KR102456988B1 - 부착형 태양전지 및 이의 설치 방법. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부착형 태양전지 및 이의 설치방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 강한 접착력을 통해 설치대상에 간편하고 견고하게 설치될 수 있는 부착형 태양전지 및 이의 설치방법에 관한 것이다.
본 발명의 부착형 태양전지는 기판 상에 다수개의 솔라셀이 배열된 태양전지패널부; 및 상기 기판의 저면에 접착제 조성물이 코팅된 접착부;를 포함한다.
본 발명의 부착형 태양전지는 기판 상에 다수개의 솔라셀이 배열된 태양전지패널부; 및 상기 기판의 저면에 접착제 조성물이 코팅된 접착부;를 포함한다.
Description
본 발명은 부착형 태양전지 및 이의 설치방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 강한 접착력을 통해 설치대상물에 간편하고 견고하게 설치되거나 설치대상물에 탈착가능하게 설치될 수 있는 부착형 태양전지 및 이의 설치방법에 관한 것이다.
산업사회의 고도화와 인구의 증가 및 전기를 필요로 하는 많은 전기전자 및 기계장치들의 사용으로 점점 더 많은 에너지를 필요로 하고 있다. 가장 많이 사용하고 있는 에너지원은 석탄이나 석유 천연가스와 같은 화석 에너지원 및 발전단가가 싼 원자력 발전이나, 이들 화석 에너지원은 화석연료의 매장이 한정되어 있어 점차적으로 고갈되어 가고 있으며, 발전과정에서 이산화탄소 등을 포함한 각종 공해를 배출함으로 인하여 지구 온난화에도 큰 영향을 미치고 있어 대체 에너지원의 개발이 시급한 실정이며, 이들 화석 연료의 대안으로 여겨져 온 원자력 발전 역시 최근 원전 사고로 인한 방사능의 누출로 그 위험성이 부각되면서 다른 대체에너지원을 찾고 있는 실정이다.
이에 반하여 태양광은 석탄이나 석유 천연가스와 같은 화석 에너지원과는 달리 공해발생이 없는 청정에너지원인 동시에 거의 무제한적으로 공급되고 있어, 오래전부터 이러한 태양 에너지를 산업용이나 난방용 또는 자동차등의 에너지원으로 활용하기 위한 꾸준한 연구와 더불어 제품화가 이루어지고 있다.
종래, 태양광을 통해 전기에너지를 생산하는 태양광발전(Photovoltaic) 모듈 및 시스템은 설치하고자 하는 대상물에 설치할 시, 태양광패널을 고정할 수 있는 지지물을 설치한 후, 지지물 상에 태양광패널을 고정하는 방법을 주로 사용해 왔으나, 지지물을 설치하는 시간뿐만 아니라 패널 각각을 개별적으로 각각 고정나사 등으로 고정해야 함에 따라 설치시간이 오래 걸린다는 단점이 있었다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-2073372호 '태양광패널 시공방법'에 개시된 바와 같이, 접착제를 이용한 태양광패널 고정방법이 개시되었으나, 접착성이 우수하지 못해, 와이어를 별도로 설치하여 고정해야 한다는 단점이 있음에 따라, 접착 공정 이외에 와이어 설치 공정까지 수행해야하는 불편함이 있다. 이에, 오히려 태양광 패널 시공이 더 복잡해진다는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 강한 접착력을 통해 설치대상에 간편하고 견고하게 설치될 수 있는 부착형 태양전지 및 이의 설치방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 부착형 태양전지는 기판 상에 다수개의 솔라셀이 배열된 태양전지패널부; 및 상기 기판의 저면에 접착제 조성물이 코팅된 접착부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 접착제 조성물은 반응형 접착제 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 반응형 접착제 조성물은 글리시딜기를 함유하는 폴리올레핀계 중합체; 폴리에테르폴리올; 지방족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 이 둘을 포함하는 폴리이소시아네이트 화합물; 및 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물;을 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 접착제 조성물은 상기 폴리올레핀계 중합체 10~30중량%, 상기 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물 3~7중량% 및 상기 폴리에테르폴리올 50~70중량% 및 지방족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 이 둘을 포함하는 폴리이소시아네이트 화합물 10~15중량%을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물은 하기 화학식1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 서로 독립적으로 알킬 또는 히드록시, m은 1 내지 4, n은 2 내지 8 이다.)
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 접착부의 두께는 0.7 내지 2.7㎜일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 접착부는 ASTM D 3163에 규정한 방법으로 측정한 접착강도가 60 내지 80Mpa일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 접착제 조성물은 탈착형 접착제 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 탈착형 접착제 조성물은 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체; 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체; 및 다관능성 에폭시 화합물;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체는 말단에 중합성 아크릴기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 탈착형 접착제 조성물은 광개시제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지에 있어서, 상기 탈착형 접착제 조성물은 UV 조사 및 열경화하여 제조된 필름 형태로 상기 기판에 부착될 수 있다.
본 발명의 부착형 태양전지 설치방법은 (S1) 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 부착형 태양전지를 설치대상물에 위치시키는 단계; 및 (S2) 상기 부착형 태양전지의 접착부를 가열하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지 설치방법에 있어서, 상기 (S2) 단계에서, 가열 온도는 40 내지 70℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지 설치방법에 있어서, 상기 (S2) 단계에서, 가열은 온풍에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 블라인드는 상술한 부착형 태양전지가 설치된다.
본 발명에 따른 흠음벽은 상술한 부착형 태양전지가 설치된다.
본 발명에 따른 부착형 태양전지는 강한 접착력으로 설치대상물에 견고하게 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 부착형 태양전지 시공방법은 부착형 태양전지의 높은 접착력을 통해, 부착만으로 태양전지를 빠르고 쉽게 설치할 수 있다.
본 발명에 따른 부착형 태양전지는 우수한 내후성을 가지며, 종래 태양전지가 설치되는 가혹한 환경에서도 우수한 접착 안정성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부착형 태양전지는 별도의 탈착수단 없이 설치대상물 표면에 탈착이 가능하여 더욱 용이한 설치 및 해체가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지가 시공된 제 1 예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지가 시공된 제 2 예를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지가 시공된 제 3 예를 도시한 사시도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지가 시공된 제 2 예를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지가 시공된 제 3 예를 도시한 사시도 이다.
본 명세서에서 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.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.
본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.
종래, 태양광을 통해 전기에너지를 생산하는 태양광발전(Photovoltaic) 모듈 및 시스템은 설치하고자 하는 대상물에 설치할 시, 태양광패널을 고정할 수 있는 지지물을 설치한 후, 지지물 상에 태양광패널을 고정하는 방법을 주로 사용해 왔으나, 지지물 뿐만 아니라, 패널 각각을 지지물에 고정나사 등으로 고정해야 함에 따라 설치시간이 오래 걸린다는 단점이 있었다. 이에, 접착제를 이용한 태양광패널 고정방법이 제안되었으나, 종래 접착제를 코팅한 태양광패널은 낮은 접착력에 의해, 설치대상물로부터 쉽게 분리된다는 단점이 있었다. 이에, 접착제 이외에 와이어와 같은 별도의 고정수단이 더 필요하다는 단점이 있음에 따라, 태양광 패널을 설치대상물에 접착하는 시공 이외에 별도의 고정수단을 시공해야 함에 따라 오히려, 태양광 패널 설치가 더 복잡해진다는 문제점이 발생한다.
본 발명에 따른 부착형 태양전지는 기판 상에 다수개의 솔라셀이 배열된 태양전지패널부; 및 기판의 저면에 접착제 조성물이 코팅된 접착부를 포함하는 것으로, 강한 접착력을 가지는 접착부에 의해, 별도의 고정수단 없이 태양전지 자체만으로 설치대상물에 간편하고 견고하게 설치될 수 있다.
도 1 내지 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 태양전지가 서로 다른 설치대상물에 설치된 예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 부착형 태양전지에 대해 상세히 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 부착형 태양전지(1)는 도 1의 고정형 지주 또는 도 2의 흡음벽 등과 같은 설치대상물에, 별도의 고정장치 없이 접착부의 접착력만으로, 접착되어 설치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 달리, 설치대상물은 건물의 외벽, 지붕 등, 태양전지가 설치될 수 있는 위치라면 한정되지 않는다.
구체적으로, 태양전지패널부는 기판(10)의 상면에 다수개의 솔라셀(11)(Solar cell or Photovoltaic cell) 배열된 것으로, 태양으로부터 솔라셀(11)로 전달되는 태양광 에너지를 통해 전기에너지를 생산하는 일반적인 태양전지모듈 또는 태양전지패널을 의미한다.
태양전지패널부는 종래, 태양전지모듈 또는 태양전지패널이라면 한정되지 않으나, 바람직하게는 금속 기판 상에 다수개의 솔라셀(11)이 배열된 것을 사용하는 것이 접착성능에 있어서 유리하다. 더욱 바람직하게는 변형이 가능한 두께를 가지는 스테인레스 기판상에 다수개의 솔라셀(11)이 배열되어 유연성을 가지는 태양전지모듈이거나, 투광성을 가지는 구리 인듐 갈륨 셀레늄 태양전지(copper indium gallium selenide solar cell, CIGS)와 같은 박막형 태양전지로, 높은 광투과성을 요구하는 건물 창 등에도 적용될 수 있다.
접착부(30)는 상기 태양전지패널부의 기판(10)의 저면에 접착제 조성물이 코팅되어 형성된 것으로, 강한 접착력을 제공하여, 별도의 고정부재 시공 없이 태양전지패널부가 설치대상물에 접착되어 설치될 수 있도록 한다. 접착부(30)는 도면에 도시된 바와 같이, 기판(10) 저면의 전면에 걸쳐 접착제 조성물이 코팅되어 형성될 수 있으나, 이와 달리, 설치대상물과 접촉되는 기판(10) 저면의 일정 영역에만 형성될 수 있다.
접착부(30)는 설치대상물에 부착형 태양전지가 부착될 수 있는 두께라면 한정되지 않으나, 바람직하게 접착부(30)의 두께는 0.5 내지 3㎜, 더욱 바람직하게 0.7 내지 2.7㎜일 수 있다. 상기 범위에서 접착부(30)는 두께 대비 우수한 접착력을 가질 수 있으며, 접착부(30)가 상기 범위의 두께로 형성됨에 따라 태양전지패널부와 설치대상물 간의 이격 거리가 짧아 수분 등과 같은 외부인자가 접착부에 악영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다. 이에, 접착부(30)는 우수한 내후성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 접착부(30)를 이루는 접착제 조성물은 높은 접착력을 가질 수 있는 반응형 접착제 조성물일 수 있으며, 구체적으로, 반응형 접착제 조성물은 글리시딜기를 함유하는 폴리올레핀계 중합체; 폴리에테르폴리올; 지방족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 이 둘을 포함하는 폴리이소시아네이트 화합물; 및 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물을 함유할 수 있다. 이와 같은 조성의 반응형 접착제 조성물은 금속성의 태양전지패널부의 기판(10)과 설치대상물에서, 강한 접착성능을 나타내어, 부착형 태양전지가 설치대상물에 부착된 후, 강한 외력에 의해 설치대상물로부터 태양전지패널부가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상세하게, 반응형 접착제 조성물은 폴리에테르폴리올과 상기 폴리이소시아네이트 화합물이 상호 반응하면서 경화되며 강한 접착성능을 가지는 것으로, 글리시딜기를 함유하는 폴리올레핀계 중합체 및 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물이 금속성 소재에 높은 접착성을 나타냄과 동시에 에폭시기 및 글리시딜기에 의해 상기 폴리이소시아네이트 화합물과 반응하여 강하게 결합됨에 따라, 강한 접착력을 통해 금속성 소재로 이루어진 태양전지패널부의 기판을 설치대상물에 견고히 고정시킬 수 있다.
유리하게, 접착제 조성물은 폴리올레핀계 중합체 10~30중량%, 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물 3~7중량% 및 폴리에테르폴리올 50~70중량% 및 지방족 폴리이소시아네이트 화합물 및 지환족 폴리이소시아네이트 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘을 포함하는 폴리이소시아네이트 화합물 10~15중량%을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 상기 범위에서 다양한 외력이 발생하는 외부 환경에서도 손쉽게 분리되지 않을 우수한 접착능을 가질 수 있다. 상세하게, 이와 같은 접착제 조성물이 도포되어 형성된 접착부는 ASTM D 3163에 규정한 방법으로 측정한 접착강도가 60Mpa이상, 구체적으로, 60 내지 80Mpa으로 매우 우수한 접착능을 가질 수 있다.
구체적으로, 글리시딜기를 함유하는 폴리올레핀계 중합체는 글리시딜기를 함유하며, 접착성을 가지는 폴리올레핀이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 비한정적인 예로, 글리시딜기를 가지는 올레핀이 단독중합체, 글리시딜기를 가지는 불포화 단량체와 올레핀의 공중합체 또는 올레핀 중합체에 대해서 글리시딜기를 가지는 불포화 단량체를 공중합한 것일 수 있다.
올레핀으로, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부틸렌, 2-부텐, 시클로부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸1-펜텐, 1-옥텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 사이클로펜텐, 1-헥센, 사이클로헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
비한정적인 일 구체예로, 글리시딜기를 포함하는 폴리올레핀계 중합체는 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate)가 그라프트된 폴리프로필렌일 수 있으며, 더욱 구체적으로 용융지수가 50dg/분 이하, 더욱 구체적으로 10 내지 30 dg/분인 글리시딜 메타크릴레이트가 그라프트된 폴리프포필렌일 수 있다.
폴리에테르 폴리올은 300 내지 30,000g/mol 중량평균분자량을 가지며, 구체적으로는 수산화기 또는 아민기 등과 같은 활성수소를 2개 이상 갖는 개시제에 C2-C4알킬렌 옥사이드를 부가반응한생성물일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌글리콜 공중합체, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시테트라메틸렌글리콜 공중합체 및 폴리옥시프로필렌-폴리옥시테트라메틸렌글리콜 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
폴리이소시아네이트 화합물은, 경화제로서, 지방족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 이 둘을 포함한다. 바람직하게는 방향족 폴리이소시아네이트를 반드시 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 방향족 폴리이소시아네이트일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 2,4-톨루엔 폴리이소시아네이트, 2,6-톨루엔 폴리이소시아네이트, 디페닐메탄 4,4'-폴리이소시아네이트, 디페닐메탄 2,4'-폴리이소시아네이트, p-페닐렌 폴리이소시아네이트, 바이페닐 폴리이소시아네이트 및 3,3'-디메틸-4,4'-비페닐렌 폴리이소시아네이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
에폭시기를 함유하는 실란계 화합물은 하기 화학식1로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 서로 독립적으로 알킬 또는 히드록시, m은 1 내지 4, n은 2 내지 8 이다. 구체적으로 상기 알킬은 C1 내지 C4의 알킬일 수 있으며, m은 1 내지 2, n은 2 내지 4일 수 있다.
이와 같은, 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물은 우수한 접착성을 가질 수 있으며, 특히, CIGS에 높은 접착력을 가질 수 있다. 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물은 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란일 수 있으나 이에 한정되진 않는다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매의 함량은 제한되지 아니하나 접착제 조성물의 건조 중량 대비 0.1 내지 20배의 중량으로 더 포함될 수 있다. 용매로는 접착제 조성물을 분산시키거나 용해시킬 수 있는 용매라면 제한받지 않으며, 예시적으로 메틸렌 클로라이드, 클로르포름, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 또는 헥산일 수 있다.
이와 달리, 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 접착부를 이루는 접착제 조성물은 탈착형 접작체 조성물일 수 있다.
구체적으로, 탈착형 접착제 조성물은 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체; 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체; 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체; 및 다관능성 에폭시 화합물을 포함한다. 이와 같은 조성의 탈착형 접착제 조성물은 강한 접착성능을 가지되, 탈착이 가능하여 더욱 용이하게 설치대상물에 부착형 태양전지를 설치할 수 있으며, 손쉽게 보수가 가능하다.
상세하게, 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체와 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체가 다관능성 에폭시 화합물에 의해 서로 가교되면서 탈착이 가능한 접착성능을 가질 수 있다. 구체적으로, 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체와 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체가 우수한 접착성능을 가지나, 이들이 다관능성 에폭시 화합물에 의해 서로 가교되면서 접착성능이 저하되어 탈착이 가능한 적절한 접착성능을 가질 수 있다.
유리하게, 탈착형 접착체 조성물은 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체 100중량부에 대해 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체 70 내지 100중량부 및 다관능성 에폭시 화합물 0.5 내지 5중량부가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 상기 범위에서, 비교적 넓은 온도 범위 내에서 우수한 접착성능을 유지할 수 있다. 구체적으로 -10 내지 40℃에서 우수한 접착성능을 유지할 수 있다.
구체적으로 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체는 산 단량체 및 (C2-C10) 알킬아크릴레이트로부터 중합된 것으로, 산 단량체는 아크릴산 또는 메타크릴산일 수 있으며, (C2-C10)알킬아크릴레이트는 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트 및 히드록시에틸메타크릴레이트 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 유리하게 알킬아크릴레이트 100 중량부에 대하여 아크릴산 1 내지 10중량부, 구체적으로 3 내지 8중량부가 포함될 수 있다.
카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체는 폴리올, 다관능 지환족 이소시아네이트 및 유기산 함유 디올 화합물을 반응시켜 형성된 우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 유리하게, 폴리올 100중량부에 대하여 다관능 지환족 이소시아네이트 90 내지 110중량부, 유기산 함유 디올 1 내지 3 중량부 및 히드록실 다관능 아크릴레이트 120 내지 160 중량부가 포함될 수 있으나, 이에 한정되진 않는다.
폴리올은 지방족 폴리올로서, 폴리알킬렌글리콜일 수 있다. 구체적으로, 폴리부타디엔글리콜, 폴리이소프렌글리콜, 폴리네오펜틸글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 중 적어도 하나를 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 폴리올은 중량평균분자량이 200 g/mol 내지 1000 g/mol일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일 구체예로 분자량이 400 내지 800 g/mol의 폴리에틸렌글리콜일 수 있다.
다관능 지환족 이소시아네이트는, 2 내지 4개의 관능기를 포함하는 지환족 이소시아네이트를 의미하는 것으로, 예를 들면 이소포론디이소시아네이트일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
유기산 함유 디올 화합물은 유기산 관능기, 즉 카르복실산기를 포함하는 디올로서, 예를 들면, 2,2-비스(히드록시메틸)뷰티르산 및 2,2-비스(히드록시메틸)프로피온산 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 이와 같은 유기산 함유 디올은 다관능 지환족 이소시아네이트와 반응하여 우레탄을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체는 말단에 중합성 아크릴기를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체는 폴리올, 다관능 지환족 이소시아네이트, 유기산 함유 디올 및 히드록실 다관능 아크릴레이트를 반응시켜 말단에 중합성 아크릴기를 도입된 폴리우레탄일 수 있다.
히드록실 다관능 아크릴레이트는 유기산 함유 디올과 다관능 지환족 이소시아네이트와 반응한 폴리우레탄의 말단에 도입되어 아크릴기를 형성한다. 아크릴기는 자외선 또는 열경화 시 중합될 수 있다. 이와 같은 아크릴기는 중합정도를 통해 접착강도를 조절할 수 있도록 한다. 구체적으로, 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체는 말단에 중합성 아크릴기에 의해 상호 중합되어, 분지화 또는 망상 사슬 구조를 형성하게 되며 탈착형 접착제의 접착강도를 저하시킬 수 있다.
히드록실 다관능 아크릴레이트는 분자 내에 하나의 히드록실기 및 2 내지 6개의 아크릴기, 구체적으로 2 내지 4개의 아크릴기를 포함하는 화합물일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 글리세린 디메타크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 및 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트가 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다관능성 에폭시 화합물은 2개 이상, 구체적으로 2 내지 4개의 관능기를 가지는 에폭시 화합물이라면 한정되지 않는다. 다관능성 에폭시 화합물의 에폭시 화합물은 글리시딜 에테르(Glycidyl Ether)계, 글리시딜 에스테르(Glycidyl Ester)계, 글리시딜 아민(Glycidyl Amine)계, 선형 지방족 (Linear Aliphatic) 화합물, 지환족(Cyclo Aliphatic) 화합물일 수 있다.
이와 같은 탈착형 접착제 조성물은 광개시제를 더 포함하여, UV 조사를 통해 부착형 태양전지의 접착강도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 광개시제를 통해 상술한 다관능성 에폭시 화합물에 의한 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체와 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체의 가교 정도와, 말단에 중합성 아크릴기를 포함하는 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체의 아크릴기를 통한 중합정도를 조절하여 접착강도를 조절할 수 있다. 일 예로 UV 조사 시간이 경과될수록 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체와 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체의 가교 정도와, 말단에 중합성 아크릴기를 포함하는 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체의 아크릴기를 통한 중합 정도가 높아져 접착강도를 저하시킬 수 있다.
이와 같은 광개시제를 포함하는 탈착형 접착제 조성물은 본 발명의 부착형 태양전지를 설치대상물에 부착시킨 후, 자외선 조사를 통해 탈착이 더욱 용이하게 할 수 있다.
구체적으로, 광개시제는 자외선 경화형 올리고머 화합물에 자외선 조사시 경화를 개시하는 첨가제이다. 본 발명에 따른 광개시제는 벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 4,4'디클로로벤조페논 등의 벤조페논류, 아세토페논, 디에톡시아세토페논 등의 아세톤페논류, 2-에틸안트라퀴논, t-부틸안트라퀴논 등의 안트라퀴논류 등이 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 광개시제는 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체 100중량부를 기준으로 하여 0.1중량부 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
탈착형 접착제 조성물은 UV 조사 및 열경화되어 제조된 필름 형태로 상기 기판에서 부착부를 형성할 수 있다. 이에, 본 발명의 부착형 태양전지는 시공 시 별도로 접착제를 도포 한 후 경화하는 공정 없이, 설치대상물에 위치시키는 것 만으로도 설치가 가능하고, 탈착이 용이하여 손쉽게 보수공사가 가능하다.
도 3에는 본 발명의 탈착형 접착제 조성물이 필름 상으로 제작된 접착부(20)를 포함하는 부착형 태양전지(2)가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면 본 발명의 부착형 태양전지는 블라인드와 같은 설치대상물에 용이하게 설치가능하며, 탈착이 용이하여 보수가 쉽고, 이와 다른 설치대상물에 손쉽게 설치할 수 있다.
본 발명의 부착형 태양전지의 설치방법은 상술한 부착형 태양전지를 설치대상물에 설치하는 방법으로서, 별도의 고정장치 없이, 간단한 방법으로 설치가 가능하다.
구체적으로, 본 발명에 따른 부착형 태양전지의 설치방법은 (S1) 부착형 태양전지를 설치대상물에 위치시키는 단계; 및 (S2) 상기 부착형 태양전지의 접착부를 가열하는 단계;를 포함하는 것으로, 접착 시공만을 통해 태양전지의 설치가 가능하여 시공시간을 현저하게 줄이며, 태양전지 시공 효율을 매우 높일 수 있다.
(S2)단계에서, 가열온도는 부착형 태양전지의 접착부 내 반응형 접착제 조성물이 반응하여 접착력을 나타내는 온도로, 반응형 접착제 조성물이 반응할 수 있는 온도라면 한정되지 않으나, 바람직하게는 40℃ 내지 80℃, 유리하게 40 내지 70℃일 수 있다. 상기 범위에서 비교적 빠른 시간 내에 반응형 접착제 조성물의 반응이 일어나며 경화가 이루어져, 더욱 빠른 설치가 가능하다.
(S2)단계에서, 가열은 접착부의 온도를 상기 범위로 상승시킬 수 있는 수단이라면 한정되지 않으나, 경화를 더욱 원활하게 하기 위해, 온풍에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 흠음벽은 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 부착형 태양전지가 설치된 것이다.
본 발명에 따른 블라인드는 도 3에 도시된 바와 같이 상술한 부착형 태양전지가 설치된 것이다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
용융지수가 20dg/분이며, 고형분 함량을 기준으로, 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate)가 1.0중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지(GMA-g-PP) 23중량%, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란((3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane, Sigma-Aldrich) 5 중량%, 폴리프로필렌글리콜(중량평균분자량 1,000g/mol) 60 중량% 및 4,4'-디페닐메탄 폴리이소시아네이트 12 중량%을 혼합한 혼합물 30g을 메틸렌 클로라이드 용매 20g에 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
이후, 스테인레스 기판에 접착제 조성물을 1.5㎜두께로 도포한 후 60℃에서 30분 동안 경화시켰다.
(실시예 2)
a) 플라스크에 부틸아크릴레이트 195g, 2-에틸헥실아크릴레이트 133g, 에틸아크릴레이트 89g을 혼합하고, 이의 100중량부에 대해 아크릴산 6중량부, 톨루엔 25중량부 및 에틸아세테이트 63중량부를 투입하여 혼합용액을 수득하였다. 혼합용액을 80℃로 가열한 후, 드랍핑 퍼넬에 혼합용액 100중량부에 대해 아조비시소부티로니트릴 1중량부와 에틸아세테이트 20중량부를 혼합하여 넣은 후 80℃에서 천천히 적가한다. 80℃ 온도에서 8시간 반응시켜 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체;를 수득한다.
b) 플라스크에 폴리에틸렌글리콜 13.3g, 이소포론디이소시아네이트 13.3g, 주석촉매 0.05g, 2,2-비스(히드록시메틸)뷰티르산 0.22g 및 메틸에틸케톤 18.65g을 넣고 혼합하였다. 혼합 용액을 60℃에서 3시간 반응 후, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 17.9g을 넣고 60℃에서 3시간 더 반응시켜 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체를 수득하였다.
c) a)에서 제조된 카르복실산기를 함유하는 아크릴레이트계 중합체 100중량부에 대해 b)에서 제조된 카르복실산기를 함유하는 지환족 폴리우레탄계 중합체 90중량부, 에폭시 화합물 (국도화학 YD-128) 1중량부 및 이가큐어(184) 5중량부를 넣고 혼합하였다.
이후, 스테인레스 기판에 접착제 조성물을 1.5㎜두께로 도포한 후 120℃에서 3분 동안 경화시켰다.
[접착강도측정]
실시예1 에서 제조한 접착제 조성물의 접착강도를 측정하였다.
이때, 접착강도는 ASTM D 3163 법에 따라 측정하였다. 접착강도는 경화 후 1시간이 경과한때를 기준으로 측정하였다. 측정된 접착강도는 72Mpa으로 매우 우수한 접착강도를 가짐을 확인할 수 있었다.
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.
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.
1 : 부착형 태양전지
10 : 태양전지패널부
11 : 솔라셀
30 : 부착부
10 : 태양전지패널부
11 : 솔라셀
30 : 부착부
Claims (17)
- 기판 상에 다수개의 솔라셀이 배열된 태양전지패널부; 및
상기 기판의 저면에 접착제 조성물이 코팅된 접착부;를 포함하고,
상기 접착제 조성물은 반응형 접착제 조성물이며,
상기 반응형 접착제 조성물은
글리시딜기를 함유하는 폴리올레핀계 중합체;
폴리에테르폴리올;
지방족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 이 둘을 포함하는 폴리이소시아네이트 화합물; 및
에폭시기를 함유하는 실란계 화합물;을 함유하는, 부착형 태양전지.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 접착제 조성물은
상기 폴리올레핀계 중합체 10~30중량%, 상기 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물 3~7중량% 및 상기 폴리에테르폴리올 50~70중량% 및 지방족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 또는 이 둘을 포함하는 폴리이소시아네이트 화합물 10~15중량%을 포함하는, 부착형 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 에폭시기를 함유하는 실란계 화합물은 하기 화학식1로 표시되는 것인, 부착형 태양전지.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 서로 독립적으로 알킬 또는 히드록시, m은 1 내지 4, n은 2 내지 8 이다.)
- 제1항에 있어서,
상기 접착부의 두께는 0.7 내지 2.7㎜인, 부착형 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 접착부는
ASTM D 3163에 규정한 방법으로 측정한 접착강도가 60 내지 100Mpa인, 부착형 태양전지.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- (S1) 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 부착형 태양전지를 설치대상물에 위치시키는 단계; 및
(S2) 상기 부착형 태양전지의 접착부를 가열하는 단계;를 포함하는, 부착형 태양전지 설치방법.
- 제13항에 있어서,
상기 (S2) 단계에서, 가열 온도는 40 내지 70℃인, 부착형 태양전지 설치방법.
- 제13항에 있어서,
상기 (S2) 단계에서, 가열은 온풍에 의해 수행되는, 부착형 태양전지 설치방법.
- 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 부착형 태양전지가 설치된 블라인드.
- 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 부착형 태양전지가 설치된 흠음벽.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |