KR20220023036A - 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 심미성을 높이기 위한 표면에 Rainy, Stone 등의 다양한 패턴 디자인이 표현된 강화 유리 및 태양전지, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET) 구조를 적층하여 다양성, 시공성, 안전성 및 심미성을 갖는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널은 다양한 패턴의 디자인이 성형된 패턴 강화유리(10); 상기 패턴 강화유리(10)의 일면에 적층되는 태양광 패널(20); 및 상기 태양광 패널(20)의 타면에 적층되는 블랙 마스킹 필름(30);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널{Building integrated solar panel applying various pattern glass surface technology}
본 발명은 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 심미성을 높이기 위한 표면에 Rainy, Stone 등의 다양한 패턴 디자인이 표현된 강화 유리 및 태양전지, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET) 구조를 적층하여 다양성, 시공성, 안전성 및 심미성을 갖는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 패널은 학문적으로 재료, 형태, 원리에 따라서 분류할 수 있다. 재료에 따라서는 크게 실리콘계 태양전지와 화합물계 태양전지 그리고 유기물계 태양전지로 나누어지며, 형태에 따라서 결정형, 박막형, 그리고 적층형으로 구분할 수 있으며, 원리에 따른 구분은 반도체의 접합으로 만든 반도체접합형과 염료감응형과 같은 광전기화학형으로 구분된다.
태양광 패널은 건물 외벽 또는 지붕 등 태양이 직접 내려 쬐는 외부 시설에 설치됨으로써 그 효율이 증대되게 되는데, 이와 같은 외부환경에 장시간 노출됨에 따라 태양광 패널을 보호하기 위한 보호필름으로서, 종래에는 작은 선팽창계수, 우수한 가스 배리어성, 높은 광투과도, 높은 평탄도, 뛰어난 내열성 및 내화학성 등의 여러 장점을 가지고 있는 유리 기판을 사용하였다.
그러나, 상기 유리 기판은 충격에 약하여 잘 깨지고, 밀도가 높아서 무거우며, 건물일체형 태양광발전의 설계 및 시공에 혐오감을 주는 단점이 있다.
상기 태양광 패널에 사용된 유리 기판을 다양한 패턴디자인의 강화 유리 기판으로 대체할 경우, 태양광 패널 자체가 건축적 요소 및 기능성을 부여할 수 있으며, 충격에 강하며 연속 공정으로 제조할 경우 일반 유리 기판에 비해 다양성, 심미성, 경제성을 가질 수 있다.
한편, 태양광 패널용 패턴 강화 유리 기판을 사용하기 위해서, 상기 기판은 태양광 패널의 노화를 방지하기 위한 산소와 수증기 차단 특성, 자외선 안정성, 공정 온도 변화에 따른 기판의 뒤틀림 방지를 위한 작은 선팽창계수와 치수 안정성, 기존의 유리 기판에 사용되는 공정 기기와 호환성을 가지는 높은 기계적 강도, 에칭 공정에 견딜 수 있는 내화학성 또는 높은 광투과도 및 적은 복굴절률, 표면의 내스크레치성 등의 특성이 요구되며, 특히 산소와 수증기 차단 특성, 자외선 안정성이 요구된다.
특히 BIPV System의 경우 불투명유리 형태, 단열재와 결합된 외장재의 형태, 지붕과 결합된 마감재의 형태, 블라인드 형태 등 다양하게 개발되어 왔다.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1 내지 문헌 2에 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에는 건물의 외벽에 종횡으로 배열 고정되는 수직 및 수평 프레임과, 상기 수직 및 수평 프레임에 일정 간격을 갖고 격자 형태로 배열되어 설치되는 복수의 고정틀과, 상기 고정틀에 일대일로 대응되게 삽입 및 고정되어 입사되는 태양에너지를 흡수하여 전기 에너지로 변환하기 위해 다수의 태양전지 셀로 이루어진 복수의 태양전지패널과, 상기 각 태양전지패널에 연결되어 상기 수직 및 수평 프레임의 내부를 따라 외부로 인출되는 (+) 및 (-) 전선과, 상기 (+) 및 (-) 전선에 접속되어 외부의 전력공급대상물을 연결하는 단자함과, 상기 수직 및 수평 프레임의 내부를 따라 상기 (+) 및 (-) 전선에 연결되어 외부로 인출되는 다수의 더미 전선과, 상기 각 더미 전선에 연결되는 선로 검침함을 포함하여 구성되고, 상기 선로 검침함에 연결된 각 더미 전선은 각각 고유의 번호가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광발전 시스템에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 각각의 상부 좌, 우에는 수평방향으로 연장 형성되는 제1,2 거치단이 구비되며, 하부 좌, 우에는 제1,2 배수부가 구비되어, 건축물의 고정바 상부에 상호간에 일정간격 이격되어 설치되는 복수개의 주배수가이드관; 상호간에 일정간격 이격되어 배치되는 복수개로 이루어지되, 각각에는 배수유도로가 구비되어 대향하는 주배수가이드관에 직교하게 설치되는 보조 배수가이드관; 상기 주배수가이드관과 보조배수가이드관에 의해 구획되는 각각의 공간을 밀폐하되, 각 양단이 상호 대향하는 주배수가이드관의 제1,2 거치단에 안치되는 복수개의 태양전지모듈; 상기 각 주배수가이드관의 제1,2 거치단에 안치되어 대향하는 태양전지모듈의 단부에 형성되는 사이 공간을 밀폐하는 마감캡;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건물일체형 태양광 발전지붕에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 BIPV System에 관한 기술로서, 가장 큰 단점은 개보수가 어렵고, 심미성이 낮다는 것이다. 예를 들면, 지붕형 태양광 패널의 경우 추가구조물, 무거운 하중, 미관성, 시공성 등 많은 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1052763호(2011.07.25. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1348089호(2013.12.30. 등록)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양광 패널 상부의 다양한 패턴 디자인 강화유리와 EVA, PET 구조 등을 복수개로 적층함으로써 태양광 패널을 보호함과 동시에 심미성, 내구성, 경량성, 시공성 및 안전성 등을 향상시킬 수 있는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널은 다양한 패턴의 디자인이 성형된 패턴 강화유리(10); 상기 패턴 강화유리(10)의 일면에 적층되는 태양광 패널(20); 및 상기 태양광 패널(20)의 타면에 적층되는 블랙 마스킹 필름(30);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이, 상기 태양광 패널(20)과 블랙마스킹 필름(30) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 각각 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴 강화유리(10)와 블랙 마스킹 필름(30) 사이, 상기 블랙 마스킹 필름(30)과 태양광 패널(20) 사이, 상기 태양광 패널(20)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 각각 삽입되고, 상기 패턴 강화유리(10)의 표면에 패턴 디자인(60)이 표현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 삽입되고, 상기 태양광 패널(20)의 표면에 블랙 마스킹 필름(30)이 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴 디자인(60)은 Rainy, Stone 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴 강화유리(10)의 타면에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50)가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 패널(20)은 모노 크리스탈 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건물일체형 태양광 패널에는 태양광 패널에 의해 제공된 전력을 배터리(300)에 충전시키는 충전기(200); 상기 충전기(200)로부터 전력을 전송받아 충전되는 배터리(300); 및 상기 배터리(300)에 연결되어 충전된 전력을 공급받아 소모하는 직류 부하(502);가 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건물일체형 태양광 패널에는 태양광 패널에 의해 제공된 전력을 배터리(300)에 충전시키는 충전기(200); 상기 충전기(200)로부터 전력을 전송받아 충전되는 배터리(300); 상기 배터리(300)로부터 직류를 전송받아 교류로 변환하는 인버터(401); 및 상기 인버터(401)에 연결되어 변환된 교류를 공급받아 소모하는 교류 부하(501);가 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건물일체형 태양광 패널에는 태양광 패널에 의해 제공된 전력을 배터리(300)에 충전시키는 충전기(200); 상기 충전기(200)로부터 전력을 전송받아 충전되는 배터리(300); 상기 배터리(300)로부터 직류를 전송받아 교류로 변환하는 교류/직류 컨버터(402); 상기 교류/직류 컨버터(402)에 연결되어 변환된 교류를 공급받아 소모하는 교류 부하(501); 상기 배터리(300)로부터 직류를 전송받아 다른 전압의 직류로 변환하는 직류/직류 컨버터(403); 및 상기 직류/직류 컨버터(403)에 연결되어 충전된 전력을 공급받아 소모하는 직류 부하(502);가 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널은 기존의 태양광 패널 대비 다양한 패턴을 사용할 수 있어 심미성이 있고, 복수개의 필름 및 유리를 필요에 의해 선택하여 적층시킬 수 있어 생산성, 경제성, 시공성이 뛰어난 효과가 있다.
또한, Black masking 커버 기술을 이용하여 태양전지의 화이트 버스바(흰색 부분)이 외관상 보이지 않도록 하여 심미성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
또한, 강화유리 표면에 Rainy, Stone 등의 패턴 디자인을 함으로써, 유리표면에 여러 가지 패턴 디자인을 나타내는 다양한 규격 및 무늬를 발현시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 프론트 디자인을 구현, 심미성이 뛰어난 BIPV 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시공성이 뛰어난 BIPV 기능으로 현장 시공 시 지붕 및 외벽의 건축마감재 기능으로 에너지 생산을 한 번에 실현하는 효과가 있다.
또한, 내구성 및 시공성이 뛰어나 건축물 외장 등의 Roof 및 커튼월에 적용하여 외관을 형성하면서 태양광 전력까지 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널에 사용하는 패턴 강화유리의 종류를 보여주는 도면.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널을 보여주는 도면.
도 2c는 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널의 강도를 실험하는 사진.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널의 다양한 구조를 보여주는 도면.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 패턴 강화유리 기술과 Black masking film 커버 기술이 적용된 예를 보여주는 사진.
도 5a 내지 5d는 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널의 사용예를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널은 다양한 패턴의 디자인이 성형된 패턴 강화유리(10), 상기 패턴 강화유리(10)의 일면에 적층되는 태양광 패널(20) 및 상기 태양광 패널(20)의 타면에 적층되는 블랙 마스킹 필름(30)을 포함한다.
또한, 상기 패턴 강화유리(10)의 타면에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50)가 부착될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 패턴 강화유리(10)는 단면에 Rainy, Stone등 각종 다양한 패턴의 디자인을 성형한 강화유리로서, 패턴 디자인이 우수하고 외관과 내식성을 지니고 있어 외부로부터 비나 바람을 막고, 소음이나 열을 차단하는 구실을 하며, 외부 마감재로서 큰 기능을 갖는다.
즉, 상기 패턴 강화유리(10)의 표면에 다양한 패턴 디자인(60)이 표현된다.
따라서, 다양한 패턴 디자인(60)으로 표현되는 패턴 강화유리(10)의 표면에 Rainy, Stone 등의 패턴을 다양하게 디자인함으로써 건물에서 요구하는 심미성을 극대화시킨 태양전지를 제공할 수 있다.
이러한 패턴 강화유리(10)는 일면에 도료를 분사하여 도포함으로써 원하는 패턴을 형성할 수 있다.
즉, 무기질 도료를 실크인쇄기법에 의하여 강화유리의 일면에 도포함으로써 패턴층을 형성하게 된다.
이후, 패턴층이 형성된 강화유리를 일정 시간동안 가열하고, 가열된 강화유리를 담금질 한 후, 냉각시키는 과정을 거침으로써 패턴 강화유리(10)를 제조할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 패널(20)은 모노 크리스탈(Mono crystalline)과 폴리 크리스탈(Poly crystalline)로 나뉘며, 입사된 태양광의 전체 파장영역을 흡수하기 위하여, 중간층은 특정 파장대를 투과시키거나 반사시켜 에너지를 모으고 굴곡성을 가진다.
상기 모노 크리스탈은 가격이 비싸지만 효율성이 좋고, 내구성이 좋다. 그리고 폴리 크리스탈의 경우 가격은 싸지만 효율성이 낮다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널은 패턴 강화유리(10), 태양광 패널(20), 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(EVA; 40), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(PET; 50) 중 하나 이상으로 적층되어 형성된다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널은 패턴 강화유리(10), 태양광 패널(20), 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(EVA; 40), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(PET; 50) 간의 긴밀한 일체화가 가능하여 패널의 구조적 안정성 및 내구성을 제고할 수 있다.
한편, 도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널의 다양한 구조를 보여주는 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 패턴 강화유리(10)의 상부에 태양광 패널(20)을 부착하고, 태양광 패널(20)의 상부에 블랙 마스킹 필름(30)을 부착하여, 상기 태양광 패널(20)을 패턴 강화유리(10)와 블랙 마스킹 필름(30)이 양측에서 보호해주는 구조로 이루어질 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 사용되는 패턴 강화유리(10)는 범용 강화유리 중 유일하게 패턴 디자인을 지니고 있으며, 내충격성, 내열성, 타 수지와의 상용성 등이 우수하다.
또한, 본 발명은 상기 태양광 패널(20)을 덮는 패턴 강화유리(10)와 블랙 마스킹 필름(30)에 일체형으로 구조상의 빈 공간을 줄여 재료를 절감시키고, 구조의 특성상 기존보다 높은 내구도 및 강도를 유지할 수 있다.
한편, 종래의 태양광 패널은 태양전지의 화이트 버스바(흰색 부분)이 외관상 보기 좋지 않아 건축자재 마감재에서 심미성을 요구하는데 심각한 혐오감을 주었으나, 본 발명은 블랙 마스킹 필름(30)을 통해 화이트 버스바를 커버하여 줌으로써 고급스러운 디자인 연출이 가능하다.
따라서 본 발명은 패턴 강화유리(10) 및 블랙 마스킹 필름(30)으로 다양한 패턴 디자인을 표현할 수 있으므로 심미성이 있고, 최소개의 필름을 선택하여 적층함으로써 경제성, 시공성 등이 뛰어나다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이와, 상기 태양광 패널(20)과 블랙 마스킹 필름(30) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 각각 삽입되는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 패턴 강화유리(10)는 내열성, 내한성, 내후성으로 500-600℃의 온도 범위에서 견디는 재료이며, 자기소화성(난연)의 특성으로 불길이 발생해도 번지지 않고, 꺼지는 특성이 있으며, 일반 유리에 비해 내구성이 뛰어나다.
상기 태양광 패널(20)은 모노 크리스탈(Mono crystalline)과 폴리 크리스탈(Poly crystalline)로 나뉘며, 입사된 태양광의 전체 파장영역을 흡수하기 위하여, 중간층은 특정 파장대를 투과시키거나 반사시키는 성질을 가진다.
상기 블랙 마스킹 필름(30)은 특성상 내구성과 녹는점이 높고, 접착력이 높아 태양전지의 화이트 버스바를 커버하는데 기여한다.
상기 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)는 태양광 패널(20)의 양측에 붙어 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양광 패널(20)을 충격으로부터 보호한다.
또한, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)는 태양광 패널(20)의 수명을 길게 유지하기 위한 필수소재로서, 태양전지 셀의 전면 및 후면에 위치하여 태양전지 셀의 파손을 막는 완충재 역할을 한다.
따라서 상기 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 패턴 강화유리(10)의 일면과 태양광 패널(20) 사이와, 상기 태양광 패널(20)과 블랙 마스킹 필름(30) 사이에 각각 삽입되어 자기소화성(난연)의 특성으로 불길이 발생해도 번지지 않고, 꺼지는 특성이 발현되도록 보호하고, 태양전지 셀의 파손을 막는 완충재 역할을 할 수 있다.
따라서 본 발명은 모노 크리스탈로 이루어진 태양광 패널(20)이 충격을 받을 경우 양측의 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)에 의해 이를 최대한 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 에틸렌 비닐 아세테이트 부재와 패턴 강화유리의 특성을 최대한 이용하여 태양광 패널(20)과 융복합한 제품으로써, 심미성, 다양성, 내구성, 내후성, 시공성에 적합하여 시공이 용이하고, 화재에 안전한 태양광 패널을 제공할 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 패턴 강화유리(10)와 블랙 마스킹 필름(30) 사이, 상기 블랙 마스킹 필름(30)과 태양광 패널(20) 사이, 상기 태양광 패널(20)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 각각 삽입되고, 상기 패턴 강화유리(10)의 표면에 패턴 디자인(60)이 표현된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 태양광 패널(20)의 산화아연에 도핑된 갈륨(Ga)의 농도가 낮을수록 장파장 대역의 빛을 투과하고, 갈륨(Ga)의 농도가 높을수록 단파장 대역의 빛을 투과한다.
상기 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)는 VA(Vinyle Acetate)의 함량에 따라 그 특성이 많이 다른데, 본 발명에 따른 태양광 패널용 에틸렌 비닐 아세테이트는 VA의 함량이 약 28~33% 가량이며, -(CH2-CH2)6.14-(CH2-CHAc)-로 구성되어 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 삽입되고, 상기 태양광 패널(20)의 표면에 블랙 마스킹 필름(30)이 부착되는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)는 태양광 패널의 수명을 길게 유지하기 위한 필수소재로 태양전지 셀의 전 후면에 위치하여 태양전지 셀의 파손을 막는 완충재 역할을 한다.
따라서 본 발명은 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)를 삽입하여 패턴 강화유리(10)의 심미성과 태양전지 셀의 파손을 막는 내구성을 동시에 살릴 수 있다.
한편, 이하에서 설명하는 재료는 상기 태양광 패널(20)과 일체로 또는 단독으로 형성될 수 있다.
상술한 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)는 폴리올레핀(polyolefin), 이노머(inomer), 실리콘 수지(silicone resin) 및 폴리 비닐 부티랄(PVB) 중에서 선택된 물질로 대체될 수 있다.
또한, 상기 태양광 패널(20)은 모노 크리스탈 구조로서, 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Alfoil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 피에이피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나가 적층될 수 있다.
또한, 상기 패턴 강화유리(10) 대신 100g/㎡/day 이상의 수분 투과율을 갖는 에틸렌-클로로플루오로에틸렌으로 형성될 수 있으며, 추가 밀봉재로는 10g/㎡/day 이하의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 새로 적용되는 이노머(inomer)는 1g/㎡/day 이하의 수분 투과율(WVTR; Water Vapor Transmission Rate)을 갖고, 폴리올레핀(polyolefin)은 5g/㎡/day 이하의 수분 투과율을 가지며, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는 대략 20g/㎡/day 내지 40g/㎡/day의 수분 투과율을 갖고, 폴리 비닐 부티랄(PVB)은 30g/㎡/day 내지 50g/㎡/day의 수분 투과율을 가지며, 실리콘 수지(silicone resin)은 150g/㎡/day 이상의 수분 투과율을 갖는다.
상기 태양광 패널(20)의 후면 시트로 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Al foil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 피에이피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나로 형성될 수도 있다.
또 다른 실시예로서, 모노 크리스탈 구조의 태양광 패널(20)의 후방측은 테드라/폴리에스테르/EVA(Tedlar/Polyester/EVA,"TPE")를 포함하고, TPE에서, 테드라는 환경에 대해 보호하는 최외곽층이고, 폴리에스테르는 추가적인 전기 분리를 제공하며, EVA는 인캡슐런트로 링크된 얇은 층이다.
또한, 모노 크리스탈 구조 또는 폴리 크리스탈 구조의 태양광 패널(20)의 후방 시트로 이용하기 위한 TPE의 대안은 예를 들면, 테드라/폴리에스테르/테드라("TPT")를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 모노 크리스탈 구조의 태양광 패널(20)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 실리콘 수지(silicone resin), 폴리 비닐 부티랄(PVB), 폴리올레핀(polyolefin) 및 이노머(inomer) 중에서 선택된 재료로 적층될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40) 대신 100g/㎡/day 이상의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수 있고, 20g/㎡/day 내지 50g/㎡/day의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 추가 밀봉재로는 10g/㎡/day 이하의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수도 있다.
예를 들면, 폴리올레핀(polyolefin), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는, 폴리 비닐 부티랄(PVB), 실리콘 수지(silicone resin), 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Al foil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 피에이피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나로 형성될 수도 있다.
또한, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50) 대신 100g/㎡/day 이상의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수 있고, 20g/㎡/day 내지 50g/㎡/day의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 추가 밀봉재로는 10g/㎡/day 이하의 수분 투과율을 갖는 물질로 형성될 수도 있다.
예를 들면, 폴리올레핀(polyolefin), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는, 폴리 비닐 부티랄(PVB), 실리콘 수지(silicone resin), 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Al foil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 피에이피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나로 형성될 수도 있다.
또한, 패턴 강화유리(10) 및 상기 패턴 강화유리(10)에 적층되는 태양광 패널(20)에 적층되는 재료는 적어도 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리아세테이트 수지, 캐스팅 수지, 아크릴레이트, 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 폴리비닐 플루오라이드, 및/또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌을 함유할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 건물일체형 태양광 패널(100)에 사용되는 블랙 마스킹 필름(30)은 태양전지의 화이트 버스바를 커버하여 태양광 패널의 심미성을 높여 소비자로부터 수용성을 높이기 위한 소재로서, 일반 테이프는 고온에서의 라미네이팅 공정에서 녹지만, 블랙 마스킹 필름(30)은 영향을 받지 않는다.
또한, 다양한 패턴 디자인으로 표현되는 패턴 강화유리(10)의 표면에 Rainy, Stone 등의 패턴을 다양하게 디자인함으로써 건물에서 요구하는 심미성을 극대화시킨 태양전지를 제공할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널의 사용예를 설명하면 다음과 같다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 건물일체형 태양광 패널(100)에 역전류 방지 다이오드(150)를 통해 연결된 충전기(200)와 다시 역전류 방지 다이오드(150)를 통해 연결된 배터리(300)의 연결된 스위치(310)가 온(on)되면 LED(600)가 작동된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 건물일체형 태양광 패널(100)에 역전류 방지 다이오드(150)를 통해 연결된 충전기(200)와 다시 역전류 방지 다이오드(150)를 통해 연결된 배터리(300)와 상기 배터리(300)의 직류(DC)를 전송받아 교류(AC)로 변환하는 인버터(401)에 교류 부하(501)가 연결되어 사용된다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 건물일체형 태양광 패널(100)에 역전류 방지 다이오드(150)를 통해 연결된 충전기(200)와 다시 역전류 방지 다이오드(150)를 통해 연결된 배터리(300)와 상기 배터리(300)의 직류를 전송받아 교류로 변환하는 인버터(401)를 통해 교류 부하(501)가 연결되고, 상기 배터리(300)에 연결된 스위치(310)가 온(on) 상태가 되면 작동하는 LED(600)가 연결된다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 건물일체형 태양광 패널(100)과 충전기(200)에 의해 충전된 배터리(300)의 직류를 전송받아 교류로 변환하는 교류/직류 컨버터(402)와 직류를 필요한 전압으로 변환하거나, 안정화하기 위해 직류로 변환하는 직류/직류 컨버터(403)에 각각 교류 부하(501)와 직류 부하(502)가 연결된다.
한편 상기 패턴 강화유리(10), 태양광 패널(20), 블랙 마스킹 필름(30), 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50), 패턴 디자인(60) 등의 접착방법에 대하여 다음과 같이 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 내열성능 및 방열성능을 갖는 아크릴, 에틸렌 비닐 아세테이트, 우레탄 계열의 접착제 중 어느 하나를 도입하여 상기 패턴 강화유리(10), 태양광 패널(20), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50)를 부착시켜 접착층을 형성하게 된다.
특히, 상기 접착제는 열전도층을 구성하는 강화유리 등과 같은 소재와 접착력이 우수하여 견고한 접착이 가능하게 된다.
한편, 상기 패턴 강화유리(10) 등의 내구성을 향상시키고, 자외선(UV)에 대한 변형을 방지하기 위해 하드코팅과 자외선(UV) 차단처리 단계를 더 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 스크래치 방지를 위해 하드코팅을 처리하거나, Anti Glare Coating, Anti Reflection 코팅막으로 반사광 억제 및 난반사 기능으로 눈부심을 적게 한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
10 : 패턴 강화유리
20 : 태양광 패널
30 : 블랙 마스킹 필름
40 : 에틸렌 비닐 아세테이트 부재
50 : 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재
60 : 패턴 디자인
100 : 건물일체형 태양광 패널
150 : 역전류 방지 다이오드
200 : 충전기
300 : 배터리
310 : 스위치
401 : 인버터
402 : 교류/직류 컨버터
403 : 직류/직류 컨버터
501 : 교류 부하
502 : 직류 부하
600 : LED

Claims (10)

  1. 다양한 패턴의 디자인이 성형된 패턴 강화유리(10);
    상기 패턴 강화유리(10)의 일면에 적층되는 태양광 패널(20); 및
    상기 태양광 패널(20)의 타면에 적층되는 블랙 마스킹 필름(30);을 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이, 상기 태양광 패널(20)과 블랙마스킹 필름(30) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴 강화유리(10)와 블랙 마스킹 필름(30) 사이, 상기 블랙 마스킹 필름(30)과 태양광 패널(20) 사이, 상기 태양광 패널(20)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 각각 삽입되고, 상기 패턴 강화유리(10)의 표면에 패턴 디자인(60)이 표현되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴 강화유리(10)와 태양광 패널(20) 사이에 에틸렌 비닐 아세테이트 부재(40)가 삽입되고, 상기 태양광 패널(20)의 표면에 블랙 마스킹 필름(30)이 부착되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 패턴 디자인(60)은 Rainy, Stone 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴 강화유리(10)의 타면에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부재(50)가 부착되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양광 패널(20)은 모노 크리스탈 구조인 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건물일체형 태양광 패널에는 태양광 패널에 의해 제공된 전력을 배터리(300)에 충전시키는 충전기(200);
    상기 충전기(200)로부터 전력을 전송받아 충전되는 배터리(300); 및
    상기 배터리(300)에 연결되어 충전된 전력을 공급받아 소모하는 직류 부하(502);가 연결되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건물일체형 태양광 패널에는 태양광 패널에 의해 제공된 전력을 배터리(300)에 충전시키는 충전기(200);
    상기 충전기(200)로부터 전력을 전송받아 충전되는 배터리(300);
    상기 배터리(300)로부터 직류를 전송받아 교류로 변환하는 인버터(401); 및
    상기 인버터(401)에 연결되어 변환된 교류를 공급받아 소모하는 교류 부하(501);가 연결되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
  10. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건물일체형 태양광 패널에는 태양광 패널에 의해 제공된 전력을 배터리(300)에 충전시키는 충전기(200);
    상기 충전기(200)로부터 전력을 전송받아 충전되는 배터리(300);
    상기 배터리(300)로부터 직류를 전송받아 교류로 변환하는 교류/직류 컨버터(402);
    상기 교류/직류 컨버터(402)에 연결되어 변환된 교류를 공급받아 소모하는 교류 부하(501);
    상기 배터리(300)로부터 직류를 전송받아 다른 전압의 직류로 변환하는 직류/직류 컨버터(403); 및
    상기 직류/직류 컨버터(403)에 연결되어 충전된 전력을 공급받아 소모하는 직류 부하(502);가 연결되는 것을 특징으로 하는 다양한 패턴의 유리 표면 기술을 적용한 건물일체형 태양광 패널.
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