KR20200104410A - 발전 건축자재 및 그 제조방법 - Google Patents

발전 건축자재 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200104410A
KR20200104410A KR1020207023449A KR20207023449A KR20200104410A KR 20200104410 A KR20200104410 A KR 20200104410A KR 1020207023449 A KR1020207023449 A KR 1020207023449A KR 20207023449 A KR20207023449 A KR 20207023449A KR 20200104410 A KR20200104410 A KR 20200104410A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
power generation
substrate
film
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020207023449A
Other languages
English (en)
Inventor
웨이 장
용우 리
Original Assignee
포톤 테크놀로지 (쿤산) 컴퍼니, 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포톤 테크놀로지 (쿤산) 컴퍼니, 리미티드 filed Critical 포톤 테크놀로지 (쿤산) 컴퍼니, 리미티드
Publication of KR20200104410A publication Critical patent/KR20200104410A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03926—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
    • H01L31/03928—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate including AIBIIICVI compound, e.g. CIS, CIGS deposited on metal or polymer foils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26—Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

기판(1), 발전층(2) 및 보호층(4)을 포함하고, 상기 발전층(2)은 기판(1)위에 설치되고, 상기 보호층(4)은 발전층(2)위에 피복되고, 상기 기판(1)은 유리, 금속판, 시멘트계 판재, 플렉시블 플라스틱 필름, 타일 또는 기와장이며, 300nm~1300nm파장 범위내에서, 상기 보호층(4)의 가중평균투과율이 0%~79%인 발전 건축자재이다. 그리고 1) 기판의 표면에 대한 청정 처리를 진행하는 단계, 2) 태양전지를 기판위에 부착하고, 양극과 음극을 인출하는 단계, 및 3) 태양전지 위에 한층의 보호층을 피복하는 단계가 포함되는 발전건축자재의 제조방법이다.

Description

발전 건축자재 및 그 제조방법
출원관련 교차 참조
해당 출원은 2018년 2월8일에 제출된 중국특허 출원번호 201810128516.2에 대한 우선권을 청구하며, 해당 특허 출원은 여기에 완전히 인용되어 참조로 된다.
기술분야
본 발명은 건축분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 발전 건축자재 및 그 제조방법, 그리고 태양광 발전 건축자재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
사회의 끊임없는 발전에 따라 사람들이 에너지에 대한 수요도 날로 늘어나, 세계적으로 화석연료가 점점 고갈되고, 환경오염이 날로 심각해지고 있다. 이에 친환경 재생에너지의 발전은 인류사회의 공동한 인식으로 되고 있다.
그러나, 기존 기술공정의 제한을 받아, 태양전지는 장착되는 건물 환경과 잘 어울리게 할 수가 없다는 점으로서, 한편으로, 태양전지의 장착은 원래 건물의 외부구조를 개변시키거나 건물에 부가시설이 추가되며, 다른 한편으로는 건물자체의 예술적 가치와 외관미에도 영향을 주게 된다.
중국 실용신안 CN2730982Y에는 태양에너지 타일이 개시되어 있는데, 그 기술수단으로는 세라믹으로 된 산업용 무기배토 표면에 유리질 도료를 도포하고 소결하여 타일의 기판을 형성하고, 상기 타일 기판의 표면에는 광전전환 가능한 발전층이 설계되어 있으며. 상기 발전층의 상하 표면에는 투명전도막이 설계되어 있고, 상기 투명전도막을 통하여 상기 발전층에서 발생되는 전류를 이용할 수 있는 전력공급 부품이 설계되어 있다. 그 발전층은 n형 실리콘층-i형 실리콘층-p형 실리콘층 구조 또는 p형 실리콘층-i형 실리콘층-n형 실리콘층 구조를 가지는 실리콘층이고, 그 유리질 도료는 인규산염유리 또는 붕규산염유리이고, 태양광의 반사를 방지하기 위하여 상기 투명전도막위에 티타니아와 이산화규소를 함유하는 반사방지 보호막이 형성되어 있다.
그러나 상기 태양 에너지 타일에는 아래 결함이 존재한다. 1. 실리콘계 태양전지는 쉽게 환경의 영향을 받기 때문에, 일반적으로 태양광 발전 분야에 있어서, 특수한 고분자 재료로 패키지해야 만이 옥외에서 사용할 수 있으나, 해당 타일의 투명전도막에 피복되어 있는 반사방지 보호막은 전지를 보호하는 역할을 하기 어려워져, 태양광 발전 업계의 관련규격을 만족하지 못하게 된다. 2. 상기 표면 반사방지 보호막은 투명한 재료이기 때문에, 절대다수의 광선은 직접 전지 표면에 입사되고, 반사된 색상은 전지 자체의 색상으로서, 단조롭고 건물 외표면의 질감을 나타낼 수 없다.
중국 발명특허 CN101755343A에는 태양광 전지를 포함하는 타일의 제조방법이 개시되어 있는데, 상기 방법에는 순차적으로 아래 단계가 포함된다.
세라믹 기판(2)를 제조하고, 상기 세라믹 기판에는 하나 또는 여러개의 관통공(2c)이 구비되고, 흡수성이 0.5wt%보다 작거나 같으며, 해당 단계에는 압력과정과 건조 과정 및 베이킹 과정이 포함된다.
압력 과정: 35~60MPa 압력하에서 3wt%~6wt% 습도로 분무화된 세라믹스 파우더에 대해 압력과정을 진행한다.
건조과정 및 베이킹과정: 상기 베이킹의 최대온도는 1100℃~1250℃이고, 상기 세라믹 기판(2)의 표면(2a)에 Ag 또는 Ag-Al로 제조된 전도층(6), 여러개의 활성층(7), 격자모양의 구조를 가지는 전도재료층(9) 및 보호층(10)을 직접 증착하며, 상기 보호층(10)은 태양광 복사의 고투과성, 내습성, 내후성, 자외선 안정성 및 절연성을 확보하도록 설계되며, 상기 여러개의 활성층(7)은 순차작으로 n형층(11), 감광층(12) 및 p형층(13)을 포함하며, 전도 커넥터(5)를 상기 관통공(2c)내에 설치하고, 상기 전도 커넥터(5)와 상기 전도층(6)을 전기 접촉시키며, 그리고 상기 세라믹 기판(2)의 상기 표면(2a)과 마주하는 표면(2b)이 포함된다. 태양광의 입사를 받아들이는 측의 보호층에는 에나멜, 폴리카보네이트, 플루오르화 중합체, 폴리트리플루오로클로로에틸렌 및 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리플루오린화 비닐의 조합물 중의 어느 하나의 재료가 포함된다. 그 보호층은 아래 결함이 존재한다.
1) 상기 태양전지는 CVD법, 바람직하게 플라즈마강화 CVD법(PECVD)을 사용하여, 세라믹 기판위에 증착시키게 되는데, 성능이 뛰어난 태양전지는 일반적으로 비고적 높은 막형성 조건이 수요된다. 세라믹 기판 재료는 분명히 직접 진공상태에서 막을 형성하기 아주 어렵고, 그 함수량이 0.5wt%이하여도, 고성능 태양전지를 제조하는 치명적인 장애가 된다.
2) 상기 보호층에 에나멜을 사용할 경우, 에나멜의 베이킹온도가 500~900℃이기 때문에, 상대적으로 낮은 온도를 사용하여 표면에 투명한 에나멜층을 형성하여도, 발전층에 대하여 불가역적인 손상을 주게 된다.
3) 보호층이 비교적 얇게 형성될 경우, 전극층의 색상이 노출되어, 태양전지와 주변환경이 극히 어울리지 않게 되어, 사용환경의 제한을 받게 된다. 그리고 기타 유기고분자 재료는 장기간 옥외 환경중에서 노화되기 쉬워, 광선 투과율, 방수성이 떨어져, 그 발전효율에 커다란 영향을 주게 되며, 심지어는 건물표면으로부터 떨어질 위험이 존재하므로, 전극층의 바탕색이 노출하게된다.
다른 한편으로, 현재 사람들이 이용하고 있는 신에너지에는 풍력, 태양 에너지, 해양 에너지, 지열 에너지 등이 포함되며, 이러한 생산 장소들은 모두 인가가 드물고, 에너지 소모가 적은 교외, 사막 또는 바다에 설치되며, 인구 밀도가 크고, 에너지 소모가 집중된 도시에는 신에너지 시설이 보기드물다. 이는 한 방면으로, 신에너지의 분포가 집중되지 않는다는 점으로서, 풍력, 해양 에너지, 지열 에너지가 집중된 지역에는 사람들이 거주하기에는 적합하지 않다. 다른 한 방면으로, 신에너지의 이용형식이 완벽하지 못하고, 불합리하다는 점으로서, 예를 들어, 태양 에너지는 그 분포가 광범위하여, 인구밀도가 큰 도시에도 대량의 이용이 가능한 태양 에너지가 존재한다. 현재 도시와 태양 에너질의 주요한 결합 방식은 건물일체형 태양광 발전 (BIPV)이지만, 재래식 BIPV에 사용되는 태양광 발전 컴포넌트는 일반적으로 남색, 회색, 흑색을 띄며, 그 색상, 질감, 무늬는 아름답지 못하여, 건물과 잘 어울리기 어려우며, 건축의 미학적 요구를 만족하지 못하며, 이러한 결함들은 태양광 발전 컴포넌트의 건축상에서의 광범위한 응용을 제한하고 있다.
이에 근거하여, 특허출원 CN200420085961에서는 두께와 종류가 상이한 광학 반사방지막을 사용하여, 결정 실리콘 태양전지가 상이한 색상를 띄게하며, 특허출원 CN201020272089에서는 유리기판와 투명 전도막 사이에 광학 매질필름층을 추가하여, 광학 매질필름층과 투명유리기판, 투명전도막, 비결정 실리콘필름이 태양광 스펙트럼에 대해 선택적으로 반사 및 흡수할 수 있는 수동형 필터 시스템을 형성하고 있다. 입사각이 변화할 때, 커튼월 유리의 색상이 변하여, 정면과 측면에서 보이는 커튼월 유리의 식상이 서로 다를 수 있다. 특허출원 CN201220200568에서는 전지셀을 개변시키지 않는 조건하에서, EVA 또는 PVB 접착필름의 색상을 변화시키는 방법으로 건물색상과 어울리게 하고 있다.
이상 설명된 특허들은 태양광 발전 컴포넌트가 색채를 띄게할 수 있고, 태양광 발전 컴포넌트의 응용범위를 넓힐 수는 있으나, 이러한 태양광 발전 컴포넌트들은 질감이 유리와 유사하고, 질감 및 무늬가 단조로운 등 결함에 의해, 건축분야의 응용에 있어서, 여전히 제한을 받고 있다.
기존 기술중 태양전지에 존재하는 각종 결함을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 건축자재 기판의 선택이 더욱 유연하고, 보호층 재료 성분의 개진을 통해, 발전 건축자재가 환경에 더욱 잘 어울리게 할 수 있으며, 현실적으로 광범위한 응용범위를 가지는 발전 건축자재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 우선 기판, 발전층 및 보호층을 포함하고,
상기 발전층은 기판위에 설치되고, 상기 패키지층은 발전층위에 피복되고,
상기 기판은 유리, 금속판, 시멘트계 판재, 플라스틱 필름, 타일 또는 기와장이며,
300nm~1300nm파장 범위내에서, 상기 보호층의 가중평균투과율이 0%~79%인 발전 건축자재를 제공한다.
상기 발전 건축자재는 더욱 바람직하게, 상기 기판의 두께를 0.01mm~5cm로 할 수 있다. 물론 더우더 바람직하게, 기판의 두께가 0.01mm~0.5mm인 경우, 유연하게 굽어드는 발전 건축자재를 얻을 수 있다. 기판의 두께가 0.5mm~5cm인 경우, 일반용도 또는 특수용도의 발전건축자재를 얻을 수 있다.
상기 발전건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 발전층에는 구리 인듐 갈륨 셀레늄 (CIGS) 필름 태양전지, 갈륨비소(GaAs) 태양전지, 결정 실리콘 태양전지, 실리콘계 필름 태양전지, 카드뮴 텔루르(CdTe) 필름 태양전지, 유기 태양전지(OPV), 구리아연주석황(CZTS)필름 태양전지 또는 페로브스카이트 필름 태양전지의 구조가 포함된다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 광의 투과율이 79%이하인 경우에도, 발전 건축자재는 전류를 생성할 수 있다. 특히 투과율이 극도로 낮은 경우에도 전류를 생성할 수 있다.
상기 보호층의 재질은 무기 규산염 재료 또는 무기/유기 복합재료이다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 보호층의 두께는 0.01∼5mm이다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 발전 건축자재에는 발전층과 보호층 사이에 위치하는 패키지층이 더 포함되고, 상기 패키지층 재료로는 에티렌-옥텐 공중합체 또는 에틸렌-초산비닐 공중합체가 포함된다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 패키지층 재료는 또 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE)를 포함하며, 상기 ETFE재료는 에틸렌-옥텐 공중합체 또는 에틸렌-초산비닐 공중합체와 보호층 사이에 위치한다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 패캐지 재료의 두께는 0.05mm~3mm이다.
상기 패키지층은 수요에 따라 설치할 수 있고, 본 발명의 실시예중에 사용되는 패키지층 재료는 모두 제거할 수 있다. 상기 패키지층은 태양전지의 수명을 늘일 수 있다.
상기 보호층의 300∼1300nm상의 가중평균 투과율은 0%-79%로서, 본 분야의 기술자라면 수요에 따라 이에 대해 보호층의 원료에 특수한 성분을 첨가하거나 도핑하는 등 개진을 통해, 특정된 파장에서 흡수하거나 또는 높은 투과율을 유지하도록 할 수 있고, 가시광 파장범위내에서 투명 또는 반투명의 특성을 가지게 하거나, 지정된 투과율(50%) 특성을 가지게 할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 파장범위를 300-360, 360-400, 400-500, 500-600, 600-700，700-760，760-860，860-1300nm로부터 선택하고, 원료의 성분을 개변시켜 보호층이 상이한 색상을 형성할 수 있다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 발전층의 표면에는 두께가 10nm미만인 그래핀 필름이 구비되어 있다. 상기 그래핀 필름은 발전층의 성능을 더 한층 개진할 수 있다.
상기 발전 건축자재는 아래 성능을 가진다.
1) 가볍고 얇다. 기판, 보호층 및 발전층에 모두 비교적 작은 두께의 재료를 사용할 경우, 전체 발전 건축자재의 두께는 최저로 28μm일 수 있다.
2) 유연하고 굽힐 수 있다. 기판, 보호층, 발전층에 모두 비교적 가볍고 얇은 재료를 사용할 경우, 본 발명의 발전 건축자재는 유연하고 굽힐 수 있는 특성을 가지며, 구체적으로 그 곡율반경은 20mm이하이다.
3) 광전전환율이 높다. 본 발명의 발전 건축자재의 광전전환율은 14%보다 크다.
4) 저조도 효과가 좋다. 본 발명의 태양전지는 저조도 환경(흐린 날씨 또는 실내 조명 조건)에서도 발전할 수 있고, 단지 발전효율이 정상 태양광 조사 조건하에서의 발전량 보다 낮을 뿐이고, 가시광 투과율이 10%인 재료를 보호층으로 사용할 경우에도, 에너지 저장 유닛과 결합하는 것을 통하여, LED등/양자점 발광 유닛의 기능을 실현할 수 있다.
본 발명은 또한 타일을 기판로 하고, 상기 타일을 건물의 외부를 장식하는데 사용하며, 도로공사에도 사용할 수 있으며, 에너지 저장 유닛과 결합하여 가로등, 풋 라이트에 전력을 공급할 수 있는 발전 건축자재를 제공한다.
상기 발전 건축자재에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 태양전지에는 절연 밀봉층이 더 포함되고, 상기 절연 밀봉층의 재질은 에틸렌-옥텐 공중합체(POE) 또는 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA)로 할 수 있다.
본 발명은,
1) 발전층을 기판위에 부착하고, 양극과 음극을 인출하거나, 직접 기판위에 발전층을 제조하고, 양극과 음극을 인출하는 단계,
2) 실온에서 액체상태 보호층 재료를 피복하여, 실온에서 0.5~12시간 고체화시킨 후, 견고한 에나멜질 보호층을 형성하는 단계를 포함하는
상기 발전 건축자재의 제조방법을 더 제공한다.
상기 방법에 있어서, 더욱 바람직하게, 단계 1)에는 양극과 음극을 인출한 후, 그위에 패키지층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법에 있어서, 더욱 바람직하게, 상기 기판은 발전층을 제조하기 전에 연마 처리와 청정처리를 하며, 처리후의 기판 표면의 조도는 100nm미만이며, 접촉각은 5-15°이다.
건축분야에 사용되는 본발명의 발전 건축자재는 다음과 같은 유익한 효과를 가진다:
1. 기판의 공급원이 광범위하고, 특수한 요구가 없으며, 제품의 제조에 영향을 주지 않는다.
2. 진공시스템이 필요없이, 직접 보통 대기환경에서 제조할 수 있으며, 전용설비를 증설하지 않아도 된다.
3. 건축자재를 태양광 발전 분야와 결합함으로써, 규모화 생산에 유리하며, 극히 큰 원가적 우위를 가진다.
다른 한 방면으로, 기존 기술중의 태양전지에 존재하는 각종 결함에 대하여, 본 발명은 또한 건축분야에 사용되는 태양광 발전 건축자재를 제공하는데, 이러한 태양광 발전 건축자재가 나타내는 질감, 무늬는 유리의 질감과 무늬에 제한되지 않고, 흔히 보이는 대리석, 화강암 등 천연 석재가 나타내는 외관과 같을 수 있다. 이러한 태양광 발전 건축자재의 표면층 재료의 레시피를 개변시키는 것을 통해, 건축자재로 하여금 사람들이 기대하는 다채로운 외관과 풍부한 질감 및 무늬를 나타내게 할 수 있다. 이러한 태양광 발전 건축자재는 건물의 외관과 풍격을 파괴하지 않음과 동시에, 건물상의 충족한 태양광 복사를 개발 이용할 수 있어, 광범위한 응용전망을 가진다.
건축분야에 사용되는 본 발명의 태양광 발전 건축자재의 구체적인 기술수단은 다음과 같다.
본 발명은 표면층, 발전층 및 기판층을 포함하는 태양광 발전 건축자재를 제공한다.
상기 표면층은 직접 발전층의 표면에 액체를 피복시켜 고체화하여 얻어지며, 300nm~1300nm파장범위내에서, 상기 표면층의 가중평균 투과율은 10%∼85%이다.
바람직하게, 상기 표면층의 두께는 0.01~5mm이다.
바람직하게, 상기 표면층의 두께, 원료 레시피 및 제조공정에 대한 조절을 통해, 300nm~1300nm파장범위내에서, 상기 표면층의 가중평균투과율은 45%∼75%, 헤이즈는 10%∼99%이다.
바람직하게, 본 발명에 의해 제조되는 태양광 발전 건축자재에 있어서, 그 표면층의 흡수율은 ≤8%이고, 50차의 동결 융해 주기에서 파손되지 않고, 파열 또는 균열되는 현상이 나타나지 않고, 인공기후 내후성이 ≥600h이고, 내오염성이 ≤20%이고, 화학적 내식성이 규격을 만족하고, 내세탁성은 ≥1000차이고, 표면층과 발전층 사이의 부착력은 ≥1MPa이고, 표면층의 모스 경도는 ≥3으로서, 건축분야에서의 표면층에 대한 성능요구를 만족한다.
바람직하게, 상기 발전층과 기판층은 결정 실리콘 태양전지 컴포넌트 또는 필름 태양전지 컴포넌트로 조합된다.
바람직하게, 상기 결정 실리콘 태양전지 컴포넌트는 기판, 접착필름, 태양전지층 및 보호층을 포함하고, 상기 필름 태양전지 컴포넌트는 기판, 태양전지층 및 보호층을 포함한다.
바람직하게, 상기 발전층은 필름 태양전지층과 보호층이다.
바람직하게, 상기 태양전지층과 기판층은 본 기술분야에 널리 알려진 것이다.
바람직하게, 상기 기판층은 유리, 금속판, 플렉시블 플라스틱 필름 또는 타일 중의 하나를 포함하고, 발전층은 직접 기판층위에 증착된다.
바람직하게, 상기 발전층에 사용되는 필름 태양전지는 구리 인듐 갈륨 셀레늄(CIGS) 필름 태양전지, 갈륨비소 태양전지, 비결정 실리콘 태양전지, 카드뮴 텔루르 태양전지, 염료감응형 태양전지, 구리아연주석황 태양전지 또는 페로브스카이트 태양전지가 포함된다.
바람직하게, 상기 표면층 원료에는 고체화 모액과 충전안료가 포함된다.
바람직하게, 상기 표면층 원료에는 나노 입자, 양자점 또는 그래핀 중의 어느 하나 또는 여러가지가 포함된다.
바람직하게, 상기 나노 입자, 양자점 또는 그래핀은 표면층 원료의 0.05~0.5%를 차지한다.
더욱 바람직하게, 상기 나노 입자에는 무기 광확산제 및/또는 유기 광확산제가 포함된다.
바람직하게, 표면층 제조에 사용되는 원료는 모액을 주로 하고, 안료를 보조로 한다.
바람직하게,중량부로 계산하여, 상기 모액이 140~200중량부를 차지하고, 안료가 5~15중량부를 차지한다.
더욱 바람직하게, 중량부로 계산하여, 상기 모액에는 탈이온수 600~800중량부, 가교제 0.1~1중량부, 셀룰로오스 2~5중량부, 분산제 0.5~3중량부, 다기능첨가제 0.5~3중량부, 살균제 1~4중량부, 성형제 15~30중량부, 에틸렌글리콜 2~6중량부, 막형성첨가제 8~10중량부, 소프 프리 중합 실리콘 아크릴산 에멀전 15~28중량부, 코어-쉘 구조 공중합되는 셀프 가교 실리콘 아크릴산 에멀전 70~110중량부 및 유기 실리콘 그래프트 아크릴산 에멀전 50~110중량부가 포함된다.
더욱 바람직하게, 상기 안료에는 무기안료가 5~15중량부 포함되고, 상기 무기안료에는 천연 미네랄 안료 및/또는 인조안료가 포함되며, 천연 미네랄 안료에는 미네랄 그릴미네랄 그릴, 카본블랙, 운모, 산호 및 웅황중의 하나 또는 여러가지가 포함되고, 인조안료에는 산화철홍, 산화철황, 티탄백, 크롬황, 감청 중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
더욱 바람직하게, 중량부로 계산하여, 상기 안료는 유기안료를 선택할 수 있고, 유기안료는 5~15중량부로서, 상기 유기안료에는 아조안료, 프탈로시아닌 안료, 트리아릴메탄 안료 및 다환안료 중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
더욱 바람직하게, 상기 표면층의 원료에는 사암 분말을 더 포함하고, 상기 사암 분말은 석영 모래, 카올린, 대리석 분말 및 백색 대리석 분말 중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
바람직하게, 중량부로 계산하여, 모액은 143~296중량부를 차지하고, 안료는 1~10중량부를 차지한다.
더욱 바람직하게, 상기 모액에는 물유리 30~90중량부, 충전재 90~160중량부, 소포제 0.1~0.5중량부, 증점제 3~5중량부, 막형성첨가제 1~5중량부, 경화제 5~9중량부 및 물 14~27중량부가 포함된다. 상기 액체재료의 고체화 메카니즘은 공기중에서 이산화탄소를 흡수하여 무정형규산염을 형성함과 동시에, 점차 건조 경화되는 것이다.
더욱 바람직하게, 상기 물유리에는 나트륨 물유리 및/또는 칼륨 물유리가 포함되고, 상기 충전재에는 화이트 카본블랙, 카올린카올린, 중질 탄산칼슘, 경질 탄산칼슘, 규회석분말, 활석분말, 석영분말, 운모분말, 규산알루미늄, 침전황산바륨 및 벤토나이트 중의 하나 또는 여러가지가 포함되며, 상기 소포제에는 저급 알코올류, 미네랄 오일류, 유기 실리콘 수지중의 하나 또는 여러가지가 포함되고, 상기 증점제에는 실리카겔, 메틸셀룰로오스 및하이드록시프로필메틸셀룰로오스 중의 하나 또는 여러가지가 포함되며, 상기 막형성첨가제에는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트가 포함되고, 상기 경화제에는 에틸렌트리아민 및/또는 (m-PDA)이 포함된다.
더욱 바람직하게, 상기 안료에는 무기안료 및/또는 유기안료가 포함되고, 무기안료에는 천연 미네랄 안료 및/또는 인조안료가 포함되며, 천연 미네랄 안료에는 미네랄 그릴, 카본블랙, 운모, 산호 및 웅황 중의 하나 또는 여러가지가 포함되고, 인조안료에는 산화철홍, 산화철황, 티탄백, 크롬황, 감청, 실버 펄 및 골드 펄중의 하나 또는 여러기지가 포함된다. 상기 유기안료에는 아조안료, 프탈로시아닌 안료, 트리아릴메탄 안료 및 다환안료 중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
바람직하게, 중량부로 계산하여, 모액은 75~115중량부를 차지하고, 안료는 1~5중량부를 차지한다.
더욱 바람직하게, 중량부로 계산하여, 상기 모액에는 모재, 충전재, 첨가제가 포함되고, 모재가 50~70중량부를 차지하고, 충전재가 5~15중량부를 차지하며, 첨가제가 3~6중량부를 차지한다.
더욱 바람직하게, 상기 모재에는 플루오르화 탄소 수지가 포함되고, 안료에는 천연 미네랄 안료 및/또는 인조안료가 포함되며, 천연 미네랄 안료에는 미네랄 그릴, 카본블랙, 운모, 산호 및 웅황중의 하나 또는 여러가지가 포함되고, 인조안료에는 산화철홍, 산화철황, 티탄백, 크롬황, 감청 중의 하나 또는 여러기지가 포함되며, 충전재에는 화이트 카본블랙, 카올린, 탄산칼슘, 규회석분말, 활석분말, 석영분말, 운모분말, 규산알루미늄, 침전황산바륨 및 벤토나이트 중의 하나 또는 여러가지가 포함되며, 첨가제에는 습윤제, 분산제, 소포제, 막형성첨가제, 항진균제 및 증점제가 포함된다.
바람직하게, 상기 습윤제에는 글리세린 및/또는 디메틸 술폭시드가 포함되고, 분산제에는 폴리카르복실산 나트륨염 및/또는 폴리아크릴산암모늄염이 포함되며, 상기 소포제에는 유화실리콘오일, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌- 펜타에리트리톨 에테르 및 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로판올아민에테르 중의 하나 또는 여러가지가 포함되고, 상기 막형성첨가제에는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트가 포함되며, 상기 항진균제에는 프로피온산 칼슘, 과황산암모늄 및 ο-페닐페놀 중의 하나 또는 여러가지가 포함되고, 상기 증점제에는 실리카겔, 메틸셀룰로오스 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
바람직하게, 사용되는 안료에는 감열변색안료 및/또는 감광변색안료가 포함된다.
바람직하게, 상기 태양광 발전 건축자재 보호층에는 세라믹필름, 에틸렌-초산에틸렌 공중합체(EVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리올레핀 엘라스토머(POE), 실리카겔, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 무기유리, 유기유리(PMMA) 및 폴리카보네이트(PC)중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
그중, 상기 보호층에는 세라믹 필름만이 포함되고, 상기 보호층에 사용되는 세라믹 필름에는 산화물, 질화물 및 불화물중의 하나 또는 여러가지가 포함된다. 상기 산화물에는 산화규소, 산화아연 및 산화티타늄 중의 하나 또는 여러가지가 포함되며, 상기 질화물에는 질화 알루미늄 및/또는 질화규소가 포함되며, 상기 불화물에는 테프론이 포함된다.
그중, 상기 보호층에는 접착필름이 포함되고, 즉 EVA、PVB、POE 및 실리카겔 중의 하나 또는 여러가지인 경우, 상기 보호층에는 프런트 필름이 더 포함된다.
그중, 프런트 필름에는 유리 및/또는 고분자재료가 포함된다.
바람직하게, 상기 고분자재료에는 PMMA、PC、ETFE、PVDF、FEP、PET 및 PET/ PE중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
바람직하게, 상기 세라믹필름의 두께는 0.4∼1000μm이다.
바람직하게, 상기 세라믹필름은 ，화학기상증착법에 의해 제조된다.
바람직하게, 상기 표면층, 발전층 및 제1기판의 조합은 제2기판위에 부착할 수 있고, 제2기판에는 유리, 금속판, 시멘트계판재, 목재판, 죽재판, 석재판, 콘크리트판, 비닐판, 타일 또는 기와장 중의 하나 또는 여러가지가 포함된다.
본 발명은,
1) 발전층을 기판층위에 부착하고, 양극과 음극을 인출하거나, 직접 기판층위에 발전층을 제조하고, 양극과 음극을 인출하거나, 직접 결정실리콘 전지 컴포넌트 또는 , 필름 태양 전지 컴포넌트를 사용하는 단계,
2) 발전층위에 표면층을 제조하고, 상기 표면층은 발전층표면에 액체를 피복시켜, 고체화하여 얻어지는 단계를 포함하는
태양광 발전 건축자재의 제조방법.
바람직하게, 단계1) 중의 상기 기판에 대한 세척을 진행한다. 표준 세척공정은 다음과 같다.
칩장착→세제 롤러 브러쉬 세척→순수 롤러 브러쉬 세척→초음파→ BJ스프레이→순수 스프레이→순수 세정→에어나이프 건조→커팅.
그중, 세척기 단계별 공정의 파라미터는 다음과 같다.
(1) 롤러브러쉬 단계: 롤러 브러쉬의 회전속도는 400r/min이고, 상하스프레이 물압력은 1.0∼1.3MPa이고, 세척제와 탈이온수의 체적비는 1:9이다. (2) 브러쉬 세척 단계: 롤러 브러쉬의 회전속도는 300r/min이고, 상하스프레이 물압력은 0.5∼1.0MPa로 컨트롤한다. (3) 초음파 단계: 초음파 주파수를 18kHz로 고정시키고, 초음파 단계에서 기판 유리가 물에 잠기게 해야 한다. (4) BJ스프레이 단계: BJ스프레이 노즐은 전동방향과 30°각을 이루고, 물압력을 2MPa사이로 컨트롤하며, 기압은 3MPa보다 커야 한다. (5) 순수 스프레이 단계: 상하스프레이의 압력은 0.5∼1.2MPa사이로 컨트롤한다. (6) 순수 세정 단계: 상하스프레이의 압력은 0.5∼1.1MPa사이로 컨트롤한다. (7) 에어나이프 단계: 에어나이프의 압력은 0.4MPa보다 높아야 한다. (8) 정전기 제거: 칩을 건조시킨후 정전기를 제거해야 한다.
바람직하게, 상기 표면층은 수동 스프레이 코팅, 자동 스프레이 코팅, 브러싱, 회전 코팅, 프린트, 인쇄, 슬러리 흐름, 롤러 브러쉬, 블레이드 코팅 또는 도포 등 방법으로 액체재료를 발전층위에 제조한다.
바람직하게, 단계2)중의 상기 고체화 온도는 -10℃∼100℃이고, 고체화 시간은 0.2s ∼48h이다.
표면층 재료를 제조하는 일부 방법은 고온 조건하에서 진행되어야 하는데, 고온은 태양광 발전 컴포넌트에 손상을 준다. 본 발명은 표면층 재료의 레시피를 개진하여, 표면층 재료를 -10℃∼100℃에서 고체화시킬 수 있다. 그리고 표면층의 두께와 레시피를 컨트롤하는 것을 통하여, 표면층이 비교적 높은 투과율을 가지도록 할 수 있다.
상기 제조방법은 전체 과정이 비교적 낮은 온도에서 진행되고, 고온처리가 필요되지 않기 때문에, 에너지 소모를 효과적으로 절감할 수 있고, 전지가 손상되지 않도록 확보할 수 있다.
기존기술과 비교하여, 본 발명의 건축분야에 사용되는 태양광 발전 건축자재의 장점은 다음과 같다.
1) 본 발명은 태양전지의 표면에 표면층을 제조하여, 태양전지 표면이 재래식 건축자재의 질감을 나타내도록 할 수 있어, 발전을 확보함과 동시에, 태양전지가 비교적 높은 전환효율을 유지하게 한다.
2) 본 발명에 사용되는 표면층의 고체화 온도는 -10℃∼100℃사이로서, 태양광 발전 컴포넌트에 손상을 주지 않고, 태양광 발전 컴포넌트위에 경도가 비교적 높은 표면층을 형성할 수 있다.
3) 본 발명에 의해 제조되는 표면층은 태양광 발전 컴포넌트와 견고하게 결합될 뿐만 아니라, 뛰어난 내마모성을 가진다.
4) 본 발명에 의해 제조되는 표면층은 뛰어난 내후성을 가지며, 건물외벽에서 수십년 동안 사용할 수 있다.
5) 본 발명에 의해 제조되는 표면층은 강한 치밀성과 내식성을 가지기 때문에, 표면층내에 피복되는 태양전지를 외부와 효과적으로 격리할 수 있다.
6) 본 발명에 의해 제조되는 발전 건축자재는 성능이 안정적이고, 색상이 선명하며, 장식성이 뛰어나, 넓은 응용 전망을 가진다.
7) 본 발명에 의해 제공되는 발전 건축자재는 태양광을 이용하여 발전하는 기능을 가질 뿐만 아니라, 광학적 조절 작용을 가지는 재료를 표면층으로 사용함으로써, 재래식 태양광 발전 컴포넌트의 거울면 반사로 인한 섬광, 현기증 등 광오염을 단점을 완전히 극복할 수 있다.
도1은 신형 발전 건축자재의 단면 구조도로서, 1은 기판재료(타일, 시멘트소재, 금속판, 플라스틱 필름, 기와장 등), 2는 발전층, 3은 패키지층, 4는 보호층(에나멜)이다.
도2는 300nm-1300nm파장 범위내에서, 상이한 에나멜 보호층의 투과율 그래프이다.
도3은 본 발명에 의해 제공되는 발전 건축자재의 I-V그래프이다.
도4는 본발명의 태양광 발전 건축자재 구조도(세라믹필름을 포함함)로서, 1은 표면층, 2는 발전층, 3은 기판층이다.
도5는 도4에 표시된 태양광 발전 건축자재 측면 구조도로서, 1은 표면층, 2-1은 세라믹필름, 2-2는 태양전지층, 2*2는 음전극면, 2*3은 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도6은 본 발명의 태양광 발전 건축자재 구조도(프런트 필름과 접착필름을 포함함)로서, 1은 표면층, 2는 발전층, 3은 기판층이다.
도7은 도6에 표시된 태양광 발전 건축자재 측면 구조도로서, 1은 표면층, 2-1은 프런트 필름, 2-2는 접착필름, 2-3은 태양전지층, 2*2는 음전극면, 2*3은 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도8은 본 발명의 태양광 발전 건축자재 구조도(세라믹 필름과 접착필름을 포함함)로서, 1은 표면층, 2는 발전층, 3은 기판층이다.
도9는 도8에 표시된 본 발명의 태양광 발전 건축자재 측면 구조도로서, 1은 표면층, 2-1은 세라믹 필름, 2-2는 태양전지층, 3-1은 접착필름, 3-2는 기판, 2*2는 음전극면, 2*3은 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도10은 본 발명의 태양광 발전 건축자재 구조도(프런트 필름과 두층의 접착필름을 포함함)로서, 1은 표면층, 2는 발전층, 3은 기판층이다.
도11은 도10에 표시된 본 발명의 태양광 발전 건축자재 측면 구조도로서, 1은 표면층, 2-1은 프런트 필름, 2-2는 접착필름, 2-3은 태양 전지층, 3-1은 접착필름, 3-2는 기판, 2*3은 음전극면, 2*4는 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도12는 본 발명의 태양광 발전 건축자재 구조도(세라믹 필름과 두층의 접착필름을 포함함)로서, 1은 표면층, 2는 발전층, 3은 제1기판층, 4는 제2기판층이다.
도13은 도12에 표시된 태양광 발전 건축자재 측면 구조도로서, 1은 표면층, 2-1은 세라믹필름, 2-2는 태양전지층, 3-1은 접착필름, 3-2는 제1기판, 4-1은 접착필름, 4-2는 제2기판, 2*2는 음전극면, 2*3은 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도14는 본 발명의 태양광 발전 건축자재 구조도(프런트 필름과 3층 접착필름을 포함함)로서, 1은 표면층, 2는 발전층, 3은 제1기판층, 4는 제2기판층, 2-1은 프런트 필름, 2-2는 접착필름, 2-3은 태양전지층, 3-1은 접착필름, 3-2는 제1기판, 4-1은 접착필름, 4-2는 제2기판, 2*3은 음전극면, 2*4는 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도15는 도14에 표시된 태양광 발전 건축자재 측면 구조도로서, 1은 표면층, 2-1은 프런트 필름, 2-2는 접착필름, 2-3은 태양전지층, 3-1은 접착필름, 3-2는 제1기판, 4-1은 접착필름, 4-2는 제2기판, 2*3은 음전극면, 2*4는 양전극면, e1은 인출음전극, e2는 인출양전극이다.
도16은 300nm∼1300nm파장 범위내에 있어서, 본 발명 실시예6의 표면층의 투과율 그래프로서, 그 가중평균 투과율은 85 %이다.
도17은 300nm∼1300nm파장 범위내에 있어서, 본 발명 실시예7의 표면층의 투과율 그래프로서, 그 가중평균 투과율은 35 %이다.
도18은 300nm∼1300nm파장 범위내에 있어서, 본 발명 실시예8의 표면층의 투과율 그래프로서, 그 가중평균 투과율은 52 %이다.
도19는 300nm∼1300nm파장 범위내에 있어서, 본 발명 실시예9의 표면층의 투과율 그래프로서, 그 가중평균 투과율은 10 %이다.
아래에서는 도면과 결합하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 살펴보기로 하는 바, 이는 본발명을 설명하기 위한 것이지, 제한하는 것은 아니다.
도1을 참조하면, 신형의 발전 건축자재를 나타낸다.
아래로부터 위로 볼때, 이 발전 건축자재는 기판재료1, 필름태양전지 및 전류유도대2 및 보호층3(에나멜필름)이 포함된다.
상기 기판재료는 유리, 타일, 시멘트소재, 금속판, 플라스틱 필름, 기와장 등을 사용할 수 있다.
상기 필름 태양전지는 여러가지 태양전지의 핵심구조로 사용할 수 있으며, 구체적으로는 CIGS필름 태양전지, GaAs필름 태양전지, 비결정 실리콘 필름 태양전지, CdTe필름 태양전지, OPV필름 태양전지, CZTS필름 태양전지 또는 페로브스카이트 필름 태양전지가 포함될 수 있다.
상기 보호층 필름의 최적 두께는 0.01~5mm이고, 비교적 두꺼운 필름은 보호 효과는 좋으나, 분명히 보호층의 투과율이 떨어지게 된다.
상기 필름은 에나멜막을 사용할 수 있고, 발전 건축자재는 광택 에나멜, 반광택 에나멜, 무광택 에나멜 및 파열무늬 에나멜을 사용할 수 있으며, 수요에 따라 에나멜막을 가지각색으로 만들 수 있다. 본 분야의 일반적인 방법에 따라, 보호층을 될수 있는 한 투명하게 만들어, 태양광이 최대한으로 통과되게 하며, 본 발명중의 에나멜층 도입하고, 에나멜층에 선택적으로 착색하는 것을 통하여, 발전 건축자재가 주변환경에 잘 어울리게 함으로써, 태양전지의 응용범위를 넓힐 수 있다.
본 발명에 사용되는 에나멜막은 바람직하게 무기 규산염재료 또는 무기/유기 복합재료를 사용할 수 있고, 그 성분으로는 0, Na, Ga, Mg, S, Si, Al, Ca, Co, K, Zr, Ba, P 및 B 등 원소들 중의 여러가지가 포함되며, 이 원소들을 함유하는 원료(산화물 또는 상응하는 염, 예를 들어, 규산나트륨, 수산화 마그네슘, 탄산칼륨)를 저온에서 반응시켜 에나멜을 형성할 수 있다.
0.05MgSO4, 0.05CaO, 0.15ZrO, 0.70Na2SiO3, 0.05Al2(SO4)3으로 에나멜을 제조할 경우, 상기 에나멜원료 성분 비례에 따라, 정확하게 각종 원료를 취하여, 30-35wt%의 물을 넣고, 볼밀 분쇄기에 넣어, 36∼40h 분쇄하여, 에나멜의 입도를 250메시의 체잔량이 0.015%이내까지 분쇄하여, 합격된 에나멜 연마재료를 얻는다.
상기 원료는 규산염 티탄산나트륨，석영사, 장석분, 탄산나트륨, 질산나트륨3.7~4.0중량부, 빙정석, 이산화지르코늄, 인산알루미늄, 질산코발트, 질산니켈, 산화아연, 탄산바륨 등 원료를 상이한 산화물의 내원으로 한다.
상기 연마재료를 고온(800~850℃)하에서 소결하고, 담금질 및 분쇄를 통해 에나멜 재료를 얻는데, 이 에나멜은 볼밀로 분쇄해서 미세입자를 얻어, 잉크젯 프린트 또는 직접 스프레이에 적용할 수 있다.
에나멜재료로 사용할 수 있는 성분으로는
0.06MgSO4 , 0.10CaO, 0.12ZrO, 0.64Na2SiO3, 0.05Al2(SO4)3, 0.03Co2O3, 또는 0.06BaSO4, 0.11CaO, 0.13TiO2, 0.65Na2SiO3, 0.04Al2(SO4)3, 0.01Co2O3, 0.10BaSO4, 0.10TiO2, 0.75K2SiO3, 0.04Al2(S04)3, 0.01Co2O3, 또는 0.06MgS04, 0.10TiO2, 0.12ZrO, 0.605K2SiO3, 0.085Al2(S04)3, 0.03CoCl2，또는 0.08BaO, 0.10Ga203, 0.12ZrO, 0.565K2SiO3, 0.085Al2(S04)3, 0.03CoCl2, 0.02B203 등도 포함될 수 있다.
아래 실시예에 있어서, 상기 수성에나멜은 상기 재료 중의 어느 하나를 사용할 수 있다.
그리고 상기 필름내에 각종 도팬트를 첨가하여, 일정한 파장범위내에 투과되게 할 수 있다. 예를들면, 2-(2'-히드록시-5'-메틸)-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-t- 부틸-5'-메틸)-5-클로로-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'5'-디-t-부틸)-5- 클로로-벤조트리아졸, 2'-(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로- 벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸)- 벤조트리아졸 중의 하나 또는 여러가지로 구성되는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제를 첨가하여, 자외선 흡수를 실현할 수 있으며, 인듐주석 산화물, 안티몬주석 산화물, 삼산화텅스텐, 삼산화 몰리브덴, 텅스텐 브론즈 또는 산화물 결함을 가지는 황화동 중의 하나 또는 여러가지를 첨가하여 근적외선에 대한 조절을 실현할 수 있으며, 풀러린 파생물 PC61BM 또는 PC71BM(CN106025080A를 참조)을 넣거나, 기타 착색 작용을 가지는 재료를 넣어, 가시광에 대한 흡수를 조절할 수 있다.
상기 필름은 불소를 함유하는 고분자 화합물을 사용할 수도 있으며, 상기 불소함유 고분자 화합물의 전형적인 예로는 테프론으로서, 0.01~1mm 두께의 불소함유 고분자 화합물을 보호층으로 할 때, 투광율이 보증될 뿐만 아니라, 태양전지의 외관을 개변시킬 수 있다.
300-1300nm파장범위내에서, 상기 보호층의 필름의 투과율은 0%-79%로서, 본 분야의 기술자라면 수요에 따라, 이에 대해 적당히 개진하여, 필름내에 특정된 성분을 첨가하거나 도핑하는 것을 통하여, 특정된 파장에서의 흡수 또는 높은 투과율을 확보할 수 있다. 도2에 표시된 에나멜층 재료의 흡수 스펙트럼을 살펴보면, 300-400， 400-500， 500-600， 600-700， 700-760, 760-860， 860-1300nm의 상이한 파장 범위에서 적어도 한곳에서의 투과율이 0%-79%이고, 피복막 종류가 다름에 따라, 가시광 및 760-1300nm 파장의 광에 대해서 투과율이 위로부터 아래로, 점차 낮아졌다.
도3은 일종의 발전 건축자재의 I-V 효율 그래프로서, 도1에 표시된 구조를 가지며, 도3에 표시된 바와 같이, 소면적 발전 건축자재의 전환효율은 14%이상이다.
실시예1
두께가 0.2mm인 플렉시블 스테인리스 호일을 기판로, 그위에 발전 전극층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되고, 전지층위에 보호층이 설치되는 발전 건축자재이다. 보호층의 재질은 수성 에나멜을 사용하고, 수성 에나멜은 가용성 규소 무기 금속염으로서, 그 두께는 0.1mm이고, 대리석 무늬를 가진다.
구체적인 제조방법:
플렉시블 스텐레이스 호일 라이너를 깨끗이 씻은 후, 마그네트론 스퍼터링 장치에 넣는다. 스텐레이스 중의 원소가 태양전지내로 확산되는 것을 방지하기 위해, 먼저 0.5μm의 WTi장벽층 한층을 스퍼트링한다. Ar 가스를 분위기 가스로 하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa로 하고, 기초 진공도를 2.0×10-3Pa로 하며, 스퍼터링시 기판을 가열하지 않는다. 3서브층 공법으로 Mo막을 제조하고, 제1층 스퍼트링 기압을 1.5Pa，제2층 스퍼트링 기압을 0.6Pa，제3층 스퍼트링 기압을 1.5Pa로 한다. Mo막위에 스퍼트링법으로 2μm의 CIGS 필름을 증착하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa，기초 진공도를 1.5×10-3Pa로 하며, 그후, 셀레늄화 어닐링 처리를 진행한다. 셀레늄화된 필름을 황산카드뮴, 티오우레아 및 암모니아수로 된 혼합용액중에 넣고, 70℃하에서 50nm CdS을 증착한다. 그다음 필름을 다시 스퍼트링 챔버에 넣고, O2+Ar를 분위기 가스로 하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa로 하고, 기초 진공도를 2.0×10-3Pa로 하며, 스퍼트링시 기판 온도를 200℃로 유지하면서, 각기 고유 ZnO 필름 및 AZO 필름을 증착한다. 나중에, 증발법으로 Ni-Al 그리드를 증착시켜, 플렉시블 필름 태양전지판을 얻는다.
보호층은 잉크젯 프린트 방식으로 형성되고, 사용되는 에나멜층의 원료로는 초산 코발트, 염화 제일철, 크롬산칼륨 및 차아염소산 지르코늄을 포함하며, 보통 방식(물 또는 알코올계 용매로 용해한 후 OP, 수성 아크릴산 유액을 첨가함)으로 에나멜재료 용액을 형성한 후, 에나멜 색상의 수요에 따라, 상이한 프린터 장치에 넣어, 직접 대리석 무늬로 프린터하여, 발전 건축자재를 얻는다.
발전 건축자재는 대리석 무늬를 가지며, 500-700nm에서의 가시광 투과율은 71%이고, 태양광 발전 전환율은 14.6%이다.
실시예2
두께가 8.0mm인 타일을 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되는 발전 건축자재이다. 전지층은 CdTe태양전지 구조를 가진다.
구체적인 제조방법:
먼저 깨끗이 씻은 기판을 스퍼트링 장치에 넣고, Ar 가스를 분위기 가스로 하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa로 하고, 기초 진공도를 1.5×10-3Pa로 하며, 기판위에 한층의 투명한 전도성 산화물 주석 인듐 산화물 필름을 스퍼트링법으로 증착한다. 그후, 스크린 인쇄법으로 CdS 슬러리를 필름위에 피복시키고, 120℃하에서 3h 건조하고, N2 분위기하에서 2h 소결하며, 소결온도를 650℃로 한다. 그다음 CdTe 파우더를 함유하는 슬러리를 CdS위에 인쇄하고 lh 소결시킨다. 나중에, CdTe위에 카본 전극과 Ag 슬러리를 인쇄하여 인출 전극으로 한다. 전지층위에 보호층을 설치하고, 보호층의 재질은 수성에나멜을 사용하며, 수성에나멜은 가용성 무기 금속염을 포함하며, 그 두께는 0.1mm이고, 대리석 무늬를 가진다.
에나멜용액을 스프레이, 스크린 인쇄, 슬러리 흐름 방식으로 전지층의 표면에 피복시킬 수 있으며, 450-760nm에서의 광투과율은 52%이고, 얻어지는 전지의 광전 전환율은 14.1%이상이며, 건물의 외벽에 사용할 수 있다.
실시예3
두께가 1.0cm인 질화알루미늄 세라믹을 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되고, 전지층위에 패키지층과 보호층이 설치되는 발전 건축자재이다. 보호층의 재질을 테프론층이고, 그 두께는 0.05mm이며, 표면은 짙은 회색이고, 발전층의 표면에는 4층이하의 그래핀층이 설치된다.
전지의 제조는 실시예1을 참조할 수 있고, 그래핀층은 저온 방식으로 형성할 수 있고, 발전층에 대한 불리한 영향을 피면하기 위하여, 그래핀층은 400℃이하 저온에서 형성시켜야 한다.
이 실시예에서 얻어지는 전지의 450-760nm에서의 광투과율은 21%이고, 광전 전환율은 14.0%이상이며, 건물의 외벽에 사용할 수 있다.
실시예4
폴리이미드 필름을 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되고, 전지층위에 패키지층과 보호층이 설치되는 발전 건축자재이다. 보호층의 재질은 테프론이고, 그 두께는 0.05mm이며, 표면은 베이지색이다. 전지의 제조는 실시예1을 참조할 수 있다.
이 실시예에서 얻어지는 전지의 500-760nm에서의 광투과율은 50%이고, 광전 전환율은 14.2%이상이다.
실시예5
에나멜을 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되고, 전지층위에는 보호층이 설치되는 발전 건축자재이다. 보호층의 재질은 테프론이고, 그 두께는 0.6mm이며, 표면은 백색이다. 전지의 제조는 실시예1을 참조할 수 있고, 전지 표면에 그래핀층을 제조하며, 그래핀층은 15층을 초과하지 않는다. 그래핀층은 저온방식으로 형성할 수 있고, 발전층에 대한 간섭을 피면하기 위하여, 그래핀층은 400℃이하 저온에서 형성시켜야 한다.
이 실시예에서 얻어지는 전지의 450-760nm에서의 광투과율은76%이고, 광전 전환율은 14.2%이상이다.
실시예6
도4, 5에는 위로부터 아래로 차례대로 표면층, 발전층, 기판층을 포함하고,
두께가 0.2mm인 플렉시블 스텐레이스 호일을 기판로, 그위에 발전층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되고, 발전층위에 표면층이 설치되는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다.
발전층의 제조방법:
플렉시블 스텐레이스 호일 라이너를 깨끗이 씻은 후, 마그네트론 스퍼터링 장치에 넣는다. 스텐레이스 중의 원소가 태양전지내로 확산되는 것을 방지하기 위해, 먼저 1.0m의 WTi장벽층 한층을 스퍼트링한다. Ar 가스를 분위기 가스로 하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa로 하고, 기초 진공도를 2.0×10-3Pa로 하며, 스퍼터링시 기판을 가열하지 않는다. 3서브층 공법으로 Mo막을 제조하고, 제1층의 스퍼트링 기압을 1.5Pa，제2층의 스퍼트링 기압을 0.6Pa，제3층의 스퍼트링 기압을 1.5Pa로 한다. Mo막위에 스퍼트링법으로 1.2μm의 CIGS 필름을 증착하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa，기초 진공도를 1.5×10-3Pa로 하며, 그후, 셀레늄화 어닐링 처리를 진행한다. 셀레늄화된 필름을 황산카드뮴, 티오우레아 및 암모니아수의 혼합용액중에 넣고, 70℃하에서 30nm CdS을 증착한다. 그다음 필름을 다시 스퍼트링 챔버에 넣고, O2+Ar를 분위기 가스로 하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa로 하고, 기초 진공도를 2.0×10-3Pa로 하며, 스퍼트링시 기판 온도를 200℃로 유지하면서, 각기 고유 ZnO 필름 및 AZO 필름을 증착한다. 나중에, 증발법으로 Ni-Al 그리드를 증착시켜, 플렉시블 필름 태양전지판을 얻는다. 그후, RF스터트링법으로 15μm의 질화알루미늄 한층을 증착하여, 최종적으로 발전층을 형성한다.
프린트법으로 표면층을 제조하고, 표면층은 모액을 주로 하고, 무기안료를 보조로 한다. 중량부로 계산하여, 모액이 155중량부, 안료가 7중량부를 차지하며, 안료는 동일한 중량의 티탄백분말과 산화철홍분말을 사용한다. 상기 모액은 탈이온수 764중량부, A1522 가교제 0.4중량부, 250HBR 셀룰로오스 3중량부, 5040 분산제 1.5중량부, AMP-95 다기능 첨가제 1.5중량부, M30 살균제 2.5중량부, R103 성형제 21중량부, 에틸렌글리콜 4중량부, C-12 막형성첨가제 9.5중량부, 유기실리콘 광확산제 0.1중량부, 반도체 산화세륨 양자점 0.02중량부, 그래핀 0.001중량부, 소프 프리 중합 실리콘 아크릴산 에멀전 21중량부, 코어-쉘 구조 공중합 셀프 가교 실리콘 아크릴산 에멀전 90중량부 및 유기 실리콘 그래프트 아크릴산 에멀전 70중량부가 포함된다. 제조된 표면층의 두께는 0.01mm, 그 고체화 온도는 90℃이고, 고체화 시간은 lh이다.
도16은 태양광 발전 건축자재 표면층의 300∼1300nm에서의 가시광 투과율 그래프로서, 그 가중평균 투과율은 85%이다.
실시예7
도6, 7에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층 및 기판층이 포함되고,
두께가 2.0mm인 유리를 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다. 전지의 제조공정은 실시예1과 유사하고, 다른점이라면, CIGS필름을 Cu2(ZnSn)(SSe)4로 바꾸고, 필름의 뒤처리 공정을 셀레늄화 또는 황화로 바꾼다는 것이다. 전지층위에 보호층을 설치하고, 보호층은 EVA과 유리로 하며, 표면층은 수동 스프레이 방식으로 제조하여 얻는다.
중량부로 계산하여, 모액이 186중량부, 안료가 5중량부를 차지한다. 모액에는 칼륨 물유리 45중량부가 포함되고, 충전재 130중량부는 활석분, 탄산칼슘, 카올린을 2:1:1 중량비로 혼합하여 구성된다. 그리고 또 유기 실리콘 수지 0.2중량부, 실리카겔 3중량부, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트 1중량부, 에틸렌트리아민 6중량부, 물 20중량부, 황산바륨 광확산제 0.2중량부가 포함된다. 안료 5중량부는 미네랄 그릴과 웅황을 1:3의 중량비로 혼합하여, 두께가 2mm인 표면층이 제조되며, 그 고체화 온도는 20℃이고, 고체화 시간은 2h이다.
도17은 태양광 발전 건축자재 표면층의 300∼1300nm에서의 가시광 투과율 그래프로서, 가중평균투과율은 35%이다.
실시예8
도6, 7에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층 및 기판층을 포함하고,
두께가 8.0mm인 타일을 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 도선이 인출된 전극이 설치되는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다. 전지층은 CdTe태양전지 구조를 가지며, 구체적인 제조공정으로는, 먼저 깨끗이 씻은 기판을 스퍼트링 장치에 넣고, Ar가스를 분위기 가스로 하고, 스퍼트링 기압을 0.7Pa로 하고, 기초 진공도를 1.8×10-3Pa로 하며, 기판위에 한층의 투명한 전도성 산화물 주석 인듐 산화물 필름을 스퍼트링법으로 증착한다. 그후, 스크린 인쇄법으로 CdS 슬러리를 필름위에 피복시키고, 100℃하에서 2h 건조하고, N2 분위기하에서 0.5h 소결하며, 소결온도를 680℃로 한다. 그다음 CdTe 파우더를 함유하는 슬러리를 CdS위에 인쇄하고 lh소결시킨다. 나중에, CdTe위에 카본 전극과 Ag 슬러리를 인쇄하여 인출 전극으로 한다. 전지층위에 보호층을 설치하고, 보호층은 PVB와 ETFE를 사용하며, 다음 보호층위에 표면층을 제조하고, 표면층의 두께를 0.1mm로 하고, 그 원료는 아래와 같다.
중량부로 계산하여, 모액이 100중량부, 안료가 5중량부를 차지한다. 상기 모액 원자재로는 모재, 충전재, 첨가제가 포함되고, 모재가 60중량부, 충전재가 15중량부, 첨가재가 3.8중량부를 차지한다. 상기 모재에는 플루오르화 탄소 수지가 포함되고, 안료는 천연 미네랄 안료를 사용하고, 천연 미네랄 안료에는 운모, 산호 두가지가 포함되며, 충전재에는 규회석분말, 석영분말 및 벤토나이트가 포함되고, 그 중량비는 1:1.5:0.8이며, 첨가제에는 디메틸 술폭시드 0.2중량부, 폴리카르복실산 나트륨 1.1중량부, 유화실리콘오일 0.3중량부, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트 1.5중량부, o-페닐페놀 0.2중량부, 메틸셀룰로오스 0.5중량부가 포함된다.
표면층을 구성하는 액체원료를 슬러리흐름법으로 전지층의 표면에 피복시키고, 고체화 온도는 100℃, 고체화 시간은 0.2s이다. 도18은 표면층의 300∼1300nm에서의 가시광 투과율 그래프로서, 가중평균투과율은 52%이다.
실시예9
도4, 5에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층 및 기판층을 포함하고,
두께가 20.0mm인 질화알루미늄 세라믹을 기판로, 그위에 전지층을 설치하고, 전지층은 비결정실리콘전지를 사용하며, 도선이 인출된 전극이 설치되는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다. 전지층위에는 보호층이 설치되고, 보호층의 재질은 이산화규소 세라믹 필름이며, 그 두께는 5μm이며, 이산화규소는 반응 및 스퍼트링을 통해 얻으며, 진공도가 2.0×10-3Pa에 달한 후, 작업을 시작한다. 600W의 정출력으로 스퍼트링을 진행하고, 스퍼트링 기압을 0.6Pa로 하고, 스퍼트링 분위기를 Ar+02로 하며, 그중, Ar: 02는 3:1이다. 타겟재료는 6N순도의 단결정 실리콘이고, 타겟 기판 거리는 60mm이다.
표면층은 인쇄법을 통해 얻으며, 중량부로 계산하여, 모액이 240중량부, 안료가 10중량부를 차지한다. 모액에는 나트륨 물유리 75중량부, 충전재 112중량부가 포함되고, 충전재는 규회석분말, 규산알루미늄, 카올린을 혼합하여 구성되고, 그 중량비는 3: 2: 5이다. 그리고 또 유기 실리콘 수지 0.1중량부, 메틸셀룰로오스 5중량부, 2,2,4-트리메틸-1,3- 펜탄디올 모노이소부티레이트 5중량부, m-페닐렌디아민 6중량부, 물 14중량부, 유기실리콘 광확산제 0.05중량부가 포함된다. 안료 10중량부는 프탈로시아닌이고, 얻어지는 표면층의 두께는 0.5mm이고, 고체화 온도는 -10℃이고, 고체화 시간은 48h이다.
도19는 태양광 발전 건축자재 표면층의 300∼1300nm에서의 가시광 투과율 그래프로서, 가중평균투과율은 45%이다.
실시예10
도8, 9에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층 및 기판층을 포함하고,
다결정 실리콘 컴포넌트 제품을 사용하고, 두께가 5mm이고, 흡수율이 1%미만인 타일을 기판로 하고, 발전층위에 도선이 인출된 전극이 설치되고, 전지층 위에는 보호층이 설치되는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다. 보호층은 이산화규소 세라믹 필름이다.
표면층은 자동 스프레이법으로 제조되고, 원자재로는 모액과 안료가 포함되며, 중량부로 계산하여, 모액이 75중량부, 안료가 1중량부를 차지한다. 상기 모액의 원자재로는 모재, 충전재, 첨가제가 포함되며, 모재가 70중량부, 충전재가 10중량부, 첨가제가 6중량부를 차지한다. 상기 모재는 플루오르화탄소 수지를 사용하고, 안료는 인조안료를 사용하며, 인조안료는 감청을 사용하고, 충전재에는 석영분말 및 침전 황산바륨이 포함되며, 첨가제에는 글리세린 0.4중량부, 폴리카르복실산나트륨염 1.0중량부, 폴리옥시에칠렌- 폴리옥시프로판올아민에테르 0.4중량부, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트 2중량부, 과황산암모늄 0.1중량부, 히드록시메틸슬루로오스 0.6중량부가 포함된다.
표면층을 구성하는 액체원료를 프린트 형식으로 전지층의 표면에 피복시키고, 표면층의 두께는 0.3mm이고, 고체화 온도는 50℃이고, 고체화 시간은 1s이다. 표면층의 300∼1300nm에서의 가중평균투과율은 45%이다.
실시예11
도10, 11에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층 및 기판층을 포함하고,
시판 단결정 전지 컴포넌트 제품을 사용하고, 두께가 2mm인 유리를 기판로 하고, 발전층위에 도선이 인출된 전극이 설치되고, 그위에 보호층이 설치되는 태앵발전 건축자재가 표시되어 있다. 보호층은 실리카겔과 프런트 필름으로 구성되고, 프런트 필름은 ETFE를 사용한다.
표면층은 회전코팅 방법으로 제조하고, 원자재에는 모액과 안료가 포함되며, 중량부로 계산하여, 모액이 140,중량부 안료가 5중량부를 차지한다.
상기 모액에는 탈이온수 800중량부, A151가교제 0.3중량부, 250HBR슬룰로오스 2중량부, 5040분산제 0.5중량부, AMP-95다기능 첨가제 3중량부, M30살균제 1중량부, R103성형제 15중량부, 에틸렌글리콜 6중량부, C-12막형성첨가제 8중량부, 나노이산화규소 광확산제 0.1중량부, 소프 프리 중합 실리콘 아크릴산 에멀전 28중량부, 코어-쉘 구조 공중합 셀프가교 실리콘 아크릴산 에멀전 70중량부, 유기 실리콘 그래프트 아크릴산 에멀전 110중량부가 포함되고, 안료는 1중량부의 아조안료를 사용한다. 제조된 표면층의 두께는 0.05mm이고, 고체화 온도는 -10℃이고, 고체화 시간은 30h이다.
본 실시예에서 얻어지는 전지의 300∼1300nm에서의 가중평균투과율은 55%이다.
실시예12
도12, 13에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층, 제1기판층, 제2기판층을 포함하는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다. 상기 태양광 발전 건축자재의 발전층은 단결정 실리콘 전지 컴포넌트를 사용하고, 컴포넌트를 기와장위에 부착하고, 전지 컴포넌트위에는 도선이 인출된 전극이 설치되며, 발전층위에는 표면층이 설치된다.
표면층의 제조방식은 실시예7을 참조하기 바란다.
실시예13
도14, 15에는 위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층, 제1기판층, 제2기판층을 포함하는 태양광 발전 건축자재가 표시되어 있다.
상기 태양광 발전 건축자재의 발전층은 단결정 실리콘 전지 컴포넌트를 사용하고, 컴포넌트를 타일위에 부착하고, 전지 컴포넌트위에는 도선이 인출된 전극이 설치되며, 발전층위에는 표면층이 설치되어 있다.
표면층의 제조방법은 실시예9를 참조하기 바란다.
실시예14
위로부터 아래로, 차례대로 표면층, 발전층, 제1기판층, 제2기판층을 포함하는 태양광 발전 건축자재이다.
발전층은 비결정 실리콘 필름 전지 컴포넌트를 사용하고, 컴포넌트를 시멘트계 판재에 부착하고, 전지컴포넌트위에는 도선이 인출된 전극이 설치되며, 발전층위에는 표면층이 설치되어 있다.
표면층의 제조방법은 실시예8을 참조하기 바란다.
마지막으로 설명하기 싶은 것은, 상기 실시예들은 본 발명의 기술수단을 설명하기 위한 것이지, 제한하려는 것은 아니다. 실시예에 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 보통 기술자라면, 본 발명의 기술수단에 대한 수정 또는 등가대체는 모두 본 발명 기술수단의 사상과 범위를 벗어나지 않고, 모두 본 발명의 특허청구범위에 속한다는 점에 대해 이해해야 한다.

Claims (22)

  1. 기판, 발전층 및 보호층을 포함하고,
    상기 발전층은 상기 기판위에 설치되고, 상기 보호층은 상기 발전층위에 피복되고,
    상기 기판은 유리, 금속판, 시멘트계 판재, 플렉시블 플라스틱 필름, 타일 또는 기와장이며,
    300nm~1300nm파장 범위내에서, 상기 보호층의 가중평균투과율이 0%~79%인
    발전 건축자재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 두께는 0.01mm∼5cm인
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전층에는 구리 인듐 갈륨 셀레늄（CIGS） 필름 태양전지, 갈륨비소(GaAs) 태양전지, 결정 실리콘 태양전지, 실리콘계 필름 태양전지, 카드뮴 텔루르(CdTe) 필름 태양전지, 유기 태양전지, 구리아연주석황(CZTS) 필름 태양전지 또는 페로브스카이트(CaTiO3) 필름 태양전지의 구조가 포함되는
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층의 재질은 무기 규산염 재료 또는 무기/유기 복합재료인
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 0.01~5mm인
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양전지에는 패키지층이 더 포함되고, 상기 패키지층은 상기 발전층과 상기 보호층 사이에 위치하며, 상기 패키지층 재료에는 에틸렌-옥텐 공중합체 또는 에틸렌-초산비닐 공중합체가 포함되는
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패키지층의 두께는 0.05~3mm인
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재.
  8. 1) 발전층을 기판위에 부착하고, 양극과 음극을 인출하거나, 또는 직접 기판위에 발전층을 제조하고, 양극과 음극을 인출하는 단계, 및
    2) 실온에서 액체상태의 보호층 재료를 피복하여, 실온에서 8~12시간 고체화시킨 후, 견고한 에나멜질 보호층을 형성하는 단계를 포함하는
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 발전 건축자재의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 발전층을 제조하기 전에 연마 처리와 청정 처리가 필요되며, 처리후의 상기 기판 표면의 조도는 100nm미만이며, 접촉각은 5-15°인
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    단계 1)에는 양극과 음극을 인출한 후, 그위에 패키지층을 형성하는 단계를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 발전 건축자재의 제조방법.
  11. 표면층, 발전층 및 기판층을 포함하고, 상기 표면층은 직접 상기 발전층의 표면에 액체를 피복시켜 고체화하여 얻어지며, 300nm∼1300nm 파장범위내에서 상기 표면층의 가중평균 투과율은 10%∼85%인
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 표면층의 두께는 0.01~5mm인
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  13. 제 11 항에 있어서,
    300nm∼1300nm파장범위내에서 상기 표면층의 가중평균 투과율은 45%∼75%이고, 헤이즈는 10%∼99%인
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 표면층 원료에는 고체화 모액과 충전 안료가 포함되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 표면층 원료에는 나노입자, 양자점 및 그래핀 중의 하나 또는 여러가지가 더 포함되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 발전층과 기판층은 결정 실리콘 태양전지 컴포넌트 또는 필름 태양전지 컴포넌트로 조합되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 발전층에는 태양전지층과 보호층이 포함되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  18. 제 11 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 기판층에는 유리, 금속판, 플렉시블 플라스틱 필름 및 타일 중의 하나 또는 여러가지가 포함되고,
    상기 발전층의 태양전지층에는 구리 인듐 갈륨 셀레늄（CIGS） 태양전지, 갈륨비소 태양전지, 비결정 실리콘 태양전지, 카드뮴 텔루르 태양전지, 염료감응형 태양전지, 구리아연주석황 태양전지 또는 페로브스카이트 태양전지가 포함되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 보호층에는 세라믹필름, 에틸렌-초산에틸렌 공중합체(EVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리올레핀 엘라스토머(POE), 실리카겔, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 무기유리, 유기유리(PMMA) 및 폴리카보네이트 중의 하나 또는 여러가지가 포함되고,
    그중, 상기 보호층에는 세라믹 필름만이 포함되거나, 또는
    그중, 상기 보호층에는 에틸렌-초산에틸렌 공중합체, 폴리비닐부티랄, 폴리옥시에틸렌 및 실리카겔 중의 하나 또는 여러가지가 포함되는 경우, 상기 보호층에는 프런트 필름이 더 포함되고,
    상기 프런트 필름에는 무기유리 및/또는 고분자재료가 포함되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 고분자재료에는 유기유리, 폴리카보네이트(PC), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드 , 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리에틸렌 중의 하나 또는 여러가지가 포함되는
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재.
  21. 1) 발전층을 기판층위에 부착하고, 양극과 음극을 인출하거나, 또는 직접 기판층위에 발전층을 제조하고, 양극과 음극을 인출하거나, 또는 직접 결정실리콘 전지 컴포넌트 또는 필름 태양전지 컴포넌트를 사용하는 단계, 및
    2) 상기 발전층위에 표면층을 제조하고, 상기 표면층은 발전층표면에 액체를 직접 피복한 후, 고체화하여 얻어지는 단계를 포함하는
    태양광 발전 건축자재의 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 고체화 온도는 -10℃∼100℃이고, 고체화 시간은 0.2s ∼48h인
    것을 특징으로 하는 태양광 발전 건축자재의 제조방법.
KR1020207023449A 2018-02-08 2019-01-31 발전 건축자재 및 그 제조방법 KR20200104410A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810128516.2A CN110137285A (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种用于建筑领域的太阳电池组件及其制备方法
CN201810128516.2 2018-02-08
PCT/CN2019/074214 WO2019154277A1 (zh) 2018-02-08 2019-01-31 一种发电建材及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200104410A true KR20200104410A (ko) 2020-09-03

Family

ID=67548151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207023449A KR20200104410A (ko) 2018-02-08 2019-01-31 발전 건축자재 및 그 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200403557A1 (ko)
EP (1) EP3751623A4 (ko)
JP (1) JP2021512508A (ko)
KR (1) KR20200104410A (ko)
CN (1) CN110137285A (ko)
CA (1) CA3089650C (ko)
WO (1) WO2019154277A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113152829B (zh) * 2021-03-23 2022-06-17 广东职业技术学院 一种感光变色的陶瓷背景墙及其制备方法和应用
CN114464697A (zh) * 2022-02-17 2022-05-10 万卓（武汉）新材料有限公司 一种光伏软瓷饰面砖的制备方法
CN117117015B (zh) * 2023-08-10 2024-03-15 广东南星玻璃有限公司 一种真空光伏装饰玻璃及其真空结构

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3274568B2 (ja) * 1994-05-31 2002-04-15 日本テクニカルシステム株式会社 被膜形成用組成物および被膜形成方法
JP3636547B2 (ja) * 1996-06-17 2005-04-06 シチズン時計株式会社 太陽電池を備える時計
JP2000243986A (ja) * 1999-02-17 2000-09-08 Sharp Corp 太陽電池及びその製造方法
DE10020429A1 (de) * 2000-04-26 2001-11-15 Torsten Niemeyer Dachelement mit integrierter Solarzelle
JP2001354447A (ja) * 2000-06-07 2001-12-25 Central Glass Co Ltd セラミックペーストおよびそれを用いた遮光膜付き窓ガラス
JP2002273327A (ja) * 2001-03-19 2002-09-24 Satoshi Sawamura 透明基材の表面に塗膜を形成する方法
JP2005159343A (ja) * 2003-11-06 2005-06-16 Fuairatsuku Internatl Kk ソーラータイルおよびその施工方法
JP3102919U (ja) * 2004-01-21 2004-07-22 ファイラックインターナショナル株式会社 ソーラタイル
CN100582060C (zh) * 2006-01-20 2010-01-20 珠海东诚化工有限公司 紫外光固化树脂瓷砖及其制备方法
AU2007350532A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Consorzio Universitario Per La Gestione Del Centro Di Ricerca E Sperimentazione Per L'industria Ceramica - Centro Ceramico Ceramic tile with surface functionalized with photovoltaic cells
HU227066B1 (hu) * 2007-12-03 2010-06-28 Miklos Toth Elektromos energiát elõállító napelemes tetõcserép és eljárás annak elõállítására
JP2010034489A (ja) * 2008-06-30 2010-02-12 Mitsubishi Chemicals Corp 膜状太陽電池及び太陽電池パネル
CN101333074B (zh) * 2008-08-07 2011-10-05 河南安彩高科股份有限公司 一种钠钙硅酸盐玻璃组合物及其制法和用途
US8338693B2 (en) * 2009-01-16 2012-12-25 Genie Lens Technology, LLC Solar arrays and other photovoltaic (PV) devices using PV enhancement films for trapping light
CN102859711A (zh) * 2009-11-18 2013-01-02 3M创新有限公司 柔性组件及其制备和使用方法
CN201679166U (zh) * 2010-03-12 2010-12-22 浙江合大太阳能科技有限公司 非晶薄膜光伏瓦
CN201933699U (zh) * 2010-04-20 2011-08-17 上海奇异安建筑材料有限公司 光伏太阳能瓦
JP2012064767A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Fuji Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
CN201877441U (zh) * 2010-12-08 2011-06-22 山东力诺光伏高科技有限公司 一种单彩色太阳能电池组件
JP5422079B2 (ja) * 2011-03-11 2014-02-19 インテレクチュアル ディスカバリー カンパニー リミテッド 光起電力モジュール
CN102339883A (zh) * 2011-10-19 2012-02-01 九江市旭阳光电科技有限公司 光伏组件
CN103413847B (zh) * 2013-08-22 2015-12-23 烟台斯坦普精工建设有限公司 一种屋面光伏瓦及其制备方法
JP6256758B2 (ja) * 2014-03-17 2018-01-10 株式会社スリーボンド 光電変換素子用シール剤
CN105023956A (zh) * 2014-04-28 2015-11-04 陈彩惠 具备图纹的太阳能面板结构
CN106158987A (zh) * 2015-04-08 2016-11-23 陈彩惠 太阳能面板结构
CN107851721A (zh) * 2015-09-07 2018-03-27 杰富意钢铁株式会社 光电转换元件用基板
CN205712901U (zh) * 2016-04-27 2016-11-23 淄博格伦凯陶瓷有限公司 一种印刷大理石纹理瓷砖
CN106025080A (zh) 2016-07-13 2016-10-12 电子科技大学 一种对紫外/可见/红外响应的宽光谱有机探测器件

Also Published As

Publication number Publication date
CA3089650A1 (en) 2019-08-15
EP3751623A1 (en) 2020-12-16
JP2021512508A (ja) 2021-05-13
EP3751623A4 (en) 2022-02-09
WO2019154277A1 (zh) 2019-08-15
CA3089650C (en) 2023-06-27
CN110137285A (zh) 2019-08-16
US20200403557A1 (en) 2020-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7328341B2 (ja) 発電建材及びその製造方法
NL2026856B1 (en) Photovoltaic Devices
TWI379427B (en) Transparent solar cell module
CN109801989B (zh) 一种发电建材及其制备方法
US20200403557A1 (en) Power-generating building materials and preparation process therefof
CN110931592A (zh) 一种用于bipv的铜铟镓硒太阳能电池
CN103413847A (zh) 一种屋面光伏瓦及其制备方法
CN109801988B (zh) 一种发电建材及其制备方法
WO2023077346A1 (en) Solar module and method for producing the same
CN109904244B (zh) 一种光伏建材及其制备方法
CN210607294U (zh) 一种用于bipv的铜铟镓硒太阳能电池
CN210628330U (zh) 一种用于铜铟镓硒电池的光伏盖板玻璃
CN202523741U (zh) 太阳能电池封装用增透玻璃
CN111146301A (zh) 一种光伏建材及其制备方法
CN109830543B (zh) 一种光伏建材及其制备方法
CN109707126B (zh) 一种发电建材及其制备方法
CN210086700U (zh) 一种发电建材
CN216513535U (zh) 一种彩色光伏组件盖板玻璃
CN109860316B (zh) 一种采用光学调控层的发电板及其制备方法
CN112147722A (zh) 一种光伏玻璃用的增透膜及其制备方法和应用
CN106630670B (zh) 一种有序双层膜微球壳结构玻璃及其制造方法
CN202363491U (zh) 一种光伏玻璃
NL2022796B1 (en) Solar energy conversion module
CN111276556A (zh) 一种仿天然石材的太阳电池组件及其制备方法
CN113149458A (zh) 一种彩色光伏组件盖板玻璃及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination