KR20120009444A - 광전지 셀과 결합하는 투명 복합 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 중합체(1)에 부착되는 광전지 셀을 구비하는 복합 구조체에 관한 것으로, 상기 광전지 셀은 베이스(3)에 부착되는 활성 면(2)을 나타내고, 상기 광전지 셀은 연속이며, 상기 사출 중합체(1)로부터 떨어져 있는 상기 광전지 셀의 면은 상기 사출 중합체(1)와 65% 이상 차이 나지 않는 선형 열팽창 계수를 가지며, 상기 사출 중합체의 사출을 견뎌내게 하고 상기 사출 중합체(1)에 대한 부착을 증진시키는 최소 용융점을 가지는 캡슐화 중합체(4)에 부착되는 것을 특징으로 하고, 상기 광전지 셀은 이런 구조체를 포함하는 천공된 단일, 적층, 싱글 또는 다층 글레이징 유니트인 것을 특징으로 한다.

Description

광전지 셀과 결합하는 투명 복합 구조체{TRANSPARENT COMPOSITE STURCTURE INTEGRATING A PHOTOVOLTAIC CELL}

본 발명은 사출가능한 중합체 시트, 특히 폴리카보네이트와 같은 투명 중합체와 일체화되는 광전지 셀에 관한 것이다.

폴리카보네이트의 사출은 대략 350℃의 온도에서 수행된다.

더욱이, 광전지 셀은 예를 들면 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 베이스와 일체화되는 실리콘의 얇은 활성 면으로 구성된다.

광전지 셀은 가요성 또는 강성이다. 폴리카보네이트의 사출 주형 안에 놓이는 경우에, 예를 들어 300℃로부터 주위 온도로 냉각될 때에 결합체에 뒤틀림이 종종 관찰되었다.

이 뒤틀림은 한편으론 광전지 셀의 베이스와 활성 면의 상이한 열팽창, 그리고 다른 한편으론 사출 물질의 상이한 열팽창과, 사출 물질의 수축의 영향으로 발생한다.

발명자들은 폴리카보네이트 또는 동등한 사출 주형에 의해 주어진 편평하거나 돔 형상의 형태를 유지하고, 냉각 후에, 냉각시 그리고 생활 조건 하에서 광전지 셀의 일체성을 유지하고 양호한 내구성을 보장하는 상술한 형태의 제품을 얻기 위한 것을 그 과제로 하였다.

이를 위하여, 본 발명의 주제는 사출 중합체에 부착되는 광전지 셀을 구비하는 복합 구조체이며, 상기 광전지 셀은 베이스에 부착되는 활성 면을 나타내고, 상기 광전지 셀은 연속이며 사출 중합체로부터 떨어져 있는 상기 광전지 셀의 면은 상기 사출 중합체와 65% 이상 차이 나지 않는 선형 열팽창 계수를 가지며, 상기 사출 중합체의 사출을 견뎌내게 하고 사출 중합체에 대한 부착을 증진시키는 최소 용융점을 가지는 캡슐화 중합체에 부착되고, 또는 상기 광전지 셀은 오픈워크(openwork)인 것을 특징으로 한다.

상기 광전지 셀은 구멍이 없거나 불연속인 깨지지않은 표면을 나타낼 때 연속이라고 기술한다.

반면에, 오픈워크 광전지 셀은 여기서 그리드와 같은 구멍들을 갖는 비연속 표면과 여러 개의 결합하지 않은 작은 전지들(cells)의 결합체를 지칭한다.

상기 사출에 뒤이은 사출 중합체의 냉각시에 상기 광전지 셀과 상기 사출 중합체의 상이한 팽창을 제한함에 의해, 편평한 형태 또는 특정 돔 형상을 포함하는 형태인 결합체의 원하는 최종 형태를 유지하는 것을 보장한다. 이것은 상기 사출 중합체의 수축이,

-상기 광전지 셀의 가능한 다른 수축을 완충 또는 흡수하는 상기 캡슐화 중합체의, 또는

-상기 광전지 셀이 오픈워크일 때 상기 광전지 셀의

비슷한 수축을 동반하기 때문이다.

후자의 경우에 있어서, 캡슐화 중합체는 채택되지 않을 수 있으며, 상기 광전지 셀은 상기 사출 중합체에 단순히 부착되고, 그러나 오픈워크 광전지 셀, 연속 광전지 셀에 관한 한, 캡슐화 중합체의 사용은 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는다.

특정 실시에 있어서, 상기 사출 중합체를 향한 상기 광전지 셀의 면은 또한 열팽창과 최소 용융점의 특성에 의해서 상기에서 한정된 캡슐화 중합체에 부착된다. 그리고 상기 캡슐화 중합체는 광전지 셀에 대하여 상이한 열팽창을 갖는 완벽한 완충 엔벨로프(envelope)를 형성할 수 있게 된다.

상기 광전지 셀의 두 면에 부착되는 상기 캡슐화 중합체는 상기 기준을 만족시키는 경우 동일하거나 상이할 수 있다.

이 특정 실시는, 사출 중합체로부터 떨어져 있는 면이 캡슐화 중합체에 부착되는 것이 충분하지 않고, 몇몇 경우에 있어서, 광전지 셀의 상이한 수축을 완화하고, 얻어진 결합체에 있어서 원하는 최종 형태를 벗어나지 않게 하기 위해, 특히 강성인 연속 광전지 셀의 경우에 추천된다.

상기 광전지 셀의 상기 베이스는

상기 캡슐화 중합체와 구분되고, 또는 반면에,

적어도 그 일부분을 구성하고, 상기 광전지 셀의 활성 면은 상기 캡슐화 중합체에 직접 증착된다. 이러한 베이스의 일례는 13-125㎛, 바람직하게는 20-30㎛의 두께를 갖는 폴리이미드 시트이다.

상기 사출(사출 가능한)중합체는 투명하거나 불투명하고 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 또는 그와 유사한 것으로 구성될 수 있다. 그러나, 폴리카보네이트 또는 등가물은 2-10mm, 특히 기껏해야 7mm와 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다.

광전지 셀의 베이스는 선택적으로 오픈워크이며, 25-500㎛, 바람직하게는 75-250㎛의 두께를 갖는 금속 또는 등가물로 만들어질 수 있고, 13-125㎛의 두께를 갖는 폴리이미드와 같은 중합체로 만들어질 수 있다. 그 예는 25-200㎛, 바람직하게는 100-150㎛의 두께를 갖는 가요성 강철, 또는 100-500㎛, 바람직하게는 175-225㎛의 두께를 갖는 강성 강철로 만들어진 광전지 셀 베이스이다.

상기 광전지 셀의 활성 면은 예를 들면 가요성 금속 또는 중합체의 베이스와 결합된 20-200㎛의 두께를 갖는 비결정성 Si의 시트, 또는 예를 들면 강성 금속 베이스와 결합된 100-300㎛의 두께를 갖는 결정성 Si의 시트, 또는 중합체, 금속 등의 가요성 또는 강성 베이스와 결합된 CIGS (CulnGaSe) 또는 CdTe 형태의 박막 층으로 구성될 수 있다.

상기 캡슐화 중합체는 광전지 셀의 한 면 또는 두 면에 부착되는, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 또는 등가물의 시트로 구성된다. 특히 바람직하게는, 이 시트의 두께는 광전지 셀의 베이스를 형성할 때를 제외하고는 적어도 250㎛와 동일하고, 그 두께는 기껏해야 125㎛, 특히 20-30㎛이 유리하다.

본 발명의 구조체의 양호한 다른 특성에 따르면,

-상기 캡슐화 중합체는 광전지 셀의 측면을 넘어 적어도 3% 만큼 연장하고, 따라서 ±0.5 mm의 공차를 갖는 125 X 125 mm 또는 156 X 156 mm의 결정성 Si로 형성된 광전지 셀의 경우에, 그 연장은 적어도 4.5 mm가 될 것이고,

-상기 사출 중합체 또는 캡슐화 중합체는 태양에 대하여 광전지 셀 뒤에 위치할 때 명암이 지고, 이 조치(measure)는 광전지 셀이 받은 태양 복사에 영향을 미치지 않고도 차량 또는 빌딩 내부에 태양복사를 차단하고, 차량 또는 빌딩 안에 있는 사람들의 시야로부터 셀을 다소나마 감출 수 있게 하고,

-상기 구조체는 적어도 그 표면의 일부분이 투명하다.

더욱이, 본 발명의 주제는, 상기 사출 중합체의 사출시에 상기 광전지 셀이 상기 중합체의 사출용 주형 내에 위치되는, 상술한 구조체의 제조 공정이다.

더욱이, 상기 사출 공정은 복합 구조체, 투명 부분 및 불투명 부분등의 범위를 통해 두께를 변화시킬 수 있는, 특히 돔형 형태의 복잡한 형태를 얻을 수 있게 한다.

더욱이, 본 발명의 조치(캡슐화 중합체 또는 오픈워크 광전지 셀에 결합되는 사출된 중합체로부터 떨어져 있는 광전지 셀의 면)는 냉각 후에 이들 원하는 약간 복잡한 형태를 유지하고 냉각과 생활 조건 하에서 광전지 셀의 일체성을 유지하고 양호한 내구성을 유지하는 것을 보장한다.

본 발명의 다른 주제는 상술한 구조체를 포함하는 단순하거나 다층의 그리고 단일이거나 적층된 윈도우를 구성한다. 다층 윈도우는 공기 또는 드라이 가스(건조제의 존재)의 밴드를 내재한 서로 분리된 여러 개의 투명 기판세트로 구성된 윈도우를 나타낸다. 이러한 각각의 투명 기판은 단일이거나 적층될 수 있다. 윈도우는 하나의 그러한 투명 기판을 구비할 때 단순하다고 말할 수 있다.

상기 윈도우는, 적층 될 때, 사이에 끼워진 접착제에 의해 예를 들어 폴리비닐부티랄 또는 폴리우레탄과 같은 투명 유리 또는 플라스틱 시트에 연결된 상기 사출 중합체를 포함한다.

본 발명의 다른 주제는 건설산업 또는 가로시설물(버스 정류장, 전화부스, 디스플레이 패널 등과 같은)에 있어서, 육상 수송 차량(특히 자동차 루프와 같은), 공중 수송기 또는 해상 수송기에 있어서의 전술한 윈도우의 적용이다.

본 발명에 따른 캡슐화 중합체 또는 오픈워크 광전지 셀에 결합되는 사출된 중합체로부터 떨어진 광전지 셀의 면은 냉각 후에 원하는 복잡한 형태를 유지하고 냉각과 생활 조건 하에서 광전지 셀의 일체성을 유지하고 양호한 내구성을 유지하는 것을 보장한다.

도 1 내지 6은 본 발명의 복합 구조체의 여섯 개의 실시 예를 개략적으로 나타내는 개략도.

본 발명은, 본 발명의 복합 구조체의 여섯 개의 실시 예를 개략적으로 나타내는, 첨부된 도 1 내지 6을 참조하여 하기에서 예로써 설명한다.

이 구조체의 여러 구성 부품의 상대적 크기는 관찰되지 않으나, 필요시 연속하여 간략화될 수 있다.

도 1의 광전지 셀은 125㎛의 두께를 갖는 인바 타입(Invar type)의 가요성 강철인 오픈워크 베이스(3)를 포함하고, 또는 대안적으로, 200㎛의 두께를 갖는 강성 스틸의 오픈워크 베이스(3)를 포함한다.

상기 광전지 셀의 활성 면(2)은 20-200㎛의 두께를 갖는 비결정성 실리콘 시트, 또는 대안적으로 100-300㎛ 두께를 갖는 결정성 실리콘 시트, 또는 CIGS 또는 CdTe 등과 같은 박막의 광전지 셀 층으로 형성된 증착된 몸체로 구성된다.

폴리이미드의 완충 엔벨로프(4)는 광전지 셀의 전체를 포함한다. 광전지 셀의 각 면 상에서 폴리이미드의 두께는 25㎛이다. 대안적으로, 250-500㎛의 폴리카보네이트의 두께가 광전지 셀의 각각의 면에 사용될 수 있다.

상기 완충 엔벨로프는 4.5mm 만큼 광전지 셀의 주변부를 넘어 연장된다.

제 1도의 도시와는 반대로, 4mm의 두께를 갖는 폴리카보네이트(1)의 시트는 사출에 의해 도면에서 결합체의 우측 또는 좌측에 부착된다.

적층된 구조체가 태양의 우측에 위치하도록 의도된 경우, 상기 폴리카보네이트(1)는 도면에서 상기 광전지 셀의 우측에 부착되는 경우에 명암이질 수 있다. 반대의 경우, 이러한 특성은 상기 광전지 셀의 상기 활성 면(2)에 도달하는 태양복사를 제한한다.

도 2에 있어서, 도 1의 상기 완충 엔벨로프(4)는 상기 활성 면(2)에 부착된 단순 중합 지지체(4)로 대체될 수 있다. 상기 중합 지지체(4)의 특성과 두께는 광전지 셀의 두면 중 각각의 면에 부착된 도 1의 완충 엔벨로프(4)의 부품의 것과 동일하다.

상기 베이스(3)는 상술한 가요성 강철로 만들어진 형태이다.

상기 광전지 셀의 상기 활성 면(2)은 상술한 비결정성 실리콘 또는 CIGS, CdTe의 박막으로 만들어진 형태이다.

상기 폴리카보네이트(1)의 시트는 상기 중합 지지체(4)를 통해 상기 광전지 셀의 우측면에 부착된다. 이것은 명암이 질 수 있다.

도 3의 복합 구조체는 도 2의 부품(1과 4)의 위치를 반전시켜 얻어질 수 있다. 상기 중합 지지체(4)는 명암이 질 수 있다.

도 4-6에 있어서,상기 광전지 셀의 상기 베이스(3)는 도 2의 중합 지지체(4)와 동일한 폴리이미드 또는 폴리카보네이트의 완충 시트(4)이다.

도 4에 있어서, 상기 베이스(3)는 동일한 성질의 다른 시트와 결합되어, 도 1의 것과 유사한 완충 엔벨로프(4)를 형성한다.

상기 폴리카보네이트(1)의 시트는 사출에 의해 상기 광전지 셀의 우측 또는 좌측에 부착된다. 이것은 도 4의 우측에 위치하는 경우에 명암이 질 수 있다.

도 5와 도 6에 있어서, 상기 광전지 셀의 상기 활성 면(2)은 폴리이미드 또는 폴리카보네이트 베이스(3, 4)를 통해 폴리카보네이트(1)의 시트에 부착된다. 상기 폴리카보네이트(1)의 시트 또는 상기 폴리이미드 또는 폴리카보네이트 베이스(3, 4) 각각은 도 5와 6에서 각각 명암이 질 수 있다.

1: 폴리카보네이트 2: 활성 면
3: 베이스 4: 완충 엔벨로프

Claims (14)

1. 사출 중합체(1)에 부착되는 광전지 셀을 구비하는 복합 구조체로서,
   상기 광전지 셀은 베이스(3)에 부착되는 활성 면(2)을 나타내는, 복합 구조체에 있어서,
   상기 광전지 셀은 연속이며, 상기 사출 중합체(1)로부터 떨어져 있는 광전지 셀의 면은 상기 사출 중합체(1)와 65% 이상 차이 나지 않는 선형 열팽창 계수를 가지며, 상기 사출 중합체의 사출을 견뎌내게 하고 상기 사출 중합체(1)에 대한 부착을 증진시키는 최소 용융점을 가지는 캡슐화 중합체(4)에 부착되고, 또는 상기 광전지 셀은 오픈워크(openwork)인 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 사출 중합체(1)를 향한 상기 광전지 셀의 면은 캡슐화 중합체(4)에 부착되는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 베이스(3)는 상기 캡슐화 중합체(4)와 분리된 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 베이스(3)는 상기 캡슐화 중합체의 적어도 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사출 중합체(1)는 폴리카보네이트 또는 등가물이며, 2-10mm, 바람직하게는 적어도 7mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전지 셀의 상기 베이스(3)는 금속 또는 등가물로 만들어지며, 선택적으로 오픈워크이고, 25-500㎛, 바람직하게는 75-250㎛의 두께를 가지며, 또는 13-125㎛의 두께를 갖는 중합체로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전지 셀의 상기 활성 면(2)은 20-200㎛의 두께를 갖는 비결정성 Si의 시트, 또는 100-300㎛의 두께를 갖는 결정성 Si의 시트, 또는 CIGS(CulnGaSe) 또는 CdTe 형태의 박막 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐화 중합체(4)는 상기 광전지 셀의 한 면 또는 양면에 부착되는, 13㎛-2mm, 바람직하게는 적어도 500㎛의 두께를 갖는 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리(에틸렌 테레프타레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 또는 등가물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐화 중합체(4)는 광전지 셀의 측면을 넘어 적어도 3% 만큼 연장되는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
10. 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사출 중합체(1) 또는 캡슐화화 중합체(4)는 태양에 대하여 광전지 셀 뒤에 위치할 때 명암이 지는 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
11. 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조체는 그 표면의 적어도 일부분에 걸쳐 투명한 것을 특징으로 하는, 복합 구조체.
12. 제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 기재된 구조체를 제조하는 방법으로서, 상기 사출 중합체의 사출시에, 상기 광전지 셀은 중합체의 사출용 주형 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 구조체를 제조하는 방법.
13. 제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 따른 구조체를 포함하는, 단순 또는 다층 및 단일 또는 적층된 윈도우.
14. 건설산업, 거리 또는 외부 시설물, 지상, 공중 또는 해상 수송 차량에 대한 제 13항에 따른 윈도우의 적용.
    
    
    
    

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