KR20130087152A - 태양전지를 이용한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

태양전지를 이용한 조명 장치가 개시된다. 개시된 태양전지를 이용한 조명 장치는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지; 상기 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리; 상기 저장된 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 발광소자; 및 상기 태양전지 양단의 전압이 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우 온 상태가 되어 상기 변환된 전기에너지가 상기 배터리에 저장되도록 제어하는 제1 미케니컬 스위치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 건축물의 외장재로서 요구되는 개구율을 충족함과 동시에 구조를 간소화하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 발광소자와 태양전지의 작동을 제어하기 위한 별도의 제어모듈이 필요하지 않아 제어모듈을 구동하기 위한 전력 손실을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

태양전지를 이용한 조명 장치{LIGHTING APPARATUS USING SOLAR CELL}
본 발명의 실시예들은 태양전지를 이용한 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물의 외장재로서 요구되는 개구율을 충족함과 동시에 구조를 간소화하여 제조비용을 절감하고 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 태양전지를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
태양전지(solar cell)는 휴대용 전자기기를 위한 전원에서 가정용 및 산업용 전원에 이르기까지 다양한 산업분야에서 활용되고 있다.
특히, 최근에는 태양전지가 전기를 생산하여 소비자에게 공급하는 것에서 나아가 건축물의 외장재로도 사용되고 있으며, 이를 건물 일체형 태양전지(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)라고 한다.
건물 일체형 태양전지는 기존의 독립형 태양전지 시스템과는 달리 설치를 위한 별도의 부지 확보가 필요하지 않아 경제성 측면에서 유리한 기술로 평가되고 있으며, 건물의 디자인적 가치를 높일 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 태양전지 모듈에 사용되는 금속 전극은 불투명하므로, 건축물의 외장재로 사용되기 위한 태양전지는 높은 개구율을 갖추어야 하며, 대면적화가 가능해야 된다.
이를 위해, 종래의 건물 일체형 태양전지 시스템에 사용되는 태양전지를 이용한 조명 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이 유리판 사이에 발광소자와 태양전지가 동일 평면 상에 배열되거나, 도 1b 또는 도 1c에 도시된 바와 같이, 발광소자와 태양전지가 절연체 또는 유리판을 사이에 두고 적층되는 방식으로 설계될 수 있었다.
그러나, 도 1a에 도시된 방식으로 설계되는 경우 개구율이 감소되어 건축물의 외장재로서의 기능이 상실되는 문제점이 있었으며, 도 1b 또는 도 1c에 도시된 방식으로 설계되는 경우 불필요한 두께 증가의 문제 또는 공정수의 증가로 제조 단가가 증가되는 문제가 있었다.
또한, 도 1에 도시된 방식으로 설계되는 경우, 태양광의 존재에 따라 발광소자와 태양전지의 작동을 제어하기 위한 제어모듈이 별도로 필요하였으며, 제어모듈 또한 자체의 전력을 소모한다는 점에서 전력 사용의 비효율적인 문제점이 존재하였다.
한편, 건축물의 외장재로서 사용되는 태양전지의 투명도를 높이기 위해, 대한민국 특허공개 제2010-0027728호는 태양광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면과는 수직한 측면들을 갖는 평판 형상의 도광부재; 및 상기 도광부재의 가장자리에 상기 입사면과는 수직하게 상기 측면들에 배치되는 태양전지판을 포함하되; 상기 도광부재는 상기 입사면을 통해 입사되는 태양광이 상기 태양전지판을 향하도록 태양광을 안내하는 광학적 패턴면을 갖는 태양전지모듈을 개시하고 있으나, 상기의 종래 특허 또한 발전 효율 감소의 문제로 인하여 실용화될 수 없는 문제점을 갖는다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 건축물의 외장재로서 요구되는 개구율을 충족함과 동시에 구조를 간소화하여 제조비용을 절감하고 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 태양전지를 이용한 조명 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지; 상기 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리; 상기 저장된 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 발광소자; 및 상기 태양전지 양단의 전압이 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우 온 상태가 되어 상기 변환된 전기에너지가 상기 배터리에 저장되도록 제어하는 제1 미케니컬 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치가 제공된다.
상기 태양전지 양단의 전압과 상기 배터리 양단의 전압의 차가 기 설정된 제2 임계 전압 이상인 경우 온 상태가 되어 상기 배터리에 저장된 전기에너지가 상기 발광소자에 의해 빛에너지로 변환되도록 제어하는 제2 미케니컬 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치 중에서 적어도 하나는 MEMS 스위치 또는 NEMS 스위치일 수 있다.
상기 배터리의 일단, 상기 태양전지의 일단 및 상기 발광소자의 일단은 서로 연결되고, 상기 제1 미케니컬 스위치는 상기 태양전지 양단의 전압이 인가되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격된 제2 단자를 포함하되, 상기 제1 단자는 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 일단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며, 상기 제2 단자는 상기 배터리의 타단과 연결될 수 있다.
상기 제1 단자에 인가되는 전압이 상기 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우, 상기 제2 단자는 상기 제1-1 단자와 연결될 수 있다.
상기 배터리의 일단, 상기 태양전지의 일단 및 상기 발광소자의 일단은 서로 연결되고, 상기 제2 미케니컬 스위치는 상기 태양전지 양단의 전압과 상기 배터리 양단의 전압의 차에 해당하는 전압이 인가되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격된 제2 단자를 포함하되, 상기 제1 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며, 상기 제2 단자는 상기 발광소자의 타단과 연결될 수 있다.
상기 제1 단자에 인가되는 상기 태양전지 양단의 전압과 상기 배터리 양단의 전압의 차에 해당하는 전압이 상기 기 설정된 제2 임계 전압 이상인 경우, 상기 제2 단자는 상기 제1-1 단자와 연결될 수 있다.
상기 제1 임계 전압은 상기 제1 미케니컬 스위치의 물리적 구조에 의해 결정될 수 있다.
상기 제2 임계 전압은 상기 제2 미케니컬 스위치의 물리적 구조에 의해 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 태양전지; 일단이 상기 태양전지의 일단과 연결되는 배터리; 일단이 상기 태양전지의 일단 및 상기 배터리의 일단과 연결되는 발광소자; 및 전압이 인가되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격된 제2 단자를 포함하는 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치를 포함하되, 상기 제1 미케니컬 스위치의 제1 단자는 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 일단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며, 상기 제1 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되고, 상기 제2 미케니컬 스위치의 제1 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며, 상기 제2 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 발광소자의 타단과 연결되는 태양전지를 이용한 조명 장치가 제공된다.
상기 제1 미케니컬 스위치의 제1 단자에 인가되는 전압이 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우, 상기 제1 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 제1 미케니컬 스위치의 제1-1단자와 연결될 수 있다.
상기 제2 미케니컬 스위치의 제1 단자에 인가되는 전압이 기 설정된 제2 임계 전압 이상인 경우, 상기 제2 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 제2 미케니컬 스위치의 제1-1 단자와 연결될 수 있다.
제1 투명 기판; 및 상기 제1 투명 기판과 대향하여 배치되는 제2 투명 기판을 더 포함하되, 상기 발광소자는 상기 제2 투명 기판과 대향하는 상기 제1 투명 기판의 일면에 적층되어 형성되고, 상기 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치는 상기 발광소자의 상부에 적층되어 형성되며, 상기 태양전지는 상기 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치의 상부에 적층되어 형성되고, 상기 제2 투명 기판은 상기 태양전지의 상부에서 상기 제1 투명 기판과 대향하여 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 건축물의 외장재로서 요구되는 개구율을 충족함과 동시에 구조를 간소화하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 발광소자와 태양전지의 작동을 제어하기 위한 별도의 제어모듈이 필요하지 않아 제어모듈을 구동하기 위한 전력 손실을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 건물 일체형 태양전지 시스템에 적용되는 태양전지를 이용한 조명 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치의 구성에 관한 모식도를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치의 회로도를 도시하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 주변 환경의 빛에너지가 충분한 경우에 MEMS 스위치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 주변 환경이 어두운 경우에 MEMS 스위치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치의 제조 공정을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)의 구성에 관한 모식도를 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지를 이용한 조명 장치(100)는 제1 투명 기판(110), 제2 투명 기판(120), 태양전지(130), 발광소자(140) 및 미케니컬 스위치(150)를 포함할 수 있다.
제1 투명 기판(110) 및 제2 투명 기판(120)은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)가 건물 일체형 태양전지 시스템에 적용될 수 있도록 하는 투명한 기판을 의미하는 것으로서, 일례로, 유리 기판일 수 있다.
태양전지(130)는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 소자이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(130)는 박막형 태양전지일 수 있다. 박막형 태양전지는 고가의 실리콘에 의존하는 결정질 실리콘 태양전지보다 변환 효율이 낮지만, 대면적화가 가능하고 제작 단가가 낮으며 투명도가 높으므로, 건물 일체형 태양전지 시스템에 보다 적절하게 적용될 수 있다.
그리고, 발광소자(140)는 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 소자로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, OLED (Organic Light Emitting Diode)일 수 있으며, LED (Light Emitting Diode)에 비해 제조 단가가 낮고 발광 효율 및 강도가 높다는 점에서 더 바람직하다.
미케니컬 스위치(150)는 인가되는 전압에 따라 기계적으로 동작하는 스위치이며, 인가되는 전압이 임계 전압 이상일 때에 온(on) 상태가 되고, 임계 전압 이하일 때에는 오프(off) 상태가 되는 스위치를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미케니컬 스위치(150)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 또는 NEMS(Nano Electro Mechanical Systems) 스위치일 수 있다.
한편, 배터리(미도시)는 태양전지(130)에 의해 변환된 전기에너지를 저장한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는 제1 투명 기판(110) 및 제2 투명 기판(120) 사이에 형성될 수도 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 태양전지를 이용한 조명 장치(100)의 외부에 존재하여 전기배선으로 태양전지를 이용한 조명 장치(100)와 연결될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 배터리(미도시)가 본 발명에 따른 조명 장치(100)의 외부에 존재하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
또한, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 투명 기판(110, 120)은 유리 기판인 것으로, 태양전지(130), 발광소자(140) 및 미케니컬 스위치(150)는 각각 박막형 태양전지, OLED, MEMS 스위치인 것으로 가정하여 설명하기로 하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, MEMS 스위치(150)는 박막형 태양전지(130) 양단의 전압(이하, '제1 스위칭 요소'라 함) 및 박막형 태양전지(130) 양단의 전압과 배터리(미도시) 양단의 전압의 차(이하, '제2 스위칭 요소'라 함)에 기초하여 OLED(140)와 배터리(미도시)의 동작을 제어한다.
보다 상세하게, 미케니컬 스위치는(150)는 빛에너지가 충분한 낮에는 제1 스위칭 요소만이 임계 전압을 초과하게 되므로 박막형 태양전지(130) 및 배터리(미도시)가 연결되는 회로를 구성하여 전기에너지가 배터리(미도시)에 저장되도록 한다.
그리고, 어두운 밤에는 제2 스위칭 요소만이 임계 전압을 초과하게 되므로 배터리(미도시) 및 OLED(140)가 연결되는 회로를 구성하여 전기에너지가 빛에너지로 변환되도록 한다.
이러한 MEMS 스위치(150)는 기존의 소자들에 비해 누설전류의 값을 현저히 감소시키고, 스위칭에 의한 전력 소모를 최소화하므로 건물 일체형 태양전지 시스템의 최적화된 설계를 가능하게 한다.
계속하여, 도 1을 참조하면, 제1 유리 기판(110) 및 제2 유리 기판(120)은 서로 대향하여 형성되며, 이들 사이에 OLED(140), MEMS 스위치(150) 및 박막형 태양전지(130)가 차례로 적층될 수 있다.
즉, OLED(140)가 박막 공정에 의해 제1 유리 기판(110)에 증착된 후, 그 위에 MEMS 스위치(150)가 설치되며, 그 위에 다시 박막형 태양전지(130)가 형성되는 방식으로 제작될 수 있다. 이와 같은 3차원 적층 구조에서 증착된 OLED(140)는 매우 평탄하므로 CMP(Chemlcal Mechanical Polishing)와 같은 평탄화 공정 없이 MEMS 스위치(150)가 직접 설치될 수 있는 장점이 있다.
이러한 공정에 의해, 박막형 태양전지(130)와 OLED(140) 사이에서 상호간 간섭을 감소시키기 위한 별도의 절연체 없이도 박막형 태양전지(130) 및 OLED(140)의 상호간 간섭이 감소될 수 있으며, MEMS 스위치(150)를 이용하여 선택적으로 OLED(140) 및 배터리(미도시)의 동작을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정은 도 5에서 보다 상세히 살펴보기로 하며, 먼저 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)의 회로도의 구성을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)의 회로도를 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 태양전지를 이용한 조명 장치(100)는 박막형 태양전지(130), OLED(140), 제1 MEMS 스위치(150a), 제2 MEMS 스위치(150b) 및 배터리(160)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 미케니컬 스위치(150a)는 전압이 인가되는 제1 단자(152a), 154a) 및 제1 단자(152a)와 물리적으로 이격되어 있는 제2 단자(156a)를 포함하며, 제2 미케니컬 스위치(150b)도 제1 미케니컬 스위치(150a)와 동일한 구성요소(152b, 154b, 156b)를 포함한다.
그리고, 제1 미케니컬 스위치(150a)의 제1 단자(152a, 154a)에는 박막형 태양전지(130) 양단의 전압이 인가되고, 제2 미케니컬 스위치(150b)의 제1 단자(152b, 154b)에는 박막형 태양전지(130) 양단의 전압과 배터리(160) 양단의 전압의 차가 인가되게 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 박막형 태양전지(130)의 타단과 일단이 각각 제1 MEMS 스위치(150a)의 제1-1 단자(152a)와 제1-2 단자(154a)와 연결되고, 배터리(160)의 타단과 박막형 태양전지(130)의 타단이 각각 제2 MEMS 스위치(150b)의 제1-1 단자(152b)와 제1-2 단자(154b)와 연결된다.
그리고, 제1 MEMS 스위치(150a)의 제2 단자(156a)는 배터리(160)의 타단과 연결되며, 제2 MEMS 스위치(150b)의 제2 단자(156b)는 OLED(140)의 타단과 연결되게 된다.
제1 MEMS 스위치(150a)는 제1 단자(152a, 154a)에 인가되는 박막형 태양전지(130) 양단의 전압이 기 설정된 임계 전압 이상인 경우, 제2 단자(156a)와 제1-1 단자(152a)가 연결됨으로써, 온 상태가 된다.
그리고, 제2 MEMS 스위치(150b)는 제 1 단자(152b, 154b)에 인가되는 박막형 태양전지(130) 양단의 전압과 배터리(160) 양단의 전압의 차에 해당하는 전압이 기 설정된 임계 전압 이상인 경우, 제2 단자(156b)와 제1-1 단자(152b)가 연결됨으로써, 온 상태가 된다.
이때, 각각의 임계 전압은 MEMS 스위치(150a, 150b)의 물리적 구조에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 본 발명에서는 박막형 태양전지(130)의 작동 전압과 상응하도록 설정되는 것이 바람직하다.
이하, 도 4를 참조하여, 미케니컬 스위치(150a, 150b)가 제1 스위칭 요소 및 제2 스위칭 요소에 기초하여 박막형 태양전지(130), OLED(140) 및 배터리(160)의 동작을 제어하는 구성을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 주변 환경의 빛에너지가 충분한 경우에 MEMS 스위치(150a, 150b)의 동작을, 도 4b는 주변 환경이 어두운 경우에 MEMS 스위치(150a, 150b)의 동작을 각각 도시하는 도면이다. 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 주변 환경의 빛에너지가 충분한 경우, 박막형 태양전지(130) 양단의 전압, 즉 제1 스위칭 요소는 기 설정된 임계 전압 이상이 되므로 제1 MEMS 스위치(150a)는 온 상태가 된다.
그리고, 박막형 태양전지(130) 양단의 전압과 배터리(160) 양단의 전압의 차에 해당하는 전압, 즉 제2 스위칭 요소는 기 설정된 임계 전압 이상이 되지 않으므로 제2 MEMS 스위치(150b)는 오프 상태가 된다. 박막형 태양전지(130) 양단의 전압 값이 배터리(160) 양단의 전압 값과 유사하게 되어 서로 상쇄되기 때문이다.
이에 의해, 박막형 태양전지(130)에 의해 변환된 전기에너지가 배터리(160)에 저장되게 된다.
반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 주변 환경이 어두운 경우, 박막형 태양전지(130) 양단의 전압, 즉 제1 스위칭 요소는 기 설정된 임계 전압 이상이 되지 않으므로 제1 MEMS 스위치(150a)는 오프 상태가 된다.
그리고, 박막형 태양전지(130) 양단의 전압과 배터리(160) 양단의 전압의 차, 즉 제2 스위칭 요소는 기 설정된 임계 전압 이상이 되므로 제2 MEM 스위치(150b)는 온 상태가 된다. 박막형 태양전지(130) 양단의 전압이 0에 가까운 값을 가지게 되므로, 제2 스위칭 요소는 배터리(160) 양단의 전압에 의해 결정되기 때문이다.
이에 의해, 배터리(160)에 저장된 전기에너지는 OLED(140)에 의해 빛에너지로 변환되게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)는 박막형 태양전지(130), OLED(140) 및 배터리(160)의 작동을 제어하기 위한 별도의 제어모듈을 요구하지 않아 조명 장치(100)의 구조를 단순화할 수 있으며, 동시에 적층된 박막형 태양전지(130) 및 OLED(140) 사이의 간섭현상을 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)의 제조 공정을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1 유리 기판(110) 위에 OLED(140)를 적층한다(S510). 이는 기존의 OLED 광원의 제작과 동일하며, 정공 주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 유기발광층(EML), 전자수송층(ETL), Cathode layer 순으로 OLED 적층 공정이 수행될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, OLED(140)의 적층 공정은 증착 공정으로 수행될 수 있다.
다음으로, OLED(140) 상부에 MEMS 스위치(150a, 150b)를 적층한다(S520). 단계(S510)에서 적층된 OLED(140)는 평탄한 모습을 가지기 때문에 별도의 CMP 공정 없이 MEMS 스위치를 바로 적층할 수 있다.
MEMS 스위치(150a, 150b)의 적층 공정은 Bottom Metal Layer, Dielectric Layer, Contact Metal Layer, Sacrificial Layer, Post Layer, Top Metal Layer, Passivation Layer 순서로 이루어질 수 있다.
본 발명에서는 두 개의 MEMS 스위치(150a, 150b)를 사용하게 되며, 이 두 개의 MEMS 스위치(150a, 150b)는 하나의 공정으로 제작하되 용도에 맞는 임계 전압을 갖도록 sacrificial layer의 두께, top metal layer의 두께 및 폭을 조절한다.
계속하여, MEMS 스위치(150a, 150b) 적층 공정 이후에, 박막형 태양전지(130)를 MEMS 스위치(150a, 150b)의 상부에 적층한다(S530). 박막형 태양전지(130)로는 기존에 개발되어 있는 a-Si:H 기반, CdTe 기반, CIGS 기반의 박막형 태양전지 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지(130)로서 a-Si:H 기반의 박막형 태양전지를 사용할 경우, MEMS 스위치(150a, 150b) 적층 공정 이후에 MEMS 스위치(150a, 150b)의 움직임을 보장하기 위한 공간으로서 Sacrificial Layer를 증착한 후, 충분히 쌓아둔 Passivation Layer 위에 Metal Layer, ZnO:Al, PIN Diode, ZnO:Al을 형성시켜 박막형 태양전지(130)를 적층할 수 있다.
마지막으로, 제1 투명 기판과 대향하는 제2 투명 기판을 박막형 태양전지(130) 상부에 적층한다(S540).
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 장치(100)를 제조하기 위한 박막 공정은 기존의 디스플레이 공정에서 수행될 수 있어 제조 단가를 절감시키며, 대형화를 가능하게 하는 장점을 갖는다. 또한, 기존의 방식에 비해 높은 개구율을 가지므로, 건물 일체형 태양전지 시스템에 최적화되어 설계될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 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 통상적인 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.
100 : 태양전지를 이용한 조명 장치 110 : 제1 투명 기판
120 : 제2 투명 기판 130 : 태양전지
140 : 발광소자 150 : 미케니컬 스위치
160 : 배터리

Claims (13)

  1. 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지;
    상기 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리;
    상기 저장된 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 발광소자; 및
    상기 태양전지 양단의 전압이 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우 온 상태가 되어 상기 변환된 전기에너지가 상기 배터리에 저장되도록 제어하는 제1 미케니컬 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 양단의 전압과 상기 배터리 양단의 전압의 차가 기 설정된 제2 임계 전압 이상인 경우 온 상태가 되어 상기 배터리에 저장된 전기에너지가 상기 발광소자에 의해 빛에너지로 변환되도록 제어하는 제2 미케니컬 스위치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치 중에서 적어도 하나는 MEMS 스위치 또는 NEMS 스위치인 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리의 일단, 상기 태양전지의 일단 및 상기 발광소자의 일단은 서로 연결되고,
    상기 제1 미케니컬 스위치는
    상기 태양전지 양단의 전압이 인가되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격된 제2 단자를 포함하되,
    상기 제1 단자는 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 일단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며,
    상기 제2 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단자에 인가되는 전압이 상기 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우, 상기 제2 단자는 상기 제1-1 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 배터리의 일단, 상기 태양전지의 일단 및 상기 발광소자의 일단은 서로 연결되고,
    상기 제2 미케니컬 스위치는
    상기 태양전지 양단의 전압과 상기 배터리 양단의 전압의 차에 해당하는 전압이 인가되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격된 제2 단자를 포함하되,
    상기 제1 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며,
    상기 제2 단자는 상기 발광소자의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단자에 인가되는 상기 태양전지 양단의 전압과 상기 배터리 양단의 전압의 차에 해당하는 전압이 상기 기 설정된 제2 임계 전압 이상인 경우, 상기 제2 단자는 상기 제1-1 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 임계 전압은 상기 제1 미케니컬 스위치의 물리적 구조에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2 임계 전압은 상기 제2 미케니컬 스위치의 물리적 구조에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  10. 태양전지;
    일단이 상기 태양전지의 일단과 연결되는 배터리;
    일단이 상기 태양전지의 일단 및 상기 배터리의 일단과 연결되는 발광소자; 및
    전압이 인가되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격된 제2 단자를 포함하는 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치를 포함하되,
    상기 제1 미케니컬 스위치의 제1 단자는 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 일단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며, 상기 제1 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되고,
    상기 제2 미케니컬 스위치의 제1 단자는 상기 배터리의 타단과 연결되는 제1-1 단자 및 상기 태양전지의 타단과 연결되는 제1-2 단자를 포함하며, 상기 제2 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 발광소자의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 미케니컬 스위치의 제1 단자에 인가되는 전압이 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우, 상기 제1 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 제1 미케니컬 스위치의 제1-1단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 미케니컬 스위치의 제1 단자에 인가되는 전압이 기 설정된 제2 임계 전압 이상인 경우, 상기 제2 미케니컬 스위치의 제2 단자는 상기 제2 미케니컬 스위치의 제1-1 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    제1 투명 기판; 및
    상기 제1 투명 기판과 대향하여 배치되는 제2 투명 기판
    을 더 포함하되,
    상기 발광소자는 상기 제2 투명 기판과 대향하는 상기 제1 투명 기판의 일면에 적층되어 형성되고,
    상기 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치는 상기 발광소자의 상부에 적층되어 형성되며,
    상기 태양전지는 상기 제1 미케니컬 스위치 및 제2 미케니컬 스위치의 상부에 적층되어 형성되고,
    상기 제2 투명 기판은 상기 태양전지의 상부에서 상기 제1 투명 기판과 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 장치.
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