KR20220022205A - 태양광 패널용 코팅 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 패널의 내구성과 발수성, 오염 방지성능을 높여줄 수 있는 태양광 패널용 코팅 조성물에 관한 것으로서, 폴리디메틸실록산 수지, 상온 경화형 액체 실리콘수지 및 에틸실리케이트를 포함하되, 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여, 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지와, 0.05 내지 6의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 포함한다.
Description
본 발명은 태양광 패널의 내구성과 발수성, 오염 방지성능을 높여줄 수 있는 태양광 패널용 코팅 조성물에 관한 것이다.
에너지 발생의 많은 부분을 부담해 주었던 원자력 발전에 대하여는 사고 위험성에 대한 우려, 원자력 발전의 결과로 발생하는 핵폐기물로 인한 오염 등의 이유로 탈원전 정책이 시행 중이고, 화석연료는 그 원료가 유한할 뿐 아니라 미세먼지의 발생, 지구 온난화 등과 같은 심각한 환경문제의 원인이 되고 있어서 점차 사용을 줄여나가야 할 필요성이 있다.
이에 비해 태양광 발전은 발전기의 도움 없이 태양광 패널을 이용해 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시킨 수 있다는 장점이 있고 반영구적으로 사용할 수 있다는 장점이 있어서, 대체 에너지로 급부상하게 되었다.
그러나 태양광 패널을 계속 사용하다 보면, 뜨거운 햇살이라는 가혹한 사용 조건 하에 내구성을 상실하기 쉽고 비가 온 후에는 물때가 발생하는 문제점이 발견되었는데 이는 전력손실로 이어질 가능성이 커서, 내구성 내열성, 오염방지의 효과를 높이기 위해 태양광 패널을 코팅하여야 할 필요성이 있다.
본 발명은 장기간 사용하여도 내구성과 발수성을 유지하여 표면의 오염을 방지함에 따라 전력생산량을 유지할 수 있는 태양광 패널을 제조할 수 있는 코팅제를 제공하고자 하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일 관점에서 폴리디메틸실록산 수지, 상온 경화형 액체 실리콘수지 및 에틸실리케이트를 포함하되, 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여, 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지와, 0.05 내지 6 의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 포함하는 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 다른 관점에서 폴리디메틸실록산 수지에 폴리디메틸실록산 수지 1 중량에 대하여 0.05 내지 6의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 첨가하여 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 단계, 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 실리콘 폴리머와 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지를 더 첨가하고 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 단계, 및 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.25 내지 5의 상대중량비를 가지는 촉매와 0.25 내지 4의 상대중량비를 가지는 용제를 더 첨가하고 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 단계를 포함하는 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 코팅 조성물은 태양광 패널에 태양광을 더 많이 흡수할 수 있도록 하므로, 전력 생산량을 높여줄 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 태양광 패널의 표면에 이물질이 점착하지 못하게 하므로, 내구성과 오염 방지에 탁월한 효과가 있으며 이로 인해 장기간의 사용에도 전력 생산량 감소를 최소화할 수 있게 된다. 특히 이 사건 특허발명의 코팅 조성물을 도포한 태양광 패널은 6개월 이상 사용하여도 내구성 9H를 나타내는 것으로 밝혀 졌다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 태양광 패널의 발수력을 높여 주어 비가 와도 빗방울이 튕겨 나가도록 하고, 물때가 발생하지 않도록 하므로, 이로 인한 전력 손실을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
뿐만 아니라 본 발명의 코팅 조성물은 신너 같은 강한 화학제품을 적용하여도 견뎌 내는 내화학성이 우수하고, 열에도 강하기 때문에 강한 햇살을 견딜 수 있다는 장점도 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 상온에서 태양광 패널에 도포하기만 하면 얼룩 없이 쉽게 경화되므로 시공이 간편하고 가격 또한 저렴하다.
본 발명은 일 관점에서 폴리디메틸실록산 수지, 상온 경화형 액체 실리콘수지 및 에틸실리케이트를 포함하는 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물로, 상기 조성물은 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여, 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지와 0.05 내지 6의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 포함하는 것인, 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 다른 관점에서 폴리디메틸실록산 수지에 폴리디메틸실록산 수지 1 중량에 대하여 0.05 내지 6 의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 첨가하여 200 내지400rpm으로 30 내지120분간 혼합하여 교반하는 제1단계,
폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 실리콘 폴리머와 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지를 더 첨가하고 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 제2단계, 및
폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.25 내지 5의 상대중량비를 가지는 촉매와 0.25 내지 4의 상대중량비를 가지는 용제를 더 첨가하고 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 제3단계를 포함하는, 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각은 위와 같은 상대 중량비 범위 내에서 태양광 패널의 내구성과 오염 방지 효과 및 발수 성능을 극대화 시킬 수 있게 되고, 전력 생산량을 최초 설치시와 비슷한 수준으로 유지시킬 수 있게 된다. 아울러 본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 발명이 위와 같은 상대 중량비 범위에 속하지 않는 중량비를 가지는 경우, 태양광 패널 표면 상에서 완벽히 건조될 수 없고, 경화 불량의 원인이 된다는 문제점이 있기도 하다. 뿐만 아니라, 본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 발명이 위와 같은 상대 중량비 범위에 속하지 않는 중량비를 가지는 경우, 상용성 문제가 발생하고 표면의 건조가 완벽히 이루어지지 못하며, 경화불량을 발생시킬 우려가 있으며, 투명성과 접착성 및 비점착성 면에서도 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 폴리디메틸실록산 대신 폴리실록산, 폴리알콕시실록산, 폴리유기실록산, 폴리다이메틸실록산, 폴리메틸실록산, 메틸하이드로실록산, 사이클로펜타실록산 또는 메틸페닐실록산과 같은 유기변성폴리실록산을 이용할 수 있지만, 폴리디메틸실록산을 본 발명과 같이 특정의 중량비로 포함하는 경우 태양광 패널의 내구성과 오염 방지 효과 및 발수 성능을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 일 관점인 본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 상기 조성물은 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여, 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 실리콘 폴리머, 0.25 내지 5의 상대 중량비를 가지는 촉매 및 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 용제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법은 위와 같은 상대 중량비 범위 내에서 태양광 패널의 내구성과 오염 방지 효과 및 발수 성능을 극대화 시킬 수 있게 되고, 전력 생산량을 최초 설치시와 비슷한 수준으로 유지시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 이 사건의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 발명이 위와 같은 상대 중량비 범위에 속하지 않는 중량비를 가지는 경우, 태양광 패널 표면 상에서 완벽히 건조될 수 없고, 경화 불량의 원인이 된다는 문제점이 있기도 하다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 상기 촉매는 백금, 지르코늄, 티타네이트, 틴으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 사용할 수 있으나, 당업계에 통상적으로 알려진 물질이라면 사용에 제한이 없다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 상기 용제는 자일렌, 아세톤, 에틸벤젠, 이소프로파놀 및 n-부틸 아세테이트 틴으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 사용할 수 있으나, 당업계에 통상적으로 알려진 물질이라면 사용에 제한이 없다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 상기 폴리디메틸실록산의 화학식 구조는 화학식 1과 같고, n은 3500 내지 18000일 수 있다.
[화학식 1]
n이 커질수록 상기 폴리디메틸실록산의 분자량이 커지는데, 분자량이 커질수록 합성이 어렵고 접착제로 사용되는 활용도가 높다는 문제점이 있고, 분자량이 낮다면 부착력이 감소하는 단점이 있으므로, n은 3500 내지 18000의 범위를 가지는 것이 적절하다. 본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법은 위와 같은 범위로부터 도출되는 분자량 범위의 폴리디메틸실록산을 사용함으로써 태양광 패널의 내구성과 오염 방지 효과 및 발수 성능을 극대화 시킬 수 있게 되고, 전력 생산량을 최초 설치시와 비슷한 수준으로 유지시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 일 관점인 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 상기 폴리디메틸실록산의 분자량분포는 1 내지 2.5 이하일 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법 각각에 있어, 상기 폴리디메틸실록산의 산가는 150 내지 300mgKOH/g가 될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물 및 이의 제조방법은 위와 같은 범위로부터 도출되는 코팅제를 태양광 패널에 도포함으로써 태양광 패널의 내구성과 오염 방지 효과 및 발수 성능을 극대화 시킬 수 있게 되고, 전력 생산량을 최초 설치시와 비슷한 수준으로 유지시킬 수 있게 되는 것이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이는 발명의 구성 및 효과를 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[제조예 1] 코팅제 제조
폴리디메틸실록산 수지에 에틸 실리케이트를 첨가하여 400rpm으로 상온에서 90분간 혼합하여 교반하고(교반기는 고려에이스과학의 KA.11-98), 교반된 수지에 실리콘 폴리머(Methyl hydrogen polysiloxane, cas no.63148-57-2, 분자량 1900.00, 분자식 C9H30O2Si3, Sigmaaldrich에서 구입)와 상온 경화형 액체 실리콘수지(cas no.63148-62-9 : cas no.7732-18-5 : cas no.56-81-5 : cas no.9036-19-5 간의 상대 중량비 = 5:3:1:1)를 첨가하여 200rpm으로 상온에서 60분간 혼합하여 교반하였다. 그 후, 촉매제와 용제를 첨가하여 400rpm으로 상온에서 90분간 혼합하고 교반하여 태양광패널용 코팅제를 제조하였다.
| 코팅제 조성 | 총 100 중량비 중 상대중량비 |
| 폴리디메틸실록산 수지 | 15 |
| 에틸 실리케이트 | 15 |
| 실리콘 폴리머 | 20 |
| 상온 경화형 액체 실리콘수지 | 5 |
| 촉매제 | 25 |
| 용제 | 20 |
[실시예 1] 코팅제의 도포
태양광패널을 세척하여 충분히 건조시킨 후, 제조예 1의 코팅제를 #자 형태로 발라 주었다. 5분간 경화시킨 후, 마른 타올로 얼룩이 남지 않도록 닦아냈다.
[실험예 1] 오염 물질 및 얼룩 방지 효과의 확인
본 발명의 코팅제를 처리하지 않은 태양광 패널을 대조군으로 하여 실시예 1의 태양광 패널의 오염 방지 효과를 확인하였다. 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 태양광 패널은 외부의 극한 조건에서 2주 동안 방치하여도 패널 표면에서 발견되는 이물질이 없었던 반면, 대조군은 먼지가 뿌옇게 쌓인 것을 쉽게 확인할 수 있었다.
| 대조군 | 실시예 1 | |
| 실험 시작 시점 |
 |
 |
| 2주 경과 후 |
 |
 |
[
실험예
2] 전력 생산량 감소 수준을
저감시켜
줌을 확인
아래 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 대조군과 실시예 1의 태양광 패널은 실험 시작 시점에서는 전력 생산량의 차이가 거의 없었으나(이하 모두 HSPV-K360로 측정), 강수를 거치면서 11.3%의 전력 생산량의 차이를 나타냈고, 강풍을 지나간 후에는 7.6%의 전력 생산량의 차이를 보였다. 특히, 강수와 강풍과 같이 격렬한 조건을 거친 후에는 무려 12.2%의 전력 생산량의 차이를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
| 날짜 | 대조군 | 실시예 1 |
| 2019. 9. 17. | 786Wh | 782 Wh |
| 2019. 10. 30. | 1222 Wh | 1223 Wh |
| ~ | 강수 | |
| 2019. 12. 2. |
797 Wh | 899 Wh |
| ~ | 강풍 | |
| 2020. 1. 12. | 879 Wh | 952 Wh |
| 2020. 4. 23. | 955 Wh | 1088 Wh |
Claims (9)
- 폴리디메틸실록산 수지, 상온 경화형 액체 실리콘수지 및 에틸실리케이트를 포함하되, 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여, 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지와, 0.05 내지 6의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 포함하는 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물.
- 제1항에 있어서,
폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여, 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 실리콘 폴리머와, 0.25 내지 5의 상대 중량비를 가지는 촉매와, 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 용제를 더 포함하는 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 폴리디메틸실록산의 화학식 구조는 화학식 1과 같고, n은 3500 내지 18000인 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물.
[화학식 1]
- 제3항에 있어서,
상기 폴리디메틸실록산의 분자량분포는 2.5 이하인 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물. - 제4항에 있어서,
상기 폴리디메틸실록산의 산가는 150 내지 300mgKOH/g인 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물. - 폴리디메틸실록산 수지에 폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.05 내지 6의 상대 중량비를 가지는 에틸실리케이트를 첨가하여 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 단계;
폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.25 내지 4의 상대 중량비를 가지는 실리콘 폴리머와 0.05 내지 1의 상대 중량비를 가지는 상온 경화형 액체 실리콘수지을 더 첨가하고 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 단계; 및
폴리디메틸실록산 수지 1중량에 대하여 0.25 내지 5의 상대중량비를 가지는 촉매와 0.25 내지 4의 상대중량비를 가지는 용제를 더 첨가하고 200 내지 400rpm으로 30 내지 120분간 혼합하여 교반하는 단계를 포함하는 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 폴리디메틸실록산의 화학식 구조는 화학식 1과 같고, n은 3500 내지 18000인 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물의 제조방법.
[화학식 1]
- 제7항에 있어서,
상기 폴리디메틸실록산의 분자량분포는 2.5 이하인 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 폴리디메틸실록산의 산가는 150 내지 300mgKOH/g인 태양광 패널의 오염 방지용 코팅 조성물의 제조방법.
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