KR20110016923A

KR20110016923A - 태양광 집광 거울

Info

Publication number: KR20110016923A
Application number: KR1020107027672A
Authority: KR
Inventors: 티모시 제이 헤브링크; 트레이시 엘 앤더슨; 수잔나 씨 클리어; 앤드류 케이 하츨; 스티븐 에이 존슨; 에드워드 제이 키벨; 마이클 에프 웨버; 타-후아 유
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2011-02-18
Also published as: CN102089598A; WO2009140493A1; US20090283133A1; JP2011521289A; EP2286160A1

Abstract

태양광 수집 장치, 예컨대 태양 전지의 사용을 향상시키기 위한 태양광 집광 거울로서 사용하기에 적합한 물품이 기재된다. 물품은 다중층 광학 필름 및 유연한 UV 보호층을 포함한다. 물품은 태양광 집광 장치에서 분해 문제를 다루고, 태양 전지를 분해시키거나 부정적인 영향을 줄 수 있는 바람직하지 않은 대역폭의 전자기 에너지를 제거하거나 감소시키면서 특정 대역폭의 전자기 에너지를 태양 전지에 제공하며, 최종 용도 적용을 위한 여러 모양 또는 구성으로 용이하게 형성할 수 있는 재료의 유연한 시트를 부여한다. 물품 및 임의적으로 천체 트래킹 기작을 포함하는 태양광 수집 장치가 또한 기재되어 있다.

Description

태양광 집광 거울 {SOLAR CONCENTRATING MIRROR}

본 발명은 태양 전지의 효율성 및 동작을 개선시키기 위한 태양광 집광기로서의 적용에 적합한 파장 선택적 거울에 관한 것이다.

넓은 대역폭의 태양 에너지를 태양 전지 또는 태양 열 전달 부품 상으로 유도하기 위해 통상적 태양광 집광 거울을 통상적으로 사용한다. 그러나, 태양광 집광 거울에서 태양광 부품 상으로 반사되는 특정 파장의 전자기 방사선은 태양광 부품에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 적외선 스펙트럼 내의 파장은 특정 태양 전지 온도의 바람직하지 않은 증가를 야기할 수 있다. 그 결과, 태양 전지는 효율성을 잃을 수 있고 과도한 열 노출로 인해 시간이 지남에 따라 분해될 수 있다. 자외선 (UV) 광에 장기간 노출되는 것 또한 태양 전지 부품의 이른 분해를 통상적으로 야기한다.

태양광 집광 거울의 구성에 적용되는 재료는 특정 대역폭의 전자기 방사선에 의해 부정적인 영향을 받는 조성물을 포함할 수 있다. 이러한 재료의 분해는 집광 효율성의 저하 및 잠재적으로는 태양광 집광 거울의 완전한 실패를 야기할 것이다. UV 광에 장기간 노출되는 것은, 일광에 노출되는 재료의 이른 분해를 종종 야기하는 하나의 예시적인 조건이다.

본 발명은 태양광 수집 장치, 예컨대 태양 전지의 사용을 향상시키기 위한 태양광 집광 거울로 사용하기에 적합한 물품에 관한 것이다. 물품은 (i) 태양광 집광 장치에서 분해 문제를 다루고, (ii) 태양 전지를 분해시키거나 태양 전지의 효과에 부정적인 영향을 줄 수 있는 바람직하지 않은 대역폭의 전자기 에너지를 제거하거나 감소시키면서 특정 대역폭의 전자기 에너지를 태양 전지에 제공하며, (iii) 최종 용도 적용을 위한 여러 모양 또는 구성으로 용이하게 형성할 수 있는 재료의 유연한 시트를 부여하는, 층상 조성물의 독특한 조합이다.

물품은 다중층 광학 필름 및 유연한 UV 보호층을 포함한다. 다중층 광학 필름은 복수의 교호하는 층을 포함하는 광학 스택을 가지며, 여기서 교호하는 층은 적어도 하나의 복굴절 중합체 층 및 적어도 하나의 제2 중합체 층을 갖는다.

유연한 UV 보호층을 다중층 광학 필름의 표면 상에 적용하여, 태양 전지 상에 특정 대역폭의 빛을 집광하기 위한 태양광 집광 거울로서 사용할 수 있는 물품을 생성한다. 본 발명의 목적상, 광은 태양광을 의미하는 것을 의도한다. 생성된 물품은, 선택된 태양 전지 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 반사시키고, 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 투과시키거나 흡수한다.

물품은 다양한 모양 또한 구조로 용이하게 형성할 수 있는 재료의 유연한 시트이다. 예를 들어, 물품은 트러프 (trough), 파라볼라형 (parabolic) 모양 등으로 열성형할 수 있다. 한 실시양태에서, 물품은, 전자기 에너지를 태양 전지의 하나 초과의 표면 상에 집중시키기 위하여 태양 전지 주위에 형성할 수 있다.

본 발명은 또한,

(a) 흡수 대역폭을 갖는 하나 이상의 태양 전지; 및

(b) (i) 적어도 하나의 복굴절 중합체 및 적어도 하나의 제2 중합체를 갖는 복수의 교호하는 층을 갖는 광학 스택을 갖는 다중층 광학 필름 및 (ii) 다중층 광학 필름의 표면 상에 적용되는 UV 보호층을 포함하며, 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 태양 전지 상에 반사시키고, 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 태양 전지 상에 반사시키지 않으며, 하나 이상의 태양 전지 가까이에 위치되는 적어도 하나의 태양광 집광 거울을 포함하는 태양광 수집 장치를 제공한다.

본원에 기재되는 신규 태양광 집광 거울 및/또는 태양광 수집 장치와 사용하기에 적합한 태양 전지는 규소 기재 및 비-규소 기재 재료를 둘 다 포함한다. 구성은 단일 접합부 전지 및 다중-접합부 전지를 포함할 수 있다. 적용 및 용도에서, 물품 및 태양 전지 조합은 어레이로 놓을 수 있고 추가로 천체 트래킹 (tracking) 기작안에 도입될 수 있다.

<도 1>
도 1은 투시도로 묘사된 임의적 내구성 탑 코트 층을 갖는 본 발명의 물품의 도식적 단면도이다;
<도 2>
도 2는 태양 전지 및 본 발명의 물품의 한 실시양태의 도식도이다;
<도 3>
도 3은 태양 전지와 조합된 본 발명의 또 다른 실시양태의 도식도이다;
<도 4a, 4b 및 4c>
도 4a, 4b 및 4c는 태양광 조사 및 다양한 태양 전지의 흡수 스펙트럼 및 본 발명의 집광 거울에 의해 생성되는 동작 창 (operating window)의 그래프 표시이다;
<도 5a>
도 5a는 본 발명의 다중 물품을 갖는 태양 전지의 어레이의 도식적 평면도이다;
<도 5b>
도 5b는 투시도로 표현된 임의적 보호층을 갖는 도 5a의 실시양태의 도식적 단면도이다;
<도 5c>
도 5c는 다중 태양 전지 주위의 열성형된 물품의 대안적 실시양태를 묘사하는 도 5a의 도식적 단면도이다;
<도 6>
도 6은 다중 태양광 집광 거울의 어레이의 열성형된 물품을 묘사하는 도식적 단면도이다;
<도 7>
도 7은 프레임 안에 탑재된 이동식 선형 복합 파라볼라형 집광기 어셈블리를 위한 트래커의 한 실시양태의 도식적 다이어그램이다;
<도 8a>
도 8a는 본원에 기재되는 태양광 집광 거울을 포함하는 루버 (louver)를 갖는 태양 전지의 어레이의 한 실시양태를 나타내는 다이어그램이며, 여기서 루버는 아침 태양으로부터의 광선 포획을 향상시키기 위해 배향된다;
<도 8b>
도 8b는 본원에 기재되는 태양광 집광 거울을 포함하는 루버를 갖는 태양 전지의 어레이의 한 실시양태를 나타내는 다이어그램이며, 여기서 루버는 한낮 태양으로부터의 광선 포획을 향상시키기 위해 배향된다;
<도 8c>
도 8c는 본원에 기재되는 태양광 집광 거울을 포함하는 루버를 갖는 태양 전지의 어레이의 한 실시양태를 나타내는 다이어그램이며, 여기서 루버는 저녁 태양으로부터의 광선 포획을 향상시키기 위해 배향된다.

도 1은 본 발명의 물품 (10)을 도시한다. 물품 (10)은 다중층 광학 필름 (12) 및 유연한 UV 보호층 (14)을 포함하며, 이는 적용시 태양광 집광 거울로 역할한다. 다중층 광학 필름은 복수의 교호하는 층 (보여지지 않음)을 포함하는 광학 스택을 갖는다. 다중층 광학 필름 (12)의 교호하는 층은 적어도 하나의 복굴절 중합체 층 및 적어도 하나의 제2 중합체 층을 포함한다.

유연한 UV 보호층 (14)을 다중층 광학 필름 (12)의 표면 상에 적용하여 태양 전지 (보여지지 않음) 상에 빛을 집광하기 위한 태양광 집광 거울로서 사용될 수 있는 물품 (10)을 제조한다. 생성된 물품 (10)은 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 반사시키고, 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 전달하거나 흡수한다. 임의적 타이층 (16) 및 내구성 탑 코트 (18)를 물품 (10)의 대안적 실시양태에 적용할 수도 있다.

UV 보호층 (14), 그리고 그에 따라 물품 (10)은 일반적으로 재료의 유연한 시트이다. 본 발명의 목적상, 용어 "유연한"은 물품 (10)이 치수 안정적이면서 휘기 쉬운 특징을 지녀서, 다양한 형태로의 후속 몰딩 또는 성형을 가능하게 함을 지시하는 것이다. 바람직하게는, 유연한 필름은 UV 보호층 (14) 중에 10% 미만의 필름 형성제를 갖는다. 본 상세한 설명에 따라, 필름 형성제는 가교결합제 또는 다른 다작용성 단량체일 수 있다. 가장 바람직한 실시양태에서, 물품 (10)은 특정 최종 용도 적용을 위한 다양한 모양 또는 구조로 열성형될 수 있다.

도 2는 물품 (20)의 태양광 집광 거울으로서의 일반적인 적용을 예시한다. 물품 (20)은 태양 전지 (26) 가까이에 위치되는 다중층 광학 필름 (22) 및 UV 보호층 (24)을 포함한다. 물품 (20)은 태양 (30)으로부터 전자기 방사선 (28)을 받는다. 전자기 방사선 (28)의 선택된 대역폭 (32)은 태양 전지 (26) 상으로 반사된다. 전자기 방사선의 바람직하지 않은 대역폭 (34)은 물품 (20)을 통과하고 태양 전지 (26) 상에 반사되지 않는다.

도 3은 파라볼라형 태양광 집광 거울 (40) 형태의 본 발명의 물품을 묘사하는 또 다른 일반적인 실시양태이다. 태양 (50)으로부터의 전자기 방사선 (42)을 파라볼라형 태양광 집광 거울 (40)이 받는다. 바람직한 대역폭 (48)은 태양 전지 (46) 상에 반사되는 반면, 태양 전지의 동작 효율성을 잠재적으로 변화시킬 수 있는 전자기 방사선의 바람직하지 않은 대역폭 (44)은 파라볼라형 태양광 집광 거울 (40)을 통과하고 태양 전지 (46) 상에 반사되지 않는다. 물품의 모양에는 파라볼라형 또는 다른 구부러진 모양, 예컨대 예를 들어 사인파 모양이 포함될 수 있다.

다중층 광학 필름

적어도 하나의 복굴절 중합체 및 하나의 제2 중합체의 교호하는 층을 갖는 통상적 다중층 광학 필름을 본 발명의 물품을 제조하는데 적용할 수 있다. 다중층 광학 필름은 일반적으로 특정 대역폭의 전자기 방사선의 반사를 달성하도록 선택된 복수의 교호하는 중합체성 층이다.

본 발명의 다중층 광학 필름의 적어도 하나의 복굴절 층을 만드는데 적합한 재료에는 중합체 (예, 폴리에스테르, 코폴리에스테르 및 개질된 코폴리에스테르)가 포함된다. 이러한 맥락에서, 용어 "중합체"는 단일중합체 및 공중합체, 및 또한, 예를 들어 공-압출 또는 에스테르교환을 비롯한 반응에 의해 혼화성 블렌드로 형성할 수 있는 중합체 또는 공중합체를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 용어 "중합체" 및 "공중합체"는 랜덤 및 블록 공중합체를 모두 포함한다. 본 발명에 따라 구성된 일부 예시적인 다중층 광학 필름에 사용하기에 적합한 폴리에스테르는 일반적으로 카르복실레이트 및 글리콜 서브유닛을 포함하며 카르복실레이트 단량체 분자와 글리콜 단량체 분자의 반응에 의해서 생성될 수 있다. 각각의 카르복실레이트 단량체 분자는 2개 이상의 카르복실산 또는 에스테르 작용기를 가지며, 각각의 글리콜 단량체 분자는 2개 이상의 하이드록시 작용기를 가진다. 카르복실레이트 단량체 분자는 모두 동일할 수도 있거나, 2가지 이상의 상이한 유형의 분자가 존재할 수도 있다. 이는 글리콜 단량체 분자에도 적용된다. "폴리에스테르"라는 용어 내에 또한 포함되는 것은 글리콜 단량체 분자와 탄산의 에스테르의 반응으로부터 유도되는 폴리카르보네이트이다.

폴리에스테르 층의 카르복실레이트 서브유닛의 형성에 사용하기에 적합한 카르복실레이트 단량체 분자에는, 예를 들어 2,6-나프탈렌 다이카르복실산 및 이의 이성질체; 테레프탈산; 아이소프탈산; 프탈산; 아젤라산; 아디프산; 세바식산; 노르보르넨 다이카르복실산; 바이-사이클로-옥탄 다이카르복실산; 1,4-사이클로헥산 다이카르복실산 및 이의 이성질체; t-부틸 아이소프탈산, 트라이멜리트산, 나트륨 설폰화 아이소프탈산; 4,4'-바이페닐 다이카르복실산 및 이의 이성질체; 및 이들 산의 저급 알킬 에스테르, 예를 들어 메틸 또는 에틸 에스테르가 포함된다. 용어 "저급 알킬"은 이러한 맥락에서, C1-C10 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 지칭한다.

폴리에스테르 층의 글리콜 서브유닛의 형성에 사용하기에 적합한 글리콜 단량체 분자에는 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 1,4-부탄다이올 및 이의 이성질체; 1,6-헥산다이올; 네오펜틸 글리콜; 폴리에틸렌 글리콜; 다이에틸렌 글리콜; 트라이사이클로데칸다이올; 1,4-사이클로헥산다이메탄올 및 이의 이성질체; 노르보르난다이올; 바이사이클로-옥탄다이올; 트라이메틸올 프로판; 펜타에리트리톨; 1,4-벤젠다이메탄올 및 이의 이성질체; 비스페놀 A; 1,8-다이하이드록시 바이페닐 및 이의 이성질체; 및 1,3-비스 (2-하이드록시에톡시)벤젠이 포함된다.

본 발명의 다중층 광학 필름에서 복굴절 층으로서 유용한 예시적인 중합체는, 예를 들어 나프탈렌 다이카르복실산과 에틸렌 글리콜의 반응으로 제조할 수 있는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)이다. 폴리에틸렌 2,6-나프탈레이트 (PEN)가 복굴절 중합체로서 자주 선택된다. PEN은 큰 양의 응력 광학 계수를 가지며, 신장 후 복굴절성을 효과적으로 유지하고, 가시광 범위 내에서 흡수가 거의 없거나 전혀 없다. 또한, PEN은 등방 상태에서 큰 굴절률을 가진다. 550 ㎚ 파장의 편광된 입사광에 대한 그의 굴절률은, 편광의 평면이 신장 방향과 평행할 때 약 1.64에서 약 1.9 이하까지 증가된다. 증가하는 분자 배향은 PEN의 복굴절성을 증가시킨다. 분자 배향은, 보다 큰 신장비로 재료를 신장시키고 다른 신장 조건은 고정한 채 유지함으로써 증가시킬 수 있다. PEN의 공중합체 (CoPEN), 예컨대 미국 특허 제 6,352,761호 및 미국 특허 제 6,449,093호에 기재된 PEN의 공중합체가, 그의 저온 가공 능력에 있어서 특히 유용하여 보다 덜 열 안정성인 제2 중합체와 보다 더 공압출 상용성이도록 만든다. 복굴절 중합체로서 적합한 다른 반결정질 폴리에스테르에는, 예를 들어 폴리부틸렌 2,6-나프탈레이트 (PBN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 및 이의 공중합체, 예컨대 미국 특허 제 6,449,093 B2호 또는 미국 특허 출원 제20060084780호에 기재된 것이 포함된다. 대안적으로, 신디오택틱 (syndiotactic) 폴리스티렌 (sPS)이 또 다른 유용한 복굴절 중합체이다.

다중층 광학 필름의 제2 중합체는, 유리 전이 온도가 제1 복굴절 중합체와 상용성이고 굴절률이 복굴절 중합체의 등방성 굴절률과 유사한 다양한 중합체로부터 제조할 수 있다. 광학 필름에서, 특히 제2 중합체에서 사용하기에 적합한 다른 중합체의 예에는 비닐 중합체, 및 비닐 나프탈렌, 스티렌, 말레산 무수물, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트와 같은 단량체로부터 만들어지는 공중합체가 포함된다. 이러한 중합체의 예에는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 예컨대 폴리 (메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 및 아이소택틱 또는 신디오택틱 폴리스티렌이 포함된다. 다른 중합체에는 축합 중합체, 예컨대 폴리설폰, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아믹산 및 폴리이미드가 포함된다. 부가적으로, 제2 중합체는 단일중합체 및 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 플루오로중합체, 및 폴리다이메틸실록산의 공중합체 및 이의 블렌드로부터 형성할 수 있다.

다른 예시적인 적합한 중합체, 특히 제2 중합체로서 사용하기에 적합한 중합체에는 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA)의 단일중합체, 예컨대 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이네오스 아크릴릭스 사 (Ineos Acrylics, Inc.)로부터 입수가능한 상표명 CP71 및 CP80, 또는 PMMA 보다 낮은 유리 전이 온도를 갖는 폴리에틸 메타크릴레이트 (PEMA)의 단일중합체가 포함된다. 부가적인 제2 중합체에는 PMMA의 공중합체 (coPMMA), 예컨대 75 중량%의 메틸메타크릴레이트 (MMA) 단량체 및 25 중량%의 에틸 아크릴레이트 (EA) 단량체로부터 만들어지는 coPMMA, (이네오스 아크릴릭스 사로부터, 상표명 Perspex CP63으로 입수가능함), MMA 공단량체 단위 및 n-부틸 메타크릴레이트 (nBMA) 공단량체 단위로 형성되는 coPMMA, 또는 PMMA 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드) (PVDF)의 블렌드가 포함된다.

또 다른 적합한 중합체, 특히 제2 중합체로서 유용한 중합체에는 폴리올레핀 공중합체, 예컨대 듀폰 퍼포먼스 엘라스토머스 (Dupont Performance Elastomers)로부터 상표명 Engage 8200으로 입수가능한 폴리 (에틸렌-코-옥텐) (PE-PO), 미국 텍사스주 댈러스 소재의 피나 오일 앤드 케미컬 사 (Fina Oil and Chemical Co.)로부터 상표명 Z9470으로 입수가능한 폴리 (프로필렌-코-에틸렌) (PPPE) 및 어택틱 폴리프로필렌 (aPP) 및 아이소택틱 폴리프로필렌 (iPP)의 공중합체가 포함된다. 다중층 광학 필름에는 또한, 예를 들어 제2 중합체 층 내에, 작용화된 폴리올레핀, 예컨대 선형 저밀도 폴리에틸렌-g-말레산 무수물 (LLDPE-g-MA), 예컨대 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 사 (E.I. duPont de Nemours & Co., Inc.)로부터 입수가능한 상표명 Bynel 4105가 포함될 수 있다.

적어도 하나의 복굴절 중합체와 함께 교호하는 층 내의 제2 중합체로서 적합한 바람직한 중합체 조성물에는 PMMA, CoPMMA, 폴리다이메틸 실록산 옥스아미드 기재 분절 공중합체 (SPOX), 단일중합체, 예컨대 PVDF 및 공중합체, 예컨대 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌으로부터 유도되는 공중합체를 비롯한 플루오로중합체, 및 비닐리덴 플루오라이드 (THV), PVDF/PMMA의 블렌드, 아크릴레이트 공중합체, 스티렌, 스티렌 공중합체, 실리콘 공중합체, 폴리카르보네이트, 폴리카르보네이트 공중합체, 폴리카르보네이트 블렌드, 폴리카르보네이트 및 스티렌 말레산 무수물의 블렌드, 및 사이클릭-올레핀 공중합체가 포함된다.

다중층 광학 필름 생성에 사용되는 중합체 조성물의 선택은 선택된 태양 전지 상에 반사될 목적하는 대역폭에 좌우될 것이다. 복굴절 중합체와 제2 중합체 사이의 굴절률 차이가 클수록 보다 큰 광 전력 (optical power)을 생성하여 보다 더 반사성인 대역폭을 가능하게 한다. 대안적으로, 부가적인 층을 적용하여 보다 많은 광 전력을 제공할 수 있다. 복굴절 층과 제2 중합체 층의 바람직한 조합은, 예를 들어 다음을 포함할 수 있다: PET/THV, PET/SPOX, PEN/THV, PEN/SPOX, PEN/PMMA, PET/CoPMMA, PEN/CoPMMA, CoPEN/PMMA, CoPEN/SPOX, sPS/SPOX, sPS/THV, CoPEN/THV, PET/플루오로엘라스토머, sPS/플루오로엘라스토머 및 CoPEN/플루오로엘라스토머.

한 실시양태에서, 상이한 반사 대역을 갖는 2개 이상의 다중층 광학 거울을 함께 라미네이팅하여 반사 대역을 넓힌다. 예를 들어, 400 ㎚ 내지 900 ㎚의 빛의 98%를 반사하는 PEN/PMMA 다중층 반사 거울을 900 ㎚ 내지 1800 ㎚의 빛의 98%를 반사하는 PEN/PMMA 다중층 반사 거울에 라미네이팅하여, 400 ㎚ 내지 1800 ㎚의 빛을 반사하는 광대역 거울을 제조할 것이다. 또 다른 예에서, 370 ㎚ 내지 750 ㎚의 빛의 97%를 반사하는 PET/CoPMMA 다중층 반사 거울을 700 ㎚ 내지 1350 ㎚의 빛의 97%를 반사하는 다중층 반사 거울에 라미네이팅하여 370 ㎚ 내지 1350 ㎚의 빛을 반사하는 광대역 거울을 생성할 수 있다.

다중층 광학 필름은, 미국 특허 제6,783,349호에 기재된 바와 같은 통상적 가공 기술에 따라 제조한다. 다중층 광학 필름은 또한, 예를 들어 미국 특허 제6,783,349호에 기재된 바와 같은 비-광학 보호 경계층을 포함할 수 있다.

다중층 광학 필름에 제어된 스펙트럼을 제공하는 바람직한 기술에는 다음이 포함된다:

1) 미국 특허 제6,783,349호 (Neavin 등)에 교시된 바와 같은 공압출된 중합체 층의 층 두께 값의 축 로드 (axial rod) 히터 제어의 사용.

2) 제조 동안의, 예를 들어 원자힘 현미경 (AFM), 투과 전자 현미경 또는 주사 전자 현미경과 같은 층 두께 측정 기기로부터의 적시의 층 두께 프로파일 피드백.

3) 목적하는 층 두께 프로파일을 생성하기 위한 광학 모델링.

4) 측정된 층 프로파일과 목적하는 층 프로파일 사이의 차이를 바탕으로 축 로드 조정 반복.

층 두께 프로파일 제어를 위한 기본 프로세스는 표적 층 두께 프로파일과 측정된 층 프로파일의 차이를 바탕으로 하는 축 로드 영역 전원 세팅의 조정을 포함한다. 주어진 피드블록 영역 내의 층 두께 값을 조정하기 위해 필요한 축 로드 전력 증가는, 먼저 그 히터 영역 내에서 발생되는 층의 결과적 두께 변화 나노미터당 열 공급의 와트에 있어서 보정할 수 있다. 275개의 층에 있어서 24개의 축 로드 영역을 사용하여 스펙트럼의 미세한 제어가 가능하다. 일단 보정한 후, 필요한 전력 조정은 표적 프로파일 및 측정된 프로파일이 주어지면 한번 보정할 수 있다. 이러한 절차는 두 프로파일이 수렴할 때까지 반복한다.

이러한 UV 반사기의 층 두께 프로파일 (층 두께 값)을, 제1 (가장 얇은) 광학층이 340 ㎚ 빛에 대해 약 ¼ 웨이브 광학 두께 (지수 x 물리적 두께)를 갖도록 조정하고, 420 ㎚ 빛에 대해 약 ¼ 웨이브 두께의 광학 두께로 조정될 수 있는 가장 두꺼운 층으로 진행되는 대략의 선형 프로파일로 조정할 수 있다.

UV 보호층

UV 보호층은 다중층 광학 필름의 표면 상에 적용되고, 분해를 야기할 수 있는 UV선으로부터 다중층 광학 필름을 방어한다. 태양광, 특히 280 ㎚ 내지 400 ㎚로부터의 자외선은 플라스틱의 분해를 유도할 수 있고 그로 인해 색 변화 및 기계적 특성의 열화를 초래할 수 있다. 광-산화적 분해의 억제는 장기간의 내구성이 요구되는 실외 적용에 있어서 중요하다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 의한 UV 광의 흡수는, 예를 들어 약 360 ㎚에서 시작되며 320 ㎚ 미만에서 두드러지게 증가되고 300 ㎚ 미만에서 매우 현저하게 나타난다. 폴리에틸렌 나프탈레이트는 310-370 ㎚ 범위 내에서 UV 광을 강하게 흡수하고, 흡수 테일 (tail)은 약 410 ㎚까지 연장되고, 최대 흡수는 352 ㎚ 및 337 ㎚에서 이루어진다. 사슬 분열은 산소의 존재하에서 발생하고, 주된 광산화 생성물은 일산화탄소, 이산화탄소 및 카르복실산이다. 에스테르기의 직접 광분해 이외에, 마찬가지로 과산화물 라디칼을 통해 이산화탄소를 형성하는 산화 반응도 고려해야 한다.

UV 보호층은 UV 광을 반사시키거나, UV 광을 흡수하거나, UV 광을 산란시키거나 또는 이의 조합을 수행하여 다중층 광학 필름을 방어할 수 있다. 일반적으로, UV 보호 필름은 UV선을 반사, 산란 또는 흡수하면서, 장기간 동안 UV선을 견딜 수 있는 임의의 중합체 조성물을 포함할 수 있다. 이러한 중합체의 비제한적 예에는 PMMA, 실리콘 열가소성물질, 플루오로중합체, 및 이의 공중합체, 및 이의 블렌드가 포함된다. 예시적인 UV 보호층은 PMMA/PVDF 블렌드를 포함한다.

다양한 임의적 첨가제를 UV 보호층에 도입하여 다중층 광학 필름을 보호하는 그의 기능을 조력할 수 있다. 첨가제의 비제한적 예에는 자외선 흡수제, 장애 아민 광 안정화제, 산화방지제 및 이의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이 포함된다.

UV 안정화제, 예컨대 UV 흡수제는 광-유도되는 분해의 물리적 및 화학적 과정에 지장을 줄 수 있는 화학 화합물이다. UV선에 의한 중합체의 광산화는 따라서 UV 광을 효과적으로 차단하기 위하여 UV 흡수제를 함유하는 보호층을 사용함으로써 방지할 수 있다. 본 발명의 목적상, 광 안정화제로서 적합한 UV 안정화제는 180 ㎚ 내지 400 ㎚의 파장 영역 내의 UV 광의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 초과를 흡수하는 적색 편이 (red shifted) UV 흡수제 (RUVA)이다. RUVA는, 중합체 중에 고도로 가용성이고 고도로 흡수성이며 광-영구적이며 보호층을 형성하기 위한 압출 공정을 위하여 200 내지 300℃ 범위의 온도에서 열 안정하다면 적합하다. RUVA는 또한 단량체와 공중합가능하여 UV 경화, 감마선 경화, e-빔 경화 또는 열 경화 공정에 의해 보호 코팅층을 형성할 수 있다면 고도로 적합할 수 있다.

RUVA는 장파 UV 영역 내에서 증강된 스펙트럼 커버 범위를 가져서, 폴리에스테르에서 황변을 야기할 수 있는 높은 파장 UV 광을 차단할 수 있게 한다. 통상적 UV 보호층 두께는 13 내지 380 마이크로미터 (0.5 내지 15 밀(mil))이고 RUVA 적재 수준은 2-10%이다. 가장 효과적인 RUVA 중 하나는 벤조트라이아졸 화합물, 5-트라이플루오로메틸-2-(2-하이드록시-3-알파-큐밀-5-tert-옥틸페닐)-2H-벤조트라이아졸 (미국 뉴욕주 태리턴 소재의 시바 시페셜티 케미컬즈 사 (Ciba Specialty Chemicals Corporation)에서 상표명 CGL-0139으로 판매됨)이다. 다른 바람직한 벤조트라이아졸에는 2-(2-하이드록시-3,5-다이-알파-큐밀페닐)-2H-벤조트라이아졸, 5-클로로-2-(2-하이드록시-3-tert-부틸-5-메틸페닐)-2H-벤조트라이아졸, 5-클로로-2-(2-하이드록시-3,5-다이-tert-부틸페닐)-2H-벤조트라이아졸, 2-(2-하이드록시-3,5-다이-tert-아밀페닐)-2H-벤조트라이아졸, 2-(2-하이드록시-3-알파-큐밀-5-tert-옥틸페닐)-2H-벤조트라이아졸, 2-(3-tert-부틸-2-하이드록시-5-메틸페닐)-5-클로로-2H벤조트라이아졸이 포함된다. 추가로 바람직한 RUVA에는 2(-4,6-다이페닐-1-3,5-트라이아진-2-일)-5-헥실옥시-페놀이 포함된다. 다른 예시적 UV 흡수제에는 시바 시페셜티 케미컬즈 사로부터 입수가능한 상표명 Tinuvin 1577, Tinuvin 900 및 Tinuvin 777이 포함된다. 부가적으로, UV 흡수제는 장애 아민 광 안정화제 (HALS) 및 산화방지제와의 조합으로 사용할 수 있다. 예시적 HALS에는 시바 시페셜티 케미컬즈 사로부터 입수가능한 상표명 Chimassorb 944 및 Tinuvin 123이 포함된다. 예시적 산화방지제에는 마찬가지로 시바 시페셜티 케미컬즈 사로부터 입수가능한 상표명 Irganox 1010 및 Ultranox 626이 포함된다.

대안적 실시양태에서, 유연한 UV 보호층은 약 350 내지 약 400 ㎚, 더욱 바람직하게는 300 ㎚ 내지 400 ㎚로부터의 파장의 빛을 반사하는 다중층 광학 필름이다. 다중층 광학 필름을 제조하는 중합체는 바람직하게는 300 ㎚ 내지 400 ㎚ 범위의 UV 광을 흡수하지 않는다. 비제한적 예에는 PET/THV, PMMA/THV, PET/SPOX, PMMA/SPOX, sPS/THV, sPS/SPOX, 개질된 폴리올레핀 공중합체 (EVA)와 THV, TPU/THV 및 TPU/SPOX가 포함된다. 바람직한 실시양태에서, 미국 미네소타주 오크데일 소재의 다이네온 사 (Dyneon LLC)로부터의 Dyneon THV 220 등급 및 2030 등급을 300-400 ㎚를 반사하는 다중층 UV 거울을 위해 PMMA와, 또는 350-400 ㎚를 반사하는 다중층 거울을 위해 PET와 적용한다. 일반적으로, 전체층 100 내지 1000개의 중합체 조합이 본 발명에서 사용하기에 적합하다.

다른 첨가제가 UV 보호층에 포함될 수 있다. 작은 입자 비-색소함유 산화아연 및 산화티탄 또한 UV 보호층 내에서 차단 또는 산란 첨가제로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 나노-스케일 입자를 중합체 또는 코팅 기재 중에 분산시켜 UV선 분해를 최소화할 수 있다. 나노-스케일 입자는, 유해한 UV선은 산란 또는 흡수하면서 가시광에는 투명하여 열가소성물질에의 손상을 감소시킨다. 미국 특허 제5,504,134호에는, 직경 약 0.001 마이크로미터 내지 약 0.20 마이크로미터, 더 바람직하게는 직경 약 0.01 내지 약 0.15 마이크로미터의 크기 범위 내의 금속 산화물 입자 사용을 통한, 자외선으로 인한 중합체 기재 분해의 감소가 기재되어 있다. 미국 특허 제5,876,688호는, 본 발명에서의 사용에 잘 적합되는 페인트, 코팅물, 마감재, 플라스틱 물품, 화장품 등 중에 UV 차단제 및/또는 산란제로서 도입되었을 때, 투명할 정도로 충분히 작은 마이크로화 산화아연을 제조하는 방법을 교시한다. UV선을 감소시킬 수 있는 이러한 미세 입자, 예컨대 10-100 ㎚ 입자 크기 범위의 산화아연 및 산화티탄은 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 고보 프러덕츠 사 (Kobo Products, Inc.)에서 구입가능하다. 난연제 또한 UV 보호층 중에 첨가제로서 도입할 수 있다.

UV 흡수제, HALS, 나노-스케일 입자, 난연제 및 산화방지제를 UV 보호층에 첨가하는 것에 부가적으로, UV 흡수제, HALS, 나노-스케일 입자, 난연제 및 산화방지제를 다중층 광학층 및 임의적 내구성 탑 코트 층에 첨가할 수 있다. 형광을 발하는 분자 및 광학 증백제 또한 UV 보호층, 다중층 광학층, 임의적 내구성 탑 코트 층 또는 이의 조합에 첨가할 수 있다.

UV 보호층의 두께는 특정 파장에서 비어 (Beer)의 법칙으로 측정한 광학 밀도 표적에 좌우된다. 일부 실시양태에서, UV 보호층의 광학 밀도는 380 ㎚에서 3.5, 3.8 또는 4 초과이고; 390 ㎚에서 1.7 초과이고; 400 ㎚에서 0.5 초과이다. 목적하는 보호 기능을 제공하기 위하여, 통상적으로 물품의 장기간의 수명에 걸쳐 꽤 일정하게 광학 밀도가 유지되어야 함을 당업자는 인지할 것이다.

UV 보호층, 및 임의의 임의적 첨가제를, 목적하는 보호 기능, 예컨대 UV 보호, 세척 용이성 및 태양광 집광 거울 내에서의 내구성을 달성하도록 선택할 수 있다. 당업자는 UV 보호층의 상기한 목적 달성을 위한 여러 수단이 존재함을 인지한다. 예를 들어, 특정 중합체 중에서 매우 가용성인 첨가제를 조성물에 첨가할 수 있다. 특히 중요한 것은 중합체 중에서의 첨가제의 영속성이다. 첨가제는 중합체를 열화시키거나 중합체 밖으로 이동되어서는 안된다. 부가적으로, 층의 두께는 목적하는 보호 결과를 달성하기 위하여 달라질 수 있다. 예를 들어, 보다 두꺼운 UV 보호층이 보다 낮은 농도의 UVA를 가지고 동일한 UV 흡수 수준을 가능하게 할 것이며 UVA 이동을 위한 보다 적은 원동력에 기인하여 보다 큰 UVA 영속성을 제공할 것이다. 물리적 특징의 변화를 탐지하기 위한 한 기작은 ASTM G155에 기재된 환경열화 (weathering) 사이클 및 반사된 모드로 작동하는 D65 광원을 사용하는 것이다. 상기한 시험하에서, 그리고 UV 보호층을 물품에 적용할 때, 물품은 상당한 균열, 박리, 탈라미네이션 또는 헤이즈가 시작되기 전에, CIE L*a*b* 공간을 사용하여 수득한 b* 값이 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하로 증가하기 전에 340 ㎚에서 18,700 kJ/㎡ 이상의 노출을 견뎌야 한다.

타이층

임의적 타이층을 다중층 광학 필름과 UV 보호층 사이에 놓아 필름의 부착을 돕고 본 발명의 물품이 실외 요소에 노출되는 동안 장기간의 안정성을 제공할 수 있다. 타이층의 비제한적 예에는: SPOX, 및 예컨대 작용기 설폰산을 이용한 개질을 포함하는 CoPET, PMMA/PVDF 블렌드, 작용성 공단량체, 예컨대 말레산 무수물, 아크릴산, 메타크릴산 또는 비닐 아세테이트를 갖는 개질된 올레핀이 포함된다. 부가적으로, UV 또는 열 경화성 아크릴레이트, 실리콘, 에폭시, 실록산, 우레탄 아크릴레이트가 타이층으로서 적합할 수 있다. 타이층은 임의적으로 상기한 바와 같은 UV 흡수제를 함유할 수 있다. 타이층은 임의적으로 통상적 가소제, 점착제 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 타이층은 통상적 필름 형성 기술을 이용하여 적용할 수 있다.

임의적 탑 코트

물품은 임의적으로 실외 요소에의 노출로 인한 태양광 집광 거울의 이른 분해를 방지하는 것을 돕기 위해 내구성 탑 코트를 포함할 수 있다. 내구성 탑코트는 일반적으로 내마모성 및 내충격성이고 선택된 대역폭의 전자기 방사선을 반사하는 주요 기능을 방해하지 않는다. 내구성 탑 코트 층은 하나 이상의 하기의 비제한적 예를 포함할 수 있다: PMMA/PVDF 블렌드, 열가소성 폴리우레탄, 경화성 폴리우레탄, CoPET, 사이클릭 올레핀 공중합체 (COC), 플루오로중합체 및 이의 공중합체, 예컨대 PVDF, ETFE, FEP, 및 THV, 열가소성 및 경화성 아크릴레이트, 가교결합된 아크릴레이트, 가교결합된 우레탄 아크릴레이트, 가교결합된 우레탄, 경화성 또는 가교결합된 폴리에폭사이드 및 SPOX. 스트립가능 폴리프로필렌 공중합체 스킨 또한 적용할 수 있다. 대안적으로, 내긁힘성을 개선시키기 위해 실란 실리카 졸 공중합체 경질 코팅을 내구성 탑 코트로서 적용할 수 있다. 내구성 탑 코트는 상기한 바와 같은 UV 흡수제, HALS 및 산화방지제를 함유할 수 있다.

내구성 탑 코트는 물품에 기계적 내구성을 제공한다. 기계적 내구성을 측정하는 일부 기작은 내충격성 또는 내마모성일 수 있다. 테이버식 마모는 필름의 마모에 대한 내성을 측정하기 위한 한 시험이고, 마모에 대한 내성은 문지름, 스크래핑 또는 부식과 같은 기계적 작용을 견디는 재료의 능력으로 정의된다. ASTM D1044 시험법에 따라, 500-그램 하중을 CS-10 마모기 바퀴의 상단에 놓고 25.8 제곱 ㎝ (4 제곱 인치) 시험 표본 상에서 50회전을 회전시킨다. 테이버식 마모 시험 이전 및 이후의 반사율을 측정하였고, 그 결과를 % 반사율의 변화로 표현하였다. 본 발명의 목적상, % 반사율의 변화는 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 특히 더 바람직하게는 5% 미만으로 예상된다.

기계적 내구성에 대한 다른 적합한 시험에는 파단 연신, 연필 경도, 샌드 블라스트 시험 및 샌드 쉐이킹 마모가 포함된다. 상기된 UVA 및 적절한 UV 안정화제를, 코팅의 안정화 및 또한 기재의 보호를 위하여 탑 코트 중에 첨가할 수 있다. 이러한 내구성 경질 코트로 코팅한 기재는 승온에서 완전히 경화되기 전에 열성형할 수 있고, 그 후 내구성 경질 코트를 80℃에서 15-30분 동안 후 경화하여 형성할 수 있다. 부가적으로, 내구성 탑 코트로서 사용되는 실록산 성분은 그 성질이 소수성이고 본 발명에 기재된 물품에 세척이 용이한 표면 기능을 제공할 수 있다.

실외 적용으로 인하여, 환경열화 또한 태양광 집광 거울의 중요한 특징이다. 촉진 환경열화 연구는 물품 성능을 심사하는 한 선택사항이다. 촉진 환경열화 연구는 일반적으로 필름 상에서 ASTM G-155에 기재된 "실험실 광원을 사용하는 촉진 시험 장치에 비-금속성 재료를 노출시키는 표준 실무 (Standard practice for exposing non-metallic materials in accelerated test devices that use laboratory light sources)"와 유사한 기술을 사용하여 수행한다. 상기한 ASTM 기술은 실외 내구성의 견실한 예측자로서 고려되는데, 즉 이는 재료의 성능을 올바르게 등급 매긴다.

대안적 실시양태에서, 목적하는 UV 보호층의 반대쪽 다중층 광학 필름 측면 상에 역 구성을 적용할 수 있다. 대안적 구성은 물품의 특정 적용을 위한 부가적인 기능성 특징부를 제공할 수 있다. 예를 들어, UV선으로부터의 후면 보호를 제공하기 위하여 다중층 광학 필름 상에 부가적인 UV 보호층을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 잠재적 실시양태는 태양에 직접 노출되는 면의 반대쪽 면 상에 카본 블랙 또는 IR 흡수층을 포함할 수 있다. 또 다른 대안적 실시양태는 후면 IR 반사를 방지하기 위하여 후면 상에 반사방지 코팅을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같은 타이층을 대안적 실시양태를 제공하는데 사용할 수 있다.

필름의 결과적 물리적 특징은, 태양 전지 상에 특정 대역폭의 전자기 방사선을 집중시키기 위한 태양광 집광 거울로서 적용할 때 향상된 특성을 제공한다. 선택된 두께의 UV 보호 필름과 조합되는 다중층 광학 필름은 목적하지 않은 전자기 방사선을 투과시키면서 목적하는 대역폭의 전자기 방사선은 반사시키도록 설계할 수 있다. 태양 전지에 부정적인 방사선을 감소시키면서 특정 태양 전지에 맞는 다중층 광학 필름을 선택하는 특별한 능력은 태양 전지의 동작 효율성을 유의적으로 향상시킨다. 일부 실시양태는 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 빛의 98% 이상의 반사율을 나타낸다.

태양광 집광 거울은 태양 전지 가까이에 위치시켜 태양 전지 상으로의 목적하는 수준의 반사를 가능하게 할 수 있다. 물품은 독립 실행형 적용일 수 있거나, 대안적으로 부가적인 강성 또는 치수 안정성을 제공하기 위하여 기재 상에 적용될 수 있다. 적합한 기재에는, 예를 들어 유리 시트, 중합체성 시트 및 유리 섬유 복합물을 비롯한 중합체 섬유 복합물이 포함된다. 전술한 바와 같은 임의적 타이층을, 물품을 기재에 결합시키는데 적용할 수 있다. 또한, 임의적으로 UV 흡수제를 기재 중에 포함시킬 수 있다. 또 다른 대안적 실시양태에서, 물품은 태양광 집광기에 통상적으로 사용되는 모양 또는 치수로 열성형될 수 있다. 열성형은 일반적으로 미국 특허 제 6,788,463호 (Merrill 등)에 기재되어 있다. 부가적으로, 태양광 집광 거울은, 예를 들어 사출 클래딩 (injection cladding), 주름 또는 립 (rib)의 첨가, 폼 스페이서 (foam spacer) 층 또는 그의 치수 안정성을 개선하기 위한 벌집구조에 의해 강화될 수 있다. 하나의 예시적 강화 재료는 트윈 벽 폴리카르보네이트 시팅 (sheeting), 예를 들어 미국 펜실베니아주 커츠타운 소재의 팔람 아메리카스 사 (Palram Americas, Inc.)로부터 입수가능한 SUNLITE MULTIWALL POLYCARBONATE SHEET이다. 또 다른 실시양태에서, 태양광 집광 거울은 적외선 흡수 재료, 예컨대 흑색 페인팅된 알루미늄 또는 흑색 페인팅된 강철에 라미네이팅할 수 있다. 부가적으로, 흑색 페인팅된 알루미늄 또는 강철은 개선된 치수 안정성을 위한 구조 또는 강화 립을 가질 수 있다.

태양 전지

적합한 태양 전지에는 각각 태양 에너지를 전기로 전환시키는 고유한 흡수 스펙트럼을 갖는 다양한 종류의 재료로 개발된 것이 포함된다. 각 유형의 반도체 재료는, 빛의 특정 파장에서 가장 효율적으로 빛을 흡수하도록 하는, 또는 더욱 명확하게는 태양광 스펙트럼의 한 부분에 걸친 전자기 방사선을 흡수하도록 하는 특징적 대역 갭 (band gap) 에너지를 가질 것이다. 태양 전지를 만드는데 사용되는 재료 및 그의 태양광 흡수 대역 경계 파장의 예에는 다음이 비제한적으로 포함된다: 결정질 규소 단일 접합부 (약 400 ㎚ 내지 약 1150 ㎚), 무정형 규소 단일 접합부 (약 300 ㎚ 내지 약 720 ㎚), 리본 규소 (약 350 ㎚ 내지 약 1150 ㎚), CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드) (약 350 ㎚ 내지 약 1100 ㎚), CdTe (약 400 ㎚ 내지 약 895 ㎚), GaAs 다중-접합부 (약 350 ㎚ 내지 약 1750 ㎚). 이러한 반도체 재료의 보다 짧은 파장 좌측 흡수 대역 경계는 통상적으로 300 ㎚ 내지 400 ㎚이다. 당업자는, 그들의 고유한 보다 긴 파장 흡수 대역 경계를 갖는 보다 더 효율적인 태양 전지를 위해 신규한 재료가 개발되고 있으며, 다중층 반사성 필름이 상응하는 반사성 대역 경계를 가질 것임을 이해한다.

도 4a, 4b 및 4c는 특정 태양 전지와 조합되는 본 발명의 물품의 잠재적 적용을 도시한다. 도 4a는 태양광 스펙트럼 대 결정질 규소 단일 접합부 태양 전지의 흡수의 그래프이다. 도 4a는 약 1150 ㎚ 이하의 가시광선 및 근적외선 전자기 방사선의 반사에 상응하는 동작 창 (60)을 예시한다. 약 1150 ㎚ 초과의 원적외선 영역 (62)은 반사되지 않는다. 무정형 규소 단일 접합부를 사용하는 또 다른 예가 도 4b에 도시된다. 도 4b에서, 본 발명의 물품의 동작 창 (70)은 무정형 규소 단일 접합부 태양 전지의 보다 긴 파장 (적외선) 흡수 대역 경계에 상응한다. 적외선 영역 (72)은 본 발명의 물품에 의해 반사되지 않는다. 도 4c는, 약 1750 ㎚의 보다 긴 파장 (적외선) 흡수 대역 경계를 갖는 GaAs 다중-접합부 태양 전지와의 집광 거울의 적용을 예시한다. 도 4c에서, 동작 창 (80)은 본 발명의 물품에 의해 반사되는 전자기 방사선에 상응한다. 적외선 (82)은 집광 거울에 의해 반사되지 않는다.

도 4a, 4b, 및 4c에 예시되는 바와 같이, 선택된 태양 전지 가까이에 위치되었을 때 집광 거울은, 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 태양 전지 상에 반사하는데 사용한다. 집광 거울은 태양 전지 상에 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 반사하지 않는다. 물품에 의해 반사되는 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 대부분은, 50% 초과 (예, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과 또는 심지어 95% 초과)로부터 선택되는 값을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 물품은 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 빛의 98% 이상의 반사율을 나타낸다. 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 전자기 방사선은 집광 거울에 의해 투과되거나 흡수된다. 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 빛은 태양 전지 상에 1 초과 (예, 1.5, 2, 3, 5, 10, 20 이상, 50 초과 또는 100 초과 내지 약 800 또는 1000 이하)의 양으로 집광된다. 예를 들어, 빛은 태양 전지 상에 1.1 내지 약 5 범위의 양으로 집광될 수 있다. 결정질 규소 단일 접합부 전지와 조합된 집광 거울은 통상적으로 약 400 ㎚ 내지 약 1150 또는 1200 ㎚의 빛을 반사할 것이며, 1150 또는 1200 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분은 반사하지 않을 것이다. GaAs 다중-접합부 전지와 조합되는 집광 거울은 통상적으로 약 350 ㎚ 내지 약 1750 ㎚의 빛을 반사할 것이며, 1750 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분은 반사하지 않을 것이다. 무정형 규소 단일 접합부 전지와 조합되는 집광 거울은 통상적으로 약 300 내지 약 720 ㎚의 빛을 반사할 것이며, 720 ㎚를 초과하는 빛의 최소한 대부분은 반사하지 않을 것이다. 리본 규소 전지와 조합되는 집광 거울은 통상적으로 약 400 내지 약 1150 ㎚의 빛을 반사할 것이며, 1150 ㎚를 초과하는 빛의 최소한 대부분은 반사하지 않을 것이다. 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 전지와 조합되는 집광 거울은 통상적으로 약 350 내지 약 1100 ㎚의 빛을 반사할 것이며, 1100 ㎚를 초과하는 빛의 최소한 대부분은 반사하지 않을 것이다. 카드뮴 텔루라이드 전지와 조합되는 집광 거울은 통상적으로 약 400 내지 약 895 ㎚의 빛을 반사할 것이며, 895 ㎚를 초과하는 빛의 최소한 대부분은 반사하지 않을 것이다. 본원에 기재되는 임의의 집광 거울의 일부 실시양태에서, 반사되지 않는 적외선 광은 투과된다.

본 발명의 집광 거울은, (i) 태양 전지의 과열을 사실상 최소화하는 선택되지 않은 대역폭의 현저한 감소; (ii) 생성된 에너지 당 보다 적은 비용을 야기하는 중합체성 거울을 사용하여 수득한 증가된 전력 출력 ($/Watt); 및 (iii) UV 보호 및 내마모성을 통해 증가된 내구성을 통하여, 태양 전지의 효율성을 향상시킨다.

태양 전지 전력 출력의 추가적인 향상은, 반사방지 표면 구조화 필름 또는 코팅물을 본원에 기재되는 태양광 수집 장치와의 조합으로 태양 전지의 앞 표면에 적용하였을 때 달성할 수 있다. 필름 또는 코팅 중의 표면 구조는 통상적으로 임계각을 초과하여 중합체 및 태양 전지에 들어오고 내부적으로 반사되는 빛의 입사각을 변화시켜 태양 전지에 의한 보다 많은 흡수를 야기한다. 이러한 표면 구조는, 예를 들어 선형 프리즘, 피라미드, 원뿔형 또는 원주형 구조의 모양일 수 있다. 프리즘에 있어서, 통상적으로 프리즘의 정각 (apex angle)은 90도 미만 (예, 60도 미만)이다. 표면 구조화 필름 또는 코팅의 굴절률은 통상적으로 1.55 미만 (예, 1.50 미만)이다. 이러한 반사방지 표면 구성된 필름 또는 코팅물은, 본질적으로 UV 안정한 그리고 소수성 또는 친수성인 재료를 사용하여 내구성있고 용이하게 세척가능하도록 만들 수 있다. 내구성은 무기 나노-입자를 첨가하여 증강시킬 수 있다.

도 5a, 5b 및 5c는 집광 거울 및 태양 전지의 어레이의 적용을 예시한다. 도 5a에서, 태양 전지 (84)는 어레이 (92)로 놓여지며 다중 집광 거울 (86)은 태양 전지의 가까이에 위치되어 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 태양 전지 상에 반사시킨다. 목적하는 대역폭의 바깥에 있는 빛은 집광 거울에 의해 반사되지 않는다. 도 5b에서, 태양 전지 (84)의 어레이 및 집광 거울 (86)은 임의적 자외선 거울 (88) 및 임의적 적외선 거울 (90)과 함께 도식적 단면도로 나타내어진다. 도 5c는 태양 전지 (84) 주변에 집광 거울 (86)이 열성형된 것을 나타내는 대안적 실시양태를 예시한다. 이러한 실시양태에서, 집광 거울 (86)은 태양 전지 (84)의 측면 및 후면으로부터 반사하여 시스템의 효율성을 추가로 향상시킨다.

당업자는 본 발명의 태양광 집광 거울의 적용이 태양 전지와의 조합으로 다양한 배열 및 어레이로 이루어질 수 있음을 인지한다. 도 6은 태양 전지 (100) 상에 태양광을 집광시키는 연속적 UV 보호층 (102)에 라미네이팅된 연속적 다중층 거울 (98)을 포함하는 다중의 구부러진 표면 거울 (96)의 어레이를 포함하는 태양광 집광 거울 (94)이다.

태양 전지와 조합되는 태양광 집광 거울은 추가로 다른 통상적 태양광 수집 장치와도 적용될 수 있어 태양광 집광 거울의 적용을 추가적으로 증강시킨다. 예를 들어, 열 전달 장치는 태양 전지로부터 에너지를 수집하기 위해 또는 태양 전지로부터 열을 소산시키기 위해 적용할 수 있다. 통상적 열 히트 싱크 (heat sink)는 열 전달을 위한 표면적을 증강시키기 위해 립, 핀 또는 지느러미판 (fin)을 포함하는 열 전도성 재료를 포함한다. 열 전도성 재료에는 금속, 또는 중합체의 열 전도성을 개선시키기 위해 충전제로 개질시킨 중합체가 포함된다. 열 전도성 접착제 (예, 쓰리엠 사 (3M Company)로부터 상표명 3M TC-2810으로 입수가능한 열 전도성 접착제)를, 태양 전지를 열 전달 장치에 부착시키는데 사용할 수 있다. 부가적으로, 통상적 열 전달 유체, 예컨대 물, 오일 또는 플루오로불활성 (fluoroinert) 열 전달 유체를 열 전달 장치로서 적용할 수 있다.

일부 실시양태에서, 집광 거울과 조합되는 태양 전지의 어레이는 통상적 천체 트래킹 장치 상에 놓을 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재되는 태양광 수집 장치의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 태양 전지 또는 적어도 하나의 태양광 집광 거울 중 적어도 하나는 하나 이상의 천체 트래킹 기작에 연결된다 (즉, 하나 이상의 태양 전지가 하나 이상의 천체 트래킹 기작에 연결되거나, 적어도 하나의 태양광 집광 거울이 하나 이상의 천체 트래킹 기작에 연결되거나, 또는 하나 이상의 태양 전지 및 적어도 하나의 태양광 집광 거울이 둘 다 하나 이상의 천체 트래킹 기작에 연결됨). 하나 이상의 태양 전지 또는 적어도 하나의 태양광 집광 거울 또는 둘 다는 프레임 상에 회전축 중심으로 탑재될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 태양 전지 및 적어도 하나의 태양광 집광 거울 둘 다는 프레임 상에 회전축 중심으로 탑재된다. 회전축 중심으로 탑재된 부품은, 예를 들어 한 방향 또는 두 방향으로 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 태양 전지는 고정되어 있다.

천체 트래킹 기작을 포함하는 태양광 수집 장치의 한 실시양태는 도 7에 예시된다. 도 7은 태양 전지 (730)가 축에 놓여지는 트러프 (710)로서 형성되는 태양광 집광 거울을 포함하는 태양광 수집 장치 (700)를 도시한다. 트러프 (710)의 말단 피스 (712) 바깥으로 연장되는 두 막대 (770)는, 어셈블리의 각 말단에서 각각 트러프를 프레임 (720) 및 크로스바 (722)에 연결시키는데 사용된다. 크로스바 (722)는 구동 기작에 연결될 수 있다. 도 7에 도시되는 바와 같이 한 쌍의 평행한 고정 프레임 중에 회전축 중심으로 위치되는 복수의 트러프 (710)를 사용하면, 일부 실시양태에서, 각각의 트러프 (710)가 부착되는 크로스바 (722)가 동시에 모든 트러프를 그의 축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 따라서, 모든 트러프 (710)의 배향은 조화롭게 태양의 움직임을 따라가도록 총체적으로 조정할 수 있다. 도 7에는 트러프 (710)의 각 측면에 하나씩 두 크로스바 (722)가 도시되어 있지만, 단지 하나의 크로스바를 사용하는 것도 가능하다. 도 7에 도시되는 태양광 수집 장치 (700)의 일부 실시양태에서, 예를 들어 계절적 변동에 걸쳐 (즉, 주야평분점 (equinox)과 지점 (solstice) 사이의 여러 경로에 걸쳐) 태양을 트래킹하도록 조정하기 위하여, 트러프 (710)는 통상적으로 10도 이상, 15도 이상, 20도 이상 또는 25도 이상의 회전 자유도로 동-서 방향으로 정렬된다. 태양 전지 (730)가 남쪽을 향해 기울어진 선형 복합 파라볼라형 집광기 트러프 (710) 안으로 도입될 때, 입사 태양광은 복합 파라볼라형 집광기의 수용 각도 이내로 들어온다. 파라볼라의 개구부가 트러프 (710)의 위치를 얼마나 자주 변화시켜야 하는지 결정한다 (예, 매시간, 매일 또는 그 보다 낮은 빈도로). 도 7에 도시되는 태양광 수집 장치 (700)의 일부 실시양태에서, 태양 전지는 북-남 방향으로 정렬되고, 및 회전 자유도는, 예를 들어 하루 동안 하늘을 가로질러 움직이는 태양을 따르도록 트래킹을 조정하기 위하여, 통상적으로 90도 이상, 120도 이상, 160도 이상 또는 180도 이상이다. 일부의 이러한 실시양태에서, 프레임은, 예를 들어 태양광 수집 장치를 위한 백 보드 (보여지지 않음)에 탑재될 수 있으며, 이러한 백 보드는 계절적 변동에 걸쳐 태양을 트래킹하도록 기울기를 조정하는 기작을 포함할 수 있다. 도 7에 도시되는 트러프 (710)는 파라볼라형 모양을 가지지만, 다른 모양을 사용할 수 있다 (예, 쌍곡선형, 타원형, 관형 또는 삼각형). 태양광 집광 거울 및/또는 태양 전지가 두 방향으로 회전하도록 하고 본원에 기재되는 태양광 수집 장치에 있어서 유용할 수 있는 부가적인 천체 트래킹 기작은 미국 특허 출원 공보 제2007/0251569호 (Shan 등)에 기재되어 있다.

천체 트래킹 기작을 포함하는 태양광 수집 장치의 또 다른 실시양태는 도 8a, 8b 및 8c에 도시되어 있다. 이러한 실시양태에서, 어레이 (800)는 태양 전지 (830), 및 태양 전지 가까이에 회전축 중심으로 탑재되는 본원에 기재되는 임의의 실시양태에 따른 태양광 집광 거울을 포함하는 루버 (810)를 포함한다. 루버는, 예를 들어 기재 (예, 유리 시트, 중합체성 시트, 주름진 라미네이트를 포함하는 구조화 중합체 시트 또는 다중-벽 중합체 시트 구성, 중합체 섬유 복합물 또는 흑색 페인팅된 금속) 상에 적용되는 본원에 기재되는 태양광 집광 거울 또는 입식 (free-standing) 거울을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 루버는 중합체 시트 (예, PMMA)에 라미네이팅되는 본원에 기재되는 태양광 집광 거울을 포함한다. 루버는 도 8a, 8b 또는 8c에 도시되는 바와 같이 태양 전지의 양쪽 중 한쪽 측면에 직접 (예, 경첩을 사용하여) 부착할 수 있거나, 또는 루버는 또한 태양 전지를 고정하는 프레임 상에 회전축 중심으로 탑재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 두 개의 루버는 각각 태양 전지와 연결 (예, 경첩으로 연결)된다.

도 8a, 8b 및 8c에서, 루버 (810)는 각각 아침, 한낮, 저녁 태양을 향해 배향된다. 루버 (810)는 태양을 트래킹하여 태양 전지 (830)에 의한 일광 (828)의 증가된 포획을 가능하게 한다. 그 결과, 통상적으로 어레이 (800)에 보다 적은 태양 전지 (830)가 필요하다. 도 8a 및 8c에 도시되는 어레이 (800)는 아침 및 저녁 일광의 포획을 증가시키는데 특히 효과적일 수 있다. 루버는, 예를 들어 하루 동안 하늘을 가로질러 움직이는 태양을 따르도록 트래킹을 조정하기 위하여, 통상적으로 90도 이상, 120도 이상, 160도 이상 또는 180도 이상의 회전 자유도로 독립적으로 움직일 수 있다. 임의적으로, 어레이 (800)는 프레임은, 예를 들어 하나 이상의 백 보드 (보여지지 않음)에 탑재될 수 있으며, 이러한 백 보드는 계절적 변동에 걸쳐 태양을 트래킹하도록 기울기를 조정하는 기작을 포함할 수 있다. 루버는 평면, 실질적으로 평면 또는 구부러진 모양일 수 있다.

루버 태양광 트래커 (810)를 갖는 태양 전지 어레이 (800)는 통상적인 폴 탑재 (pole mount) 트래커 보다 낮은 프로파일 및 보다 가벼운 중량으로 만들 수 있다. 어레이 (800)의 일부 실시양태에서, 2.54 ㎝ (1 인치) 이하의 너비를 갖는 태양광 전지를 사용하여 어레이의 깊이 프로파일을 최소화할 수 있다. 어레이는 또한 보다 큰 태양광 전지 (예, 너비 15 ㎝ (6-인치), 30.5 ㎝ (12-인치), 53 ㎝ (21-인치) 또는 그의 초과)를 사용하여 설계할 수 있다. 따라서, 어레이 (800)는 지붕 위 용도를 비롯한 다수의 적용에 적합되도록 설계할 수 있다. 태양 전지 (830)는 고정되고 루버 (810)는 회전축 중심으로 탑재되는 실시양태에서, 태양 전지에 연결되는 전자기기의 일부 또한 고정될 수 있으며 이는 태양 전지의 움직임이 요구되는 트래킹 시스템에 비해 유리할 수 있다.

일부 실시양태에서, 루버 (810)가 낮은 집광률 (예, 10 미만, 5 이하, 3 이하, 2.5 이하, 또는 1.1 내지 약 5 범위)의 IR 투과성 거울을 포함하는 경우, 태양광 전지를 위한 값비싸고 무거운 열 관리 장치의 필요성이 감소될 수 있다. 태양광 집광은, 예를 들어 태양 전지에 대한 거울의 크기 및 태양광 전지에 대한 거울의 각도로 조정하여, 목적하는 지리적 위치에서의 태양광 집광률을 최적화할 수 있다. 또한, 폐회로 제어 시스템을 사용하여 루버의 위치를 조정함으로써 태양광 전지가 85℃ 미만으로 유지되도록 집광률을 최소화할 수 있다.

도 7에 도시되는 트러프 (710) 또는 도 8a, 8b 및 8c에 도시되는 루버 (810)의 움직임은 다수의 기작 (예, 피스톤 구동 지렛대, 스크류 구동 지렛대 또는 기어, 도르레 구동 케이블 및 캠 시스템)으로 제어할 수 있다. 소프트웨어는 또한 GPS 좌표를 기준으로 하여 트래킹 기작과 통합되어 거울의 위치를 최적화할 수 있다.

[실시예]

비교예 1

다중층 광학 필름은, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 사에서 제조된 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN)로부터 생성되는 제1 광학층 및 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 아르끄마 사 (Arkema Inc.)로부터 상표명 VO44 아크릴 수지로 판매되는 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA)로부터 생성되는 제2 광학층으로 제조하였다. PEN 및 PMMA를 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 530개의 교호하는 제1 및 제2 광학층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성하였다. 제1 및 제2 광학층에 부가적으로, 또한 PEN으로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면 상에 보호 스킨층으로서 공압출하였다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1075 마이크로미터 (43 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성하였다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 (tenter oven) 내 145℃에서 10초 동안 가열하였다. 배향된 다중층 필름을 225^℃로 10초 동안 추가로 가열하여 PEN 층의 결정성을 증가시켰다. 이러한 다중층 가시 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계 (미국 매사추세츠주 월섬 소재의 퍼킨-엘머 사 (Perkin-Elmer, Inc.)로부터 입수함)를 사용하여 390-850 ㎚의 대역폭에 걸친 98.5%의 평균 반사율을 갖는 것으로 측정되었다. 제논 아크 램프 내후성측정기에 3000시간 동안 노출시킨 후, ASTM G155-05a에 따라, 5 단위의 b*의 변화를 Lambda 950 분광광도계로 측정하였다.

실시예 1

다중층 광학 필름은, PEN으로부터 생성되는 복굴절 층 및 PMMA로부터 생성되는 제2 중합체 층으로 제조하였다 (비교예 1에서와 동일한 PEN 및 PMMA 재료를 사용함). PEN 및 PMMA를 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 275개의 교호하는 복굴절 층 및 제2 중합체 층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성하였다. 부가적으로, 또한 PEN으로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면에 보호 스킨층으로서 공압출하였다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 725 마이크로미터 (29 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성하였다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 내 145℃에서 10초 동안 가열하였다. 배향된 다중층 필름을 225℃로 10초 동안 추가로 가열하여 PEN 층의 결정성을 증가시켰다. 이러한 다중층 가시 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계를 사용하여 측정하였고, 그 결과 400-1000 ㎚의 대역폭에 걸친 98.5%의 평균 반사율을 갖는 것으로 측정되었다. 5 중량%의 상표명 Tinuvin 1577로 입수한 UV-흡수제 및 0.15 중량%의 상표명 Chimassorb 944로 입수한 장애 아민 광 안정화제 (둘 다 미국 뉴욕주 태리턴 소재의 시바 시페셜티 케미컬즈 사로부터 입수가능 (PMMA-UVA/HALS))로 압출 배합된 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 아르끄마 사로부터의 PMMA (VO44) 및 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 캄파니 사로부터 상표명 Bynel E418로 판매되는 접착제 타이층을, 상기한 바와 같이 만든 다중층 거울 필름 상에 공압출 코팅하고, 동시에 32℃ (90℉)의 온도, 0.38 미터/초 (75 피트/분)의 캐스팅 선 속도로 거울 마감 표면을 갖는 캐스팅 장비에 대해 893 ㎏/m (50 파운드/선형 인치)의 압력하에서 닙 (nip)으로 이동시켰다. 공압출 코팅된 층은 20:1의 스킨 타이층 두께 비율로 254 마이크로미터 (10 밀)의 총 두께를 가진다. 동일한 재료를 다중층 가시 거울 필름의 반대쪽 표면 상에 공압출 코팅하였다. 이러한 압출 코트의 UV 흡수 대역 경계는 410 ㎚에서 50%의 투과율 및 380 ㎚에서 3.45의 흡수율을 가진다. 제논 아크 램프 내후성측정기에 3000시간 동안 노출시킨 후, b*의 변화는 ASTM G155-05a에 따라 1.0 미만인 것으로 측정되었다.

실시예 2

다중층 반사 거울은, PEN으로부터 생성되는 복굴절 층 및 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 사로부터 입수가능한 폴리옥스아미드 실리콘 (SPOX)으로부터 생성되는 제2 중합체 층으로 제조할 수 있다. PEN 및 SPOX 층을 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 550개의 교호하는 제1 및 제2 광학층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성하였다. 복굴절 층 및 제2 중합체 층에 부가적으로, 또한 PEN으로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면에 보호 스킨층으로서 공압출할 수 있다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1400 마이크로미터 (55 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성할 수 있다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 내 145℃에서 10초 동안 가열할 수 있다. 배향된 다중층 필름을 225℃로 10초 동안 추가로 가열하여 PEN 층의 결정성을 증가시킬 수 있다. 이러한 다중층 가시 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계를 사용하여 측정할 수 있고 이는 390-1750 ㎚의 대역폭에 걸친 98.9%의 평균 반사율을 갖는 것으로 예측된다. 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조할 수 있는 PMMA-UVA/HALS를 상기한 바와 같이 제조한 다중층 거울 필름 상에 공압출 코팅하고, 동시에 32℃ (90℉)의 온도, 0.38 미터/초 (75 피트/분)의 캐스팅 선 속도로 거울 마감 표면을 갖는 캐스팅 장비에 대해 893 ㎏/m (50 파운드/선형 인치)의 압력하에서 닙으로 이동시킬 수 있다. 공압출 코팅된 층은 20:1의 스킨 타이층 두께 비율로 254 마이크로미터 (10 밀)의 총 두께를 가질 것이다. 동일한 재료를 다중층 가시 거울 필름의 반대쪽 표면 상에 공압출 코팅할 수 있다. 이러한 압출 코트의 UV 흡수 대역 경계는 410 ㎚에서 50%의 투과율 및 380 ㎚에서 3.45의 흡수율을 갖는 것으로 예측된다. 제논 아크 램프 내후성측정기에 3000시간 동안 노출시킨 후, b*의 변화는 ASTM G155-05a에 따라 2.0 미만인 것으로 예측된다.

실시예 3

다중층 반사 거울은, PET로부터 생성되는 복굴절 층 및 SPOX로부터 생성되는 제2 중합체 층으로 제조할 수 있다 (둘 다 쓰리엠 사로부터 입수가능). PET 및 SPOX를 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 550개의 교호하는 복굴절 층 및 제2 중합체 층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성할 수 있다. 부가적으로, 또한 PET로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면에 보호 스킨층으로서 공압출할 수 있다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1400 마이크로미터 (55 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성할 수 있다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 내 95℃에서 10초 동안 가열할 수 있다. 배향된 다중층 필름을 225℃로 10초 동안 추가로 가열하여 PET 층의 결정성을 증가시킬 수 있다. 이러한 다중층 가시 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계를 사용하여 측정할 수 있고 이는 390-1200 ㎚의 대역폭에 걸친 98.4%의 평균 반사율을 갖는 것으로 예측된다. 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조할 수 있는 PMMA-UVA/HALS 조성물 및 실시예 1에 기재된 바와 같은 접착제 타이층을 상기한 바와 같이 제조한 다중층 거울 필름 상에 공압출 코팅하고, 동시에 32℃ (90℉)의 온도, 0.38 미터/초 (75 피트/분)의 캐스팅 선 속도로 거울 마감 표면을 갖는 캐스팅 장비에 대해 893 ㎏/m (50 파운드/선형 인치)의 압력하에서 닙으로 이동시킬 수 있다. 공압출 코팅된 층은 20:1의 스킨 타이층 두께 비율로 254 마이크로미터 (10 밀)의 총 두께를 가질 것이다. 동일한 재료를 다중층 가시 거울 필름의 반대쪽 표면 상에 공압출 코팅할 수 있다. 이러한 압출 코트의 UV 흡수 대역 경계는 410 ㎚에서 50%의 투과율 및 380 ㎚에서 3.45의 흡수율을 갖는 것으로 예측된다. 제논 아크 램프 내후성측정기에 3000시간 동안 노출시킨 후, ASTM G155에 따라 b*의 변화가 없을 것으로 예측된다.

실시예 4

다중층 반사 거울은, PEN으로부터 생성되는 복굴절 층 및 미국 미네소타주 오크데일 소재의 다이네온 사로부터 상표명 THV2030으로 입수가능한 플루오로중합체로부터 생성되는 제2 중합체 층으로 제조할 수 있다. PEN 및 플루오로중합체를 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 550개의 교호하는 제1 복굴절 및 제2 중합체 층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성할 수 있다. 복굴절 층 및 제2 중합체 층에 부가적으로, 또한 PEN으로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면에 보호 스킨층으로서 공압출할 수 있다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1400 마이크로미터 (55 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성할 수 있다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 내 145℃에서 10초 동안 가열할 수 있다. 배향된 다중층 필름을 225℃로 10초 동안 추가로 가열하여 PEN 층의 결정성을 증가시킬 수 있다. 이러한 다중층 가시 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계를 사용하여 측정할 수 있고 이는 390-1750 ㎚의 대역폭에 걸친 99.5%의 평균 반사율을 갖는 것으로 예측된다. 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조할 수 있는 PMMA-UVA/HALS 조성물 및 실시예 1에 기재된 바와 같은 접착제 타이층을 상기한 바와 같이 제조한 다중층 거울 필름 상에 공압출 코팅하고, 동시에 32℃ (90℉)의 온도, 0.38 미터/초 (75 피트/분)의 캐스팅 선 속도로 거울 마감 표면을 갖는 캐스팅 장비에 대해 893 ㎏/m (50 파운드/선형 인치)의 압력하에서 닙으로 이동시킬 수 있다. 공압출 코팅된 층은 20:1의 스킨 타이층 두께 비율로 254 마이크로미터 (10 밀)의 총 두께를 가질 것이다. 동일한 재료를 다중층 가시 거울 필름의 반대쪽 표면 상에 공압출 코팅할 수 있다. 이러한 압출 코트의 UV 흡수 대역 경계는 410 ㎚에서 50%의 투과율 및 380 ㎚에서 3.45의 흡수율을 갖는 것으로 예측된다. 제논 아크 램프 내후성측정기에 3000시간 동안 노출시킨 후, b*의 예측되는 변화는 ASTM G155-05a에 따라 2.0 미만인 것으로 측정된다.

실시예 5

다중층 반사 거울은, PET로부터 생성되는 복굴절 중합체 층 및 다이네온 사로부터의 플루오로중합체 THV2030으로부터 생성되는 제2 중합체 층으로 제조할 수 있다. PET 및 플루오로중합체를 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 550개의 교호하는 제1 및 제2 중합체 층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성할 수 있다. 복굴절 층 및 제2 중합체 층에 부가적으로, 또한 PET로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면에 보호 스킨층으로서 공압출할 수 있다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1400 마이크로미터 (55 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성할 수 있다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 내 95^oC에서 10초 동안 가열할 수 있다. 배향된 다중층 필름을 225℃로 10초 동안 추가로 가열하여 PET 층의 결정성을 증가시킬 수 있다. 이러한 다중층 가시 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계를 사용하여 측정할 수 있고 이는 390-1200 ㎚의 대역폭에 걸친 99%의 평균 반사율을 갖는 것으로 예측된다. 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조한 PMMA-UVA/HALS 조성물 및 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조한 접착제 타이층을 상기한 바와 같이 제조한 다중층 거울 필름 상에 공압출 코팅하고, 동시에 32℃ (90℉)의 온도, 0.38 미터/초 (75 피트/분)의 캐스팅 선 속도로 거울 마감 표면을 갖는 캐스팅 장비에 대해 893 ㎏/m (50 파운드/선형 인치)의 압력하에서 닙으로 이동시킬 수 있다. 공압출 코팅된 층은 20:1의 스킨 타이층 두께 비율로 254 마이크로미터 (10 밀)의 총 두께를 가질 것이다. 동일한 재료를 다중층 가시 거울 필름의 반대쪽 표면 상에 공압출 코팅할 수 있다. 이러한 압출 코트의 UV 흡수 대역 경계는 410 ㎚에서 50%의 투과율 및 380 ㎚에서 3.45의 흡수율을 갖는 것으로 예측된다. 제논 아크 램프 내후성측정기에 3000시간 동안 노출시킨 후, ASTM G155에 따라 b*의 변화가 없을 것으로 예측된다.

실시예 6

실시예 2 내지 5 중 임의의 실시예로부터 생성되는 물품을 UV 투명 중합체, 예컨대 PMMA 및 THV로 만든 다중층 UV 거울에 라미네이트시키거나 이와 함께 공압출시킬 수 있다. 이러한 다중층 UV 반사 거울은, PMMA로부터 생성되는 제1 광학층 및 플루오로중합체 THV2030으로부터 생성되는 제2 중합체 층으로 제조할 수 있다. PMMA 및 플루오로중합체 THV2030을 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 150개의 교호하는 제1 및 제2 중합체 층을 갖는 다중층 용융물 스트림을 생성할 수 있다. 부가적으로, 또한 PMMA로 이루어진 한 쌍의 비-광학층을 광학층 스택의 양쪽 중 한쪽 측면에 보호 스킨층으로서 공압출할 수 있다. 이러한 PMMA 스킨층은 상표명 Tinuvin 405로 입수한 2 중량%의 흡수제와 압출 배합될 수 있다. 분당 22 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 300 마이크로미터 (12 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성할 수 있다. 그 후, 3.8x3.8의 연신비로 2축 배향하기 전에 다중층 캐스트 웹을 텐터 오븐 내 135℃에서 10초 동안 가열하였다. 이러한 다중층 UV 거울 필름의 반사율은 Lambda 950 분광광도계를 사용하여 측정할 수 있고 이는 350-420 ㎚의 대역폭에 걸친 95%의 평균 반사율을 갖는 것으로 예측된다.

실시예 7

실시예 2 내지 6 중 임의의 실시예에 기재된 바와 같은 내구성 거울을 열 경화된 실록산, 예컨대 미국 캘리포니아주 출라 비스타 소재의 캘리포니아 하드코트 사 (California Hardcoat Co.)로부터 상표명 Perma-New 6000으로 입수한 실리카-충전된 메틸폴리실록산 중합체로 부가적으로 코팅할 수 있다. 열 경화된 실록산을 마이어 막대 (Meyer rod)를 사용하여 코팅 두께 약 3.5-6.5 마이크로미터로 아크릴 기재에 적용할 수 있다. 코팅을 먼저 실온에서 수분 동안 공기-건조시킨 후, 80℃의 통상적 오븐 내에서 15-30분 동안 추가로 경화시킬 수 있다. 생성된 열 경화된 코팅된 샘플을 샌드 쉐이킹 마모에 의해 시험할 수 있다. 샘플을 실리카 샌드를 사용한 샌드 쉐이킹에 의해 60분 동안 마모시킨 후, 샘플의 헤이즈를 측정할 수 있다. 예상되는 결과는 1% 미만 정도로 낮은 헤이즈를 나타낼 것이다. 이러한 형태의 내구성 탑 코트는 테이버식 마모 시험으로 측정하였을 때 통상적으로 PMMA 보다 우수한 내마모성/내긁힘성을 가질 것이다.

실시예 8

실시예 1에 기재된 바와 같은 내구성 태양광 집광 거울을 204℃ (400℉)에서 35초 동안 예열한 후 만곡 반경이 15.24 ㎝ (6-인치)인 10.16 ㎝ (4-인치) 직경 파라볼라형 몰드로 진공 열성형하였다. 열성형된 내구성 거울은 강성이었고 85℃에서 열성형된 모양을 유지하였다. 파라볼라형 다중층 거울은 고 효율성 삼중 접합부 GaAs 태양광 전지 상으로 태양의 방사선의 100배 초과로 집광이 가능하다.

실시예 9

실시예 1에 기재된 바와 같은 내구성 거울을, 도 2에 도시된 것에 필적하는 상표명 SHARP 80W로 입수한 다중결정질 규소 태양광 모듈에 부착시켰다. 내구성 거울은 태양 전지와 동일한 치수 (동일한 표면적)를 가졌고, 태양 전지 모듈의 표면으로부터 55도로 부착하였다. 태양에 수직으로 향할 때, 태양 전지는 내구성 거울이 부착되지 않은 것보다 65% 많은 전력을 생성하였고, 태양 전지의 후면에서 측정한 온도 증가는 내구성 거울 태양광 집광기가 없는 것에 비해 10℃ 미만으로 높았다. 태양이 태양 전지의 표면으로부터 30도의 각도에 있고 하나의 내구성 거울 또한 태양 전지의 표면으로부터 30도의 각도에 있고 다른 내구성 거울을 태양 전지의 표면에 평행하게 조정하였을 때, 태양 전지는 내구성 거울이 부착되지 않은 것보다 95% 많은 전력을 생성하였고, 태양 전지의 후면 상에서 측정한 증가된 온도는 내구성 거울 태양광 집광기가 없는 것에 비해 15℃ 미만으로 높았다.

실시예 10

실시예 1의 가시 거울 필름을, 80 watt 결정질 규소 태양광 모듈 (상표명 SHARP 80W로 입수함)의 측면에 도 8a-c에 도시된 바와 같이 태양의 트래킹을 가능하게 하는 부가된 경첩을 통해 부착된 아르끄마 사로부터 상표명 PLEXIGLAS VO44로 입수한 PMMA의 0.63 ㎝ (0.25") 두께 시트에 라미네이팅하였다.

태양광 모듈 전력 출력을 휴대용 전압/전류 계측기로 측정하고 개방 회로 전압과 폐회로 전류를 곱한 후, 곡선 인자 (fill factor)는 집광 거울에 의해 변하지 않는다는 가정하에 다시 곡선 인자 0.75를 곱하여 계산하였다. PV 모듈의 후면에 다중 열전쌍을 테이핑하고, 적외선 고온계를 사용하는 두 방법으로 온도를 측정하였다. 북위에 있으며 온화한 기후를 갖는 미국 미네소타주 스칸디아에서 2008년 가을에 며칠 동안 전력을 측정하였다. 어떠한 구름 또는 헤이즈가 하늘에 나타나면 상당한 가변성이 관찰되므로 데이터의 평균화를 실시하였다. 또한 집광 거울에 부착시키지 않은 제어 태양광 모듈 상에서 전력을 측정하였다. 전력 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 태양광 모듈의 온도는 85℃를 초과하지 않았다.

실시예 11

필름 1

UV-VIS 반사성 다중층 광학 필름을, 미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트맨 케미컬 (Eastman Chemical)로부터 EASTAPAK 7452로 입수가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET1)로부터 생성되는 제1 광학층, 및 75 중량% 메틸 메타크릴레이트 및 25 중량% 에틸 아크릴레이트의 공중합체 (미국 테네시주 멤피스 소재의 이네오스 아크릴릭스 사로부터 PERSPEX CP63으로 입수가능함) (CoPMMA1)로부터 생성되는 제2 광학층으로 제조하였다. PET1 및 CoPMMA1을 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 550개의 광학층의 스택을 형성하였다. 이러한 UV 반사기의 층 두께 프로파일 (층 두께 값)을, 제1 (가장 얇은) 광학층이 370 ㎚ 빛에 대해 약 ¼ 웨이브 광학 두께 (지수 x 물리적 두께)를 갖도록 조정하고 800 ㎚ 빛에 대해 약 ¼ 웨이브 두께의 광학 두께로 조정되는 가장 두꺼운 층으로 진행되는 대략의 선형 프로파일이도록 조정하였다. 현미경 기술로 수득한 층 프로파일 정보와 조합하여 미국 특허 제6,783,349호 (Neavin 등)에 교시된 축 로드 장비를 사용함으로써 이러한 필름의 층 두께 프로파일을 조정하여 개선된 스펙트럼 특징을 제공하였다.

이러한 광학층에 부가적으로, PET1의 비-광학 보호 스킨층 (각각 260 마이크로미터 두께)을 광학 스택의 양쪽 중 한쪽 측면 상에 공압출하였다. 분당 5.4 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1100 마이크로미터 (43.9 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성하였다. 그 후, 다중층 캐스트 웹을 약 10초 동안 95℃에서 예열하고 연신비 3.3:1로 기계 방향으로 1축 배향하였다. 그 후, 다중층 캐스트 웹을 3.5:1의 연신비로 횡방향으로 1축 배향하기 전에 텐터 오븐 내 95℃에서 약 10초 동안 가열하였다. 배향된 다중층 필름을 225℃에서 10초 동안 추가로 가열하여 PET1 층의 결정성을 증가시켰다. UV-반사성 다중층 광학 필름 (필름 1)은, 분광광도계 (미국 매사추세츠주 월섬 소재의 퍼킨-엘머 사로부터의 LAMBDA 950 UV/VIS/NIR SPECTROPHOTOMETER)를 사용하여 370-800 ㎚의 대역폭에 걸친 96.8 %의 평균 반사율을 갖는 것으로 측정되었다.

필름 2

근적외선 반사성 다중층 광학 필름을 PET1로부터 생성되는 제1 광학층 및 CoPMMA1로부터 생성되는 제2 광학층으로 제조하였다. PET1 및 CoPMMA1을 다중층 중합체 용융물 매니폴드를 통해 공압출시켜 550개의 광학층의 스택을 형성하였다. 이러한 근적외선 반사기의 층 두께 프로파일 (층 두께 값)을, 제1 (가장 얇은) 광학층이 750 ㎚ 빛에 대해 약 ㅌ 웨이브 광학 두께 (지수 x 물리적 두께)를 갖도록 조정하고 1350 ㎚ 빛에 대해 약 ㅌ 웨이브 두께의 광학 두께로 조정되는 가장 두꺼운 층으로 진행되는 대략의 선형 프로파일이도록 조정하였다. 현미경 기술로 수득한 층 프로파일 정보와 조합하여 미국 특허 제6,783,349호 (Neavin 등)에 교시된 축 로드 장비를 사용함으로써 이러한 필름의 층 두께 프로파일을 조정하여 개선된 스펙트럼 특징을 제공하였다.

이러한 광학층에 부가적으로, PET1의 비-광학 보호 스킨층 (각각 260 마이크로미터 두께)을 광학 스택의 양쪽 중 한쪽 측면 상에 공압출하였다. 분당 3.23 미터로 이러한 다중층 공압출된 용융물 스트림을 냉각된 롤 상에 캐스팅하여 대략 1800 마이크로미터 (73 밀) 두께의 다중층 캐스트 웹을 생성하였다. 그 후, 다중층 캐스트 웹을 약 10초 동안 95℃에서 예열하고 연신비 3.3:1로 기계 방향으로 1축 배향하였다. 그 후, 다중층 캐스트 웹을 3.5:1의 연신비로 횡방향으로 1축 배향하기 전에 텐터 오븐 내 95℃에서 약 10초 동안 가열하였다. 배향된 다중층 필름을 225℃에서 10초 동안 추가로 가열하여 PET1 층의 결정성을 증가시켰다. IR-반사성 다중층 광학 필름 (필름 2)은, 분광광도계 (미국 매사추세츠주 월섬 소재의 퍼킨-엘머 사로부터의 LAMBDA 950 UV/VIS/NIR SPECTROPHOTOMETER)를 사용하여 750-1350 ㎚의 대역폭에 걸친 96.1 %의 평균 반사율을 갖는 것으로 측정되었다.

필름 1 및 필름 2를 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 사로부터 OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171로 입수한 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여 함께 라미네이팅 한 후, 아르끄마 사로부터 상표명 PLEXIGLAS VO44로 입수한 PMMA의 0.63 ㎝ (0.25") 두께 시트에 다시 라미네이팅 하였다. 그 후, 생성되는 거울 라미네이트 판을 80 watt 결정질 규소 태양광 모듈 (상표명 SHARP 80W로 입수함)의 측면에 도 8a-c에 도시된 바와 같이 태양의 트래킹을 가능하게 하는 부가된 경첩을 통해 부착하였다.

태양광 모듈 전력 출력을 휴대용 전압/전류 계측기로 측정하고 개방 회로 전압과 폐회로 전류를 곱한 후, 곡선 인자는 집광 거울에 의해 변하지 않는다는 가정하에 다시 곡선 인자 0.75를 곱하여 계산하였다. PV 모듈의 후면에 다중 열전쌍을 테이핑하고, 적외선 고온계를 사용하는 두 방법으로 온도를 측정하였다. 비-집광 태양광 제어 태양광 모듈에서의 전력 출력 증가는, 태양이 하늘에 낮게 떴을 때 아침에 400% 만큼 높게, 한낮 동안 40%로 측정되었다. 북위에 있으며 온화한 기후를 갖는 미국 미네소타주 스칸디아에서 2009년 4월에 며칠 동안 측정하였다. 어떠한 구름 또는 헤이즈가 하늘에 나타나면 상당한 가변성이 관찰되므로 데이터의 평균화를 실시하였다. 전력 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 태양광 모듈의 온도는 85℃를 초과하지 않았다.

유연한 UV 보호층을 실시예 1의 방법을 사용하여 필름 1 및 필름 2의 라미네이트 상에 공압출 코팅할 수 있었다. 표 2에서 관찰되는 전력 출력의 추세는, 유연한 UV 보호층의 첨가로 인해 변화할 것이라고 예측되지 않았을 것이다.

Claims

(a) 적어도 하나의 복굴절 중합체 층 및 적어도 하나의 제2 중합체 층을 갖는 복수의 교호하는 층을 포함하는 광학 스택을 갖는 다중층 광학 필름; 및
(b) 다중층 광학 필름의 표면 상에 적용되는 유연한 UV 보호층
을 포함하며, 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛(average light)의 최소한 대부분을 반사시키고, 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 투과시키거나 흡수하는 물품.
제1항에 있어서, (i) 유연한 UV 보호층의 반대 표면에 적용되는 내구성 탑 코트, (ii) 다중층 광학 필름과 유연한 UV 보호층 사이에 놓여지는 타이층 또는 (iii) 이의 조합으로부터 선택되는 층을 추가로 포함하는 물품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 물품에 의해 반사되는 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분이 50%, 70%, 80%, 90% 또는 95%로부터 선택되는 값을 초과하는 값을 나타내거나, 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 빛의 98% 이상의 반사율을 나타내는 물품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유연한 UV 보호층이 UV 광을 반사시키거나, UV 광을 흡수하거나, UV 광을 산란시키거나 또는 이의 조합을 수행하는 물품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유연한 UV 보호층이 다중층 UV 반사 거울인 물품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유연한 UV 보호층, 교호하는 층 중 임의의 하나 또는 이의 조합이 자외선 흡수제, 장애 아민 광 안정화제, 산화방지제, 광학 증백제, 형광을 발하는 분자, 나노-스케일 입자, 난연제 및 이의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것인 물품.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유연한 UV 보호층의 광학 밀도가 380 ㎚에서 4 초과인 물품.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 열성형가능한 물품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (i) 성분 (b)에 반대되는 다중층 광학 필름의 반대 측면에 적용되는 부가적인 유연한 UV 보호층 또는 (ii) 성분 (b)에 반대되는 다중층 광학 필름의 반대 측면에 적용되는 사출 클래딩 (injection cladding), 주름, 립, 폼 스페이서 층 또는 벌집 구조로 이루어진 군으로부터 선택되는 강화 재료를 추가로 포함하는 물품.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM G155-05a에 기재된 환경열화 (weathering) 사이클 및 반사된 모드로 작동하는 D65 광원을 사용하여 측정하였을 때, CIE L*a*b* 공간을 사용하여 수득한 b* 값이 5 이하의 값으로 증가하기 전에 또는 상당한 균열, 박리, 탈라미네이션 또는 헤이즈가 시작되기 전에 340 ㎚에서 18,700 kJ/㎡ 이상의 노출을 견딜 수 있는 물품.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체성 시트, 유리 시트 또는 중합체 섬유 복합물로부터 선택되며, 임의적 자외선 흡수제가 포함되어 있는 기재에 적용되는 물품.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 다중층 광학 필름이 PET/THV, PET/SPOX, PEN/THV, PEN/SPOX, PEN/PMMA, PET/CoPMMA, PEN/CoPMMA, CoPEN/PMMA, CoPEN/SPOX, CoPEN/THV, CoPEN/플루오로엘라스토머 sPS/SPOX, sPS/THV, PET/플루오로엘라스토머 또는 sPS/플루오로엘라스토머의 높은 굴절률 및 낮은 굴절률 중합체 조합으로부터 선택되는 것인 물품.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 다중층 광학 필름이 제2 다중층 반사 거울에 라미네이팅된 제1 다중층 반사 거울을 포함하며, 상기 제1 및 제2 다중층 반사 거울이 상이한 반사 대역을 갖는 것인 물품.
(a) 흡수 대역폭을 갖는 하나 이상의 태양 전지; 및
(b) (i) 적어도 하나의 복굴절 중합체 및 적어도 하나의 제2 중합체를 갖는 복수의 교호하는 층을 갖는 광학 스택을 갖는 다중층 광학 필름 및 (ii) 다중층 광학 필름의 표면 상에 적용되는 UV 보호층을 포함하며, 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 태양 전지 상에 반사시키고, 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 태양 전지 상에 반사시키지 않으며, 하나 이상의 태양 전지 가까이에 위치되는 적어도 하나의 태양광 집광 거울
을 포함하는 태양광 수집 장치.
제14항에 있어서, 태양 전지가 (i) 결정질 규소 단일 접합부 전지 (태양광 집광 거울이 약 400 내지 약 1150 ㎚의 빛을 반사하고, 1150 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분을 반사하지 않음), (ii) 다중-접합부 GaAs 전지 (태양광 집광 거울이 약 350 ㎚ 내지 약 1750 ㎚의 빛을 반사하고, 1750 ㎚초과의 빛의 최소한 대부분을 반사하지 않음), (iii) 무정형 규소 단일 접합부 전지 (태양광 집광 거울이 약 300 내지 약 720 ㎚의 빛을 반사하고, 720 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분을 반사하지 않음), (iv) 리본 규소 전지 (태양광 집광 거울이 약 400 내지 약 1150 ㎚의 빛을 반사하고, 1150 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분을 반사하지 않음), (v) 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 전지 (태양광 집광 거울이 약 350 내지 약 1100 ㎚의 빛을 반사하고, 1100 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분을 반사하지 않음) 또는 (vi) 카드뮴 텔루라이드 전지 (태양광 집광 거울이 약 400 내지 약 895 ㎚의 빛을 반사하고, 895 ㎚ 초과의 빛의 최소한 대부분을 반사하지 않음)로부터 선택되는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 또는 제15항에 있어서, 열 전달 장치를 추가로 포함하는 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 빛이 태양 전지 상에 1 초과, 50 초과 또는 100 초과로부터 선택되는 양으로 집광되는 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 태양광 집광 거울이, 후면 적외선 반사를 방지하기 위하여 UV 보호층의 반대쪽 다중층 광학 필름 상에 적외선 흡수층; UV 보호층의 반대쪽 다중층 광학 필름 상에 사출 클래딩, 주름, 립, 폼 스페이서 층 또는 벌집 구조로 이루어진 군으로부터 선택되는 강화 재료; 또는 이의 조합을 추가로 포함하는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 태양광 집광 거울이 파라볼라형 (parabolic) 또는 구부러진 모양으로 형성되고, 태양 전지가 태양광 집광 거울 위에 위치되는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 태양 전지의 표면 위에 위치되는 반사방지 표면 구조화 필름 또는 코팅을 추가로 포함하는 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 태양광 집광 거울이 열성형되고, 태양 전지의 하나 초과의 측면에 빛이 반사되는 태양 전지를 포함하는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 물품에 의해 반사되는 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분이 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과 또는 95% 초과로부터 선택되는 값을 나타내거나, 물품이 선택된 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 빛의 98% 이상의 반사율을 나타내는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 천체 트래킹 (tracking) 기작을 추가로 포함하는 태양광 수집 장치.
제23항에 있어서, 하나 이상의 천체 트래킹 기작이 하나 이상의 태양 전지에 인접하여 회전축 중심으로 탑재되는 하나 이상의 루버 (louver)를 포함하며, 하나 이상의 루버가 적어도 하나의 태양광 집광 거울을 포함하는 것인 태양광 수집 장치.
제24항에 있어서, 하나 이상의 루버가 경첩을 통해 하나 이상의 태양 전지에 연결되는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 태양 전지 또는 적어도 하나의 태양광 집광 거울 중 적어도 하나가 하나 이상의 천체 트래킹 기작에 연결되는 것인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 태양 전지 또는 적어도 하나의 태양광 집광 거울 중 적어도 하나가 프레임 상에 회전축 중심으로 탑재되는 것인 태양광 수집 장치.
제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 태양 전지가 고정식인 태양광 수집 장치.
제14항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 적외선 거울, 적어도 하나의 UV 거울 또는 이의 조합을 추가로 포함하는 태양광 수집 장치.
(i) 적어도 하나의 복굴절 중합체 및 적어도 하나의 제2 중합체를 갖는 복수의 교호하는 층을 갖는 광학 스택을 갖는 다중층 광학 필름 및 (ii) 다중층 광학 필름의 표면 상에 적용되는 UV 보호층을 포함하며, 태양 전지의 흡수 대역폭에 상응하는 파장의 범위에 걸친 평균 빛의 최소한 대부분을 태양 전지 상에 반사시키고, 태양 전지의 흡수 대역폭의 바깥에 있는 빛의 대부분을 태양 전지 상에 반사시키지 않는 태양광 집광 거울을 태양 전지 가까이에 위치시키는 것을 포함하는 태양 에너지의 수집 방법.