KR20210038009A - 태양광 윈도우 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 태양광 윈도우용 적층체 및 이를 적용한 태양광 윈도우를 제공한다.

Description

태양광 윈도우 {WINDOW COMPRISING SOLAR CELL}
본 명세서는 태양광 윈도우용 적층체 및 이를 포함하는 태양광 윈도우에 관한 것이다.
최근 대두되고 있는 환경 문제와 효율적이 에너지 사용에 대한 극복 방안으로서, 건물이나 차량 등의 창문에 태양전지를 직접 적용하는 태양광 윈도우에 대한 연구가 지속되고 있다.
태양광 윈도우는 외부에서 유입되는 태양광의 투과를 자유롭게 조절하여 에너지 손실을 줄임과 동시에 에너지 효율 향상시키는 등 친환경적으로 에너지를 생산하며 태양광으로부터 입사되는 가시광선 및 적외선을 조절하여 사용자에게는 쾌적한 환경을 제공한다.
일반적으로, 태양광 윈도우 시스템은 가시광선에 의해 윈도우 내부에서 적외선이 발진되고, 발진된 적외선은 내부 전반사로 도광이 되어 태양광 셀에 입사되는 구조로 되어 있다. 그러나, 종래의 태양광 윈도우는 전반사된 적외선의 일부가 태양광 윈도우 외부로 투과되는 등의 문제점으로 인해 태양광 셀에 도달한 적외선의 양이 적어, 태양광 발전 효율이 낮다는 문제점이 있다. 따라서, 태양광 발전 효율을 높이기 위한 태양광 윈도우의 구조적 개선이 필요하다.
한국 특허 공개 제10-2015-002622호
본 명세서는 태양광 윈도우용 적층체 및 이를 포함하는 태양광 윈도우에 관한 것이다.
본 명세서는 유리 기판;
상기 유리 기판의 일면에 구비된 제1 층; 및
상기 유리 기판의 타면에 구비된 제2 층을 포함하는 태양광 윈도우용 적층체에 있어서,
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 각각 하나 이상의 티타늄 산화물층 및 하나 이상의 실리콘 산화물층을 포함하고,
상기 티타늄 산화물층 및 상기 실리콘 산화물층은 교대로 적층되며,
상기 적층체의 굴절률은 1.4 내지 2.4인 것인 태양광 윈도우용 적층체를 제공한다.
또한, 본 명세서는 제1 적층체;
상기 제1 적층체와 대향하여 구비되는 제2 적층체;
상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체 사이에 구비되는 형광체층; 및
상기 제1 적층체, 상기 제2 적층체 및 상기 형광체층의 가장자리에 구비되는 태양광 셀을 포함하고,
상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는 각각 상기 태양광 윈도우용 적층체인 것인 태양광 윈도우를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우용 적층체 및 이를 적용한 태양광 윈도우는 가시광선은 투과하면서, 적외선은 반사되는 효과를 나타낸다. 따라서, 태양광 윈도우 내에서 적외선이 투과하면서 발생하는 에너지 손실을 줄여줌으로써, 태양광 에너지 변환 효율이 향상되는 효과를 나타낸다.
도 1 및 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우용 적층체를 나타낸 도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우를 나타낸 도이다.
도 4는 종래의 태양광 윈도우 내에서 적외선 이동을 나타낸 도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우 내에서 적외선 이동을 나타낸 도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에서 제조된 적층체의 반사율 측정 결과를 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 유리 기판;
상기 유리 기판의 일면에 구비된 제1 층; 및
상기 유리 기판의 타면에 구비된 제2 층을 포함하는 태양광 윈도우용 적층체에 있어서,
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 각각 하나 이상의 티타늄 산화물층 및 하나 이상의 실리콘 산화물층을 포함하고,
상기 티타늄 산화물층 및 상기 실리콘 산화물층은 교대로 적층되며,
상기 적층체의 굴절률은 1.4 내지 2.4인 것인 태양광 윈도우용 적층체를 제공한다.
본 명세서에 있어서, 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.
본 명세서에 있어서, "태양광 윈도우"는 당업계에서 사용되는 의미와 동일하다. 예컨대, 창문에 설치되어 태양광(빛에너지)을 전기 에너지로 변환하는 장치를 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 굴절률은 아베 굴절계를 사용하여 측정 가능하다.
본 명세서에 있어서, 상기 유리 기판의 타면에 구비된 제2 층은 유리 기판에서 제1 층이 구비되지 않은 다른 면에 제2 층이 구비된 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판의 일면에는 하나 이상의 티타늄 산화물층 및 하나 이상의 실리콘 산화물층이 교대로 구비된다. 이 경우, 유리 기판 상에 티타늄 산화물층 또는 실리콘 산화물층만 구비된 경우에 비하여 적외선 반사율을 향상시킴으로, 태양광 윈도우에 적용시 에너지 발전 효율이 증가하는 효과가 있다.
종래에는 유리 기판의 단면에만 코팅층이 형성되어 있었다. 이 경우, 유리 기판에서 코팅층이 형성되지 않은 면에는 빛이 투과되었을 때 빛의 도광 효과가 없으므로, 태양광 셀에 도달하는 에너지원이 감소하고 이에 따라 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제점이 있었다. 반면에, 본 명세서의 일 실시상태는 유리 기판의 양면에 코팅층을 형성함으로써, 빛의 도광 효율을 높여 에너지 변환 효율이 향상되는 효과를 나타낸다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태는 유리 기판의 양면에 코팅층을 형성함으로써, 적외선 반사 효율을 높여 에너지 변환 효율이 향상되는 효과를 나타낸다.
본 명세서에 있어서, “코팅층”은 하나 이상의 티타늄 산화물층 및 하나 이상의 실리콘 산화물층이 교대로 적층된 층을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판은 일면에 제1 층이 구비되고, 타면에 제2 층이 구비된다. 즉, 상기 유리 기판의 양면에 각각 하나 이상의 티타늄 산화물층 및 하나 이상의 실리콘 산화물층이 교대로 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판의 일면에 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층이 구비될 때, 티타늄 산화물층이 유리 기판에 접하도록 구비된다. 예컨대, 상기 유리 기판과 제1 층의 구조는 유리기판/티타늄 산화물(TiO2)층/실리콘 산화물(SiO2)층/티타늄 산화물(TiO2)층/실리콘 산화물(SiO2)층/··· 티타늄 산화물(TiO2)층/실리콘 산화물(SiO2)층으로 구비된 구조일 수 있다.
도 1에는 티타늄 산화물층이 유리 기판에 접하여 구비된 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우용 적층체의 구조를 예시하였다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판의 일면에 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층이 구비될 때, 실리콘 산화물층이 유리 기판에 접하도록 구비된다. 예컨대, 상기 유리 기판과 제1 층의 구조는 유리 기판/실리콘 산화물(SiO2)층/티타늄 산화물(TiO2)층/실리콘 산화물(SiO2)층/··· 실리콘 산화물(SiO2)층/티타늄 산화물(TiO2)층으로 구비된 구조일 수 있다.
도 2에는 실리콘 산화물층이 유리 기판에 접하여 구비된 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우용 적층체의 구조를 예시하였다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 각각 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층이 교대로 구비되어 총 층수가 2층 내지 300층이다. 구체적으로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 총 층수가 6층 내지 250층이다. 보다 구체적으로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 총 층수가 10층 내지 250층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층의 평균 두께는 각각 5nm 내지 500nm이다. 구체적으로, 상기 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층의 평균 두께는 각각 10nm 내지 200nm이다.
티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층의 평균 두께가 각각 상기 범위를 만족할 경우 적외선의 반사율이 향상되는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층의 평균 두께는 비접촉식 Optical profiler나 접촉식 탐침형 profiler를 사용하여 측정하였다.
구체적으로, 10층 이상의 티타늄 산화물층이 형성된 경우, 10층을 선정하여 비접촉식 Optical profiler나 접촉식 탐침형 profiler를 사용하여 두께를 측정하고, 평균값을 냄으로써 평균 두께를 도출할 수 있다. 10층 미만의 티타늄 산화물층이 형성된 경우, 모든 층의 두께를 측정한 후 평균값을 내어 평균 두께를 도출할 수 있다. 실리콘 산화물층의 평균 두께도 티타늄 산화물층의 평균 두께 측정 방법과 동일하게 측정하였다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 층 및 상기 제2 층의 두께는 각각 30nm 내지 2mm이다. 구체적으로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층의 두께는 각각 30nm 내지 1mm이다. 제1 층 및 제2 층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우 적외선의 반사율이 향상되는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 층 및 제2 층의 두께는 비접촉식 Optical profiler나 접촉식 탐침형 profiler를 사용하여 측정하였다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 층 및 제2 층의 두께는 비접촉식 Optical profiler나 접촉식 탐침형 profiler를 사용하여 전체 두께를 측정하여 확인할 수도 있고, 각층의 평균두께 x 총 적층수로 도출할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 적층체의 외부 가시광선 투과율은 10% 내지 99%이다. 또한, 상기 적층체의 외부 적외선 투과율은 10% 내지 92% 이다.
본 명세서에 있어서, 상기 “외부”는 상기 적층체를 태양광 윈도우에 적용시 태양광이 입사되는 부분을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 적층체의 내부 적외선 반사율은 70% 이상이다.
본 명세서에 있어서, 상기 “내부”는 상기 적층체를 태양광 윈도우에 적용시 적층체와 형광체층이 접하는 부분을 의미한다.
즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우용 적층체는 내부에서 가시광선은 투과하면서, 적외선은 반사하는 효과를 나타낸다. 이에 따라, 태양광 윈도우에 적용시 태양광 윈도우 내부의 형광체에 의해 파장 변환된 적외선이 손실 없이 내부 태양광 셀까지 도달할 수 있는 효과를 나타낸다. 즉, 상기 태양광 윈도우용 적층체를 태양광 윈도우에 적용시 에너지원의 손실이 적어지는 효과를 나타낸다.
본 명세서이 일 실시상태에 있어서, 상기 가시광선의 투과율 및 적외선 투과율은 Goniometer식 휘도계를 이용하여 측정 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 반사율은 고니오미터, 스펙트로미터 또는 헤이즈미터로 측정 가능하다.
본 명세서에 있어서, 태양광은 당업계에서 사용되는 의미와 동일하다. 예컨대, 태양에서 나와 지구에 도달하는 빛으로, 자외선, 가시광선 및 적외선을 모두 포함한다.
본 명세서에 있어서, 가시광선은 당업계에서 사용되는 의미와 동일하다. 예컨대, 눈으로 지각되는 파장 범위를 가진 빛으로, 380nm 내지 780nm 범위의 파장을 가진 빛일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 적외선은 당업계에서 사용되는 의미와 동일하다. 예컨대, 가시광선보다 파장이 긴 전자기파로, 780nm 이상의 파장을 가진 빛일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판 상에 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층은 E-beam, 스퍼터링 등의 박막 증착방법을 이용하여 형성된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 층 및 제2 층은 동일한 층수와 동일한 두께로 형성된다. 즉, 유리 기판의 양면에 동일한 코팅층이 형성된다. 유리 기판의 양면에 코팅층이 비대칭적으로 형성될 경우, 양면의 반사율 중 낮은 반사율에 평준화되어 태양광 윈도우에 적용시 태양광 셀에 도달하는 적외선의 양이 적어진다. 따라서, 양면이 불균일할 경우, 태양광 윈도우의 에너지 변환 효율이 저하되는 문제점이 있다. 본 명세서의 일 실시상태는 유리 기판의 양면에 동일한 코팅층을 형성함으로써, 적외선의 반사율을 높이고, 이에 따라 에너지 변환 효율을 향상시키는 효과를 나타낸다.
본 명세서는 상기 태양광 윈도우용 적층체를 적용한 태양광 윈도우를 제공한다.
본 명세서는 제1 적층체;
상기 제1 적층체와 대향하여 구비되는 제2 적층체;
상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체 사이에 구비되는 형광체층; 및
상기 제1 적층체, 상기 제2 적층체 및 상기 형광체층의 가장자리에 구비되는 태양광 셀을 포함하고,
상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는 각각 상기 태양광 윈도우용 적층체인 것인 태양광 윈도우를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 대향하여 구비된다는 것은 마주보고 구비된 것을 의미할 수 있다.
도 3에는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우의 구조를 예시하였다.
도 4에는 종래의 태양광 윈도우 내에서 적외선 이동을 나타내었다.
도 5에는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우 내에서 적외선 이동을 나타내었다.
종래의 태양광 윈도우는 도 4와 같이 유리 기판만을 포함하거나, 유리 기판에서 태양광이 입사하는 면에만 코팅층을 구비됨으로써, 태양광 윈도우 내부에서는 적외선의 반사율이 높지 않았다. 따라서, 도 4와 같이 태양광 윈도우 내의 형광체에 태양광이 도달할 경우, 형광체에서 반사된 적외선이 태양광 윈도우 내부에서 반사되지 않고 외부로 방출되는 문제점이 있었다.
반면에, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우는 도 5와 같이 유리 기판의 양면에 코팅층을 구비함으로써, 태양광 윈도우 내부에서 적외선 반사가 이루어지는 효과를 나타낸다. 즉, 태양광 윈도우 내에서 형광체층과 코팅층이 접하는 면에서 적외선의 반사가 이루어지도록 한다. 이에 따라, 태양광 윈도우 내의 형광체에 태양광이 도달할 경우, 형광체에서 반사된 적외선이 코팅층에서 반사되어 태양광 셀에 효과적으로 도달되므로 에너지원(적외선)의 손실이 최소화 되고, 에너지 변환 효율이 향상되는 효과를 나타낸다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우는 태양광 윈도우 내에서 적외선 도광 효율을 극대화하여 입사광의 손실이 없이 에너지 변환 효율이 향상되도록 하는 효과를 나타낸다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 태양광 윈도우는 태양광 조사시 최대 반사 파장 범위가 750nm 내지 1,100nm 내에 존재한다. 구체적으로, 상기 태양광 윈도우의 내부는 태양광 조사시 최대 반사 파장 범위가 750nm 내지 1,100nm 내에 존재한다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 태양광 윈도우는 태양광 중에서도 750nm 내지 1,100nm 파장의 빛을 효과적으로 반사한다. 이를 통해, 창문에 적용시 태양광 윈도우 내에서 전술한 적외선 반사 효과를 나타낸다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 태양광 윈도우는 850nm 광 조사시 반사각이 30° 내지 50°이다.
구체적으로, 상기 태양광 윈도우의 내부 반사각은 850mm 광 조사시 30° 내지 50°이다. 보다 구체적으로, 상기 태양광 윈도우에 850nm 광 조사시, 형광체층에 존재하는 형광체에 의하여 파장 변환된 광이 방출되고, 파장 변환된 광이 제1 적층체 및 제2 적층체 각각의 내부 코팅층에 도달한 후 다시 반사되는 반사각이 30° 내지 50°이다.
상기 반사각은 Goniometer식 휘도계를 통해 측정 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 적층체의 제2 층과 상기 제2 적층체의 제2 층이 서로 마주보도록 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 태양광 윈도우는 제1 적층체의 제1 층/제1 적층체의 유리 기판/제1 적층체의 제2 층/형광체층/제2 적층체의 제2 층/제2 적층체의 유리 기판/제2 적층체의 제1 층이 순차적으로 구비된 구조일 수 있다.
상기 구조에 있어서, 제1 적층체의 제2 층 및 제2 적층체의 제2 층의 반사각이 각각 30° 내지 50°일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판은 당업계에서 사용하는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다. 예컨대, 소다라임 유리, 소다-석회-규산염 유리, 용융 실리카 유리, 저철분 무늬 유리(low-iron patterned glass), 저철분 판 유리(low-iron float glass), 투명 전도막 유리 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 상기 유리는 표면 결처리(surface texture treatment)되거나 부분 강화되어 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유리 기판의 두께는 1nm 내지 30nm이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 형광체층은 형광체 및 수지 매트릭스를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 형광체는 태양광을 받아 빛의 파장 범위를 변환시키는 역할을 한다. 예컨대, 태양광을 적외선 파장범위로 변환시켜 코팅층에 도달하도록 하는 역할을 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 형광체는 당업계에서 사용하는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하며 예컨대, CdS, CdSe, CdTe, PbS, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, EuCI, tta, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, InAlPAs, SnS, CuInS, CuInSe, CuZnS, CuSnS, CuSnSe, CuSnGaS, CuSnGaSe, Si 포함 형광체 및 C 포함 형광체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, PbS/CdS, CdSe/CdS, CuInSe/ZnS, EuCl/tta, Si 포함 형광체 및 C 포함 형광체일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수지 매트릭스는 굴절률 범위가 유리 기판과 동일한 물질이 사용된다. 예컨대, 열가소성 고분자 또는 열경화성 고분자가 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 수지 매트릭스의 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리(메트)아크릴계, 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리아릴렌계(PAR), 폴리우레탄계(TPU), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF), 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF) 등이 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 태양광 셀은 빛 에너지를 받아 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 당업계에서 사용되는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다. 예컨대, 유기태양전지, 유-무기 복합 태양전지, 실리콘 태양 전지 등이 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 태양광 윈도우는 창문이 적용 가능한 곳이라면 제한 없이 적용 가능하다. 예컨대, 건물의 외벽, 가정집의 발코니, 차의 창문 등 창가에 적용 가능하다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실험예 1.
유리 기판 상에 TiO2 및 SiO2가 순차적으로 적층된 구조에서 반사율이 최적화 되는 박막 두께를 예측하기 위하여 Essential Macleod 프로그램을 사용하였다. Essential Macleod 프로그램 이용시 각 층을 형성하는 물질로 TiO2 및 SiO2를 지정한 후, Target값은 유리 기판 bk7의 굴절율(약 1.52)에서 전반사를 나타내는 각도(약 30~42°) 범위로 설정하였다. 최적화 함수로 Needle Synthesis와 Conjugate Gradient를 순차적으로 적용하고, parameter 값으로 두께, 굴절률 및 적층수를 적용하였다. 예측된 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
layer Material Refractive index Physical thickness
유리 기판 1.51 ㅡ
1 TiO2 2.25 102.16
2 SiO2 1.45 179.27
3 TiO2 2.25 105.82
4 SiO2 1.45 169.01
5 TiO2 2.25 99.46
6 SiO2 1.45 171.15
7 TiO2 2.25 101.23
8 SiO2 1.45 54.57
9 TiO2 2.25 13.49
10 SiO2 1.45 59.69
11 TiO2 2.25 106.80
12 SiO2 1.45 64.35
13 TiO2 2.25 10.66
14 SiO2 1.45 59.83
15 TiO2 2.25 104.10
16 SiO2 1.45 54.91
17 TiO2 2.25 12.57
18 SiO2 1.45 58.65
19 TiO2 2.25 101.72
20 SiO2 1.45 170.87
21 TiO2 2.25 97.01
22 SiO2 1.45 170.28
23 TiO2 2.25 99.36
24 SiO2 1.45 174.85
25 TiO2 2.25 101.52
26 SiO2 1.45 89.12
공기 1.00 ㅡ
상기 표 1로부터, 각 TiO2층 및 SiO2층의 두께가 5nm 내지 500nm, 구체적으로는 10nm 내지 200nm인 경우 반사율이 최적화 되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2. 반사율 측정
실시예 1.
상기 실험예 1에서 예측된 두께대로 유리 기판의 양면에 TiO2 및 SiO2를 교대로 적층한 적층체를 제조하였다. 이때, 도 1과 같이 유리 기판에는 TiO2가 접하도록 적층체를 제조하였다.
비교예 1.
유리 기판의 단면에만 TiO2 및 SiO2를 교대로 적층한 적층체를 제조하였다. 이때, 유리 기판에는 TiO2가 접하도록 적층체를 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 적층체 각각에 편광판을 부착한 후 Goniometer 휘도계(Shimadzu사, solidspec-3700)를 이용하여 입사각에 따른 반사각을 측정하였다.
도 6(a)에는 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 적층체의 550nm에서의 외부에서 내부로의 반사율을, 도 6(b)에는 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 적층체의 750nm 에서의 내부에서 외부로의 반사율을 나타내었다.
비교예 1에서 내부는 코팅층이 형성되지 않은 면을 의미하며, 외부는 코팅층이 형성된 면을 의미한다. 또한, 도 6에서 P는 수평편광일 때의 측정 결과를, S는 수직 편광일때의 측정 결과를 의미하며, 도 6(b)에서 화살표로 표시된 부분이 임계각이다.
도 6(a)를 통해 외부에서 내부로의 반사율은 실시예 1 및 비교예 1이 유사한 것을 확인할 수 있다. 반면에, 도 6(b)를 통해 실시예의 임계각이 비교예의 임계각에 비하여 감소한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 실시예의 내부 전반사 최소각이 감소한 것을 확인할 수 있으며, 임계각을 낮춤으로써 도광 효율이 향상되는 효과를 나타낼 수 있음을 예측할 수 있다.
20: 티타늄 산화물층
30: 실리콘 산화물층
100: 유리 기판
200: 제1 층
300: 제2 층
500: 태양광 윈도우용 적층체
500a: 제1 적층체
500b: 제2 적층체
600: 형광체층
700: 태양광셀
A: 태양광
B: 형광체

Claims (7)

  1. 유리 기판;
    상기 유리 기판의 일면에 구비된 제1 층; 및
    상기 유리 기판의 타면에 구비된 제2 층을 포함하는 태양광 윈도우용 적층체에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 각각 하나 이상의 티타늄 산화물층 및 하나 이상의 실리콘 산화물층을 포함하고,
    상기 티타늄 산화물층 및 상기 실리콘 산화물층은 교대로 적층되며,
    상기 적층체의 굴절률은 1.4 내지 2.4인 것인 태양광 윈도우용 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층의 평균 두께는 각각 5nm 내지 500nm인 것인 태양광 윈도우용 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 각각 티타늄 산화물층 및 실리콘 산화물층이 교대로 구비되어 총 층수가 2층 내지 300층인 것인 태양광 윈도우용 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층의 두께는 각각 30nm 내지 2mm인 것인 태양광 윈도우용 적층체.
  5. 제1 적층체;
    상기 제1 적층체와 대향하여 구비되는 제2 적층체;
    상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체 사이에 구비되는 형광체층; 및
    상기 제1 적층체, 상기 제2 적층체 및 상기 형광체층의 가장자리에 구비되는 태양광 셀을 포함하고,
    상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는 각각 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 태양광 윈도우용 적층체인 것인 태양광 윈도우.
  6. 청구항 5에 있어서,
    태양광 조사시 최대 반사 파장 범위가 750nm 내지 1,100nm 내에 존재하는 것인 태양광 윈도우.
  7. 청구항 5에 있어서,
    850nm 광 조사시 반사각이 30° 내지 50° 인 것인 태양광 윈도우.
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