 형성된 패턴롤러를 향해 PET필름을 이송 및 투입시키는 공급단계;
상기 PET필름의 일면을 따라 상기 패턴롤러가 회전하며, 상기 PET필름의 일면 상에 프리즘의 패턴을 성형시키는 성형단계;
상기 PET필름의 양면에 보호층을 코팅하는 라미네이팅단계; 및
상기 라미네이팅단계가 완료된 시트를 검사 및 롤링시키는 완료단계를 포함하는 제조방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈용 시트.
- 제6항에 있어서,
상기 성형단계는,
상기 패턴롤러를 향해 투입되는 PET필름의 일면에 UV 레진을 코팅하는 UV 레진 코팅과정;
상기 패턴롤러에 성형수지를 주입하여 상기 프리즘의 패턴에 성형수지을 채워 넣는 필링과정;
상기 패턴롤러가 회전하며 상기 성형수지가 반경화되어 형성된 프리즘의 패턴을 상기 PET필름의 일면에 패턴화시키는 패터닝과정;
상기 PET필름의 일면 상에 순차적으로 코팅된 UV 레진 및 프리즘의 패턴을 경화시키는 1차 큐링과정; 및
상기 1차 큐링과정을 거친 PET필름을 한 더 경화시키는 2차 큐링과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전모듈용 시트.
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|---|---|---|---|
| KR1020170079523A KR101871973B1 (ko) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 태양광 발전모듈용 시트 |
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| KR (1) | KR101871973B1 (ko) |
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2017
- 2017-06-23 KR KR1020170079523A patent/KR101871973B1/ko active IP Right Grant
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