KR102253060B1 - Functional Cover for Solar Cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지등과 같은 광발전소자나 스마트 윈도우등과 같은 광학 부품에 유용한 기능성 커버에 관한 것으로, 상세하게, 본 발명에 따른 기능성 커버는 투명 기재; 및 투명 기재의 적어도 일 면에 위치하며, 가시광 대역에 속하는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 갖는 입자상의 플라즈몬 활성 성분을 포함하는 표면층;을 포함한다.The present invention relates to a functional cover useful for optical components such as photovoltaic devices such as solar cells or smart windows, and in detail, the functional cover according to the present invention includes a transparent substrate; And a surface layer comprising a particulate plasmon active ingredient positioned on at least one surface of the transparent substrate and having a Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) wavelength belonging to the visible light band.
Description
본 발명은 기능성 커버에 관한 것으로, 상세하게, 태양전지등과 같은 광발전소자의 마감에 사용되는 기능성 커버에 관한 것이다. The present invention relates to a functional cover, and more particularly, to a functional cover used for finishing a photovoltaic device such as a solar cell.
화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 태양광으로부터 직접 전기 에너지를 생산하는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있으며, 근래 들어 건물 일체형 태양광(BIPV; Building-integrated photovoltaics) 모듈을 통해 에너지를 절감하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.In order to solve the global environmental problems caused by the depletion of fossil energy and its use, research on clean alternative energy sources is being actively conducted. Among them, interest in solar cells that produce electric energy directly from sunlight is increasing, and in recent years, attempts to save energy through building-integrated photovoltaics (BIPV) modules have been made.
건물 외벽이나 창호에 태양전지를 부착하여 에너지를 얻는 BIPV 모듈은 에너지 생산과 함께 건축 내/외장재로서의 역할 또한 수행한다. 이를 위해서는 높은 광발전 효율뿐만 아니라, 단열성이나 내구성, 오염에 대한 자기 세정능, 태양전지로 흡수되는 광량의 감소를 줄이고 눈부심을 방지하기 위한 반사저감능 등과 같은 내/외장재에 유리한 기능적 물성 또한 요구되며, 나아가, 다양한 심미성을 만족하기 위해서는 자유로운 색상의 변화 또한 가능하여야 한다.The BIPV module, which acquires energy by attaching solar cells to the exterior walls or windows of a building, produces energy as well as plays a role as interior/exterior materials for buildings. To this end, not only high photovoltaic efficiency, but also functional properties that are advantageous for interior/exterior materials such as heat insulation, durability, self-cleaning ability against contamination, reduction of the amount of light absorbed by solar cells, and reflection reduction ability to prevent glare are also required. Furthermore, in order to satisfy various aesthetics, free color change should also be possible.
본 발명의 목적은 태양전지(태양전지 모듈을 포함)의 마감에 유용한 기능성 커버를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a functional cover useful for finishing solar cells (including solar cell modules).
본 발명의 일 구체 목적은 태양전지(태양전지 모듈을 포함)를 포함하는 피부착대상에 다채로운 색상을 부여할 수 있는 기능성 커버를 제공하는 것이다.One specific object of the present invention is to provide a functional cover capable of imparting a variety of colors to an adherend including a solar cell (including a solar cell module).
본 발명의 다른 일 구체 목적은 태양전지(태양전지 모듈을 포함)를 포함하는 피부착대상에 단열성과 자기세정력을 부여할 수 있는 기능성 커버를 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is to provide a functional cover capable of imparting heat insulation and self-cleaning power to an adherent object including a solar cell (including a solar cell module).
본 발명의 또 다른 일 구체 목적은 자기회복능을 가져 향상된 수명을 갖는 기능성 커버를 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is to provide a functional cover having an improved lifespan by having self-healing ability.
본 발명의 또 다른 일 구체 목적은 태양전지(태양전지 모듈을 포함)를 포함하는 피부착대상에 투과되는 광량의 저하를 방지할 수 있는 기능성 커버를 제공하는 것이다. Another specific object of the present invention is to provide a functional cover capable of preventing a decrease in the amount of light transmitted to an adherend including a solar cell (including a solar cell module).
본 발명에 따른 기능성 커버는 투명 기재; 및 투명 기재의 적어도 일 면에 위치하며, 가시광 대역에 속하는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 갖는 입자상의 플라즈몬 활성 성분을 포함하는 표면층;을 포함한다.Functional cover according to the present invention is a transparent substrate; And a surface layer comprising a particulate plasmon active ingredient positioned on at least one surface of the transparent substrate and having a Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) wavelength belonging to the visible light band.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 표면층은 가시광 대역에 속하되, 서로 상이한 국소 표면 플라즈몬 공명 파장을 갖는 둘 이상의 플라즈몬 활성 성분을 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the surface layer belongs to a visible light band, but may include two or more plasmon active ingredients having different local surface plasmon resonance wavelengths.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 플라즈몬 활성 성분은 플라즈몬 활성 금속 나노입자; 또는 플라즈몬 활성 금속인 코어와 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속 및 비금속군에서 선택되는 1종 이상 원소의 산소불화물의 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자;일 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the plasmon active ingredient is plasmon active metal nanoparticles; Or a core-shell particle comprising a plasmonic active metal core and a shell of oxygen fluoride of at least one element selected from the group of alkaline earth metals, transition metals, post-transition metals, and non-metals.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 플라즈몬 활성 성분은 은, 금, 백금, 팔라디움, 니켈, 알루미늄, 구리, 크롬 또는 이들의 조합 또는 이들의 합금인 플라즈몬 활성 금속을 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the plasmon active ingredient may include silver, gold, platinum, palladium, nickel, aluminum, copper, chromium, or a combination thereof or a plasmon active metal that is an alloy thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 표면층은 소수성 성분을 더 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the surface layer may further include a hydrophobic component.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 소수성 성분의 수(水) 접촉각은 90˚이상일 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the water contact angle of the hydrophobic component may be 90° or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 소수성 성분은 30 내지 100℃의 Tg (glass transition temperature)를 가질 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic component may have a glass transition temperature (Tg) of 30 to 100°C.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 플라즈몬 활성 성분은 소수성 성분의 매트릭스(matrix)에 분산될 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the plasmon active ingredient may be dispersed in a matrix of a hydrophobic ingredient.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 표면층은 상기 입자상의 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 트랩된 공기를 더 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the surface layer may further include air trapped in the space between the particulate plasmon active ingredients.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 표면층은 플라즈몬 활성 성분에 의한 표면 요철을 가질 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the surface layer may have surface irregularities due to the plasmon active ingredient.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버는 표면층이 위치하는 투명 기재 일 면의 대향면에 위치하는 소수성 성분의 제2표면층을 포함할 수 있다.The functional cover according to an embodiment of the present invention may include a second surface layer of a hydrophobic component located on a surface opposite to one side of the transparent substrate on which the surface layer is located.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 표면층의 굴절률은 표면층에 함유된 플라즈몬 활성 성분의 부피분율 및 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 위치하는 물질의 굴절률에서 하나 이상 선택되는 인자에 의해 제어된 것일 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the refractive index of the surface layer is controlled by one or more factors selected from the volume fraction of the plasmon active ingredient contained in the surface layer and the refractive index of the material located in the space between the plasmon active ingredients. Can be.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 기재는 투명 리지드 기재 또는 투명 플렉시블 기재일 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the substrate may be a transparent rigid substrate or a transparent flexible substrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 소수성 성분은 왁스계 물질, 소수성 고분자 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic component may include a wax-based material, a hydrophobic polymer, or a mixture thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 소수성 고분자는 올레핀계 수지, 비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리아마이드계 수지, 실록산계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르 설폰계 수지, 폴리아세탈계 수지 및 폴리(메타)아크릴계수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 공중합체일 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic polymer is an olefin resin, a vinyl resin, a polyester resin, a polyurethane resin, a polyamide resin, a siloxane resin, a cellulose resin, a polyimide resin. , Polysulfone-based resin, polyether sulfone-based resin, polyacetal-based resin, and poly(meth)acrylic resin may be one or more copolymers selected from the group consisting of.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 왁스계 물질은 석유계 왁스, 동물성 천연왁스, 식물성 천연왁스, 합성왁스 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the wax-based material may include petroleum-based wax, animal natural wax, vegetable natural wax, synthetic wax, or a mixture thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에 있어, 왁스계 물질은 파라핀 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 밀랍 왁스, 소이 왁스, 팜 왁스, 몰다 왁스, 칸데릴라 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, F-T(Fischer-Tropsch) 왁스 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In the functional cover according to an embodiment of the present invention, the wax-based material is paraffin wax, microcrystalline wax, beeswax wax, soy wax, palm wax, molda wax, candelilla wax, carnauba wax, polyethylene wax, poly Propylene wax, Fischer-Tropsch (FT) wax, or mixtures thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버는 태양전지 또는 스마트 윈도우용 마감재일 수 있다.The functional cover according to an embodiment of the present invention may be a finishing material for solar cells or smart windows.
본 발명은 상술한 기능성 커버를 포함하는 태양전지 구조체를 포함한다.The present invention includes a solar cell structure including the above-described functional cover.
본 발명에 따른 태양전지 구조체는 태양전지; 및 태양전지의 적어도 일 면에 부착되는 상술한 기능성 커버;를 포함한다.The solar cell structure according to the present invention includes a solar cell; And the above-described functional cover attached to at least one surface of the solar cell.
본 발명은 상술한 기능성 커버를 포함하는 스마트 윈도우 구조체를 포함한다.The present invention includes a smart window structure including the above-described functional cover.
본 발명에 따른 스마트 윈도우 구조체는 스마트 윈도우; 및 스마트 윈도우의 적어도 일 면에 부착되는 상술한 기능성 커버;를 포함한다.The smart window structure according to the present invention includes a smart window; And the above-described functional cover attached to at least one surface of the smart window.
본 발명에 따른 기능성 커버의 제조방법은 투명 기재의 적어도 일 면에 플라즈몬 활성성분 또는 플라즈몬 활성 성분과 소수성 성분의 액을 도포하는 단계;를 포함한다. The method for manufacturing a functional cover according to the present invention includes a step of applying a plasmon active ingredient or a liquid of a plasmon active ingredient and a hydrophobic ingredient to at least one surface of a transparent substrate.
본 발명에 따른 기능성 커버는 피부착대상에 단순 부착하거나 그 자체로도 사용하는 것으로, 자기세정능, 색상, 반사저감능 등의 기능을 부여할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 기능성 커버는 피부착대상에 부착되어 단열성을 향상시킬 수 있고 매우 다채로운 색상의 구현이 가능하여 뛰어난 심미성을 가지며, 나아가, 손상이 스스로 치유되는 자기 회복능을 가질 수 있어 내구성이 뛰어난 자기세정능을 가지어 특히 건축 내/외장재로 기능이 요구되는 BIPV에 매우 유용하다. The functional cover according to the present invention has the advantage of being able to impart functions such as self-cleaning ability, color, reflection reduction ability, etc., by simply attaching it to a target to be worn or used by itself. In addition, the functional cover according to the present invention can be attached to a target to be worn to improve thermal insulation properties, and has excellent aesthetics by implementing a very colorful color, and furthermore, it can have self-healing ability to self-heal damage, thereby providing durability. It has excellent self-cleaning ability and is particularly useful for BIPVs that require functions as interior/exterior materials.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름의 단면을 도시한 예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름의 단면을 도시한 다른 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름에서 표면층만을 세부 도시한 일 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름의 단면을 도시한 또 다른 예이다.1 is an example showing a cross-section of a functional film according to an embodiment of the present invention.
2 is another example showing a cross-section of a functional film according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing only the surface layer in detail in the functional film according to an embodiment of the present invention.
4 is another example showing a cross-section of a functional film according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 기능성 커버를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, a functional cover according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms used, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted.
본 발명은 피부착대상에 부착되어, 피부착대상에 유용한 기능을 부여할 수 있는 기능성 커버에 관한 것이다. 본 발명의 기능성 커버가 적용될 수 있는 유리한 피부착대상의 일 예로, 태양전지(태양전지 모듈을 포함), 스마트 윈도우등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention relates to a functional cover that is attached to a target to be attached to the skin and can impart a useful function to the target to be attached to the skin. Examples of advantageous targets to which the functional cover of the present invention can be applied include, but are not limited to, solar cells (including solar cell modules) and smart windows.
본 발명에 따른 기능성 커버는 투명 기재; 및 투명 기재의 적어도 일 면에 위치하며, 가시광 대역에 속하는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 갖는 입자상의 플라즈몬 활성 성분을 포함하는 표면층;을 포함한다.Functional cover according to the present invention is a transparent substrate; And a surface layer comprising a particulate plasmon active ingredient positioned on at least one surface of the transparent substrate and having a Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) wavelength belonging to the visible light band.
플라즈몬 활성 성분은 가시광 대역에 속하는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 가질 수 있다. 알려진 바와 같이, 국소 표면 플라즈몬 공명은 광의 파장보다 작은 크기를 갖는 광활성 물질과 광 간의 상호작용에 의한 특정 에너지의 전자기장과의 공명으로 인해 자유전자(광활성 물질의 자유전자)의 집단적 움직임인 플라즈몬이 물질의 표면에 집중되어 형성되는 현상을 의미한다.The plasmon active ingredient may have a localized surface plasmon resonance (LSPR) wavelength belonging to the visible light band. As is known, local surface plasmon resonance is the collective movement of free electrons (free electrons of photoactive materials), which is a mass movement of free electrons (free electrons in photoactive materials), due to the resonance of a specific energy due to the interaction between light and a photoactive material having a size smaller than the wavelength of light. It means a phenomenon that is concentrated and formed on the surface of.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 커버는 표면층이 가시광 대역에 속하는 LSPR 파장을 갖는 플라즈몬 활성 성분을 포함함에 따라, 입사되는 광 스펙트럼 중 LSPR 파장에 해당하는 에너지가 플라즈몬 활성 성분에 흡수되며 반사 스펙트럼이 변화될 수 있으며, 이에 의해 색상의 구현될 수 있다. 또한, 표면층에 함유된 플라즈몬 활성 성분의 LSPR 파장을 튜닝함으로써, 기능성 커버에 구현되는 색상을 변화시킬 수 있다. As described above, as the functional cover according to the present invention includes a plasmon active component having an LSPR wavelength belonging to the visible light band, the energy corresponding to the LSPR wavelength among the incident light spectrum is absorbed by the plasmon active component and the reflection spectrum This can be changed, whereby the color can be implemented. In addition, by tuning the LSPR wavelength of the plasmon active ingredient contained in the surface layer, it is possible to change the color implemented in the functional cover.
플라즈몬 활성 성분은 표면 플라즈몬이 발생하는 금속(플라즈몬 활성 금속)을 포함할 수 있다. 플라즈몬 활성 성분에 함유되는 금속(플라즈몬 활성 금속)은 표면 플라즈몬이 발생하는 것으로 알려진 물질이면 족하며, 일 예로, 은, 금, 백금, 팔라디움, 니켈, 알루미늄, 구리, 크롬 또는 이들의 조합 또는 이들의 합금등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The plasmon active component may include a metal (plasmon active metal) from which surface plasmon is generated. The metal (plasmon active metal) contained in the plasmon active ingredient is sufficient as long as it is a material known to generate surface plasmon, for example, silver, gold, platinum, palladium, nickel, aluminum, copper, chromium, or a combination thereof or a combination thereof. Alloys, etc., but are not limited thereto.
플라즈몬 활성 금속은 표면 플라즈몬 발생에 유리한 수 나노미터 오더(100 nm order)내지 수백 나노미터 오더(102 nm order)의 디멘젼을 가질 수 있다. 일 예로, 플라즈몬 활성 금속은 5 내지 500nm의 직경, 구체적으로 10 내지 200nm의 직경을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The plasmon-activated metal may have a dimension of a few nanometers order (10 0 nm order) to several hundreds of nanometers order (10 2 nm order), which is advantageous for the generation of surface plasmon. For example, the plasmon active metal may have a diameter of 5 to 500 nm, specifically 10 to 200 nm, but is not limited thereto.
플라즈몬 활성 성분의 LSPR 파장은 플라즈몬 활성 금속의 크기, 형상(구, 로드, 와이어, 피라미드, 스타 등), 플라즈몬 활성 금속의 구체 물질, 플라즈몬 활성 금속이 접하는 매질이나 플라즈몬 금속입자들의 회합구조체의 기하학적 구조(입자간 간격 등) 및 구조체를 구성하는 입자의 수 등에 의해 제어될 수 있으며, 주로 플라즈몬 활성 금속의 크기, 플라즈몬 활성 금속의 물질 또는 플라즈몬 활성 금속의 크기와 물질을 변화시킴으로써 적색에서 청색에 이르기까지 가시광 대역(400nm~700nm) 전 영역으로 LSPR 파장이 튜닝될 수 있다.The LSPR wavelength of the plasmon active component is the size and shape of the plasmon active metal (sphere, rod, wire, pyramid, star, etc.), the concrete material of the plasmon active metal, the medium in contact with the plasmon active metal, or the geometry of the assembly structure of plasmon metal particles. It can be controlled by (inter-particle spacing, etc.) and the number of particles constituting the structure, mainly from red to blue by changing the size of the plasmon active metal, the material of the plasmon active metal, or the size and material of the plasmon active metal. The LSPR wavelength can be tuned over the entire visible light band (400nm~700nm).
일 구체예에서, 표면층은 가시광 대역에 속하되, 서로 상이한 LSPR 파장을 갖는 둘 이상의 플라즈몬 활성 성분을 포함할 수 있다. 일 예로, 표면층은 가시광 대역에 속하는 제1LSPR 파장을 갖는 제1플라즈몬 활성 성분과 가시광 대역에 속하는 제2LSPR 파장을 갖는 제2플라즈몬 활성 성분을 포함할 수 있다. 일 예로, 표면층은 가시광 대역에 속하는 제1LSPR 파장을 갖는 제1플라즈몬 활성 성분, 가시광 대역에 속하는 제2LSPR 파장을 갖는 제2플라즈몬 활성 성분, 및 가시광 대역에 속하는 제3LSPR 파장을 갖는 제3플라즈몬 활성 성분을 포함할 수 있다. 표면층에 함유된 서로 상이한 LSPR을 갖는 플라즈몬 활성 성분의 수는 2 내지 5일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment, the surface layer belongs to the visible light band, but may include two or more plasmon active ingredients having LSPR wavelengths different from each other. For example, the surface layer may include a first plasmon active component having a first LSPR wavelength belonging to the visible band and a second plasmon active component having a second LSPR wavelength belonging to the visible band. For example, the surface layer is a first plasmon active component having a first LSPR wavelength belonging to the visible band, a second plasmon active component having a second LSPR wavelength belonging to the visible band, and a third plasmon active component having a third LSPR wavelength belonging to the visible band. It may include. The number of plasmon active ingredients having different LSPRs contained in the surface layer may be 2 to 5, but is not limited thereto.
상술한 바와 같이, 표면층이 서로 상이한 LSPR 파장을 갖는 둘 이상의 플라즈몬 활성 성분을 함유함으로써, 광의 혼색에 의해 보다 다채로운 색상이 구현될 수 있으며, 기능성 커버의 심미성을 보다 향상시킬 수 있다. As described above, since the surface layer contains two or more plasmon active ingredients having different LSPR wavelengths from each other, more colorful colors may be realized by mixing of light, and the aesthetics of the functional cover may be further improved.
입자상의 플라즈몬 활성 성분은 상술한 플라즈몬 활성 금속의 나노입자 자체이거나, 플라즈몬 활성 금속을 코어로 갖는 코어-쉘 입자일 수 있다. 플라즈몬 활성 성분이 코어-쉘 입자인 경우, 플라즈몬 활성 금속인 코어와 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속 및 비금속군에서 선택되는 1종 이상 원소의 산소불화물의 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자;일 수 있다. 이때, 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속 및 비금속군에서 선택되는 1종 이상 원소로, Si, Ti, Zr, Zn, Al 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 쉘의 두께는 수 나노미터 오더(100nm order) 내지 수십 나노미터 오더(101nm order)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The particulate plasmon active component may be a nanoparticle of the plasmon active metal described above, or a core-shell particle having a plasmon active metal as a core. When the plasmon active component is a core-shell particle, a core-shell particle comprising a core of plasmonic active metal and a shell of oxygen fluoride of at least one element selected from the group of alkaline earth metals, transition metals, post-transition metals and non-metals; I can. At this time, as one or more elements selected from the group of alkaline earth metals, transition metals, post-transition metals and non-metals, Si, Ti, Zr, Zn, Al, etc. may be exemplified, but the present invention is not limited thereto. In addition, the thickness of the shell may be in the order of several nanometers (10 0 nm order) to several tens of nanometers (10 1 nm order), but is not limited thereto.
플라즈몬 활성 성분이 플라즈몬 활성 금속의 코어와 산소불화물의 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조인 경우, F를 포함하는 쉘에 의해 표면에너지가 낮아져서 자기 세정능력을 가질 수 있어 유리하다. 또한, 플라즈몬 활성 성분이 플라즈몬 활성 금속의 코어와 산소불화물의 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조인 경우, 쉘의 투명성을 확보하면서도 넓은 범위로 쉘의 굴절률을 튜닝할 수 있어, 표면층의 굴절률 제어에 유리하다. When the plasmon active ingredient has a core-shell structure including a core of a plasmon active metal and a shell of oxygen fluoride, it is advantageous because the surface energy is lowered by the shell including F and thus can have self-cleaning ability. In addition, when the plasmon active ingredient has a core-shell structure including a core of a plasmon active metal and a shell of oxygen fluoride, the refractive index of the shell can be tuned over a wide range while securing transparency of the shell, which is advantageous for controlling the refractive index of the surface layer. Do.
또한, 플라즈몬 활성 성분이 플라즈몬 활성 금속의 코어와 산소불화물의 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조인 경우, 후술하는 소수성 성분과 함께 기능성 커버의 자기세정능을 보다 향상시킬 수 있으며, 나아가, 소수성 성분이 부분적으로 손상 내지 제거된 경우에도 안정적으로 자기세정능을 유지할 수 있어 유리하다.In addition, when the plasmon active component has a core-shell structure including a core of a plasmon active metal and a shell of oxygen fluoride, the self-cleaning ability of the functional cover can be further improved together with a hydrophobic component to be described later, and further, the hydrophobic component is Even if it is partially damaged or removed, it is advantageous because it can stably maintain self-cleaning ability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름의 단면을 도시한 예이다. 이하의 도면에서, 투명 기재(110)에서 피부착대상과 부착되는 측의 면(Ad)을 좌측면으로 하고, 기능성 필름이 피부착대상에 부착되었을 때 표면을 형성하는 측의 면(Surf)을 우측면으로 하여 기능성 필름을 도시한다.1 is an example showing a cross-section of a functional film according to an embodiment of the present invention. In the following drawings, the surface (Ad) of the
도 1에 도시한 예와 같이, 기능성 필름(100)은 플라즈몬 활성 성분(미도시)을 함유하는 표면층(120) 및 투명 기재(110)를 포함할 수 있다. 이때, 표면층(120)에서 입자상의 플라즈몬 활성 성분을 도시하지 않았으나, 표면층은 플라즈몬 활성 성분이 단일 입자 층을 이루거나, 입자들이 적층된 다층 입자층의 구조를 가질 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the
도 1(a)에 도시한 일 예와 같이, 표면층(120)은 투명 기재(110)에서 피부착대상과 부착되는 측의 면(Ad) 상에 위치할 수 있다. 도 1(a)의 경우, 표면층(120)이 투명 기재(110)와 피부착대상(미도시, 표면 결착층을 포함) 사이에 위치하며 피부착대상의 표면 결착층에 결착됨에 따라, 외부 환경이나 자극, 충격으로부터 표면층을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 표면층(120)에 함유된 입자상의 플라즈몬 활성 성분간의 공간(입자간 공간)에 트랩(trap)된 공기에 의해, 단열성을 향상시킬 수 있다. As illustrated in FIG. 1A, the
도 1(c)에 도시한 일 예와 같이, 표면층(120)은 투명 기재(110)에서 표면을 형성하는 측의 면(Surf) 상에 위치할 수 있다. 이러한 경우 태양광을 포함하는 조사광(피부착대상에 조사되는 광)이 직접적으로 표면층에 입사됨에 따라, 보다 선명하고 밝은 색상의 구현이 가능하다. As illustrated in FIG. 1C, the
도 1(b)에 도시한 일 예와 같이, 표면층(120_1, 120_2)은 투명 기재(110)에서 피부착대상과 부착되는 측의 면(Ad)과 표면을 형성하는 측의 면(Surf) 각각에 위치할 수 있다. 이때, 제1표면층(120_1)과 제2표면층(120_2)에 함유된 플라즈몬 활성 성분은 모두 가시광 대역에 속하되, 서로 동일하거나 서로 상이한 LSPR 파장을 가질 수 있다. 제1표면층에 함유된 플라즈몬 활성 성분과 제2표면층에 함유된 플라즈몬 활성 성분 간 LSPR 파장이 서로 상이한 경우, 또한, 광의 혼색에 의해 보다 다채로운 색상의 구현이 가능하다. 선명한 색상 구현 측면에서 투명 기재의 단위면적당 로딩된 플라즈몬 활성 성분의 중량은 0.001g/cm2 내지 1g/cm2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As in the example shown in FIG. 1(b), the surface layers 120_1 and 120_2 are, respectively, a surface (Ad) on the side to which the object to be adhered and attached to the
일 구체예에서, 기능성 커버는 소수성 성분을 더 포함할 수 있으며, 소수성 성분은 상술한 플라즈몬 활성 성분과 함께 또는 독립적으로 구비될 수 있다. In one embodiment, the functional cover may further include a hydrophobic component, and the hydrophobic component may be provided independently or together with the above-described plasmon active component.
표면에서 물과의 접촉을 감소시키는 소수성 성분은 표면에너지가 작아 기능성 커버의 오염을 방지할 수 있다. 또한, 소수성 물질 그 자체로 또는 입자상의 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 공기를 가두는 캡핑제로 작용함으로써 단열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 소수성 성분은 입자상인 플라즈몬 활성 성분을 투명 기재에 보다 견고하게 결착시키는 결착제의 역할 및 플라즈몬 활성 성분을 외부 환경으로부터 보호하는 역할 또한 수행할 수 있다.Hydrophobic components that reduce contact with water on the surface can prevent contamination of the functional cover due to its small surface energy. In addition, the hydrophobic material itself or by acting as a capping agent for trapping air in the space between the particulate plasmon active ingredients can improve the heat insulation. In addition, the hydrophobic component may also play a role of a binder for more firmly binding the particulate plasmon active component to a transparent substrate and a role of protecting the plasmon active component from the external environment.
소수성 성분은 소수성 성분의 커버를 대상으로 수 접촉각이 90˚ 이상, 유리하게 120˚ 이상, 보다 유리하게 130˚ 이상, 실질적으로 180˚ 미만인 물질일 수 있다. The hydrophobic component may be a material having a water contact angle of 90° or more, advantageously 120° or more, more advantageously 130° or more, and substantially less than 180° for the cover of the hydrophobic component.
일 구체예로, 소수성 성분은 수 접촉각이 90˚ 이상 내지 180˚ 미만이며, 100℃ 이하의 Tg(glass transition temperature), 유리하게는 80℃ 이하의 Tg를 갖는 물질일 수 있다. 이때, 소수성 물질의 Tg는 실질적으로 30℃ 이상, 보다 실질적으로 50℃ 이상일 수 있다. 소수성 성분이 100℃ 이하의 낮은 Tg를 갖는 경우, 의도적인 에너지 인가 또는 사용 환경에 의해 Tg 이상으로 가온된 소수성 성분이 기능성 커버에 생성된 크랙(crack)이나 스크래치(scratch)를 치유할 수 있어 유리하다. 즉, 소수성 성분이 100℃ 이하, 유리하게는 80℃ 이하의 Tg를 갖는 경우 기능성 커버에 발생하는 물리적 손상이 자기회복되는 기능을 가질 수 있어 유리하다.In one embodiment, the hydrophobic component may be a material having a water contact angle of 90° or more to less than 180°, a glass transition temperature (Tg) of 100°C or less, and advantageously a Tg of 80°C or less. In this case, the Tg of the hydrophobic material may be substantially 30° C. or higher, and more substantially 50° C. or higher. When the hydrophobic component has a low Tg of 100℃ or less, the hydrophobic component heated above the Tg by intentional application of energy or the environment of use can heal cracks or scratches generated on the functional cover, which is advantageous. Do. That is, when the hydrophobic component has a Tg of 100° C. or less, advantageously 80° C. or less, it is advantageous because physical damage occurring to the functional cover can have a function of self-healing.
일 구체예로, 소수성 성분은 수 접촉각이 90˚ 이상 내지 180˚ 미만이며, 탄성 물질일 수 있다. 소수성 성분이 탄성체인 경우 기능성 커버의 유연성이 담보될 수 있어 유리하며, 나아가, 피부착대상에 가해지는 물리적 충격을 흡수함으로써 피부착대상을 보호할 수 있어 유리하다.In one embodiment, the hydrophobic component has a water contact angle of 90° or more to less than 180°, and may be an elastic material. When the hydrophobic component is an elastic material, it is advantageous because the flexibility of the functional cover can be ensured, and further, it is advantageous in that it can protect the adherend by absorbing the physical shock applied to the adherend.
일 예로, 소수성 성분은 왁스계 물질, 소수성 고분자 또는 이들의 혼합물등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the hydrophobic component may be a wax-based material, a hydrophobic polymer, or a mixture thereof, but is not limited thereto.
실질적인 일 예로, 소수성 고분자는 올레핀계 수지, 비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리아마이드계 수지, 실록산계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르 설폰계 수지, 폴리아세탈계 수지 및 폴리(메타)아크릴계수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 공중합체등일 수 있으며, 보다 실질적인 일 예로, 소수성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 4-메틸 1-텐, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리비닐아세테이트, 폴리클로로프렌, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리(비닐 부티랄), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 나일론6, 나일론66, 실리콘 고무, 에틸셀룰로오스, 폴리설폰, 폴리아세탈, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리디메틸실록산, 폴리플루오로실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.As a practical example, the hydrophobic polymer is an olefin resin, a vinyl resin, a polyester resin, a polyurethane resin, a polyamide resin, a siloxane resin, a cellulose resin, a polyimide resin, a polysulfone resin, a polyether resin. It may be one or two or more copolymers selected from the group consisting of phon-based resins, polyacetal-based resins, and poly(meth)acrylic resins, and as a more practical example, the hydrophobic polymer is polyethylene, polypropylene, poly4-methyl 1-Tene, polyvinyl chloride, polystyrene, polybutadiene, polyvinyl acetate, polychloroprene, polyvinylidene chloride, poly(vinyl butyral), polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl Methacrylate, polyethyl methacrylate, polyurethane, nylon 6, nylon 66, silicone rubber, ethyl cellulose, polysulfone, polyacetal, polyacrylonitrile, polyimide, polydimethylsiloxane, polyfluorosiloxane, polyvinyl It may be a siloxane, polyphenylmethylsiloxane, and the like, but is not limited thereto.
실질적인 일 예로, 왁스계 물질은 석유계 왁스, 동물성 천연왁스, 식물성 천연왁스, 합성왁스 또는 이들의 혼합물등일 수 있으며, 보다 실질적인 일 예로, 왁스계 물질은 파라핀 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 밀랍 왁스, 소이 왁스, 팜 왁스, 몰다 왁스, 칸데릴라 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, F-T(Fischer-Tropsch) 왁스 또는 이들의 혼합물등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a practical example, the wax-based material may be petroleum-based wax, animal natural wax, vegetable natural wax, synthetic wax, or a mixture thereof, and as a more practical example, the wax-based material is paraffin wax, microcrystalline wax, beeswax wax. , Soy wax, palm wax, molda wax, candelilla wax, carnauba wax, polyethylene wax, polypropylene wax, FT (Fischer-Tropsch) wax, or a mixture thereof, but is not limited thereto.
상술한 바와 같이, 소수성 성분은 플라즈몬 활성 성분을 함유하는 표면층에 플라즈몬 활성 성분과 함께 함유되거나, 플라즈몬 활성 성분을 함유하는 표면층과 독립적으로 구비될 수 있다. As described above, the hydrophobic component may be contained together with the plasmon active ingredient in the surface layer containing the plasmon active ingredient, or may be provided independently of the surface layer containing the plasmon active ingredient.
표면층이 플라즈몬 활성 성분과 소수성 성분을 모두 포함하는 경우, 소수성 성분이 막의 형태로 플라즈몬 활성 성분의 입자층을 덮거나(도 2 참고), 소수성 성분이 바인더 형태로 플라즈몬 활성 성분간 및 플라즈몬 활성 성분과 투명 기재간을 결착시키거나(미도시), 플라즈몬 활성 성분이 소수성 성분의 매트릭스에 분산(도 3 참고)되어 있을 수 있다. 소수성 성분이 바인더로 플라즈몬 활성 성분간 및 플라즈몬 활성 성분과 투명 기재간을 결착시키는 경우, 표면층은 입자상의 플라즈몬 활성 성분; 입자상의 플라즈몬 활성 성분간 및 입자상의 플라즈몬 활성 성분과 투명 기재간을 결착시키는 소수성 성분의 바인더, 및 바인더에 의해 채워지지 않은 입자상의 플라즈몬 활성 성분 사이의 빈 공간(air);를 포함할 수 있다. When the surface layer contains both a plasmon active component and a hydrophobic component, the hydrophobic component covers the particle layer of the plasmon active component in the form of a membrane (see Fig. 2), or the hydrophobic component is transparent between the plasmon active component and the plasmon active component in the form of a binder. The substrates may be bound (not shown), or the plasmon active ingredient may be dispersed in a matrix of a hydrophobic ingredient (see FIG. 3). When the hydrophobic component binds between the plasmon active component and between the plasmon active component and the transparent substrate as a binder, the surface layer may include a particulate plasmon active component; It may include; a binder of a hydrophobic component that binds between the particulate plasmon active components and between the particulate plasmon active component and the transparent substrate, and an air space between the particulate plasmon active components that are not filled by the binder.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버의 단면을 도시한 다른 일 예로, 도 2는 표면층(130)이 플라즈몬 활성 성분(SP)과 함께 소수성 성분(HP)을 포함하는 예를 도시한 도면이다. 도 2에 도시한 일 예와 같이, 소수성 성분(HP)은 막의 형태로 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)의 표면을 덮을 수 있다. 이때, 소수성 성분(HP) 막의 하부(Surf 측)에는 플라즈몬 활성 성분(SP)과 함께 입자상의 플라즈몬 활성 성분의 입자 간 빈 공간에 트랩된 공기(air)를 포함하는 플라즈몬 활성 성분 층이 위치할 수 있다. 기능성 커버가 플라즈몬 활성 성분(SP)과 트랩된 공기(air)를 포함하는 플라즈몬 활성 성분 층과 플라즈몬 활성 성분 층을 덮는 소수성 성분(HP)의 막을 포함하는 경우, 기능성 커버가 자기세정력을 가지면서도 단열성을 향상시킬 수 있어 유리하며, 또한, 플라즈몬 활성 성분 층의 플라즈몬 활성 성분(SP)과 트랩된 공기간의 부피 분율을 제어함으로써 표면층의 굴절률을 넓은 범위에서 용이하게 조절할 수 있어 유리하다.FIG. 2 is another example showing a cross section of a functional cover according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which the
또한, 도 2의 도면에서 소수성 성분(HP)의 막 표면이 편평한 예를 도시하였으나, 도 2와 달리, 소수성 성분(HP)의 막은 입자상의 플라즈몬 활성 성분으로부터 기인한 표면 요철을 가질 수 있다. In addition, although an example in which the surface of the membrane of the hydrophobic component (HP) is flat is shown in the drawing of FIG. 2, unlike FIG. 2, the membrane of the hydrophobic component (HP) may have surface irregularities resulting from the particulate plasmon active component.
플라즈몬 활성 성분이 수 나노미터에서 수백 나노미터의 디멘젼을 가짐에 따라, 소수성 성분(HP)의 막에 형성되는 표면 요철 또한 이에 상응하는 크기일 수 있다. 이러한 수 내지 수백 나노미터 크기의 표면 요철에 의해 기능성 커버가 넓은 파장 대역에서 고르게 낮은 반사율을 가질 수 있어 유리하다. 또한, 소수성 성분의 화학적 특성(낮은 표면 에너지)과 함께 미세 표면 요철에 의한 초발수 효과에 의해 자기세정(self-cleaning)능을 크게 향상시킬 수 있어 유리하다.As the plasmon active ingredient has a dimension of several nanometers to several hundreds of nanometers, surface irregularities formed on the film of the hydrophobic component (HP) may also have a corresponding size. It is advantageous that the functional cover can have a low reflectance evenly in a wide wavelength band due to the surface irregularities of several to hundreds of nanometers. In addition, it is advantageous because the self-cleaning ability can be greatly improved by the super water repellency effect due to the fine surface irregularities along with the chemical properties (low surface energy) of the hydrophobic component.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 커버에서 표면층만을 세부 도시한 일 단면도로, 도 3은 플라즈몬 활성 성분(SP)이 소수성 성분(HP)의 매트릭스에 분산된 표면층(130)을 도시한 예이다.3 is a cross-sectional view showing in detail only the surface layer in the functional cover according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a
도 3(a)에 도시한 일 예와 같이, 표면층(130)은 소수성 성분(HP)의 막 및 소수성 성분(HP)의 막에 분산 함입된 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)을 포함할 수 있다. 3(a), the
도 3(b)는 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)이 소수성 성분(HP)의 매트릭스에 분산 위치하되, 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)에 의해 표면층(130)에 표면 요철이 형성된 경우를 도시한 일 예이다.3(b) shows a case where a particulate plasmon active component (SP) is dispersed in a matrix of a hydrophobic component (HP), but surface irregularities are formed on the
도 3(c) 및 3(d)는 표면층(130)이 소수성 성분(HP)의 막; 및 소수성 성분(HP)의 막에 분산되되, 소수성 성분(HP)의 막에 부분적으로 함입된 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP);을 포함하는 예를 도시한 일 예이다. 도 3(c)에 도시한 일 예와 같이, 표면층(130)은 소수성 성분(HP)의 막이 투명 기재의 일 면에 접하여 위치하되, 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)의 일부가 소수성 성분(HP)의 막에 잠기고 나머지 일부가 표면으로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 도 3(d)에 도시한 일 예와 같이, 소수성 성분(HP)의 막의 두께가 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)의 직경보다 작아, 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)의 일부가 소수성 성분(HP)의 막에 함입되고 나머지 일부가 소수성 성분(HP)의 막 상부로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 이때, 도 3(d)에서 소수성 성분(HP)의 막 상부로 돌출된 플라즈몬 활성 성분(SP)의 표면에 소수성 성분(HP)의 코팅층이 존재할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 플라즈몬 활성 성분(SP) 그 자체의 표면(bare surface)가 표면으로 노출된 상태일 수도 있다.3(c) and 3(d) show that the
도 4는 소수성 성분이 플라즈몬 활성 성분을 함유하는 표면층과 독립적으로 구비되는 기능성 커버의 예를 도시한 일 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an example of a functional cover in which a hydrophobic component is independently provided with a surface layer containing a plasmon active component.
상세하게, 도 4에 도시한 일 예와 같이, 기능성 커버는 투명 기재(110)의 일 면에 위치하며 입자상의 플라즈몬 활성 성분(SP)을 포함하는 제1표면층(120)과, 제1표면층(120)이 위치하는 일 면의 대향면에 위치하며 소수성 성분(HP)을 함유하는 제2표면층(140)을 포함할 수 있다. 이때, 제2표면층(140)은 소수성 성분(HP)의 막일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In detail, as shown in the example shown in Figure 4, the functional cover is located on one surface of the
본 발명에 따른 기능성 커버의 제조방법은 투명 기재의 적어도 일 면에 플라즈몬 활성성분 또는 플라즈몬 활성 성분과 소수성 성분의 액을 도포하는 단계;를 포함한다. The method for manufacturing a functional cover according to the present invention includes a step of applying a plasmon active ingredient or a liquid of a plasmon active ingredient and a hydrophobic ingredient to at least one surface of a transparent substrate.
투명 기재의 일면이나 일면 및 일면의 대향면에 코팅(도포)되는 플리즈몬 활성성분이나 플리즈몬 활성성분과 소수성 성분의 액은 스핀코팅(spin-coating), 딥코팅(dip-coating), 리프팅업(lifting up), 바코팅(bar coating), 슬롯다이코팅(slot-die coating, 전기영동 코팅(electrophoretic deposition), 화학적 또는 전기화학적 코팅(chemical or electrochemical deposition), 전기분사(electrospray), 스프레이 코팅(spry coating), 용사코팅(thermal spray coating) 등을 이용하여 코팅할 수 있다. Plysmon active ingredients coated (applied) on one side or one side of a transparent substrate and liquids of Plysmon active ingredients and hydrophobic ingredients are spin-coating, dip-coating, lifting-up (lifting up), bar coating, slot-die coating, electrophoretic deposition, chemical or electrochemical deposition, electrospray, spray coating ( spry coating), thermal spray coating, etc.
일 예로, 기능성 커버는 소수성 성분의 용융액이나 용해액(소수성 성분이 용매에 용해된 액)과 플라즈몬 활성 성분을 포함하는 액을 투명 기재에 도포하고 경화(액상에서 고상으로의 경화나 용매의 휘발 제거에 의한 고화를 포함함)시켜 제조될 수 있다. 이와 달리 기능성 커버는 투명 기재에 소수성 성분의 용융액이나 용해액(소수성 성분이 용매에 용해된 액)을 도포 및 경화하여 소수성 막을 형성한 후, 소수성 막 상에 플라즈몬 활성 성분을 도포하고 소수성 막을 가열하여 플라즈몬 활성 성분의 일부 내지 전부를 소수성 막에 가라앉힘으로써 제조될 수 있다. 이와 달리 기능성 커버는 투명 기재에 플라즈몬 활성 성분을 도포한 후 플라즈몬 활성 성분을 덮도록 소수성 성분의 막을 위치시키고 부착시켜 제조될 수 있다. 이때, 소수성 성분의 막을 가열하여 플라즈몬 활성 성분과 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 위치하는 공기를 가두며 투명 기재에 묶이게(fasten)할 수 있다. 소수성 막의 가열이나 소수성 성분의 막의 가열은 Tg 이상의 온도, 구체예로 Tg~1.3Tg에서 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. For example, in the functional cover, a solution containing a melt or solution of a hydrophobic component (a solution in which a hydrophobic component is dissolved in a solvent) and a plasmon active component are applied to a transparent substrate and cured (curing from a liquid to a solid phase or volatilization of a solvent). It can be prepared by including solidification by). In contrast, the functional cover forms a hydrophobic film by applying and curing a melt or solution of a hydrophobic component (a liquid in which a hydrophobic component is dissolved in a solvent) on a transparent substrate, and then applying a plasmon active component on the hydrophobic film and heating the hydrophobic film. It can be prepared by submerging some to all of the plasmon active ingredient in a hydrophobic membrane. Alternatively, the functional cover may be prepared by applying a plasmon active ingredient to a transparent substrate and then placing and attaching a film of a hydrophobic ingredient to cover the plasmon active ingredient. At this time, by heating the membrane of the hydrophobic component, air located in the space between the plasmon active component and the plasmon active component can be trapped and fastened to the transparent substrate. The heating of the hydrophobic film or the heating of the hydrophobic component may be performed at a temperature of Tg or higher, and in a specific example, Tg to 1.3 Tg, but is not limited thereto.
일 구체예에서, 기능성 커버에 위치하는 표면층의 굴절률은 상기 표면층에 함유된 플라즈몬 활성 성분의 부피분율(표면층에서 플라즈몬 활성 성분이 차지하는 부피%) 및 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 위치하는 물질의 굴절률에서 하나 이상 선택되는 인자에 의해 제어될 수 있다. 이때, 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 위치하는 물질은 공기, 소수성 성분 또는 공기와 소수성 성분일 수 있다. 표면층의 굴절률은 LSPR 파장 이외의 광에 대한 반사율을 낮출 수 있도록 제어될 수 있음은 물론이며, 일 예로, 표면층이 투명 기재의 굴절률과 공기의 굴절률 사이의 굴절률을 갖도록 제어될 수 있다. In one embodiment, the refractive index of the surface layer positioned on the functional cover is the volume fraction of the plasmon active ingredient contained in the surface layer (volume% of the plasmon active ingredient in the surface layer) and the refractive index of the material positioned in the space between the plasmon active ingredient. It can be controlled by one or more selected factors. In this case, the material positioned in the space between the plasmon active ingredients may be air, a hydrophobic component, or air and a hydrophobic component. Of course, the refractive index of the surface layer may be controlled to lower the reflectance of light other than the LSPR wavelength, and as an example, the surface layer may be controlled to have a refractive index between the refractive index of the transparent substrate and the refractive index of air.
일 구체예에서, 기능성 커버의 투명 기재는 판 내지 막의 형상일 수 있으며, 플렉시블 또는 리지드 기재일 수 있다. 투명 리지드 기재의 일 예로, 유리등을 들 수 있으며, 플렉시블 투명 기재의 일 예로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메텔 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리이미드(PI)등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 투명 기재의 투명은 적어도 가시광 대역의 광에 대한 투과율이 85% 이상, 실질적으로 90% 이상인 물성을 의미할 수 있다. In one embodiment, the transparent substrate of the functional cover may be in the shape of a plate or a film, and may be a flexible or rigid substrate. Examples of transparent rigid substrates include glass, and examples of flexible transparent substrates include polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), and polymethyl methacrylate (PMMA). , Polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), and the like, but are not limited thereto. In this case, the transparency of the transparent substrate may mean physical properties in which at least a transmittance of light in a visible light band is 85% or more, and substantially 90% or more.
일 구체예에서, 상술한 기능성 커버는 태양전지 또는 스마트 윈도우용 마감재용일 수 있으며, 특히 BIPV로 사용되는 태양전지의 마감재로 매우 적합하다.In one embodiment, the above-described functional cover may be a finishing material for a solar cell or a smart window, and is particularly suitable as a finishing material for a solar cell used as a BIPV.
본 발명은 상술한 기능성 커버를 포함하는 태양전지 구조체를 포함한다.The present invention includes a solar cell structure including the above-described functional cover.
본 발명에 따른 태양전지 구조체는 태양전지; 및 태양전지의 적어도 일 면에 부착되는 상술한 기능성 커버;을 포함할 수 있다.The solar cell structure according to the present invention includes a solar cell; And the above-described functional cover attached to at least one surface of the solar cell.
이때, 기능성 커버는 경화성 접착층에 의해 태양전지에 부착될 수 있으며, 경화성 접착층은 광, 열 또는 화학적 경화제에 의해 경화되는 접착층이면 무방하다.At this time, the functional cover may be attached to the solar cell by a curable adhesive layer, and the curable adhesive layer may be an adhesive layer cured by light, heat or a chemical curing agent.
태양전지 구조체의 태양전지는 결정질 실리콘 태양전지, 비정질실리콘 태양전지, CIGS(Cu-In-Ga-(S, Se)), CISCu-In-(S, Se)), Cd-Te등의 화합물 반도체 태양전지, 유기 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 양자점 태양전지, 염료감응형 태양전지등 광을 흡수하여 전기 에너지를 생산하는 것으로 알려진 광기전 소자면 어떠한 소자라도 무방하다. 또한, 태양전지는 일정 위치에 기 설치되어 사용(전력 생산)중에 있는 태양전지를 포함할 수 있다. 또한, 기능성 커버가 부착되는 태양전지는 모듈화된 태양전지(태양전지 모듈)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The solar cells of the solar cell structure are compound semiconductors such as crystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, CIGS (Cu-In-Ga-(S, Se)), CISCu-In-(S, Se)), and Cd-Te. Any photovoltaic device known to produce electrical energy by absorbing light, such as a solar cell, an organic solar cell, a perovskite solar cell, a quantum dot solar cell, and a dye-sensitized solar cell, can be used. In addition, the solar cell may include a solar cell that is already installed at a certain location and is in use (power production). In addition, the solar cell to which the functional cover is attached may be a modularized solar cell (solar cell module), but is not limited thereto.
본 발명은 상술한 기능성 커버를 포함하는 스마트 윈도우 구조체를 포함한다.The present invention includes a smart window structure including the above-described functional cover.
본 발명에 따른 태양전지 구조체는 스마트 윈도우; 및 스마트 윈도우의 적어도 일 면에 부착되는 상술한 기능성 커버;을 포함할 수 있다. 이때, 기능성 커버는 경화성 접착층에 의해 스마트 윈도우의 적어도 일 면에 부착될 수 있으며, 경화성 접착층은 광, 열 또는 화학적 경화제에 의해 경화되는 접착층이면 무방하다. 스마트 윈도우는 태양광의 투과율을 자유롭게(인위적으로) 조절되는 윈도우로, PDLC; Polymer dispersed liquid crystals) 스마트 윈도우등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The solar cell structure according to the present invention includes a smart window; And the above-described functional cover attached to at least one surface of the smart window. In this case, the functional cover may be attached to at least one surface of the smart window by a curable adhesive layer, and the curable adhesive layer may be an adhesive layer cured by light, heat, or a chemical curing agent. The smart window is a window that freely (artificially) adjusts the transmittance of sunlight, and includes a PDLC; Polymer dispersed liquid crystals) smart windows, but are not limited thereto.
상술한 바와 같이, 기능성 커버를 태양전지나 스마트 윈도우등과 같은 피부착대상에 부착함으로써, 태양전지나 스마트 윈도우등과 같은 피부착대상에 자기세정능, 색상등의 기능을 부여할 수 있고, 단열성을 향상시킬 수 있다.As described above, by attaching the functional cover to an adherent object such as a solar cell or a smart window, it is possible to give functions such as self-cleaning and color to an adherent object such as a solar cell or a smart window, and improve thermal insulation. I can make it.
나아가, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 예에 따른 기능성 커버는 손상이 스스로 치유되는 자기 회복능을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 기능성 커버의 손상 회복 방법을 포함한다. Further, as described above, the functional cover according to an example of the present invention may have a self-healing ability in which damage is self-healing. Accordingly, the present invention includes a method for recovering damage to a functional cover.
본 발명에 따른 기능성 커버의 손상 회복 방법은 기능성 커버를 기능성 커버에 함유된 소수성 성분의 Tg 이상의 온도, 구체적으로 Tg 내지 1.3Tg의 온도로 가열하는 단계;를 포함한다. 기능성 커버의 가열은 근적외선 내지 적외선을 포함하는 광의 조사나 열 에너지의 인가에 의해 수행될 수 있다. 기능성 커버가 태양전지등과 같은 피부착대상에 부착된 경우 태양광이나 난방과 같은 피부착대상 주변의 에너지 원에 의한 가열이 보조적으로 더 사용될 수 있음은 물론이다. The method for recovering damage of the functional cover according to the present invention includes heating the functional cover to a temperature of Tg or higher of the hydrophobic component contained in the functional cover, specifically, to a temperature of Tg to 1.3 Tg. The heating of the functional cover may be performed by irradiation of light including near-infrared or infrared rays or by application of thermal energy. Of course, when the functional cover is attached to an adherend such as a solar cell, heating by an energy source around the adherend such as sunlight or heating may be additionally used.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, specific matters and limited embodiments and drawings have been described, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is Those of ordinary skill in the relevant field can make various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the inventive concept. .
Claims (21)
상기 투명 기재의 적어도 일 면에 위치하며, 가시광 대역에 속하는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 갖는 입자상의 플라즈몬 활성 성분을 포함하며 상기 플라즈몬 활성 성분에 의해 색상이 구현되는 표면층;
을 포함하며,
상기 플라즈몬 활성 성분은 플라즈몬 활성 금속인 코어와 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속 및 비금속군에서 선택되는 1종 이상 원소의 산소불화물의 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자인 기능성 커버.
Transparent substrate; And
A surface layer positioned on at least one surface of the transparent substrate and comprising a particulate plasmon active ingredient having a localized surface plasmon resonance (LSPR) wavelength belonging to the visible light band, and in which color is realized by the plasmon active ingredient;
Including,
The plasmon active ingredient is a core-shell particle comprising a core of plasmon active metal and a shell of oxygen fluoride of at least one element selected from the group of alkaline earth metals, transition metals, post-transition metals and non-metals.
상기 표면층은 가시광 대역에 속하되, 서로 상이한 국소 표면 플라즈몬 공명 파장을 갖는 둘 이상의 플라즈몬 활성 성분을 포함하는 태양전지용 기능성 커버. The method of claim 1,
The surface layer belongs to a visible light band, but a functional cover for a solar cell comprising two or more plasmon active ingredients having different local surface plasmon resonance wavelengths.
상기 표면층은 소수성 성분을 더 포함하는 기능성 커버. The method of claim 1,
The surface layer is a functional cover further comprising a hydrophobic component.
상기 소수성 성분의 수 접촉각은 90˚ 이상인 기능성 커버. The method of claim 4,
The water contact angle of the hydrophobic component is 90˚ or more functional cover.
상기 소수성 성분은 30 내지 100℃의 Tg(glass transition temperature)를 갖는 기능성 커버. The method of claim 4,
The hydrophobic component has a Tg (glass transition temperature) of 30 to 100 ℃ functional cover.
상기 플라즈몬 활성 성분은 상기 소수성 성분의 매트릭스(matrix)에 분산된 기능성 커버.The method of claim 4,
The plasmon active ingredient is a functional cover dispersed in a matrix of the hydrophobic ingredient.
상기 표면층은 상기 입자상의 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 트랩된 공기를 더 포함하는 기능성 커버.The method of claim 4,
The surface layer is a functional cover further comprising air trapped in the space between the particulate plasmon active ingredients.
상기 표면층은 상기 플라즈몬 활성 성분에 의한 표면 요철을 갖는 기능성 커버.The method of claim 4,
The surface layer is a functional cover having surface irregularities by the plasmon active ingredient.
상기 기능성 커버는 상기 표면층이 위치하는 투명 기재 일 면의 대향면에 위치하는 소수성 성분의 제2표면층을 포함하는 기능성 커버.The method of claim 1,
The functional cover is a functional cover comprising a second surface layer of a hydrophobic component positioned on an opposite surface of one surface of the transparent substrate on which the surface layer is located.
상기 표면층의 굴절률은 상기 표면층에 함유된 플라즈몬 활성 성분의 부피분율 및 상기 플라즈몬 활성 성분 사이의 공간에 위치하는 물질의 굴절률에서 하나 이상 선택되는 인자에 의해 제어된 기능성 커버.The method of claim 1,
The refractive index of the surface layer is controlled by at least one factor selected from a volume fraction of a plasmon active ingredient contained in the surface layer and a refractive index of a material located in a space between the plasmonic active ingredients.
상기 플라즈몬 활성 금속은 은, 금, 백금, 팔라디움, 니켈, 알루미늄, 구리, 크롬 또는 이들의 조합 또는 이들의 합금인 기능성 커버. The method of claim 1,
The plasmon active metal is silver, gold, platinum, palladium, nickel, aluminum, copper, chromium, or a combination thereof or an alloy thereof.
상기 기재는 투명 리지드 기재 또는 투명 플렉시블 기재인 기능성 커버. The method of claim 1,
The substrate is a transparent rigid substrate or a transparent flexible substrate functional cover.
상기 소수성 성분은 왁스계 물질, 소수성 고분자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 기능성 커버. The method of claim 4,
The hydrophobic component is a functional cover comprising a wax-based material, a hydrophobic polymer, or a mixture thereof.
상기 소수성 고분자는 올레핀계 수지, 비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리아마이드계 수지, 실록산계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르 설폰계 수지, 폴리아세탈계 수지 및 폴리(메타)아크릴계수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 공중합체인 기능성 커버. The method of claim 14,
The hydrophobic polymer is an olefin resin, a vinyl resin, a polyester resin, a polyurethane resin, a polyamide resin, a siloxane resin, a cellulose resin, a polyimide resin, a polysulfone resin, a polyether sulfone resin, Functional cover that is one or two or more copolymers selected from the group consisting of polyacetal resins and poly(meth)acrylic resins.
상기 왁스계 물질은 석유계 왁스, 동물성 천연왁스, 식물성 천연왁스, 합성왁스 또는 이들의 혼합물을 포함하는 기능성 커버. The method of claim 14,
The wax-based material is a functional cover comprising a petroleum-based wax, an animal natural wax, a vegetable natural wax, a synthetic wax, or a mixture thereof.
상기 왁스계 물질은 파라핀 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 밀랍 왁스, 소이 왁스, 팜 왁스, 몰다 왁스, 칸데릴라 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, F-T(Fischer-Tropsch) 왁스 또는 이들의 혼합물을 포함하는 기능성 커버. The method of claim 14,
The wax-based material is paraffin wax, microcrystalline wax, beeswax wax, soy wax, palm wax, molda wax, candelilla wax, carnauba wax, polyethylene wax, polypropylene wax, FT (Fischer-Tropsch) wax, or these Functional cover containing a mixture of.
상기 기능성 커버는 건물 일체형 태양광(BIPV; Building-integrated photovoltaics) 모듈 또는 스마트 윈도우용 마감재인 기능성 커버.The method of claim 1,
The functional cover is a functional cover that is a building-integrated photovoltaics (BIPV) module or a finishing material for smart windows.
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