KR20070015570A - 광전지와 결합될 수 있는 피라미드 패턴을 가진 직조된투명한 필름 - Google Patents

광전지와 결합될 수 있는 피라미드 패턴을 가진 직조된투명한 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 두 개의 평행한 주요 가장자리(4 및 4′)를 포함하고 적어도 하나의 판의 주요 표면 상에 뚜렷하게 반복되는 양각 피라미드 패턴을 가지는 투명판(2)에 관한 것이다. 이런 피라미드 패턴은 각각 정상, 바닥 및 상기 정상과 상기 바닥을 연결하는 모서리 세트를 가지며, 이런 패턴의 적어도 하나의 모서리(5)는 상기 판의 일반적인 평면에서 이들의 돌출이 본질적으로 상기 두 개의 평행한 주요 가장자리와 평행하게 한다. 이 판은 전지를 향하는 광투과를 증가시키기 위해 광전지와 결합될 수 있다. 상기 판은 특히 열간압연에 의해 용이하게 획득된다.

Description

광전지와 결합될 수 있는 피라미드 패턴을 가진 직조된 투명한 필름{TEXTURED TRANSPARENT FILM HAVING PYRAMIDAL PATTERNS THAT CAN BE ASSOCIATED WITH PHOTOVOLTAIC CELLS}
본 발명은 외피가 형성된 기하학적 형태로 직조된 시트 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
국제특허출원 WO 03/046617호는 광전지, 플라즈마 전하 평면 램프, LCD 스크린, 태양에너지 집열판 및 이미지 투사기(projector)에 결합된 투명판에 대한 광 투과를 개선시키는 직조된 판의 생산과 사용 방법을 가르쳐 준다. 상기 직물의 특징형상은 특히 판의 직조된 면의 일반적인 평면에 대해 오목한데 즉, 기본 판에 외피가 형성된다. 이런 특징형상은 특히 상기 판 상에 바람직한 특징형상을 부여하는 롤러에 의해 특징형상이 없는 시트를 열간압연(hot rolling)하여 생성된다. 상기 특징형상의 특성에 따라, 이것은 대체로 용이하게 생산될 수 있다. 특히 반죽 상태의 물질은 상기 압연 롤(rolling roll)에 부착되는 경향이 있어서, 가끔씩 육안으로 보이는 결함을 초래한다고 알려진다. 그러면 상기 특징형상은 올바르게 생산되지 못할 뿐만 아니라 상기 시트는 압연 롤 주위를 감싸는 경향이 있다. 이렇게 되면, 제조를 중단해야 할 필요가 있다. 이런 들러붙는 현상은 생산 속도를 낮춤으로 써 대처될 수 있다. 게다가 직조된 판의 외피가 형성된 특징형상이 최종 사용 과정에서 대기와 접촉하는 경우에는, 상기 판이 먼지와 쓰레기로 채워져 있는 경향이 있고 대체로 용이하게 청소되어야 한다. 만약 상기 직조된 판이 외부에 위치된 광전지를 보호하기 위해 사용되는 경우에는 더욱 그러하다.
본 발명은 상기 언급된 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 본 발명은 특히 적어도 두 개의 평행한 주요 가장자리를 포함하는 투명판에 관한 것으로, 상기 판은 이들의 주 표면 중 적어도 한 면 상에 뚜렷하게 반복적인 피라미드 양각 특징형상(요면 또는 철면 특징형상)을 가지며, 각각은 상기 특징형상의 정상(apex), 바닥(base) 및 상기 정상과 바닥을 연결하는 모서리(edge)의 한 세트를 포함하고, 상기 특징형상의 적어도 하나의 모서리는 상기 판의 일반적인 평면에서 돌출이 상기 두 개의 평행한 주요 가장자리에 실질적으로 평행하다는 것이다. 본 명세서에서 "모서리"라는 용어는 정상과 바닥을 연결하는 피라미드의 가장자리 중 하나를 나타낸다. 따라서 "모서리"라는 용어는 상기 피라미드의 바닥의 면 중 하나를 나타내지 않는다.
본 출원인은 상기 기재된 적어도 하나의 모서리가 적절하게 위치되어야 유리하다는 것을 알게 되었다. 상기 모서리는 압연 롤의 특징이 반죽 상태에서 상기 판과 접촉하는 것이 보다 용이하고 거기서 생긴 흔적을 손상시키지 않은 채 그것으로부터 분리되기 때문에, 적어도 두 개의 주요 가장자리에 평행한 압연 방향일 경우 유리하기 때문이다. 임의의 경우에서, 상기 출원인은 이런 조건이 모든 특징형상의 모서리가 압연 방향에 비스듬한 특징과 비교시 보다 선호되는 것을 알게 되었다(육안으로 보이는 기하학적 결함이 적다). 각은 다음과 같다.
- 한편으로는 상기 판의 일반적인 평면에 대해 수직인 평면과 피라미드의 정상을 지나는 평면의 교선에 위치된 직선 및 다른 한편으로는 피라미드 그 자체가 각을 만든다.
- 상기 판의 일반적인 평면은 특히 형성된 양각 특징형상의 품질이 중요하다. 이렇게 상기 판과 함께 압연 롤의 상호 관통이 보다 점진적으로 발생하는 것 같아 보이는 것처럼 실제로 이 각이 작으면 바람직한 것 같다. 각각의 특징형상에서, 수 피라미드(압연 롤 또는 직조될 판에 의존하는 경우) 및 해당되는 암 피라미드는 함께 부착하려는 경향이 다소 있어서 보다 서서히 서로 분리된다. 이런 효과는 직조된 판의 요면 피라미드 및 철면 피라미드의 생산에서 모두 관찰되어 왔다. 이러한 더 나은 특징형상을 각인하는 거동은 제조 속도가 증가되게 허용한다.
직조된 판의 요면 피라미드 생산의 경우에는(철면 피라미드를 가진 압연 롤에 의해), 추가적인 현상이 발견되어 왔다. 상기 판이 최종 사용에 놓여지는 경우 두 개의 주요 가장자리가 상기 판의 정면에서 관측될 때 수직으로 보이기 때문에(상기 판의 일반적인 평면은 수평에 대해 예를 들어 45℃ 기울어져 있다), 적절하게 위치된 모서리 또한 정면에서 관측될 때 수직으로 보이고, 상기 판을 이동하거나 제거할 필요 없이 의도적으로 또는 비의도적으로 상기 특징형상을 통과하여, 먼지, 쓰레기 또는 특히 클리닝 유체와 같은 임의의 액체를 제거하기 위한 홈(gutter)으로 작용할 수 있다. 결과적으로 요면 피라미드를 구비한 판은 만일 이런 형상특징이 본 발명에 따라 배향된다면 시간이 경과함에 따라 덜 오염된다.
따라서 본 발명은 또한 반복되는 철면 또는 요면(즉, 외피를 형성) 피라미드형 특징형상을 가진 투명판의 사용방법에 관한 것으로, 각각의 피라미드는 많은 모서리, 상기 판이 정면에서 관찰될 때 수직으로 보이고 특징형상의 하단부에 있는 특징형상의 적어도 하나의 모서리를 가진다. 상기 모서리는 특정형상의 중앙(또는 피라미드의 정상)을 동일한 특정형상의 표면(또는 피라미드의 바닥)과 연결하는 부분으로, 상기 표면은 상기 판의 일반적인 평면에 놓여있다. 상기 판이 요면 피라미드를 구비하는 경우에, 적절하게 위치된 특징형상의 모서리는 상기 피리미드의 하단부에 있고 쓰레기 및 무게의 영향 하에 상기 모서리를 따라 유동하는 다른 이물질의 제거를 위한 홈으로서 작용한다. 이런 현상은 상기 판의 일반적인 평면이 수평면으로 충분히 기울어질 때마다 관찰된다.
상기 판은 일반적으로 수평면으로 10° 내지 90°, 보다 일반적으로 20ㅀ 내지 70ㅀ 범위의 각으로 기울어진다. 기울어진 각은 국부적인 태양광선 조건에 의존할 수 있는 가능성을 보여준다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에 따르면, 어떤 특징형상도 포함하지 않는 판은 이들의 연화(softening) 온도로 가열되고, 압연 롤의 작용을 받는다. 바람직하게 상기 압연 롤은 냉각 영역에서 유리의 선형 속도보다 작은 선형 속도로 피라미드가 형성되는 시점에 구동된다. 상기 롤은 롤의 표면에 상기 판 상에 특징이 부여될 특징형상을 가진다. 이런 특징형상은 만일 상기 판에서 요면 특징형상을 생산하고 그 반대인 철면을 생산하는 것이 바람직하다면, 상기 롤에서 볼록하게 보인다. 이런 방법은 광물 유리로 만들어진 판 및 폴리우레탄 또는 폴리카보네이트 또는 메틸 폴리메타크릴레이트와 같은 열가소성 중합체에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 변형 온도에서 압연에 의해 판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 판은 상기 판 상의 무늬를 각인하는 롤을 사용하여 특징형상이 결여되고, 압연 방향은 상기 두 개의 주요 가장자리 및 상기 특징형상의 적어도 하나의 모서리와 평행하다.
실리카를 주성분으로 하는 광물 유리로 만들어진 판의 경우에서, 상기 판의 직조는 또한 유리의 "냉각" 바로 직전에, 선택적인 열 강인화 단계동안 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 판의 대부분의 질량(즉, 적어도 98중량%), 또는 심지어 전체 판이 가능한 투명하고 사용에 적합한 스펙트럼의 일부 즉, 일반적으로 380 내지 1200 ㎚ 스펙트럼 범위에서 바람직하게 0.01 ㎜-1 미만의 선형 흡수를 가지는 물질(들)로부터 형성된다.
상기 특징형상은 바닥에 의해서 상기 판의 직조된 면의 일반적인 평면과 결합하는데, 상기 바닥은 직경이 일반적으로 10 ㎜ 미만, 또는 심지어 7 ㎜ 미만인 원 내에서 새겨질 수 있다. 바람직하게는 상기 특징형상 중 한 개의 바닥을 포함할 수 있는 가장 작은 원은 5 ㎜, 특히 0.001 ㎜ 내지 5 ㎜ 범위 중 하나, 예를 들어 1 내지 5 ㎜ 범위의 최대 직경을 가진다.
바람직하게, 상기 특징형상들은 서로 접촉한다. 특징형상들은 이들이 이들의 바닥의 적어도 일부(상기 판의 일반적인 평면 및 표면)에서 서로 접촉하는 경우 접촉한다고 알려진다.
상기 특징형상들은 삼각형 또는 사각형 또는 직사각형 또는 육각형 또는 팔각형 바닥과 같은 다각형 바닥을 가진 피라미드 형태를 가지고, 요면(상기 판 전체적으로 움푹 들어간 형태) 또는 철면이다. 상기 피라미드는 일반적으로 이들의 정상을 지나는 대칭축을 가진다. 바람직하게 상기 피라미드는 두 개의 모서리를 가져서 상기 판의 일반적인 평면에서 이들의 돌출은 상기 판의 두 개의 평행한 주요 가장자리에 실질적으로 평행하다. 상기 피라미드가 이들의 정상을 지나고 상기 판의 일반적인 평면에 수직인 대칭축을 가지는 경우에 특히 더 그러하다. 이런 두 개의 가장자리는 상기 판에 수직인 가시 방향으로 피라미드를 바라보는 관측자에게는, 마치 전체 피라미드를 지나기 위해 서로 정렬되는 것처럼 보인다.
바람직하게 상기 피라미드는 네 개의 면(또는 표면) 및 네 개의 모서리를 가진다. 이런 경우에는, 모서리 중 두 개가 수직처럼 보이고 정면에서(수평) 상기 판을 바라보는 관측자에게 두 모서리 모두를 가지고 피라미드의 사선을 형성하는 방법으로 상기 판이 배향된다. 이런 두 개의 모서리는 정면에서 상기 판을 바라보는 관측자에게 서로 정렬되는 것처럼 보이고, 상기 모서리 중 하나는 상기 피라미드의 하단부에 있고, 다른 모서리는 상단부에 있다.
상기 피라미드의 임의의 축 반각이 70° 미만, 바람직하게는 60° 이하, 예를 들어 25° 내지 60° 범위가 되는 것이 바람직하다. 축 반각은 상기 피라미드의 대칭축과 상기 피라미드의 표면에 포함되고 정상을 지나는 직선 사이의 각을 말한다. 피라미드는 면하는 두 개의 모서리 사이의 각이 면하는 두 개의 면 사이의 각보다 크기 때문에 다축 반각을 포함한다.
특히 직조된 판은 광전지를 공급하는 광속도를 증가시키기 위해 태양광선의 포획을 개선시켜 준다. 본 발명에 따른 판은 심지어 높이 스쳐지나가는 광선(작은 입사각)을 포획한다. 이런 광전지는 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA) 타입의 수지로 캡슐화될 수 있다. 이런 캡슐화는 고온 하에(수지를 녹이기 위해) 기존의 가압 오토클레이브(autoclave)에서 수행되는데, 그것에 의하여 상기 전지가 수지 시트에 수용된다. 그런 뒤 직조된 판은 광을 포획하고(대기와 접한 면 상에 무늬를 가지고) 상기 시트에서 상기 전지로 광을 전달하기 위해 이런 시트와 함께 병렬된다. 전지를 포함하는 시트의 다른 한 면 상에는 유리판이 있을 수 있다. 단일의 오토클레이브 단계에서는 이런 구성 요소 전부를 결합하는 것이 가능하다. 그런 복잡한 구조는 태양 에너지 센서 및 소음방지 벽과 같은 역할을 모두 할 수 있다. 이들의 소음방지 효과는 심지어 사용된 수지가 "방음용"형태 즉, 소음을 줄이는 경우에도 만족스럽다.
따라서 본 발명은 또한 본 발명에 따른 판 및 적어도 하나의 광전지를 포함하는 조립체에 관한 것으로, 상기 판의 무늬는 대기에 접하고(즉, 외부를 향한다), 상기 판 및 상기 전지는 서로 평행하게 위치된다. 특히 광촉매 전지는 PVB와 같은 수지로 캡슐화될 수 있다. 게다가 이런 PVB는 소음을 줄여줄 수 있다.
또한 본 발명은 적어도 하나의 광전지를 통해 광 에너지를 전기 에너지로 전환하는 디바이스에 관한 것으로, 본 발명에 따른 판/광전지 조립체를 포함하며, 특징형상의 적어도 하나의 모서리는 상기 판이 정면에서 관찰될 경우에 수직으로 보이고 특징형상의 하단부에 있고, 상기 무늬는 입사광에 면하는 면 상에 있고 상기 판은 수평면에서 10° 내지 90° 범위의 각으로 기울어져 있다.
도 1은 자연 태양광선을 전기 에너지로 변환하는 조립체를 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 요면 특징형상의 모서리(5)에 의해 주어지는 홈 효과에 대한 설명을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법을 도시한 도면.
도 5는 오토클레이브를 통과하기 전의 시트 스택 및 판을 도시한 도면.
도 1은 자연 태양광선을 전기 에너지로 전환하는 조립체를 도시한다. 금속 프레임(1)은 수광(light-receiving) 조립체를 수평면에 대해 각(α)만큼 기울어진 상태로 유지하고, 상기 조립체는 광전지(3) 평면 상에 놓여있는 투명 광물 유리로 만들어진 직조된 판(2)을 포함한다. 상기 직조된 판은 두 개의 평행한 가장자리(4 및 4′)를 가진다. 정면에서 조립체를 바라보는 관측자에게는, 이 두 개의 가장자리(4 및 4′)가 수직으로 보인다. 상기 직조된 판은 임의의 무늬가 결여된 동일한 투명판과 비교했을 때, 전지에 투과된 광세기를 증가시킨다. 따라서 전달된 전기 에너지는 무늬의 존재로 인해 더 커진다. 이런 무늬의 양각은 대기에 접하는 면 즉, 광을 받는 면 상에 있다. 상기 특징형상들은 접하고 여기서 반복되는 요면인(또는 시트로 외피를 형성함) 피라미드형 특징형상의 연속이다. 각각의 피라미드는 네 개의 면 및 정상에서 전부 모아지는 네 개의 모서리를 가진다. 이런 피라미드는 상기 판의 가장자리(4 및 4′)에 비스듬히 배향된다{바닥면은 가장자리 (4 및 4')로 45°각도를 형성한다}. 이런 배향 덕분에, 각각의 피라미드의 적어도 하나의 모서리는 정면에서 조립체를 바라보는 관측자에게는 수직으로 보이고, 상기 피라미드의 하단부에 놓여있다(여기서 요면 피라미드). 이런 위치 덕분에, 상기 모서리는 피라미드에 있는 임의의 이물질의 제거를 위한 홈으로서 작용할 수 있다.
도 2 및 3은 요면 특징형상의 모서리(5)에 의해 주어진 홈 효과에 대한 설명을 지시 방법에 의해 제공한다. 도 2a는 본 발명에 따라 배향된 요면 피라미드 특징형상을 도시하는데 즉, 모서리(5)는 정면에서 상기 판을 바라보는 관측자에게 수직으로 보이고 상기 판의 두 개의 주요 가장자리(4 및 4′)에 평행하다. 도 2b는 수평에 대해 45°기울어진 판(2)에서 AA′의 단면도로 보여주는 도 2a의 특징형상을 도시한다. 도 2b의 선 AA′는 상기 판의 일반적인 평면에 있고, 상기 특징형상은 이런 평면에 대해 톱니모양(indentation)으로서 생산된다. 상기 모서리(5)는 피라미드에 존재하는 임의의 이물질을 용이하게 제거하는 방향인 아래쪽으로 기울어져 있다는 것에 주목해야 한다. 상기 모서리는 피라미드의 하단부에 위치되어 있다. 피라미드의 형상 때문에, 상기 특징형상의 상단부에 위치되어 있는 또 다른 모서리(7)는 모서리(5)의 연장 부분을 따라 놓여있는데, 정면에서 상기 판을 바라보는 관측자에게는(눈(8)으로 표시되는 수평면), 상기 모서리(5 및 7)가 서로 일직선이고 도 2a에 도시된 바와 같이 수직선을 형성하는 것처럼 보인다. 상기 판의 일반적인 평면에서 모서리(5)의 돌출은 도 2b의 선 AA′를 따라 놓여있고, 이런 돌출은 두 개의 평행한 주요 가장자리(4 및 4′)와 평행하다. 비교를 하면, 도 3은 상기 판의 일반적인 방향으로 비스듬히 배향되지 않은 것을 제외하고 동일한 피라미드를 정확하게 도시한다. 이런 경우에는, 어떤 모서리도 정면으로 상기 판을 바라보는 관측자에게 수직으로 보이지 않는다. 어떤 모서리도 정면 관측자에게 상기 가장자리(4 및 4′)와 평행하게 보이지 않는다. 피라미드의 이물질은 하부 면(6) 위로 미끄러지면서 제거되어야 한다. 그러나 수직 평면 AA′(도 3b)의 단면도는 상기 면(6)이 도 2의 경우에서 모서리(5) 보다 훨씬 덜 기울어진(심지어 거의 수평면이다) 것을 도시한다. 이것은 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 "기울어진 피라미드" 구성{즉, 상기 판의 가장자리(4 및 4′)에 비스듬하다}이 도 3에 도시된 구성보다 피라미드의 이물질을 제거하는데 더욱 선호되는 이유이다. 이런 구성은 빗물이 흐르고 상기 판이 정화되는데 보다 선호된다. 또한 이런 구성은 압연에 의한 판의 제조에 보다 선호되는데, 아마도 제조 과정 동안 액체가 흐르는 특정형성과 피라미드에서 고체 흔적의 이동 사이의 유사한 움직임 때문이다. 각은 다음과 같을 수 있다.
- 한편으로는 상기 판의 일반적인 평면에 수직인 평면과 피라미드 정상을 지나는 평면의 교선에 위치된 직선 및 다른 한편으로는 피라미드 그 자체가 각을 만든다.
- 상기 판의 일반적인 평면은 모서리(5){또는 도 3b의 경우에는 (6)}와 선 AA′로 도 2b 및 3b를 결합하는 상기 판의 일반적인 평면 사이의 각이다. 이 각은 본 발명에 따른 피라미드의 배향인 경우에 뚜렷하게 더 작다{도 2b의 모서리(5)와 도 3b의 모서리(6)를 비교}. 이런 작은 각은 양각 특징형상이 형성되는 경우의 품질을 위해 선호된다.
물론 상기 가장자리(4 및 4′)는 이들의 배향을 나타내기 위해서 도시되었지만, 이런 가장자리 사이에 수많은 특징형상이 있기 때문에(일반적으로 수십 개의 특징형상), 4 와 4′ 사이의 거리는 도 2a 및 3a에서 보이는 것보다 훨씬 크다(도시된 특징형상의 크기에 비례).
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법을 도시한다. 이 도면에 보여지는 모든 것은 1000℃의 노(furnace)(도시되지 않음) 안에 있다. 반죽 상태에서 편평한 유리(8)는 두 개의 롤(9 및 10) 사이에서 윤을 내는데(calender), 상기 롤(10)은 이들의 표면에 철면 피라미드를 가진다. 상기 유리는 이런 두 개의 롤 사이에서 압축되기 때문에, 낮은 면 상에 요면 피라미드를 가지는 무늬가 필요하다. 그때 상기 유리는 냉각되기 이전에 롤(11)의 베드(bed)를 대신하게 된다. 유리 리본(ribbon)의 속도는 3 m/분이다. 직조하는 롤(10)의 선형 속도는 상기 유리 리본의 속도보다 약 20% 낮은 즉, 약 2.4 m/분이다. 다른 모든 롤의 선형 속도는 상기 리본의 속도와 동일하다. 실제로 상기 리본은 다른 롤에 의해 노 외부로 운반된다.
도 4에 해당하는 제조의 경우에서, 2.4 × 2.4 ㎜의 사각형 바닥 및 1.1 ㎜의 높이를 가진 피라미드를 예로 들면, 본 발명에 따른 피라미드의 배향(도 2에 도시됨)은 80%의 생산량을 얻게 해주는 반면에 도 3에 따라 배향된 피라미드의 경우에는 생산량이 겨우 30%임이 확인되었다. 이런 생산량은 제조 생산량이다. 이것은 유리 리본이 롤(11)을 향하는 정상적인 통로를 따르는 대신에, 생산이 정지되게끔 롤(10) 주의를 감싸는 경향이 있다는 사실 때문에 발생하는 상기 피라미드의 변형 때문이다.
도 5는 오토클레이브를 통과하기 전의 시트 스택 및 판을 도시한다. 상기 판(12)은 제 1의 PVB 시트가 놓여지는 Planilux 타입의 무늬가 없는 유리이다. 광전지(14)는 두 개의 PVB 시트(13 및 15) 사이에 위치된다. 전체 조립체는 본 발명에 따른 직조된 광물질 유리판으로, 이들의 무늬는 대기에 접하는 면 상에 있다. 오토클레이브를 통과하면, 전지는 PVB로 싸이게 될 것이고 PVB는 유리판에 부착될 것이다.
본 발명의 변형에 따르면,상기 판 상에 특징형상은 기능적이 되게 하는게 적합하다.
따라서 박막은 특정한 특성을 주도록 의도되는 표면 상에 증착되는데, 상기 특성은 예를 들어 상기 기판이 어떠한 환경의 공격일지라도 가능한 깨끗한 상태로 유지되도록 구성하는 것으로, 즉 시간이 지나도 표면 및 외관 특성을 유지하는 목표를 가지고, 특히 클리닝 작용이 이격되게 하는 반면에, 특히 지문 또는 대기 중에 존재하는 휘발성의 유기 화합물과 같은 유기 오염 물질, 또는 심지어 오염 먼지 또는 그을음 형태의 오염 물질이 기판의 표면에 연속적으로 증착됨에 따라 임의의 오염 물질의 제거 작업이 계속된다.
현재, 적당한 파장의 방사선 영향 하에 유기 화합물을 산화시키는 라디칼 반응을 시작할 수 있는, 일정한 금속 산화물을 주성분으로 하는 반도체 물질이 존재한다고 알려져 있다. 이것은 일반적으로 "광촉매" 또는 "광반응" 물질로 불려진다.
창유리 기능을 가진 기판의 분야에서, 명백한 "오염방지"효과를 갖고 산업 규모로 제조될 수 있는 상기 기판에 광촉매 코팅을 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 이런 광촉매 코팅은 일반적으로 적어도 부분적으로 결정인 티타늄 산화물, 특히 몇(3 또는 4)㎚ 내지 100 ㎚, 바람직하게는 약 50 ㎚의 크기를 가진 입자 형태로 코팅과 결합되고 본래 예추석 또는 예추석/금홍석 형태로 결정화된 티타늄 산화물을 포함한다.
티타늄 산화물은 반도체 내에서 감소하는데, 이는 반도체가 가시광선 또는 자외선의 존재 하에 이들의 표면에 증착된 유기 화합물을 분해하기 때문이다.
따라서 제 1의 실시예에 따르면, 광촉매 특성을 가진 코팅은 TiO2 나노입자 및 중간다공성 실리카(SiO2) 결합제를 주성분으로 하는 용액으로부터 획득된다.
제 2의 실시예에 따르면, 광촉매 특성을 가진 코팅은 TiO2 나노입자 및 비정형 실리카(SiO2) 결합제를 주성분으로 하는 용액으로부터 획득된다.
게다가 어떤 광촉매 코팅의 실시예일지라도, 티타늄 옥사이드 입자에 관해서 상기 선택은 적어도 부분적으로 결정인 티타늄 옥사이드에 해당하는데, 그 이유는 비결정 티타늄 옥사이드 보다 광촉매 특성면에서 훨씬 더 효율적이기 때문이다. 바람직하게 티타늄 옥사이드는 예추석 형태, 금홍석 형태 또는 예추석/금홍석 혼합 형태로 결정화된다.
상기 코팅의 제조는 코팅이 포함하는 결정화된 티타늄 옥사이드가 "미세결정(crystallite)" 형태 즉, 0.5 내지 100 ㎚, 바람직하게는 3 내지 60 ㎚의 평균 크 기를 가진 단일 결정 형태로 수행된다. 이유는 아마도 이 크기의 미세결정이 큰 활성 표면 영역을 만들어서 티타늄 옥사이드가 최적의 광촉매 효과를 갖는 것처럼 보이는 크기의 범위이기 때문이다.
또한 광촉매 특성을 가진 코팅은 티타늄 옥사이드와는 상관없이, 적어도 하나의 다른 타입의 광물질, 특히 비결정 또는 실리콘 산화물(또는 실리콘 산화물의 혼합물), 티타늄 산화물, 주석 산화물, 지르코늄 산화물 또는 알루미늄 산화물과 같이 부분적으로 결정인 산화물을 포함한다. 또한 이런 광물질은 심지어 결정화된 TiO2의 광촉매 효과보다 작을지라도 그 자체로 확실한 광촉매 효과를 가짐으로써, 이는 비결정 또는 부분적으로 결정인 티타늄 옥사이드의 경우에, 결정화된 티타늄 산화물의 광촉매 활성에 기여한다.
또한 전하 운반체의 수는, 다음의 금속 원소, 즉 니오브, 탄탈, 철, 비스무트, 코발트, 니켈, 구리, 루테늄, 세륨 및 몰리브덴 중 적어도 하나를 삽입하여 결정격자를 티타늄 옥사이드로 도핑 함으로써 증가시킬 수 있다.
이런 도핑은 또한 티타늄 옥사이드로 표면만을 도핑하거나 전체 코팅을 하여 수행될 수 있는데, 표면 도핑은 산화물 층 또는 금속염 층을 가진 코팅의 적어도 일부를 도포함으로써 수행되고, 상기 금속은 철, 구리, 루테늄, 세륨, 몰리브덴, 바나듐 및 비스무트로부터 선택된다.
최종적으로 상기 광촉매 효과는 티타늄 옥사이드 또는 플라티늄, 로듐 또는 은 타입의 박막 형태인 새로운 금속과 결합하는 코팅의 적어도 일부를 도포하는 동 안에, 생산량 및/또는 광촉매 반응 속도를 증가시키면서 향상될 수 있다.
또한 광촉매 특성을 가진 코팅은 특히 결합제가 광물질 결합제일 경우에 명백한 친수성 및/또는 친유성의 외부 표면을 가지는데, 친수성은 물에 완전히 적실 수 있고, 이는 코팅에 증착될 수 있으므로 클리닝을 용이하게 만드는 두 가지의 중요한 이점을 제공한다. 친수성에 추가적으로, 상기 코팅은 친유성을 나타낼 수 있는데, 이는 물의 경우에, 매우 국부적인 "얼룩" 보다 덜 눈에 띄는 연속 필름의 형태로 코팅 상에 증착되는 경향이 있는 유기 오염 물질의 "습식"을 허용한다. 따라서 획득된 것은 두 단계로 일어나는 "유기 오염 방지" 효과이다. 제 1의 단계는 오염 물질이 코팅 상에 증착되자마자, 오염 물질은 거의 눈에 보이지 않게 되고 그런 다음 그것은 광촉매적으로 시작된 라디칼 분해에 의해 점차적으로 소멸된다.
본 발명에 따른 코팅의 두께는 몇 나노미터 내지 몇 마이크론, 일반적으로 50 ㎚ 내지 10 ㎛로 다양하다.
실제로 두께의 선택은 다양한 매개 변수, 특히 상기 기판의 고려된 용도 또는 상기 코팅 안에 있는 TiO2 결정의 크기에 의존할 수 있다. 또한 상기 코팅은 비교적 부드러운 표면을 갖도록 선택될 수 있는데, 만일 더 큰 광촉매 활성 표면 영역이 생기도록 허용한다면 실제로 약간의 표면 거칠기가 유리할 수 있다. 그러나 너무 명백한 거칠기는 외피 및 오염 물질의 축적을 촉진하여 불리할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 표면에 외피가 형성된 기하학적 형태로 직조된 시트 및 그것의 제조 방법에 사용된다.

Claims (12)

  1. 적어도 두 개의 평행한 주요 가장자리를 포함하고 적어도 하나의 판의 주요 표면 상의 양각에서 반복성 피라미드 양각 특징형상을 가지는 투명판을 포함하는 조립체에 있어서,
    각각의 피라미드는 정상, 바닥 및 상기 정상과 상기 바닥을 연결하는 모서리(edge) 세트를 포함하며, 상기 특징형상의 적어도 하나의 모서리는 상기 판의 일반적인 평면에서 이들의 돌출이 상기 두 개의 평행한 주요 가장자리 및 적어도 하나의 광전지에 평행한 두 개의 주요 가장자리에 실질적으로 평행하고, 상기 판의 무늬는 대기와 접하고, 상기 판 및 상기 전지는 서로 평행하게 위치되는,
    투명판을 포함하는 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광전지는 수지로 싸여지는 것을 특징으로 하는,
    투명판을 포함하는 조립체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수지는 PVB인 것을 특징으로 하는,
    투명판을 포함하는 조립체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 조립체에 사용되도록 의도된 투명판에 있어서,
    상기 판은 적어도 두 개의 평행한 주요 가장자리를 포함하고, 적어도 하나의 판의 주요 표면 상에 반복성 피라미드 양각 특징형상을 양각 형태로 가지며, 각각의 피라미드는 정상, 바닥 및 상기 정상과 상기 바닥을 연결하는 모서리(edge) 세트를 포함하는 투명판으로서,
    상기 특징형상의 적어도 두 개의 모서리는 상기 판의 일반적인 평면에서 이들의 돌출이 상기 두 개의 평행한 주요 가장자리와 실질적으로 평행하게 하는 것을 특징으로 하는,
    투명판.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 피라미드는 요면(concave)인 것을 특징으로 하는,
    투명판.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 피라미드의 바닥은 직경이 10 ㎜ 미만인 원 내에서 새겨지는 것을 특징으로 하는,
    투명판.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피라미드는 네 개의 면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    투명판.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특징형상은 광촉매 특성을 가진 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    투명판.
  9. 적어도 하나의 광전지를 통해 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 디바이스로서,
    제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 조립체를 포함하고, 상기 특징형상의 적어도 하나의 모서리는 상기 판이 정면에서 관측될 경우에 수직으로 보이고 상기 특징형상의 하단부에 있으며, 상기 무늬는 입사광에 면하는 면 상에 있고, 상기 판은 수평면에 대해 10° 내지 90° 범위의 각으로 기울어져 있는,
    디바이스.
  10. 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 판을 제조하는 방법으로서,
    판의 변형 온도에서 상기 판 상에 무늬를 각인하는 롤을 사용하여 상기 특징형상이 결여된 판을 압연(rolling)하고, 상기 압연 방향은 상기 두 개의 주요 가장자리 및 상기 특징형상의 적어도 하나의 모서리와 평행한,
    판을 제조하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 판 상의 특징형상은 요면인 것을 특징으로 하는,
    판을 제조하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 판 상의 특징형상은 철면(convex)인 것을 특징으로 하는,
    판을 제조하는 방법.
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