KR20130018527A - 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
창호 시스템은 제1 판유리;
제1 판유리와 일정 간격으로 이격되어 배치되는 제2 판유리; 및
제1 판유리와 제2 판유리 사이에 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 빛의 반사 손실을 줄이는 충진재를 상기 제1 판유리와 염료감응 태양전지 모듈과, 제2 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 사이에 배치하는 것을 특징으로 한다.
제1 판유리와 일정 간격으로 이격되어 배치되는 제2 판유리; 및
제1 판유리와 제2 판유리 사이에 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 빛의 반사 손실을 줄이는 충진재를 상기 제1 판유리와 염료감응 태양전지 모듈과, 제2 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 사이에 배치하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 창호에 관한 것으로서, 특히 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSC) 모듈과 충진재를 구비한 창호 시스템 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
1991년도 스위스 로잔공대(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후, 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조 단가가 현저하게 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 또한, 염료감응 태양전지는 실리콘 태양전지와 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자, 및 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주요 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.
일반적인 염료감응 태양전지의 단위 셀 구조는 투명한 기판과 그 투명기판의 표면에 각각 형성되는 도전성 투명전극을 기본으로 하여, 제1 전극에 해당하는 일측의 도전성 투명전극 위에는 그 표면에 염료가 흡착된 전이금속 산화물 다공질 층이 형성되고, 제2 전극에 해당하는 타측 도전성 투명전극 위에는 촉매 박막전극이 형성되며, 상기 전이금속 산화물, 예를 들면, TiO2, 다공질 전극과 촉매박막전극 사이에는 전해질이 충진되는 구조를 갖는다. 즉, 염료감응 태양전지는 정공 전달 매개체로서 전해질을 사용하며, 이러한 염료감응 태양전지의 전해질 의존성은 전해질의 확산속도에 의존하며, 확산속도는 액체상태의 유기용매나 이온액체전해질이 반고체형이나 고체형에 비교하여 확산속도가 크기 때문에 광전변환 효율 성능이 우수하다.
한편, 단독주택, 아파트, 빌딩 등 지상 건축물에 있어서 채광을 하거나 환기를 하기 위해서는 물론 보온, 방음, 조망을 목적으로 창호 시스템을 필요로 한다.
이와 같은 창호 시스템은 종래로부터 다양한 유형이 개발되어 왔으며, 한국 등록실용신안공보 제20-0382106호에는 건물 외벽에 설치되는 일반적인 창호 시스템의 일 예가 상세하게 제시되어 있다.
최근 들어서 이러한 태양전지를 창호에 결합하여 전력을 생산하고자 하는 연구가 진행 중이며, 한국 등록특허 0765965호에는 태양전지를 이용한 창호가 개시되어 있다.
이러한 종래 기술 중 태양전지를 이용하는 창호에 관하여 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 창호의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 창호(10)는 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지판(1)과, 태양전지판(1)의 테두리에 결합되며 건물 벽체(2)의 개구부(3)상에 취부되어 고정되는 프레임(4)을 포함하여 구성된다. 즉, 종래의 창호(10)는 직사각형 형태를 이루는 프레임(4)의 내측 중앙부에 태양전지판(1)이 고정되고, 태양전지판(1)의 전면측과 후면측에는 건물 벽체(2)의 외측에 위치하게 되는 외측 유리창과 내측에 위치하게 되는 내측 유리창이 태양전지판(1)과 소정 거리 이격 배치되어 고정된 구조를 이루고 있다.
광전변환 효율 성능이 우수한 염료감응 태양전지 모듈을 외측 유리창과 내측 유리창을 이격 배치한 창호 구조에 적용한 일예가 없었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 태양전지판(1)이 적용된 창호(10)는 유입되는 빛이 외측 유리창과 태양전지판(1)의 사이 공간이나 외측 유리판에서 반사 손실이 발생하여 광전변환 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 염료감응 태양전지 모듈과 충진재를 구비하여 빛의 손실을 줄여서 발전 유리 창호의 광전 변환 효율을 개선하는 창호 시스템 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 창호 시스템은,
제1 판유리; 제1 판유리와 일정 간격으로 이격되어 배치되는 제2 판유리; 및 제1 판유리와 제2 판유리 사이에 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 제1 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 또는 제2 판유리와 염료감응 태양전지 모듈의 사이에 충진재를 배치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 창호 시스템은,
건물 외부측에 형성하는 제1 판유리; 제1 판유리와 일정 간격으로 이격되어 배치되고 건물 내부측에 형성하는 제2 판유리; 및 제1 판유리와 제2 판유리 사이에 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 제1 판유리와 염료감응 태양전지 모듈과, 제2 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 사이에 충진재를 배치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 창호 시스템은,
염료감응 태양전지 모듈에 있어서, 상기 염료감응 태양전지 모듈은 태양광을 이용하여 전원을 생성하고, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하며, 빛의 유입되는 일측면에 충진재를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 창호 시스템은,
판유리; 및 판유리의 일측 또는 일정 간격으로 이격되어 배치되는 염료감응 태양전지 모듈을 더 포함하며, 충진재를 상기 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 사이에 배치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 창호 시스템의 제조 방법은,
제1 판유리의 위에 충진재를 형성하는 단계; 충진재를 포함한 제1 판유리의 위에 염료감응 태양전지 모듈을 형성하는 단계; 및 염료감응 태양전지 모듈의 위에 형성하는 제2 판유리를 형성하는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 유리와 동등한 굴절률을 가진 굴절률 제어용 충진재 및 염료감응 태양전지 모듈을 적용한 창호 시스템을 이용하여 DSC 모듀로가 외부 보호기판 사이에 발생하는 빛의 반사 손실을 줄여서 발전 유리 창호의 광전 변환 효율을 개선하는 효과가 있다.
본 발명은 1차 DSC 모듈 봉지와 2차 창호 봉지의 이중 봉지 효과로 DSC 모듈의 안정성을 개선하는 효과가 있다.
본 발명은 DSC 모듈을 얇게 하여 창호 시스템을 구성하여 기판에 의한 광흡수율을 감소시켜 더욱 많은 빛을 투과하므로 광전 변환 효율을 증가하고 발전 창호의 무게를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 창호의 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 태양전지판이 적용된 창호 시스템의 3중창 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 3중창 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 구조와 발전 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 충전회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 어레이(Array)시 처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 태양전지판이 적용된 창호 시스템의 3중창 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 3중창 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 구조와 발전 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 충전회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 어레이(Array)시 처리 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 3중창 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 창호 시스템은 건물 외부측에 형성하는 제1 판유리(210), 염료감응 태양전지 모듈(110), 건물 내부측에 형성하는 제2 판유리(220)가 3중창 구조를 이루고, 제1 판유리(210)와 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이와, 염료감응 태양전지 모듈(110)과 제2 판유리(220) 사이에 유리와 동등한 굴절률을 가지는 충진재(예를 들면, Si Oil)(300)로 충진하며, 제1 판유리(210)와 제2 판유리(220)의 외주부를 봉지재(180)를 이용하여 합착 봉지한다.
제1 판유리(210)와 제2 판유리(220)는 강화 유리로 형성하고, 충진재(300)는 제1 판유리(210)와 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이에서 발생하는 빛의 반사 손실을 줄여서 투과도를 높여 발전유리 창호용 염료감응 태양전지 모듈(110)의 광전 변환 효율을 향상시킨다. 즉, 충진재(300)는 빛의 반사 손실을 줄여 빛 투과율을 높이고 온도와 습도의 차단이 용이해지며, 높은 접착력, 저열 수축으로 인한 우수한 내구성을 가지므로 창호 신뢰성을 향상시킨다.
충진재(300)는 이브이에이필름(Ethylene Vinyl Acetate, EVA), 실리콘(Silicone), 실리콘 젤(Silicone Gel), 실리콘 오일(Silicone-Based Oil), 에폭시(Epoxy), 폴리디메틸 실록산(Polydimethyl Siloxane, PDMS), 액상 실리콘 고무(RTV Silicone Rubber), 폴리비닐부틸알(Polyvinyl Butyral, PVB), 열가소성 폴리우레탄 탄성체(Thermoplastic Polyurethane, TPU), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 아크릴(Acrylic), 불소중합체(Fluoropolymer), 우레탄(Urethane), 파라핀 오일, 폴리메타크릴산 메틸(Polymethylmetacrylate), 아크릴 수지, 실리콘 오일 등 유리와 동등한 굴절률을 가지면 어떠한 물질도 가능하다.
여기서, 유리와 동등한 굴절률(1.46)이란 유리의 굴절률을 기준으로 염료감응 태양전지 모듈의 효율을 높일 수 있는 일정한 범위 이내의 굴절률을 가지는 물질이면 어떠한 물질도 가능하다.(예를 들면, 파라핀 오일(1.48), 폴리메타크릴산 메틸, 아크릴 수지 (1.49), 실리콘 오일(1.37-1.404) 등)
본 발명의 다른 실시예에 따른 창호 시스템은 건물 외부측에 형성하는 제1 판유리(210)와 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이에 충진재(300)를 충진하고 건물 내부측에 형성하는 제2 판유리(220)와 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이에 충진재(300)를 충진하지 않도록 구성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 창호 시스템은 3중창 구조를 예시하고 있지만, 단일창, 2중창 구조 등 다양하게 적용될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 창호 시스템은 판유리와 판유리의 일측 또는 일정 간격으로 이격되어 배치되는 염료감응 태양전지 모듈(110)을 포함하며, 충진재(300)를 판유리와 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이에 배치할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 판유리에 염료감응 태양전지 모듈(110)을 구성하지 않고, 빛이 유입되는 일측면에 빛의 반사 손실을 줄이는 충진재(300)를 형성한 염료감응 태양전지 모듈(110)만으로 구성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 창호 시스템은 창틀에 판유리와 염료감응 태양전지 모듈(110)을 삽입하여 구성할 수 있고, 창틀이 필요없이 판유리와 염료감응 태양전지 모듈(110)로 구성할 수도 있다.
이러한 창호 시스템에 관하여 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템(100)은 염료감응 태양전지 모듈(110), 연결배선(130), 외부 제어부(200)를 포함하며, 외부 제어부(200)는 제어부(160), 배터리(150), 충전회로(140)를 포함한다.
염료감응 태양전지 모듈(110)은 제1 판유리(210)와 제2 판유리(220) 사이에 배치되고, 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 적어도 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성된다. 염료감응 태양전지 모듈(110)은 태양광을 이용하여 전력을 생성하고 공급하는 부분으로서, 태양광을 이용하여 전원을 생성한다. 각각의 염료감응 태양전지의 구성 및 동작에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
연결배선(130)은 염료감응 태양전지 모듈(110)과 충전회로(140)를 연결하는 전기 배선으로서, 평면에 밀착되는 납작한 전선으로 구현될 수 있다. 즉, 전기 배선은 상부로 돌출되지 않고 평면에 밀착되도록 납작하게 형성된다.
또한, 제어부(160)에서 구동부(미도시)를 구동하기 위한 연결배선을 더 포함할 수 있고, 이러한 배선의 형태는 다양하게 변형이 가능하다.
충전회로(140)는 정전압 제어부(141) 및 충전부(142)를 포함하며, 염료감응 태양전지 모듈(110)로부터 생성된 전원을 정전압인 충전 전압으로 변환하고, 상기 충전 전압의 충전을 제어한다. 정전압 제어부(141)는 염료감응 태양전지 모듈(110)로부터 출력되는 전원을 정전압 제어방식으로 제어하며, 즉, 염료감응 태양전지 모듈(110)로부터 생성된 전원을 충전 전압으로 변환시킨다. 충전부(142)는 정전압 제어부(141)에서 변환된 충전 전압을 상기 배터리(150)에 충전한다.
배터리(150)는 재충전 가능한 충전지로서, 충전회로(140)로부터 제공되는 충전 전압에 의해 충전된다. 예를 들면, 배터리(150)는 방전이 거의 없고 메모리 특성이 없는 리튬 폴리머 배터리일 수 있다. 이때, 충전회로(140) 및 배터리(150)는 하나의 하우징에 내장되거나 또는 각각 별도의 하우징에 형성될 수 있다.
제어부(160)는 태양광을 차단하거나 통과하도록 조절할 수 있고, 블라인드나 버티컬을 구동하도록 제어할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 구조와 발전 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈(110)은 다수의 염료감응 태양전지로 구성되며, 각각의 염료감응 태양전지는 도전성층(114)이 있는 투명한 유리기판(111, 112), 촉매 상대 전극(Counter electrode: 113), 나노 입자(TiO2, 이산화티타늄) 구조의 작동 전극(Working electrode: 115), 염료(116), 전해질(Electrolyte: 117) 및 밀봉재(118)를 포함할 수 있다.
염료감응 태양전지는 도전성 층(114)이 있는 두 유리기판(111, 112) 사이에 특정 염료(116)를 흡착한 나노입자(115)와 전해질(117)을 채운 간단한 구조로 형성된다.
구체적으로, 염료감응 태양전지는 식물의 광합성 작용원리와 유사한 개념의 전지로서, 빛을 흡수하는 광감응성 염료(116), 이러한 염료(116)를 지지하는 나노 구조의 티타니아 전극(115), 전해질(117), 촉매 상대전극(113)으로 구성된 태양전지이다. 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지나 박막 태양전지와 같이 p형과 n형 반도체의 접합을 사용하지 않고, 전기화학적 원리에 의해 전기를 생산하므로, 친환경적이어서 미래의 그린에너지로 가장 적합한 태양전지로 기대되고 있다.
다시 말하면, 염료감응 태양전지는 크게 작동 전극(115), 전해질(117) 및 상대 전극(113)으로 구성된다. 작동 전극(115)은 식물의 염록소와 같이 태양광 또는 실내광을 받아 전자를 높은 에너지 상태로 만들어 주는 염료들(116)이 높은 에너지를 쉽게 받아들이는 산화물 반도체 표면에 부착되어 있다.
따라서, 외부의 빛이 염료(116)에 닿으면 염료(116)에서 전자기 에너지를 얻어 높은 에너지의 전자가 되고, 이를 나노 구조의 산화물 반도체(주로 TiO2가 이용됨)인 작동 전극(115)이 받아 외부로 전달한다. 이후, 높은 에너지의 전자는 외부회로를 타고 흐르면서 자신의 에너지를 소모하게 되고, 다시 상대 전극(113)에 도달하게 된다. 이때, 작동 전극(115)의 염료(116)에서 전자가 외부로 빠져 나갔기 때문에 전해질(117) 내부의 이온에서 한 개의 전자가 다시 염료(116)로 공급되고, 외부에서 상대 전극으로 돌아온 전자는 다시 전해질(117) 내부의 이온으로 전달됨으로써 에너지 전달 과정이 연속적으로 이루어지게 된다.
이러한 과정들은 주로 작동 전극(115)과 전해질(117) 사이와 상대 전극(113)과 전해질(117) 사이에서 이루어지는 전기화학 반응에 따르므로, 전극과 전해질이 닿는 면적이 넓을수록 많은 반응이 빠르게 진행될 수 있다. 아울러 작동 전극(115)의 표면 면적이 넓을수록 많은 양의 염료가 붙어 있을 수 있기 때문에 생산할 수 있는 전력의 양이 증가하게 된다. 따라서 각각의 전극(113, 115) 소재로 나노 입자를 사용하며, 동일 부피에서 물질의 표면적이 극단적으로 증가하기 때문에 많은 양의 염료를 표면에 부착할 수 있고, 전극(113, 115)과 전해질(117) 사이의 전기화학 반응의 속도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈(110)은 염료감응 태양전지가 다수개 배치된 모듈 형태로 제공되고, 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈(110)을 이용한 창호 시스템(100)은 이러한 염료감응 태양전지 모듈(110)로부터 전원을 생성하여 배터리(150)에 충전하고 충전된 전원은 외부 전자기기를 사용하는데 이용한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 충전회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템(100)은, 염료감응 태양전지 모듈(110), 정전압 제어부(141), 충전부(142) 및 배터리(150)를 포함하며, 이때, 정전압 제어부(141)는, 예를 들면, 정전압 소자인 레귤레이터(Regulator)를 사용하여 염료감응 태양전지 모듈(110)로부터 제공되는 전압을 충전 전압으로 변환하게 된다. 여기서, 정전압 제어부(141)가 레귤레이터를 사용하는 것으로 예시하였지만, 이에 국한되는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.
또한, 충전부(142)는 정전압 제어부(141)에서 변환된 충전 전압을 상기 배터리(150)에 충전하게 된다. 이때, 충전 중인 것을 알리기 위해서 LED가 추가될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 창호 시스템의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 하부기판(210)으로 강화유리에 굴절률 제어용 충진재(300)를 얇게 코팅한다(S100, S102). 코팅의 방법은 스크린 인쇄, 스프레이 또는 스핀 코팅으로 수행한다.
코팅된 기판(하부기판)(210) 위에 슬리밍(Slimming) 처리한 염료감응 태양전지 모듈(110)을 부착한다(S104). 염료감응 태양전지 모듈(110)을 슬리밍 처리하는 방법은 이하의 도 8 내지 도 10에서 상세하게 설명한다.
부착된 기판(하부기판)(210) 위에 충진재(300)가 코팅된 기판(220)을 부착하고(S106), 하부기판(210)과 상부기판(220), 염료감응 태양전지 모듈(110)의 외주부를 봉지재(180)를 이용하여 합착 봉지한다(S108).
봉지의 방법은 UV 레진(Resin), 핫멜트(Hot Melt)성 폴리머, 무기물 봉지재(Firt Glass)를 레이저 용접(Laser Welding) 또는 UV 경화를 이용하여 봉지한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 창호 시스템의 제조 방법은 건물 외부측에 형성하는 하부기판(210)과 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이에 충진재(300)를 형성하고, 건물 내부측에 형성되는 상부기판(220)과 염료감응 태양전지 모듈(110) 사이에 충진재(300)를 충진하지 않도록 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법을 나타내는 도면이다.
창호 시스템(100)에 염료감응 태양전지 모듈(110)을 부착하기 전에 슬리밍 처리를 수행한다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 염료감응 태양전지 모듈(110)의 외부로 노출된 전극 및 외주부의 부위를 고분자 레진(400)으로 패시베이션(Passivation)한다.
고분자 레진(400)으로 도포된 기판을 불산 용액에 담지하여 염료감응 태양전지 모듈(110)의 기판을 슬리밍 처리한다.
슬리밍한 기판을 세정한 후 패시베이션한 외주부 부위를 잘라낸다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 염료감응 태양전지 모듈(110)의 외부로 노출된 전극 및 외주부의 부위를 고분자 레진(400)으로 패시베이션(Passivation)한다.
고분자 레진(400)으로 도포된 기판 중 한쪽 기판에 불산 용액을 분사하여 염료감응 태양전지 모듈(110)의 기판을 슬리밍 처리한다.
슬리밍한 기판을 세정한 후 패시베이션한 외주부 부위를 잘라낸다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 슬리밍 처리하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 레진으로 도포된 기판 중 한쪽 기판을 그라인더(Glinder) 또는 샌드 블래스트(Sand Blast)를 이용하여 염료감응 태양전지 모듈(110)의 기판을 슬리밍 처리하고, 슬리밍한 기판을 세정하여 염료감응 태양전지 모듈(110)의 슬리밍 처리를 완료한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 염료감응 태양전지 모듈(110)의 어레이(Array)시 + 전극 및 - 전극의 주변부를 UV 또는 열경화 레진을 이용하여 접착한다.
레진의 종류는 실리콘계 수지로 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리실록산 계열의 첨가제(Additive), Polyhedral Oilgomeric Silsesquioxane, 폴리실리콘 산화물(Polysilicon Oxide), 에폭시실란(Epoxysilane)을 들 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 창호 시스템
110: 염료감응 태양전지 모듈
130: 연결배선
140: 충전회로
141: 정전압 제어부
142: 충전부
150: 배터리
160: 제어부
180: 봉지재
200: 외부 제어부
210: 제1 판유리
220: 제2 판유리
300: 충진재
400: 고분자 레진
110: 염료감응 태양전지 모듈
130: 연결배선
140: 충전회로
141: 정전압 제어부
142: 충전부
150: 배터리
160: 제어부
180: 봉지재
200: 외부 제어부
210: 제1 판유리
220: 제2 판유리
300: 충진재
400: 고분자 레진
Claims (16)
- 제1 판유리;
상기 제1 판유리와 일정 간격으로 이격되어 배치되는 제2 판유리; 및
상기 제1 판유리와 제2 판유리 사이에 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며,
상기 제1 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 또는 상기 제2 판유리와 염료감응 태양전지 모듈의 사이에 충진재를 배치하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 건물 외부측에 형성하는 제1 판유리;
상기 제1 판유리와 일정 간격으로 이격되어 배치되고 건물 내부측에 형성하는 제2 판유리; 및
상기 제1 판유리와 제2 판유리 사이에 태양광을 이용하여 전원을 생성하며, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며,
상기 제1 판유리와 염료감응 태양전지 모듈과, 상기 제2 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 사이에 충진재를 배치하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 염료감응 태양전지 모듈에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈은 태양광을 이용하여 전원을 생성하고, 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성하며, 빛이 유입되는 일측면에 충진재를 형성하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제3항에 있어서,
판유리; 및
상기 판유리의 일측 또는 일정 간격으로 이격되어 배치되는 상기 염료감응 태양전지 모듈을 더 포함하며,
상기 충진재를 상기 판유리와 염료감응 태양전지 모듈 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 형성은,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 외부로 노출된 전극 및 외주부를 고분자 레진으로 패시베이션(Passivation)하고, 상기 패시베이션한 염료감응 태양전지 모듈의 상부기판과 하부기판 중 하나 또는 모두를 불산 용액에 담지하거나 도포하여 슬리밍(Slimming) 처리하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 형성은,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 상부기판과 하부기판 중 하나의 기판을 그라인더(Glinder) 또는 샌드 블래스트(Sand Blast)를 이용하여 슬리밍(Slimming) 처리하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈은 어레이(Array)시 + 전극 및 - 전극의 주변부를 UV 또는 열경화 레진을 이용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충진재는 상기 제1 판유리 및 제2 판유리와 동일한 굴절률을 가지는 굴절률 제어용 충진재인 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충진재는 상기 제1 판유리 및 제2 판유리의 굴절률을 기준으로 상기 염료감응 태양전지 모듈의 효율을 높일 수 있는 일정한 범위 이내의 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템. - 제1 판유리의 위에 충진재를 형성하는 단계;
상기 충진재를 포함한 제1 판유리의 위에 염료감응 태양전지 모듈을 형성하는 단계; 및
상기 염료감응 태양전지 모듈의 위에 형성하는 제2 판유리를 형성하는 단계
를 포함하는 창호 시스템의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 제2 판유리를 형성하는 단계는,
상기 제2 판유리와 상기 염료감응 태양전지 모듈 사이에 상기 충진재를 형성하는 단계
를 더 포함하는 창호 시스템의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈을 형성하는 단계는,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 외부로 노출된 전극 및 외주부를 고분자 레진으로 패시베이션(Passivation)하는 단계;
상기 염료감응 태양전지 모듈을 불산 용액에 담지하여 상기 염료감응 태양전지 모듈의 상부기판과 하부기판을 슬리밍(Slimming) 처리하는 단계; 및
상기 슬리밍한 기판을 세정하고 상기 패시베이션한 외주부를 잘라내는 단계
를 포함하는 창호 시스템의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈을 형성하는 단계는,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 외부로 노출된 전극 및 외주부를 고분자 레진으로 패시베이션(Passivation)하는 단계;
상기 염료감응 태양전지 모듈의 상부기판과 하부기판 중 하나의 기판에 불산 용액을 분사하여 슬리밍(Slimming) 처리하는 단계; 및
상기 슬리밍한 기판을 세정하고 상기 패시베이션한 외주부를 잘라내는 단계
를 포함하는 창호 시스템의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지 모듈을 형성하는 단계는,
상기 염료감응 태양전지 모듈의 상부기판과 하부기판 중 하나의 기판을 그라인더(Glinder) 또는 샌드 블래스트(Sand Blast)를 이용하여 슬리밍(Slimming) 처리하는 단계; 및
상기 슬리밍한 기판을 세정하는 단계
를 포함하는 창호 시스템의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 충진재는 상기 제1 판유리 및 제2 판유리와 동일한 굴절률을 가지는 굴절률 제어용 충진재인 것을 특징으로 하는 창호 시스템의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 충진재는 상기 제1 판유리 및 제2 판유리의 굴절률을 기준으로 상기 염료감응 태양전지 모듈의 효율을 높일 수 있는 일정한 범위 이내의 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 창호 시스템의 제조 방법.
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