KR20230104184A - 광기전 디바이스를 일체로 합체한 사출 성형된, 블로우 성형된 및 회전 성형된 물품 및 이러한 물품을 생산하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
광기전 디바이스를 일체로 합체한 사출 성형된, 블로우 성형된 및 회전 성형된 물품 및 이러한 물품을 생산하기 위한 방법 및 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
동작가능한 광기전 디바이스를 일체로 합체하는 사출 성형, 블로우 성형 및 회전 성형된 물품, 및 이러한 물품을 제조하기 위한 방법 및 시스템. 본 방법은: 동작가능한 광기전 디바이스를 주형의 주형 공동의 내부 측면에 배치하는 단계; 미가공 플라스틱 재료 또는 미가공 중합체 재료의 사출 성형 또는 반응 사출 성형 또는 블로우 성형 또는 회전 성형을 수행하는 단계; 및 동작가능한 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 합체하고 고정되게 보유하고 타이트하게 고정하고, 인접한 고형화 성형된 플라스틱 또는 고형화 성형된 중합체를 통해 동작가능한 광기전 디바이스를 직접적으로 그리고 견고하게 그리고 타이트하게 고정시키는 싱글 또는 단일, 모노리식, 단일화 또는 균일한 성형된 물품을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2020년 10월 28일에 출원된 US 63/106,666으로부터 우선권 및 이익을 주장하며, 이는 본원에 그 전문이 참조로 합체된다; 또한, 2021년 6월 22일에 출원된 US 17/353,867로부터 우선권 및 이익을 주장하며, 이는 본원에 그 전문이 참조로 합체된다.
기술 분야
일부 실시예들은 솔라 패널(solar panel)들 및 광기전(photovoltaic, PV) 디바이스들의 분야에 관한 것이다.
광기전(PV) 효과는 광에 노출될 때 재료에 전압 및 전류를 생성하는 것이다. 그것은 물리적 화학적 현상이다.
태양광으로부터 전기를 생산하기 위해 PV 효과가 사용되어 왔다. 예를 들어, PV 솔라 패널은 태양광 또는 광 에너지 또는 광자를 흡수하고, PV 효과를 통해 전류 전기를 생성한다.
일부 실시예는 광기전(PV) 전지 또는 PV 디바이스가 내부에 일체로 내장되거나 및/또는 내부에 일체로 합체되는 사출 성형된 물품(injection-molded article), 블로우 성형된 물품(blow-molded article) 또는 회전 성형된(rotational-molded article) 물품; 및 이러한 물품을 생산하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
광기전 디바이스를 일체로 합체하는 사출 성형된, 블로우 성형된 및 회전 성형된 물품, 및 이러한 물품을 제조하는 방법 및 시스템. 방법은 주형(mold)의 주형 공동(mold cavity)의 내부 측면에 동작가능한 광기전 디바이스를 배치하는 단계; 미가공(raw) 플라스틱 재료 또는 미가공 중합체 재료의 사출 성형 또는 블로우 성형 또는 회전 성형을 수행하는 단계; 및 이에 따라 동작가능한 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 단일의, 모노리식(monolithic), 단일화된(unified), 성형된 물품을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들은 다른 및/또는 추가적인 이점들 및/또는 장점들을 제공할 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품을 사출 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품(예를 들어, 중공 또는 부분적으로 중공인 플라스틱 또는 중합체 물품)을 블로우 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품(예컨대, 중공 또는 부분적으로 중공인 플라스틱 또는 중합체 물품)을 회전 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도이다
도 4a 내지 4g는 일부 예시적인 실시예들에 따른 사출 성형 시스템의 컴포넌트들 및 동작 단계들을 예시하는 개략도이다.
도 5a 내지 5c는 몇몇 종래 기술의 하이브리드 비-모놀리식 제품의 예시이다.
도 6a 내지 6f는 일부 실시예들에 따른 몇몇 모놀리식 성형된 물품들의 개략적인 측면도들이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품(예를 들어, 중공 또는 부분적으로 중공인 플라스틱 또는 중합체 물품)을 블로우 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품(예컨대, 중공 또는 부분적으로 중공인 플라스틱 또는 중합체 물품)을 회전 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도이다
도 4a 내지 4g는 일부 예시적인 실시예들에 따른 사출 성형 시스템의 컴포넌트들 및 동작 단계들을 예시하는 개략도이다.
도 5a 내지 5c는 몇몇 종래 기술의 하이브리드 비-모놀리식 제품의 예시이다.
도 6a 내지 6f는 일부 실시예들에 따른 몇몇 모놀리식 성형된 물품들의 개략적인 측면도들이다.
일부 실시예는 광기전(PV) 전지 또는 PV 디바이스가 내부에 일체로 내장되거나 및/또는 내부에 일체로 합체되는, 사출 성형된 물품, 블로우 성형된 물품 또는 회전 성형된 물품; 뿐만 아니라 이러한 물품을 제조하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
태양 전지, 또는 광기전(PV) 전지는 물리적, 화학적 현상인 광기전 효과(Photovoltaic Effect)에 의해 광이나 태양광 또는 광자의 에너지를 직접 전기로 변환시키는 디바이스이다. 일반적으로 사용되는 태양 전지는 실리콘으로 만들어진 대면적(large-area) p-n 접합으로서 구성된다. 다른 태양 전지 유형은, 예를 들어, CdTe 또는 CIGS와 같은 박막, 유기 태양 전지, 염료 감응형 태양 전지, 페로브스카이트 태양 전지, 양자점(quantum dot) 태양 전지 등이다.
일부 태양 전지들은 다음과 같이 동작한다: (1) 태양광 내의 광자들이 솔라 패널을 히트(hit)하고 실리콘과 같은 반도체 재료들에 의해 흡수된다; (2) 전자들이 반도체 재료 내의 그들의 현재 분자/원자 오비탈로부터 광자들에 의해 여기된다; (3) 일단 여기된 전자는 열로서 에너지를 소산시키고 그것의 오비탈로 복귀하거나 그것이 전극에 도달할 때까지 전지를 통해 이동할 수 있다; (4) 전류가 재료를 통과해 흐르고 전위를 상쇄시켜 이 전기가 캡처된다. 태양 전지 재료의 화학적 본딩(bond)은 이 공정이 작동하는데 중요하며, 일반적으로 실리콘은 두 영역에서 사용되며, 한 영역은 붕소로 도핑되고 다른 영역은 인으로 도핑된다. 이들 영역들은 상이한 화학 전하들을 갖고, 후속하여 전자들의 전류를 관련 전극을 향해 드라이빙 및 지향시킨다.
태양 전지의 어레이는 태양 에너지를 사용가능한 양의 직류(DC) 전기로 변환한다. 개별 태양 전지 디바이스들은 결합되어 달리 솔라 패널(solar panel)로 알려져 있는 모듈들을 형성할 수 있다. 일부 경우에, 인버터는 패널로부터의 DC 전류/전력을 교류(AC)로 변환할 수 있다.
본 출원인은 태양 전지를 포함하는 종래의 물품이 전형적으로 다단계 방법으로 제조된다는 것을 인식하였다. 첫째, 물품 자체는 플라스틱 등으로 제조되거나 생산된다. 둘째, 태양 전지 또는 솔라 패널은 개별적으로 그리고 단독으로 생산되고; 종종 완전히 상이한 위치 또는 시설에서 생산되고; 물품이 생산되는 위치 또는 시설로 운반된다. 셋째, 태양 전지 또는 솔라 패널은 예를 들어, 아교(glue)를 사용하거나, 스크류(screw)를 사용하거나, 또는 종종 수동 작업을 통해, 그리고 때때로 자동화 또는 반자동화 연결 공정으로 다른 기계적 연결 메커니즘을 사용하여 물품에 연결되거나 접착되거나 부착된다.
본 출원인은 PV 에너지 발생 능력을 갖는 종래의 물품이 통상적으로 완성된 또는 거의 완성된 또는 대략 완성된 또는 본질적으로 완성된 물품을 제조하고, 이어서 후속 제조 공정에서 그리고 기계적 연결 공정을 통해 태양 전지 또는 솔라 패널에 부착됨으로써 제조된다는 것을 인식하였다.
본 출원인은 이러한 종래의 생산 방법 및 생산 시스템, 뿐만 아니라 그로부터 초래되는 물품이 하나 이상의 단점을 가질 수 있다는 것을 깨달았다. 예를 들어, 거의 완성된 물품에 대한 솔라 패널의 기계적 연결 단계는 노동 집약적이고 및/또는 시간 소모적이고 및/또는 오류가 발생하기 쉬울 수 있다는 것을 본 출원인이 깨달았다. 추가적으로 또는 대안적으로, 때때로 수동 접착 또는 스크류들 및 스크류드라이버들의 수동 활용을 필요로 하는 섬세한 및/또는 정밀한 수동 작업을 필요로 할 수 있고; 때때로 이러한 기계적 연결 단계로 인해 솔라 셀 및/또는 물품 자체에 대한 부주의한 파손 또는 균열 또는 손상을 야기할 수 있다는 것을 본 출원인은 깨달았다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기계적 연결은 (예를 들어, 물품이 운송, 설치 및/또는 이용될 때) 물품에 후속하여 가해지는 충격 또는 힘에 대해 비탄성적일 수 있고; 예를 들어, 스크류 기반 커넥터는 고장나거나 느슨해지거나 개방될 수 있고; 아교 기반 연결은 환경 열로 인해 떨어질 수 있거나 약해질 수 있거나; 유사한 일이 있을 수 있다는 것을 본 출원인은 깨달았다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기계적 연결이 때때로 최종 물품이 바람직하지 않을 수 있는 가시적 및/또는 구조적 갭 또는 에어 갭을 갖게 하고; 예를 들어, 태양 전지 또는 솔라 패널은 때때로 전체적으로 타이트하지 않고 및/또는 고정되지 않고 및/또는 밀폐되지 않는 방식으로 스크류를 통해 물품에 부착되며, 이는 물 또는 액체가 태양 전지와 물품의 인접 영역 사이에 남아 있을 수 있는 얇은 갭을 통해 유동하게 하고; 어쩌면 이러한 물 또는 액체가 완성된 물품의 내부 컴포넌트(들)를 손상시킬 수 있게 한다는 것을 본 출원인은 깨달았다. 본 출원인은 또한 다양한 플라스틱 제품 또는 플라스틱 기반 제품의 종래의 생산 방법이 물품의 만곡된 영역에서 또는 물품의 비평면 또는 비평탄(non-flat) 영역에서 PV 디바이스 또는 태양 전지가 그 안에 합체되거나 그 안에 내장된 물품의 효율적인 제조를 허용하지 않는다는 것을 깨달았다.
본 출원인은 태양 전지 또는 솔라 패널 또는 다른 PV 디바이스 또는 PV 기반 전기 발생 유닛을, 더 효율적이고, 더 견고하며, 부착 실수 또는 부착 문제가 덜 일어나며, 노동 소비가 적고, 더 많거나 완전히 자동화된 방식으로, 제조 물품에 내장, 연결, 통합(integrate) 및/또는 합체(incorporate)할 필요가 있을 뿐만 아니라, 기계적 충격 및 힘에 대해 더 탄성적이고, 및/또는 더 많이 누수 방지 또는 방수 또는 액체 방지이고, 및/또는 물품 자체의 주변 또는 인접 또는 이웃 영역 또는 부분에 대해 고정되고 타이트하며 일체된 연결을 갖는 완성된 물품(이러한 태양 전지를 가짐)을 생산할 필요가 있다는 것을 깨달았다.
일부 실시예는 하나 이상의 사출 성형 및/또는 블로우 성형 및/또는 회전 성형 공정(들)을 수행함으로써, 태양 전지 또는 솔라 패널 또는 다른 PV 디바이스가 이러한 성형 공정 전에 또는 그 성형 공정 동안 "인서트(insert)" 아이템으로서 삽입 또는 부가 또는 배치되고, 성형 공정 동안 물품 내에 일체로 통합되거나 내장 또는 합체되고; 후속하여 접착 단계 또는 스크류의 스크류 조임 단계 또는 다른 기계적 연결 단계를 수행할 필요 없이; 그리고 물품의 냉각시, 성형 자체가 태양 전지 패널 또는 PV 디바이스가 완성된 물품 내에 또는 물품 위에 일체로 적소에 내장 및/또는 연결되고 및/또는 부착 및/또는 보유되게 하는 물품, 특히 플라스틱으로 배타적으로 형성되거나 플라스틱으로부터 주로 형성된 물품을 제조하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
일부 실시예는 PV 디바이스 또는 솔라 패널 또는 태양 전지를 성형 공정에 이용 및 합체시키는, 사출 성형 및/또는 블로우 성형 및/또는 회전 성형 공정(들)을 수행하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스 또는 태양 전지 또는 솔라 패널은 강성 및 비가요성이거나; 또는 가요성이거나; 또는 반-강성 및/또는 반-가요성이거나; 또는 부분적으로 강성 및/또는 부분적으로 가요성이거나; 또는 기계적 충격들 및 힘들에 대한 증가된 복원력을 갖고/갖거나 기계적 충격들 및 힘들을 흡수 및/또는 소산시키는 증가된 능력을 갖는다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스 또는 태양 전지 또는 솔라 패널은 평면이거나, 평평하거나, 또는 평평한 표면이고; 다른 실시예들에서, 이는 비평면이거나, 만곡되거나 오목하거나 볼록하거나, 또는 평평한 표면 이외의 3차원 구조물을 갖거나, 또는 하나 이상의 평면 영역들 및 하나 이상의 비평면 영역들을 갖도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 특히 비평탄 또는 비평면 구조 또는 윤곽이 사용될 때, PV 디바이스 또는 태양 전지는 성형 공정 동안에 직면할 수 있는 응력(stress)(들)을 견디는 PV 디바이스 또는 태양 전지의 능력을 증가시키고/시키거나 PV 디바이스 또는 태양 전지가 또는 성형 시스템의 비평탄 또는 비평면 영역에 모듈식으로 적응하는 것을 허용하기 위해 가요성 또는 반-가요성이다.
일부 실시예들에서, 제조 공정은 하나 이상의 PV 디바이스를 주형(mold)의 표면에 부착시키는 단계; 또는 하나 이상의 PV 디바이스를 주형의 표면 상에 적소에 배치, 장착, 또는 보유(hold)하는 단계; 또는 하나 이상의 PV 디바이스를 성형 시스템 또는 성형 기계 내로 다른 방식으로 삽입하여, PV 디바이스(들)가 기계 또는 시스템 내에 있는 동안 이러한 PV 디바이스(들)가 성형 공정이 수행될 수 있게 하는 방식으로 및/또는 위치에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 그런 다음, 상기 방법은 배치된 PV 디바이스(들) 위에 하나 이상의 중합체 재료(들) 및/또는 플라스틱 재료(들)의 사출 성형 또는 블로우 성형 또는 회전 성형을 수행하여; 용융된 중합체 또는 용융된 플라스틱이 미리 배치된 PV 디바이스(들)(및/또는 둘러싸도록)에 부착되고, 성형된 물품 및 PV 디바이스(들)가 동일한, 단일의, 완성된 물품의 일체화된 부분이 되도록 한다.
일부 실시예들에서, 용융된 중합체 또는 용융된 플라스틱은, 용융된 플라스틱 또는 용융된 중합체가 PV 디바이스(들)를 둘러싸거나 PV 디바이스들 주위에 경계 또는 프레임을 생성하는 것을 보장하기 위해, 공정 동안 성형 기계 또는 시스템들 내의 특정 라우팅 경로들을 통해, 및/또는 주형 자체를 통해 및/또는 용융된 플라스틱 또는 용융된 중합체를 통과시키기 위해 (또는 차단하기 위해) 특정 및 미리 구성된 공동들을 사용함으로써 라우팅되지만; 그러나 광을 흡수하도록 구성되는 PV 디바이스의 활성 표면 ("서니 사이드(sunny side)")을 커버하지 않거나 차단하지 않을 것이다.
다른 실시예에서, PV 디바이스는 용융된 플라스틱 및/또는 용융된 중합체에 의해 그 주위의 360도 모두로부터 완전히 캡슐화되고 완전히 둘러싸일 수 있으며, 이와 같이 용융된 중합체 또는 용융된 플라스틱(또는, 냉각 및 경화된 후의 플라스틱 또는 중합체)은 투명하고/하거나 반투명하고/하거나 그를 통한 광 또는 태양광의 통과를 허용하여, 이러한 플라스틱 또는 중합체에 의해 부분적으로 또는 완전히 둘러싸이거나 캡슐화되더라도 PV 디바이스의 PV 능력을 유지한다.
일부 실시예들에서, 복수의 이러한 PV 디바이스(들)는 전기 전류 및/또는 전기 전압을 집성 또는 축적 또는 수집 또는 빌드업(build-up)하기 위해 병렬로 및/또는 직렬로 및/또는 특정 전기 회로 구조를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 이러한 PV 디바이스들은 성형 장소들 내의 "인서트"로서 그들의 배치 전에 서로 전기적으로 미리 연결되고; 이들은 성형 공정을 통해 그리고 그 후에 전기적으로 연결된 채로 유지된다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 이러한 PV 디바이스는 성형 장소에 "인서트"로서 배치되기 전에 서로 전기적으로 미리 연결되지 않지만; 오히려, 이들은 2개 이상의 별개의 "인서트" 아이템으로서 배치되고; 성형 공정이 수행된 후에만, 그리고 옵션으로 성형된 물품의 냉각 후에, 2개 이상의 PV 디바이스는 예를 들어, 와이어, 케이블, 전도체, 전극 등을 통해 서로 전기적으로 연결되고; 이는 이러한 PV 디바이스의 전도성 지점 또는 전도성 영역 또는 전극에 납땜 또는 접착 또는 본딩될 수 있다.
일부 실시예들에서, 삽입되는 단일 PV 디바이스, 또는 이러한 다중 PV 디바이스의 시리즈 또는 세트 또는 어레이 또는 배열 중 적어도 하나는 적어도 하나의 세트 또는 한 쌍의 단자 또는 전극으로 종료되거나 종단되어, PV 디바이스(들)를 외부 디바이스(예를 들어, PV 생성 전기를 소비 및/또는 저장하는 외부 디바이스)에 연결할 수 있다. 예를 들어, 성형된 물품은 플라스틱 박스 또는 플라스틱 용기, 또는 플라스틱 새크(shack) 또는 쉐드(shed) 또는 툴쉐드(toolshed)일 수 있고; PV 디바이스는 이러한 박스 또는 용기 또는 새크 또는 쉐드 또는 툴쉐드의 지붕 또는 천장 또는 벽 또는 패널에 일체로 내장되거나 합체되는 세트 또는 어레이 또는 매트릭스 또는 시리즈 또는 솔라 패널일 수 있거나; 이러한 PV 디바이스에 의해 발생되는 PV 생성 전기는 물품 내에 또는 근처에 위치되는 재충전가능 배터리 또는 재충전가능 전력 전지에 전극 또는 와이어 또는 케이블을 통해 전달되거나, 이러한 PV 생성 전기를 소비하거나 이를 다른 전기 소비 디바이스 또는 전기 저장 디바이스로 추가로 전달하는 기기 또는 디바이스로 전달된다.
일부 실시예들에서, 제조 공정 및/또는 시스템은 때때로 IML(In-Mold Labelling) 공정 또는 시스템에서 사용되는 하나 이상의 단계 또는 유닛 또는 기술을 옵션으로 이용하거나 포함할 수 있으며; 여기서, 라벨(예를 들어, 페이퍼 라벨(paper label), 얇은 플라스틱 라벨)은 성형 공정에서 인서트로서 이용된다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 PV 디바이스들은 수동으로 및/또는 기계적으로 주형에 또는 주형 내에 또는 주형에 인접하게 배치되거나 장착되거나 보유되고; 옵션으로, 진공에 의해, 및/또는 접착제 또는 아교(glue)에 의해, 및/또는 기계적 앵커링(mechanical anchoring)에 의해, 및/또는 주형에 용융된 중합체 또는 용융된 플라스틱을 도입하기 전에 일부 다른 연결 방법 또는 장착 방법 또는 배치 방법 또는 보유 방법을 통해 적소에(예를 들어, 일시적으로, 성형 공정 자체 이전에 및/또는 성형 공정 동안에) 보유된다.
일부 실시예들에서, 성형은 적합한 플라스틱 재료 또는 중합체; 예를 들어, 저밀도 중합체, 고밀도 중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 다른 적합한 열가소성 중합체(들), 나일론, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 및/또는 사출 성형 및/또는 블로우 성형 및/또는 회전 성형 공정에 사용될 수 있는 다른 중합체를 사용하여 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용되는 사출 성형은, 예를 들면, 스크류 사출 성형, 램 사출 성형(ram injection molding), 반응 사출 성형(reaction injection molding)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용되는 사출 성형은, 예를 들어, 용융된 중합체 또는 용융된 플라스틱을 주형 공동(mold cavity) 내로 푸시하거나 가압하기 위한 플런저(plunger)로서 스크류(screw) 또는 램(ram) 또는 다른 컴포넌트를 사용하는 스크류 기반 또는 램 기반 사출 성형일 수 있다. 예시 목적을 위해, 본 명세서의 논의의 일부 부분은 비-반응성인 사출 성형에 관한 것일 수 있지만; 일부 실시예는 본 명세서에 설명된 바와 같이, 반응 사출 성형 또는 반응성 사출 성형, 특히 폴리우레탄을 이용하는 것을 포함하거나 이와 함께 이용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용되는 사출 성형은, 예를 들어, 반응 사출 성형(Reaction Injection Molding, RIM) 공정 또는 강화 RIM 공정(예를 들어, 또한 하나 이상의 강화 재료를 사용함) 또는 구조적 RIM 공정(예를 들어, 주형 내에 배치되거나 배열된 섬유 메시를 사용함)일 수 있으며; 예를 들어, 화학 반응을 통해 팽창 및/또는 두꺼워지고 가열된 주형 내로의 사출 후 경화되어, 열경화성 물품을 생성하는 저점도 액체 중합체(들)(예를 들어, 폴리올(polyol) 및 이소시아네이트(isocyanate))를 이용한다. 일부 실시예들에서, PU-RIM은, 예를 들어, 폴리우레탄을 하나의 성분으로 사용하고, (예를 들어) 폴리올, 계면활성제, 촉매, 발포제(blowing agent), 습윤제, 유화제, 기포제(foaming agent), 분산제, 및/또는 다른 성분 또는 이들의 블렌드 또는 이들의 혼합물 중 하나 이상일 수 있는 제2 성분을 사용하는 RIM 공정을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, RIM은 폴리우레탄, 폴리이소시아누레이트, 폴리에스테르, 폴리페놀, 폴리에폭사이드, 나일론 6, 및/또는 다른 적합한 재료를 이용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 옵션으로, 중합체는, 예를 들어, 완성된 제품의 밀도를 감소시키고/시키거나, 성형된 제품에서의 기계적 응력 또는 충격 또는 힘을 감소 또는 흡수하거나 소산시키기 위해, 및/또는 경량 제품을 생성하는 것을 돕기 위해, 또는 다른 목적을 위해, 하나 이상의 기포제 또는 기포 재료 또는 기포-생성제 또는 기포-유도제 또는 발포제 또는 화학적 발포제 (예를 들어, 이소시아네이트; 또는 이소시아네이트 및 물; 또는 아조디카본아미드; 또는 히드라진 또는 질소계 재료; 또는 중탄산나트륨(sodium bicarbonate))를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스(들)는 주형의 평면 또는 평평한 면적 또는 영역 상에, 또는 거기에, 또는 거기에 인접하여 배치 또는 보유 또는 장착된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, PV 디바이스(들)는 주형의 비평면 또는 비평탄 또는 만곡 또는 윤곽 또는 볼록 또는 오목 면적 또는 영역 상에, 또는 거기에, 또는 거기에 인접하여 배치 또는 보유 또는 장착된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 PV 디바이스가 주형의 평면 또는 평평한 영역 상에(또는 상기 평면 또는 평평한 영역에) 배치 또는 보유되고; 또한, 하나 이상의 다른 PV 디바이스가 동일한 주형의 비평탄 또는 비평면 또는 만곡 영역 상에(또는 상기 평면 또는 평평한 영역에) 배치 또는 보유된다.
일부 실시예들에서, 태양 전지 또는 솔라 패널 또는 PV 디바이스는 2개의 표면 또는 2개의 측면을 갖는다: (A) "서니 표면(sunny surface)" 또는 "서니 사이드(sunny side)" 또는 "광 흡수 표면" 또는 "광 흡수 측면"으로서 또는 "광 대면 표면(light-facing surface)" 또는 "광 대면 측면"으로서 표시되는 제1 표면 또는 제1 측면; 이는 태양광 또는 광 또는 광원을 대면하도록 의도된 측면 또는 표면이거나, 태양광 또는 광을 흡수하고 이러한 흡수된 광을 전하(들) 또는 전기 또는 전류 또는 전압으로 변환하도록 구성된 측면 또는 표면이고, (B) "비-서니(non-sunny) 표면" 또는 "비-서니 측면" 또는 "다크 표면(dark surface)" 또는 "다크 사이드(dark side)" 또는 "비-광 흡수 표면" 또는 "비-광 흡수 측면" 또는 "비-광 대면 표면(non light-facing surface)" 또는 "비-광 대면 측면"으로 표시되는 제2 표면 또는 제2 측면; 이는 태양광, 태양 또는 광원을 대면하지 않도록 의도된 측면 또는 표면, 또는 "서니 사이드"와 반대 방향 및/또는 멀어지는 방향, 또는 태양광이나 광을 흡수하여 전하(들) 또는 전기 또는 전류 또는 전압으로 변환하도록 구성되지 않은 측면 또는 표면이다. 일부 실시예들에서, 태양 전지 또는 솔라 패널 또는 PV 디바이스는 따라서 단일면(uni-facial)이거나 싱글면(single-facial)이거나 또는 한 측면(one-sided)이어서, 그것은 광을 흡수하고 그것을 "다크 사이드"을 통해서가 아니라 그것의 "서니 사이드"를 통해서만 전기로 변환할 수 있다.
다른 실시예들에서, 태양 전지 또는 솔라 패널 또는 PV 디바이스는 2개의 표면들 또는 2개의 측면들을 가지며; 이들 각각은 반대 방향들을 향해 서로로부터 멀어지게 향하는 "서니 사이드(sunny side)" 또는 "서니 표면(sunny surface)"이거나, 이러한 것으로 보일 수 있거나, 이러한 것으로 동작 가능하도록 구성되어; 태양 전지 또는 솔라 패널 또는 PV 디바이스는 양면(bi-facial) 또는 더블면(double-facial)또는 듀얼면(dual-facial)이거나, 더블 사이드(double-sided) 또는 더블면이어서, 광을 흡수 및/또는 전달하고 광을 그의 2개의 대향하는 표면들 또는 2개의 대향하는 측면들 각각을 통해 전기로 변환할 수 있다. 이러한 더블 사이드 PV 디바이스는 태양광 또는 광이 2개 이상의 방향으로부터, 또는 PV 디바이스의 표면 중 하나에 수직이 아닌 방향으로부터 PV 디바이스에 도달할 것으로 예상되거나 의도된 상황에 적합할 수 있으며; 예를 들어, 지면에 대체로 수직으로 설치되도록 의도된 PV 디바이스에서, 이에 따라 하루 중 상이한 시간에 그의 양쪽 측면으로부터 태양광 또는 광을 흡수할 수 있거나, 또는 이동 또는 회전 또는 스피닝(spinning)하도록 의도된 PV 디바이스에서, 또는 이동 또는 다른 이유로 인해 그의 공간 배향을 달리 변경하도록 의도된 상황에 적합할 수 있다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스는 "서니 사이드"(광을 흡수하여 전기로 변환하는 활성 태양광 재료)가 주형을 마주하거나 주형을 향해 마주하도록 배치되거나 장착되거나 보유된다. 다른 실시예에서, PV 디바이스는 "서니 사이드"(광을 흡수하여 전기로 변환하는 활성 태양광 재료)가 주형으로부터 반대로 마주하도록 배치되거나 장착되거나 보유된다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스는 "다크 사이드(dark side)"(비활성 측면)이 주형을 마주하고 있거나 주형을 향해 마주하도록 배치 또는 장착되거나 보유된다. 다른 실시예에서, PV 디바이스는 "다크 사이드"(비활성 면)이 주형으로부터 반대로 마주하도록 배치되거나 장착되거나 보유된다.
일부 실시예들에서, 듀얼 사이드 또는 더블 사이드 PV 디바이스가 사용될 수 있으며, 그 중 하나의 "서니 사이드"는 주형을 마주하고 있고, 다른 하나의 "서니 사이드"는 주형을 반대로 마주한다.
일부 실시예들에서, 용융된 중합체(들) 또는 용융된 플라스틱(들)은 투명하고/하거나 반투명하고/하거나 광 또는 태양광의 적어도 부분적인 통과를 허용한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 경화 또는 고형화된(solidified) 중합체(들), 또는 경화 또는 고형화된 플라스틱(들)은 투명하고/하거나 반투명하고/하거나 광 또는 태양광의 적어도 부분적인 통과를 허용한다. 이는, 예를 들어, 용융된 플라스틱 및/또는 용융된 중합체(들)에 의한 PV 디바이스의 부분적 또는 심지어 완전한 캡슐화를 허용할 수 있고, 이는 이어서 플라스틱 또는 중합체의 투명 또는 반투명 또는 부분적으로 투명 또는 반투명 층(들)으로 냉각 및/또는 경화 및/또는 고형화되고; 이에 의해 태양 전지 또는 PV 디바이스가 단단하고 견고하게 적소에 보유되거나, 심지어 (예를 들어, 기계적 충격에 대한 증가된 보호를 위해) 완성된 물품 내에 "매립된(buried)" 완성된 물품을 제공할 수 있지만, PV 디바이스는 조작 가능하고 동작가능한데, 이는 투명 또는 반투명 플라스틱이 광을 통과시킬 수 있고 광이 전기를 생성하는 PV 디바이스의 활성 측면(들) 또는 "서니 사이드(들)"에 도달하기 때문이다.
일부 실시예들에서, 옵션으로, PV 디바이스는 중합체 필름 또는 코팅의 하나 이상의 층 사이에 또는 그 내에 미리 캡슐화된다; 예를 들어, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE) 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 불소계 플라스틱 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 플루오로중합체 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 열가소성 플루오로중합체 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 열가소성 올레핀(TPO) 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 폴리에틸렌(POE) 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 필름(들) 또는 코팅(들) 또는 층(들), 또는 이들 중 2개 이상의 조합.
일부 실시예들에서, 성형된 물품은 예를 들어, 박스 또는 용기, 냉각 박스 또는 냉각 용기(예를 들어, 캠핑용) 또는 아이스박스 또는 드링크 냉각 박스 또는 피크닉 박스, 또는 저장 유닛, 또는 모바일 홈, 또는 쉐드(shed) 또는 새크(shack) 또는 툴쉐드(toolshed) 또는 저장 쉐드일 수 있고; PV 디바이스(들)는 이러한 물품의 벽, 패널, 윈도우, 도어, 지붕, 천장, 또는 다른 컴포넌트 또는 영역의 통합된 부분일 수 있다.
일부 실시예들에서, 성형된 물품은, 예를 들어, 지붕, 또는 지붕널(shingle), 또는 지붕 세그먼트, 또는 지붕 커버, 또는 다른 물체(예를 들어, 차량을 커버하기 위해, 또는 주차 지점 또는 주차장을 커버하기 위해)를 커버하도록 의도된 구조물, 또는 파고라(pergola), 또는 차양 구조물일 수 있고; PV 디바이스(들)는 이러한 물품의 통합된 부분일 수 있다.
일부 실시예들에서, 내부에 PV 디바이스가 통합된 성형된 물품은, 예를 들어, 차량, 자동차, 트럭, 버스, 기차, 트레인 카(train car) 또는 트레인 왜건(train wagon), 오토바이, 보트, 요트, 드론, 비행기, 자율 주행 차량, 자전거, 전기 자전거 또는 운송 디바이스를 커버하거나, 전체적으로 또는 부분적으로 보호하도록 의도된 플라스틱 물품일 수 있거나, 또는 장착되도록 의도된 플라스틱 물품일 수 있고; PV 디바이스(들)는 이러한 물품의 통합된 부분일 수 있고; 물품은 이러한 커버하거나 보호되도록 의도된 이러한 물체의 3차원 윤곽 또는 구조 또는 형상을 기초로 또는 수용하도록 성형될 수 있거나; 또는 물품은 이러한 기존의 물체 또는 차량 (또는 지붕, 트렁크, 후드 또는 다른 영역)의 윤곽에 따라 성형될 수 있고 이러한 물체 또는 차량 또는 지붕의 상부에 배치될 수 있다 (또는 부착될 수 있다).
일부 실시예들에서, 내부에 통합된 PV 디바이스를 갖는 성형된 물품은, 예를 들어, 차량 플라스틱 물품; 예를 들어, 범퍼, 후방 범퍼, 전방 범퍼, 플라스틱 루푸 탑(roof-top) 장착 유닛(예를 들어, 차량 상부의 자전거 또는 물품을 연결하기 위한), 후방 장착 유닛(예를 들어, 차량 후방의 자전거 또는 물품을 연결하기 위한), 차량 지붕 또는 지붕 세그먼트(예를 들어, 특히 지붕의 일부가 변환가능한 차량의 지붕과 같은 플라스틱 재료로 형성될 때) 등일 수 있다.
일부 실시예들에서, 내부에 통합된 PV 디바이스를 갖는 성형된 물품은, 예를 들어, 전자 디바이스, IoT(Internet of Things) 디바이스 또는 센서, 인터넷 연결 디바이스, 가전 기기, 무선 통신 및/또는 셀룰러 통신이 가능한 전자 디바이스, 스마트폰, 스마트폰용 하우징, 태블릿, 태블릿용 하우징, 스마트워치, 스마트워치용 하우징, 랩톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터용 하우징, 데스크톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터용 하우징, 보안 카메라 또는 인터넷 연결 카메라, 보안 카메라 또는 인터넷 연결 카메라용 하우징 등일 수 있다.
일부 실시예들에서, 내부에 통합된 PV 디바이스를 갖는 성형된 물품은 물품이 물 위에서 부유할 수 있도록 충분히 낮은 밀도를 갖도록 구조화되고/되거나 구성될 수 있어서; 예를 들어, 부유 물체, 뗏목, 부유 솔라 패널들의 아일랜드(island)들 또는 영역들 사이에 설치된 부유 통로, 또는 다른 부유 구조물들을 생산하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 옵션으로, 성형된 물품은 PV 디바이스(들)가 물품의 하나 이상의 리세스 면적(recessed area) 또는 리세스 영역(recessed region)에, 또는 내부 측면을 마주하는 크레이터(crater) 또는 밸리(valley)에 배치되도록 구조화되거나 제조되거나 형상화된다. 일부 실시예들에서, 이러한 리세스 면적 또는 크레이터 사이의 또는 그것들 간의 경계는 서로 충분히 높을 수 있거나 및/또는 충분히 가까울 수 있어서, 사람이 물품을 걸어갈 수 있게 하거나 또는 PV 디바이스(들)와 사람의 발(또는 차량의 타이어)이 접촉하지 않거나 또는 최소의(및/또는 일시적인) 접촉으로 물품을 주행할 수 있게 하여, 이러한 PV 디바이스에 대한 손상을 방지하거나 최소화함으로써, 인도, 도로, 교량, 또는 다른 구조물 내에서 PV 기반 전기 생성을 가능하게 하기 한다.
용어 "PV 디바이스" 또는 "PV 유닛" 또는 "PV 모듈" 또는 "태양 전지(solar cell)" 또는 "솔라 패널(solar panel)"은 상호교환적으로 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 내부에 일체로 내장된 성형된 물품 및 PV 디바이스(들)는 단일의 모놀리식(monolithic) 물품이다. 예를 들어, PV 디바이스(들)는 PV 디바이스 자체 및/또는 주변 성형 플라스틱을 손상시키지 않고, 및/또는 주변 성형 플라스틱의 적어도 일부를 변형 또는 균열시키지 않고서, 이들을 둘러싸고 이들을 보유하는 성형된 플라스틱으로부터 제거 또는 스크류 풀림(un-screwed) 또는 접착 풀림(un-glued) 또는 탈착될 수 없다. 상기 및/또는 본 명세서에서 사용되는 용어 "모놀리식(monolithic)"은, 특히 최종 물품 또는 성형된 물품과 관련하여, (예를 들어) 싱글 물품, 단일 물품, 전체 물품, 2개 이상의 탈착가능한 컴포넌트로 구성되지 않은 물품; 컴포넌트가 서로 효율적으로 (또는 전혀) 접착되지 않거나 또는 본딩되지 않거나 또는 스크류 풀림되지 않을 수 없는 물품; PV 디바이스가 성형 자체 또는 성형된 결과 자체를 통해, 또는 PV 디바이스를 그의 측면 또는 패널 중 적어도 일부로부터 둘러싸고/둘러싸거나 캡슐화 및/또는 봉합하는 용융된 플라스틱 재료(들) 또는 중합체 재료(들)에 의해 형성된 성형된 고형화된 이음매 없는(seamless) 연결을 통해 성형된 플라스틱(들) 또는 성형된 중합체(들)에 직접 부착되는 물품; 또는 PV 디바이스가 고형화된 이전에 용융되거나 이전에 용융된 플라스틱 및/또는 중합체 내에 통합하여 일체형으로 통합되도록 균일하고 단수인 물품; 또는 PV 디바이스가 성형된 플라스틱 및/또는 중합체로 형성된 그의 바로 인접한 및/또는 주위 및/또는 인접한 영역에 탈착되지 않게 부착되는 물품; 또는 PV 디바이스와 PV 디바이스를 바로 접경하는 물품의 성형된 플라스틱 영역 사이에 갭 또는 에어 갭 또는 공간이 전혀 없는 물품; 또는 서로 기계적으로 접착되거나 스크류 결합되는 2개의 이산 컴포넌트(플라스틱 본체 및 PV 디바이스)로부터 조립되지 않고, 오히려 PV 디바이스가 바로 인접하여 고형화되고 경화되는 성형된 플라스틱(들) 및/또는 중합체(들)와의 직접 접촉을 통해 적소에 보유되는 물품을 나타낸다. 일부 실시예들에 따르면, PV 디바이스가 나중에 스크류 결합되거나 접착되는 이미 준비된 "성형된 플라스틱 본체"가 존재하지 않고; 오히려, 성형된 플라스틱 본체는, PV 디바이스를 일체로 연결하는 성형된 물품 및 성형된 "연결부"를 동시에 생성하기 위해 주변 플라스틱 또는 중합체가 동시에 고형화되도록 미가공 플라스틱 재료(들) 또는 미가공 중합체 재료(들)를 성형함과 동시에, 또는 함께, 및/또는 같은 시간에 동일한 단일 작업을 통해 생성된다.
일부 실시예들에 따른, 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품을 사출 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도인 도 1을 참조한다. 일부 실시예들에 따르면, 혁신적으로, 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, 흡수된 광으로부터 전력을 생성하는 능동적으로 기능하는 전기 디바이스인 완벽히 동작가능한 PV 디바이스가 주형 및/또는 성형 공정 및/또는 성형 기계에 합체되거나 내장되고; 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, PV 디바이스는, 성형 공정 동안 열 및/또는 고온 및/또는 압력에 노출될 수 있거나 노출될 수 있더라도, 동작가능한 및/또는 조작가능한 및/또는 기능적인 상태로 유지되고; PV 디바이스는, 후 성형(post-molding) 상태에서, 성형 공정 이전과 같은 전체 용량, 또는 해당 PV 디바이스 및/또는 해당 성형된 물품(또는 PV 생성 전기 에너지를 소비하거나 저장하는 다른 디바이스)의 특정 목적(들)에 여전히 유용하고 충분한 적어도 부분적 용량으로, 동작가능한 및 기능적인 상태로 유지된다.
블록(101)에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 태양 전지(들) 또는 PV 디바이스(들)는 예를 들어, 양면 접착제, 임시 접착제, 진공, 기계적 앵커(anchor), 보유 핀(holding pin)(들), 다른 수단에 의해, 사출 성형 기계 또는 시스템의 주형의 내부 영역에 부착되거나 그에 인접하게 장착 또는 배치된다.
블록(102)에 나타낸 바와 같이, 주형은 폐쇄된다.
블록(103)에 나타낸 바와 같이, 고온 용융된 플라스틱 재료(들) 및/또는 고온 용융된 중합체(들)가 사출된다.
블록(104)에 나타낸 바와 같이, 주형은 그 후 냉각되고; 성형된 물품은 경화 및/또는 고형화된다.
블록(105)에 나타낸 바와 같이, 방법은 통합된 태양 전지(들)/PV 디바이스(들)를 갖는 사출 성형된 물품을 제거하거나 배출(eject)하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 태양 전지(들)/PV 디바이스(들)는 사출 성형된 물품의 외부 층 또는 외부 측면의 특정 영역에, 또는 그 상에, 또는 그의 일부로서 일체로 합체된다.
일부 실시예에 따라, 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품(예를 들어, 중공 또는 부분적으로 중공인 플라스틱 또는 중합체 물품)을 블로우 성형을 통해 제조하는 방법의 흐름도인 도 2를 참조한다. 일부 실시예들에 따르면, 혁신적으로, 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, 흡수된 광으로부터 전력을 생성하는 능동적으로 기능하는 전기 디바이스인 완벽히 동작가능한 PV 디바이스가 주형 및/또는 성형 공정 및/또는 성형 기계에 합체되거나 내장되고; 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, PV 디바이스는, 성형 공정 동안 열 및/또는 고온 및/또는 압력에 노출될 수 있거나 노출될 수 있더라도, 동작가능한 및/또는 조작가능한 및/또는 기능적인 상태로 유지되고; PV 디바이스는, 후 성형 상태에서, 성형 공정 이전과 같은 그의 전체 용량, 또는 PV 디바이스 및/또는 성형된 물품(또는 PV 생성 전기 에너지를 소비하거나 저장하는 다른 디바이스)의 특정 목적(들)에 여전히 유용하고 충분한 적어도 부분적 용량으로, 동작가능한 및 기능적인 상태로 유지된다.
블록(201)에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 태양 전지(들) 또는 PV 디바이스(들)는 예를 들어, 양면 접착제, 임시 접착제, 진공, 기계적 앵커, 보유 핀(들), 다른 수단에 의해 블로우 성형 기계 또는 시스템의 주형의 내부 영역에 부착되거나 그에 인접하게 장착 또는 배치된다.
블록(202)에 나타낸 바와 같이, 패리슨(parison)은 플라스틱 재료(들) 및/또는 중합체 재료(들)로 형성된다. 예를 들어, 패리슨은 일 단부에 구멍을 갖는 플라스틱의 튜브형 피스이며, 이를 통해 압축 공기가 패리슨을 통과하여 진입하고 패리슨 내에 포획된 상태로 유지될 수 있다.
블록(203)에 나타낸 바와 같이, 패리슨이 주형 내로 도입되거나 삽입되거나, 또는 (일부 실시예에서) 주형 내에 클램핑될 수 있다.
블록(204)에 나타낸 바와 같이, 방법은 패리슨을; 예를 들어, 공기 및/또는 고온 공기 및/또는 압축 공기 및/또는 가압 공기를 사용하여 송풍 또는 팽창시키는 단계를 포함한다. 공기압은 플라스틱 또는 중합체를 바깥쪽으로 밀어, 패리슨을 둘러싸는 주형의 구조 및 형상과 매칭(match)되도록 패리슨을 팽창시킨다.
블록(205)에 나타낸 바와 같이, 주형은 냉각되고, 블로우 성형된 물품은 경화되어 고형화되고, 주형은 블로우 성형된 물품의 제거를 허용하도록 개방된다.
블록(206)에 나타낸 바와 같이, 방법은 통합된 태양 전지(들)/PV 디바이스(들)를 갖는 블로우 성형된 물품을 제거 또는 배출하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 태양 전지(들)/PV 디바이스(들)는 블로우 성형된 물품의 외부 층 또는 외부 측면의 특정 영역에, 또는 특정 영역 상에, 또는 그의 일부로서 일체로 통합된다.
일부 실시예들에 따른, 통합된 PV 디바이스(들)를 갖는 플라스틱 또는 중합체 물품(예를 들어, 중공 또는 부분적으로 중공인 플라스틱 또는 중합체 물품)을 회전 성형을 통해 생산하는 방법의 흐름도인 도 3을 참조한다. 일부 실시예들에 따르면, 혁신적으로, 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, 흡수된 광으로부터 전력을 생성하는 능동적으로 기능하는 전기 디바이스인 완벽히 동작가능한 PV 디바이스가 주형 및/또는 성형 공정 및/또는 성형 기계에 합체되거나 내장되고; 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, PV 디바이스는, 성형 공정 동안 열 및/또는 고온 및/또는 압력에 노출될 수 있거나 노출될 수 있더라도, 동작가능한 및/또는 조작가능한 및/또는 기능적인 상태로 유지되고; PV 디바이스는, 후 성형(post-molding) 상태에서, 성형 공정 이전과 같은 전체 용량, 또는 해당 PV 디바이스 및/또는 해당 성형된 물품(또는 PV 생성 전기 에너지를 소비하거나 저장하는 다른 디바이스)의 특정 목적(들)에 여전히 유용하고 충분한 적어도 부분적 용량으로, 동작가능한 및 기능적인 상태로 유지된다.
블록(301)에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 태양 전지(들) 또는 PV 디바이스(들)는 예를 들어, 양면 접착제, 임시 접착제, 진공, 기계적 앵커, 보유 핀(들), 다른 수단에 의해 회전 성형 기계 또는 시스템의 주형의 내부 영역에 부착되거나 그에 인접하게 장착 또는 배치된다.
블록(302)에 나타낸 바와 같이, 주형에는 "투입량(charge)" 또는 "샷(shot)" 또는 미리 정의된 양의 미가공 플라스틱 재료(들) 및/또는 미가공 중합체 재료(들) 예컨대, 미가공 플라스틱 분말 또는 미가공 플라스틱 과립(granule) 또는 미가공 플라스틱 수지가 로딩된다.
블록(303)에 나타낸 바와 같이, 방법은 주형을 가열하고 연속적으로 회전시키는 단계를 포함한다. 열은 미가공 플라스틱/중합체 재료가 용융되게 하고, 회전은 이를 바깥쪽으로 밀어 주형의 내벽을 코팅하게 한다.
블록(304)에 나타낸 바와 같이, 미리 정의된 시간(예를 들어, 5분) 후 및/또는 미리 정의된 수의 회전 후에, 방법은: 주형을 가열하는 것을 중지하는 단계, 또는 주형의 임의의 가열을 중지하는 단계, 또는 주형에 더 이상 임의의 열을 제공하지 않는 단계; 및 주형을 계속 회전시키는 단계를 포함한다.
블록(305)에 나타낸 바와 같이, 미리 정의된 시간(예를 들어, 추가 10 분) 후 및/또는 미리 정의된 수의 (추가) 회전 후, 또는 주형의 온도가 미리 정의된 임계 온도 값 미만에 도달할 때, 방법은: 주형이 충분히 냉각되고, 주형의 회전이 정지되고; 그 후, 주형이 개방되는 단계를 포함한다.
블록(306)에 나타낸 바와 같이, 방법은 통합된 태양 전지(들)/PV 디바이스(들)를 갖는 회전 성형된 물품을 제거 또는 배출하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 태양 전지(들)/PV 디바이스(들)는 회전 성형된 물품의 외부 층 또는 외부 측면의 특정 영역에, 또는 그 상에, 또는 그 일부로서 일체로 통합된다.
일부 예시적인 실시예들에 따른, 사출 성형 시스템(400)의 컴포넌트들 및 동작 단계들을 예시하는 개략도들인 도 4a 내지 4g를 참조한다. 일부 실시예들에 따르면, 혁신적으로, 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, 흡수된 광으로부터 전력을 생성하는 능동적으로 기능하는 전기 디바이스인 완벽히 동작가능한 PV 디바이스가 주형 및/또는 성형 공정 및/또는 성형 기계에 합체되거나 내장되고; 놀랍게도, 그리고 반직관적으로, PV 디바이스는, 성형 공정 동안 열 및/또는 고온 및/또는 압력에 노출될 수 있거나 노출될 수 있더라도, 동작가능한 및/또는 조작가능한 및/또는 기능적인 상태로 유지되고; PV 디바이스는, 후 성형 상태에서, 성형 공정 이전과 같은 전체 용량, 또는 해당 PV 디바이스 및/또는 해당 성형된 물품(또는 PV 생성 전기 에너지를 소비하거나 저장하는 다른 디바이스)의 특정 목적(들)에 여전히 유용하고 충분한 적어도 부분적 용량으로, 동작가능한 및 기능적인 상태로 유지된다.
일부 실시예들의 일부 특정 양태들에 초점을 맞추기 위해, 그리고 도면들을 모호하게 하지 않기 위해, 사출 성형 기계의 종래의 컴포넌트들은 도시되지 않으며, 그것들의 각각의 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 사출 성형 기계는 주형 내에 용융된 재료를 가열하여 사출하는 사출부(injection unit)를 포함할 수 있다. 사출부는 예를 들어, 펠릿(pellet), 과립(granule), 분말(powder), 블록(block), 비드(bead), 고체 유닛 등등과 같은 미가공 플라스틱 재료(들) 또는 중합체(들)를 수용하는 용기인 호퍼(hopper)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 옵션으로, 미가공 플라스틱 재료(들) 또는 중합체(들)의 펠릿 또는 과립은 하나 이상의 보강 요소 또는 기계적 탄성 요소 또는 기계적 지지 요소 또는 기계적 보강제, 예컨대, 유리 섬유, 챠핑된(chopped) 유리 섬유, 다이싱된 유리 섬유, 유리의 섬유, 유리의 챠핑된 또는 절단된 섬유, 유리 또는 실리카계 제형의 얇은 스트랜드, E-유리 섬유 또는 스트랜드 (예를 들어, 전형적으로 1% w/w 미만의 알칼리 산화물을 갖는 알루미노-보로실리케이트 유리로 형성됨), A-유리 섬유 또는 스트랜드 (예를 들어, 붕소 산화물이 없거나 무시할 수 있는 양의 알칼리-석회 유리), E-CR-유리 섬유 또는 스트랜드 (예를 들어, 전기/화학적 내성 유리 섬유 또는 스트랜드; 예를 들어, 전형적으로 1% w/w 미만의 알칼리 산화물을 갖는, 높은 내산성을 갖는 알루미노-석회 실리케이트), C-유리 섬유 또는 스트랜드 (예를 들어, 높은 붕소 산화물 함량을 갖는 알칼리-석회 유리), D-유리 섬유 또는 스트랜드 (예를 들어, 낮은 유전 상수를 갖는 보로실리케이트 유리), R-유리 섬유 또는 스트랜드(예를 들어, 높은 기계적 강화 속성을 갖는 MgO 및 CaO가 없는 알루미노 실리케이트 유리), S-유리 섬유 또는 스트랜드(예를 들어, CaO가 없지만 MgO 함량이 높으며 높은 인장 강도를 제공하는 알루미노 실리케이트 유리), 운모, 운모 결정, 운모 섬유 또는 스트랜드, 결정화된 필로실리케이트 광물(들) 및/또는 기타 적절한 강화제 또는 재료를 포함할 수 있다.
호퍼의 바닥 개구는 미가공 재료들(들)을 배럴(barrel) 내로 전달 또는 공급하며, 배럴은 재료들을 가열 및 주형 내로 사출하기 위한 메커니즘을 포함한다. 플런저(plunger) 또는 왕복 스크류 또는 회전 스크류 또는 램 인젝터(ram injector) 또는 다른 적절한 사출 부재 또는 압출기(예를 들어, 전기 모터 또는 유압 모터를 사용함)가 재료(들)를 이동 또는 푸시하거나 전진시킨다. 가열 유닛 또는 다수의 히터는 재료(들)가 전진하는 배럴 영역 또는 채널을 둘러싸고(또는 그에 인접하고), 이들에게 열을 제공한다. 전진하는 재료(들)는 열로 인해, 그리고 옵션으로 또한 이러한 용융에 기여하는 압력 및 마찰로 인해 용융된다. 용융된 재료(들)는 압력의 빌드업에 의해 및/또는 회전 스크류의 회전에 의해 및/또는 재료(들)에 가해지는 푸시 힘에 의해 제공되는 사출 힘을 사용하여, 사출 노즐을 통해 그리고 배럴의 단부에서 다이 또는 개구를 통해 주형 내로 신속하게 사출된다. 사출된 재료는 주형 내의 공동을 채우며, 공동은 주형의 암형 부재와 수형 부재 사이의 특히 구조화된 갭에 의해 정의된다. 사출 후에, 용융된 재료(들)가 주형 내에서 냉각, 경화 및 고형화되어, 사출 성형된 물품이 생성된다. 그런 다음, 주형이 개방될 수 있고, 및/또는 사출 스크류(또는 다른 사출 메커니즘)가 퇴피(retract)될 수 있고; 사출 성형된 물품은 주형으로부터 방출 또는 추출 또는 배출되거나 다른 방식으로 해제될 수 있다.
사출 전에, 주형의 2개의 부재 또는 2개의 반부(half)는 클램핑 유닛에 의해 견고하게 폐쇄되고, 각각의 부재는 플래튼 또는 큰 플레이트에 부착된다. 주형의 암형 부재는 또한 주형 공동을 갖는 부재로서, 또는 전방 부재 또는 전방측 부재로서 알려져 있을 수 있다. 주형의 수형 부재는 또한, 후방 부재 또는 후방측 부재로서, 또는 주형 코어로서 알려져 있을 수도 있다. 주형은 강(steel) 또는 알루미늄 또는 다른 적절한 금속(들)으로 형성될 수 있다. 옵션으로, 다수의 이산 공동은 수형 부재와 암형 부재 사이의 다수의 이산 갭, 및/또는 이들 부재의 3차원 구조 또는 형상 또는 윤곽에 의해 정의될 수 있다.
전형적으로, 암형 부재는 사출부의 노즐과 정렬되는 고정식 비이동(non-moving) 전방측 플래튼(front-side platen)에 부착된다(예를 들어, 정렬은 또한 위치설정 링에 의해 도움을 받을 수 있다). 전형적으로, 수형 부재는 타이 바(tie bar) 또는 레일을 따라 활주할 수 있는 가동 플래튼 상에 장착되거나 그에 부착된다. 용융된 재료(들)는 노즐 및 스프루(sprue)를 통해 주형 공동에 진입하고, 용융된 재료(들)를 운반 및/또는 안내 및/또는 라우팅하는 하나 이상의 채널 및/또는 게이트 및/또는 "러너(runner)"(가열되지 않을 수 있거나; 또는 일부 실시예들에서, 가열될 수 있음)를 통해 이동한다.
클램핑 유닛은 주형 공동 내로의 용융된 재료(들)의 실제 가압 사출 동안뿐만 아니라 사출 이후의 냉각 기간 동안 주형을 견고하게 폐쇄되게 유지하는 클램핑력 및/또는 클램핑 바들을 작동시키기 위해 유압식으로 파워링되는 클램핑 모터를 구비할 수 있다. 미리 정의된 시간 기간(예를 들어, 10분) 후에, 주형은 (예를 들어, 암형 부재로부터 수형 부재를 이격시킴으로써) 개방될 수 있다. 이젝터 바(ejector bar) 또는 이젝터 핀(ejector pin) 또는 이젝터 플레이트(ejector plate) 또는 다른 이젝션 유닛은 주형 공동 밖으로 고체 사출 성형된 물품을 배출 또는 방출 또는 제거 또는 당기도록 작동될 수 있다. 옵션으로, 수계 냉각(water-based cooling) 또는 다른 유형의 냉각은; 예를 들어, 주형 근처 또는 주형에 인접한 냉각 채널을 통해 물 또는 냉수를 흘려보냄으로써 냉각을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 옵션으로, 주형 공동은 이러한 재료(들)로 채워져야 하는 공동의 모든 영역들로의 용융된 재료(들)의 유동을 지지하거나 가능하게 하도록 미리 구성된다. 옵션으로, 구배각(draft angle)이 하나 이상의 주형 벽(들) 또는 패널(들)에 적용되어, 고체 물품의 배출 또는 제거를 용이하게 할 수 있다.
도 4a에서, 2개의 부재, 즉 수형 부재(401), 및 전체적으로 상보적인 암형 부재(402)를 갖는 사출 성형 주형을 포함하는 시스템(400)이 도시되어 있다. 하나 이상의 사출 포트(들)(403) 또는 다른 적합한 사출 채널(들) 또는 사출 경로(들) 또는 사출 개구(들)는 용융된 중합체(들) 또는 용융된 플라스틱 재료(들)의 사출 및 진입을 가능하게 하기 위해 암형 부재(402) 내에 있다. 주형 공동(404)은 수형 부재(401)와 암형 부재(402) 사이에서 이들의 특정 3차원 구조 또는 형상 또는 윤곽에 기초하여 정의된다. 주형 공동(404)은 단일 또는 단일화 또는 연속 공동; 또는 대안적으로, 2개 이상의 이산 또는 개별 공동들의 세트를 가질 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, PV 디바이스(444)는 주형 공동 내에 배치된다. 예를 들어, 이는 주형 공동(404) 내의 특정 위치(443)에; 예를 들어, 암형 부재(402)에 인접하게(또는 장착되거나 부착되거나 접착됨) 배치된다. 옵션으로, 진공 포트(406) 또는 진공 채널, 또는 흡입 포트 또는 채널은 PV 디바이스(444)를 (진공 또는 흡입력을 통해) 암형 부재(402)의 내부 측면 벽 또는 내부 측면 패널 또는 내부 측면 영역을 향해 밀어내는 외향 지향력(outwardly-directed force)을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 도 4b에는 주형 공동 내에 배치된 PV 디바이스(444)가 추가로 도시되어 있다.
옵션으로, PV 디바이스(444)는, 반드시 진공 또는 흡입력을 사용하는 것이 아니라, 접착제(들), 양면 접착제, 임시 또는 단기 접착제를 사용하거나; 또는 자기력을 통해(예를 들어, PV 디바이스(444)는 북쪽으로 자성일 수 있고, 암형 부재는 남쪽으로 자성일 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있음); 또는 기계적 앵커 또는 앵커링 부재 또는 앵커링 핀을 사용하거나; 또는 작은 핀 또는 클래스프(clasp)를 사용하여; 또는 마찰 및/또는 압력을 통해 PV 디바이스(444)를 적소에 보유하는 암형 부재 내의 특정 홈 또는 크레이터(crater) 또는 리세스 또는 리세스된 영역에 PV 디바이스(444)를 끼움으로써, 암형 부재의 내부측 벽 또는 영역상의 적소에 일시적으로 보유될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서, 주형은 개방 위치에 있어서, 2개의 주형 부재(401-402)가 이격된다. 도 4c에서, 주형은 수형 부재(401)의 내향(internally-facing) 영역의 적어도 일부가 암형 부재(402)의 내향 영역의 적어도 일부와 직접 접촉하도록 폐쇄 위치에 있는 것으로 도시되며; 한편 주형의 폐쇄 시 및 용융 재료(들)의 사출 전에, 이제 서로 접촉하는 2개의 주형 부재(401-402) 사이에 공동이 여전히 정의된다.
도 4d는 폐쇄된 주형의 주형 공동 내로 유동하고 주형 공동을 채우는 용융된 재료(들)(408)를 갖는 시스템을 도시한다. 용융된 재료(들)(408)는 PV 디바이스(444)에 접촉할 수 있거나, 또는 그것을 부분적으로 커버할 수 있거나, 또는 심지어 그것을 완전히 커버하거나 또는 캡슐화할 수 있다(예를 들어, 투명 및/또는 반투명 재료(들)가 사용되는 경우, PV 디바이스(444)의 활성 부분 또는 "서니 사이드"으로의 광의 적어도 부분적인 통과를 여전히 허용하기 위해).
도 4e는 주형이 냉각되고, 수형 부재(401)가 암형 부재(402)로부터 퇴피되거나 이격되고, 이에 의해 주형 공동을 개방한 후의 시스템을 도시한다. PV 디바이스(444)를 그 일체형 부분으로서 그 안에 일체로 합체시키는 고체, 모놀리식, 사출 성형된 물품(455)이 생성되었다. PV 디바이스(444)는 사출 성형된 물품(455)의 다른 영역들에 연결된 사출 성형체(injection-mold)이다. 도 4f는 사출 성형된 물품(455)이 주형의 암형 부재(402)로부터 배출 또는 제거 또는 방출된 후의 독립형 물품으로서의 확대도를 도시한다.
도 4g는 시스템(400)의 상기 언급된 유닛 중 일부; 예를 들어, 미가공 플라스틱/중합체 재료(들)를 보유하는 호퍼(421), 배럴(422), 스크류(423), 히터(들)(424), 사출 노즐 및 다이(die)(425)를 개략적으로 도시한다.
도면들은 반드시 축척대로 그려질 필요는 없고, 오히려, 일부 특정 특징부들, 구조들, 또는 기능들을 더 명확하게 도시하기 위해, 일부 컴포넌트들의 크기는 의도적으로 과장된다는 것에 유의한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, PV 디바이스(444)의 길이 또는 가장 긴 치수들은 1 센티미터 내지 100 센티미터의 범위일 수 있는 반면; 사출 성형 시스템은 전형적으로 2 내지 8 미터 범위의 길이를 갖는 기계이지만, 더 작은 사출 성형 시스템들 또는 기계들이 사용될 수 있다(예를 들어, 50 또는 100 센티미터의 길이를 갖는 "실험실 규모" 기계들).
일부 실시예들에서, 사출 성형 대신에 블로우 성형 또는 압출 블로우 성형(EBM : Extrusion Blow Molding)이 사용될 수 있다. 예컨대, 미가공 플라스틱 재료 또는 미가공 중합체 재료가 용융되고 패리슨(parison)이라 불리는 중공 튜브 내로 압출된다. 이어서 패리슨을 냉각된 금속 주형 내로 폐쇄함으로써 포획한다. 공기가 패리슨 내로 송풍되어, 금속 주형에 의해 정의된 3차원 형상으로 그것을 팽창시킨다. 플라스틱이 충분히 냉각된 후, 주형이 개방되고 형성된 물품은 배출되거나 제거되거나 방출된다. 일부 실시예는 예를 들어, 스트레이트(straight) EBM; 또는 어큐뮬레이터(Accumulator)를 갖는 EBM; 또는 연속 EBM; 또는 간헐적(Intermittent) EBM; 옵션으로 또한 스핀 트리밍(Spin Trimming)을 수행하는 것과 같은 하나 이상의 공정을 이용할 수 있다. 일부 실시예들은 사출 블로우 성형(IBM : injection blow molding)을 수행할 수 있으며, 여기서 중합체는 코어 핀 상에 사출 성형되고; 이어서 코어 핀은 블로우 성형 스테이션으로 회전되어 팽창되고 냉각된다. 일부 실시예는 사출 연신 블로우 성형을 수행할 수 있으며, 이는 단일 스테이지(single-stage) 공정 또는 이중 스테이지(double-stage) 공정일 수 있다.
일부 실시예들에서, 사출 성형 대신에 회전 성형(Rotational Molding) 또는 로타 성형(Roto-Molding)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 이는 중공 또는 부분 중공 플라스틱 또는 중합체 물품을 생산할 수 있게 하는 플라스틱 주조(casting) 기술이다. 중공 주형을 사용하며; 예를 들어, 열가소성 분말형 수지를 회전시키면서 가열한 후 냉각시켜 경화, 고형화시킨다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 어떠한 사출 또는 압력도 요구하지 않고; 따라서, 저렴한 기계들을 사용하는 것을 가능하게 할 수 있고, 매우 큰 물품들(예를 들어, 1 미터보다 크거나, 또는 2 미터보다 큰 최장 치수를 가짐)을 생산하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 주형을 운반하는 아암(arm) 또는 크래들(cradle); 단일 또는 다수의 오븐; 및 냉각 챔버를 이용한다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 클램쉘 기계(Clamshell Machine)를 이용한다: 이것은 단일 스테이션 기계(single station machine)이며, 여기서 성형 및 냉각은 하나의 챔버에서 발생한다. 수지를 갖는 주형은 전면 패널을 통해 챔버 내로 로딩되고 언로딩된다. 전면 패널과 커버는 가열 및 성형 중에 잠금된다. 성형 후에, 커버는 냉각을 허용하도록 개방되어, 주형이 개방된 오븐 밖으로 스윙(swing)되게 된다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 터릿(Turret) 또는 캐러셀 기계(Carousel Machine)를 이용하고, 이는 중심 피벗에서 회전하고 3개 내지 6개의 아암을 갖는다. 각각의 아암은 그의 단부에 부착된 주형을 갖고, 캐러셀의 회전 전체에 걸쳐 로딩, 가열, 냉각, 및 언로딩으로부터 회전 성형 공정의 순서로 스테이션들을 통과한다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 셔틀 기계(Shuttle Machine)를 이용하며, 이는 이축(biaxially) 방향으로 회전하고 트랙 중간에 위치된 가열 챔버로 로딩, 냉각, 및 언로딩(결합된 스테이션들)으로부터 주형을 이동시키는 독립적인 아암을 갖는다. 주형은 공정이 완료된 후 원래 위치로 복귀한다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 스윙 기계(Swing Machine)를 이용하며, 이는 유사하게 독립적인 아암(예를 들어, 최대 4개의 아암)을 갖지만; 모든 아암을 동작시킬 필요는 없으며, 이에 의해 생산 효율을 증가시킨다. 오븐의 코너에 장착된 아암은 이축으로 회전하여 가열 챔버로부터 냉각 챔버로 주형을 스윙한다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 페리스 휠(Ferris wheel)처럼 동작하는 수직 휠 기계(Vertical Wheel Machine)를 이용한다. 주형은 크래들에 수용되고, 회전을 통해 로딩/언로딩, 가열 및 냉각으로부터 이동된다. 로딩/언로딩 스테이션은 휠의 바닥에, 냉각 영역과 가열 영역 사이에 위치된다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 크래들(cradle) 내에 함유된 주형을 갖는 "로큰롤(Rock and Roll)" 기계를 이용한다. 크래들은 수직축 상에서 360도 회전하면서 수평축 상에서 전후로 45도, 수평축 아래에서 45도 스윙한다. 로큰롤 기계는 카누(canoe) 또는 카약(kayak) 또는 해양 선박 부품과 같이 물 위에 떠 있는 세장형 물품을 제조하기에 특히 적합할 수 있다.
회전 성형 동작에 수반되는 단계들은 다음과 같을 수 있다.
(A) 로딩(Loading): 측정된 양의 중합체 예컨대, 분말 수지 형태를 중공 주형(hollow mold)에 넣고 단단히 고정한다. 분말 수지는 미세한 크기를 갖고, 균질하며, 건조되어 양호한 유동을 달성하고 기포 형성을 방지한다. 로딩된 수지의 양은 물품의 벽 두께를 결정하는 인자 중 하나이다.
중공 주형은 주조 알루미늄 또는 제조된 강판으로 제조되고, 성형된 부품에 그 형상을 제공한다.
주형 이형제(release agent)는 주형의 내벽 상에 존재하는 코팅이다. 주형 내부 표면에 성형된 물품이 달라붙는 것을 방지하여 냉각 후 성형된 물품의 효과적인 제거나 배출을 위해 사용된다.
일부 유형의 이형제는, 예를 들어: (i) 주형으로부터 방출될 때 성형된 물품과 함께 벗겨지는 실리콘과 같은 희생 코팅(Sacrificial coating)이고; 따라서 이는 모든 로딩 공정의 시작시에 도포된다. (ii) 반영구적 코팅(semi-permanent coating) 또는 반영구적 이형제(mold release agent), 이는 중합체의 가열 및 냉각의 여러 사이클을 지속할 수 있고; 이는 다 사용되기 전에 재도포되거나 또는 토핑(topped)될 수 있다. (iii) 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)과 같은 영구 코팅(permanent coating), 이는 내부 주형 표면에 영구적으로 고정되기 때문에 주형 이형제의 재도포에 대한 필요성을 제거하지만, 영구 주형 이형제 층은 스크래칭 또는 미숙한 조작(mishandling)로 인해 마모될 수 있다.
(B) 가열 및 회전: 분말화된 수지를 중공 주형 내부에서 가열하면서 수지가 모두 용융될 때까지 천천히 회전시킨다. 수지가 용융됨에 따라, 주형의 내벽 전체를 코팅한다. 가열 및 회전의 동시 작용은 주형 내부에서 수지의 균일한 분포를 보장한다. 주형은 이축으로 그리고 일반적으로 분당 15 회전(RPM) 미만과 같은 느린 속도로 회전한다.
일부 실시예들에서, 적절한 벽 두께 분포를 달성하기 위해, 적절한 회전비가 결정되고 활용된다. 이 값은 수직 축 상의 RPM에 대한 수평 축 상의 RPM 수이다. 예를 들어, 일반적으로 구 또는 큐브(cube)일 물품은 4:1의 회전비로 성형될 수 있다. 불규칙한 형상의 고체 또는 세장형 고체의 경우, 상기 비율은 1:8 또는 8:1, 또는 다른 적합한 비율일 수 있다.
중합체의 가열 시간은 미리 정의되고, 완성된 물품의 품질을 결정하는 파라미터 중 하나이다. 예를 들어, 과도한 가열 시간은 중합체의 열 분해를 초래할 수 있고/있거나 마모 및 충격에 대한 감소된 저항성과 같은 최종 물품의 기계적 속성을 저하시킬 수 있다. 대조적으로, 불충분한 가열 시간은 중합체의 불완전한 용융을 초래할 것이고; 용융되지 않은 알갱이(grain)는 용융된 수지와 유착되지 않을 것이며, 이는 기포 형성을 초래할 것이고; 이러한 편차는 물품의 기계적 특성에 악영향을 미칠 수 있다.
(C) 냉각: 냉각 스테이지에서, 주형 내부의 용융된 중합체는 경화되어 원하는 형태로 고형화된다. 회전 주형의 외부는 자연적 또는 강제적 대류에 의해, 통상 공기 또는 냉풍을 이용하여 냉각된다. 옵션으로, 냉각 공기가 주형 내부에 공급되어 냉각 중에 치수 안정성을 유지할 수 있다. 냉각 시간을 감소시키기 위해 물 분무가 사용될 수 있지만, 이는 물품의 기계적 속성 및/또는 치수에 영향을 미칠 수 있다.
일부 실시예들에서, 중합체의 냉각 시간은 가열 시간만큼 중요하다. 따라서, 적절한 냉각 속도가 결정되고 이용될 수 있다. 너무 빠른 냉각은 물품의 제어 불가능한 휨 및 수축을 초래할 수 있는 반면; 느린 냉각은 용융된 수지의 유동을 야기하여, 일관성 없는 벽 두께를 초래할 수 있다.
(D) 탈형(demolding) 또는 언로딩(unloading): 냉각된 물품은 인간 운영자 또는 로봇 아암 또는 제거 유닛에 의해 중공 주형으로부터 제거된다. 옵션으로, 공기 배출 유닛은 물품을 주형 밖으로 들어 올리는 것을 도울 수 있다.
일부 실시예들에서, 회전 성형은 열가소성 재료인 중합체를 이용할 수 있다. 일부 실시예는 낮은 비용 및/또는 용이한 성형으로 인해 폴리에틸렌을 이용할 수 있고; 이는 연삭(grind)이 더 어려울 수 있는 비-폴리에틸렌 중합체와 달리 분말 형태로 용이하게 이용가능하고; 또한 양호한 내화학성 및 낮은 수분 흡수율을 갖는다. 일부 실시예는, 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 같은 폴리에틸렌 등급을 이용할 수 있다.
일부 실시예는 다용도 중합체이고; LDPE와 HDPE 사이의 특성을 가지며; 내화학성, 내열성 및 내피로성의 속성을 갖는 폴리프로필렌을 이용할 수 있다.
일부 실시예는 비닐 클로라이드 단량체의 중합체 형태인 폴리비닐 클로라이드를 이용할 수 있으며; 이는 강하고 단단한 플라스틱이고, 그의 기계적 속성을 개질하기 위해 다양한 첨가제와 상용성(compatible)이다.
일부 실시예는 폴리아미드 플라스틱 기로부터 유래하고 성형 화합물로서 사용될 수 있는 나일론을 이용할 수 있으며; 이는 일반적으로 질기고, 적합한 내열성 및 내화학성을 갖는다.
일부 실시예들에서, 미가공 재료는 하나 이상의 관련 고려사항들에 기초하여 회전 성형을 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 용융된 플라스틱은 고온에서 산소에 노출될 것이고, 이는 중합체의 원하는 기계적 속성의 산화 및 손실을 초래할 수 있고; 따라서, 중합체 재료의 분자는 항산화 속성을 갖는 기를 가져야 한다. 다른 고려사항으로서, 중합체는 재료가 고온에 의해 초래되는 영구 변화에 저항하기 위해 높은 열 안정성을 가져야 한다. 다른 고려사항으로서, 유동이 회전 운동에만 의존하고 어떠한 압력도 수반되지 않기 때문에, 용융된 재료는 주형의 벽 내에서 쉽게 유동해야 하고; 따라서 고온에서의 선택된 중합체의 유동 특성이 고려되어야 한다.
일부 실시예들에서, 물품의 기계적 속성을 개선하고/하거나 성형 공정을 돕기 위해 1차 첨가제가 첨가되어 사용될 수 있다. 유동 개질제는 적절하고 균일한 두께 분포를 달성하기 위해 용융된 상태에서 중합체 수지의 유동을 보조할 수 있다. 고온에 의해 야기될 수 있는 열적 열화를 방지하기 위해 열 안정제가 사용될 수 있다. 강성(stiffness)을 증가시키기 위해 충전제(filler)가 사용될 수 있고; 충격 강도(impact strength)를 증가시키기 위해 충격 개질제가 사용될 수 있지만; 이러한 첨가제의 양은 거친(rough) 표면 및/또는 감소된 유동을 야기할 수 있기 때문에 제어될 필요가 있을 수 있다. 2차 첨가제는 또한 완성된 제품에 그의 특성, 예컨대, 착색제, 난연제, 및 정전기 방지제를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 사출 성형 공정 또는 RIM 공정 또는 회전 성형 공정 또는 블로우 성형 공정의 일부로서 이용되는 태양 전지 또는 PV 디바이스는 완전히 준비되거나 완벽히 작동되거나 완전히 생산되거나 또는 쉽게 기능하거나 또는 미리 제조된 태양 전지 또는 PV 디바이스, 또는 독립형 또는 비-지지형(non-supported) 또는 독립형 또는 자율형 또는 자립형(self-contained) 태양 전지 또는 PV 디바이스이고, 이는 흡수된 광으로부터 직접 전기를 생성하는 능동 기능하는 디바이스 또는 능동 기능하는 전기 디바이스이고, 하나 이상의 전기 에너지 소비 유닛 및/또는 하나 이상의 전기 에너지 저장 유닛에 (예를 들어, 와이어들, 케이블들, 전도체들, 전극들, 전기 회로를 통해) 전기적으로 연결된다.
본 출원인은 일부 실시예에 따라, 완벽히 조작 가능한(fully-operational) 또는 완벽히 동작가능한, 미리 제조된 또는 이미 준비된, 태양 전지 또는 PV 디바이스가 사출 성형 또는 RIM 또는 회전 성형 또는 블로우 성형 공정 또는 기계 또는 시스템 또는 주형에 합체될 때, 놀랍게도 그리고 반직관적으로 용융되지 않고/않거나 손상되지 않고/않거나 망가지지(ruin) 않고/않거나 손상되지 않고/않거나 작동불능 상태가 되지 않고/않거나 분해되지 않는다는 것을 발견하고 깨달았다.
놀랍게도 그리고 반직관적으로, 출원인들은 이러한 태양 전지 또는 PV 디바이스가 주형 및/또는 성형 기계 내로 삽입되었을지라도, 및/또는 이러한 태양 전지 또는 PV 디바이스가 성형 공정 동안 열 또는 높은 열 또는 고온을 경험할지라도, 및/또는 이러한 태양 전지 또는 PV 디바이스가 성형 공정 동안 압력 또는 고압 또는 클램핑 압력 또는 다른 기계적 힘을 경험할지라도, 태양 전지 또는 PV 디바이스는 후 성형 상태에서 충분한 양의 전기 전류 및/또는 전기 전압 및/또는 전력을 여전히 생성할 수 있게 하는(예를 들어, 전력 소비 유닛 또는 디바이스 또는 전력 저장 유닛 또는 디바이스에 충분한 전력을 생성하고 제공할 수 있게 하는) 동작 상태로 전적으로 또는 적어도 부분적으로 또는 적어도 유지되고, 그러한 상태에서 조작 가능하고 동작 가능하게 유지된다는 것을 발견하고 깨달았다.
혁신적으로, 출원인은 아무도 전술한 및/또는 본 명세서에 설명된 태양 전지 또는 PV 디바이스와 같은 완벽히 조작가능한(fully-operational) 또는 완벽히 동작가능한 능동적으로 기능하는 디바이스를 주형 내로 또는 성형 기계 내로 배치하려고 시도하지 않았거나, 이러한 고열 및/또는 고압 성형 공정에 이러한 디바이스를 내장하거나 합체하려고 시도하지 않았다는 것을 깨달았다. 본 출원인은 종래의 생산 방법이 기껏해야 수동 기계 디바이스, 예를 들어, 수동 금속 스크류, 또는 수동 금속 네일(Nail), 또는 수동 금속 실린더(Cylinder)가 삽입되거나 사용되는 "인서트 성형(insert molding)" 공정을 수행하려고 시도한다는 것을 깨달았다.
일부 실시예들에 따르면, 성형 공정에 삽입, 내장, 합체 및/또는 다른 이용되는 태양 전지 또는 PV 디바이스는 (예를 들어) 실리콘, 갈륨 비소, 카드뮴 텔루라이드, 또는 다른 재료(들)와 같은 반도체 재료(들)로 형성된다. PV 디바이스의 완벽히 동작가능한 태양 전지는 태양광을 흡수하고; PV 효과로 해, 자유 전자 및 정공이 양/음의 접합부(junction)에서 생성되고; 이러한 접합부는 전하를 수집 또는 응집하고 전류 및/또는 전압을 생성하는 전극 또는 전도체 또는 전도성 회로 또는 와이어를 통해 연결된다. 태양 전지 또는 PV 디바이스는, 예를 들어, 실리콘으로 만들어진 대면적 또는 중면적 또는 소면적 p-n 접합부; 결정질 실리콘 또는 c-Si 태양 전지 또는 PV 디바이스; 단결정질 실리콘 또는 모노결정질 실리콘 태양 전지 또는 PV 디바이스; 다결정질 실리콘 또는 다결정질 실리콘 태양 전지 또는 PV 디바이스; 비정질 실리콘 또는 a-Si 태양 전지 또는 PV 디바이스, 또는 박막 태양 전지 또는 PV 디바이스; 하이브리드 실리콘 PV 태양 전지 또는 PV 디바이스(예를 들어, 비정질 실리콘의 얇은 층들에 의해 둘러싸인 단결정 실리콘의 조합을 가짐), 및/또는 다른 적합한 유형의 태양 전지 또는 PV 디바이스일 수 있다.
일부 실시예들에서, 예를 들어, 단결정질 또는 다결정질 실리콘 웨이퍼들은, 예를 들어, 블록 주조(block-casting) 실리콘 잉곳들을 웨이퍼들(예를 들어, 각각의 웨이퍼는 180 내지 350 마이크로미터 범위의 두께를 가짐)로 절단 또는 와이어-소잉(wire-sawing)함으로써 생성된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼들은 저농도 p형 도핑된다. n형 도펀트들의 표면 확산은 웨이퍼의 전면(front side)("서니 사이드") 상에서 수행되며; 이에 의해, 전형적으로 표면 아래로 수백 나노미터에 위치된 p-n 접합을 형성한다.
옵션으로, 하나 이상의 반사 방지 코팅이 도포되어, 태양 전지 내로 결합되거나 태양 전지에 의해 흡수되는 광의 양을 증가시킨다. 예를 들어, 셀 표면에서 캐리어 재결합을 방지하기 위해, 실리콘 질화물, 또는 (일부 구현예들에서) 티타늄 이산화물이 이들의 표면 패시베이션 속성들로 인해 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마-강화 화학 기상 증착을 사용하여 코팅 층(예를 들어, 200 내지 800 나노미터 두께)이 도포될 수 있다. 옵션으로, 태양 전지는, 웨이퍼에 도달하는 광의 양을 증가시킬 수 있는 텍스처링된(textured) 전면 또는 3차원 구조물을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 전체 면적 금속 컨택이 후면 표면("다크 사이드") 상에 형성되고; 미세한 "핑거들" 및 더 큰 "버스 바(bus bar)들"을 포함하는 격자형(grid-like) 금속 컨택이 은 페이스트를 사용하여 전면("서니 사이드") 표면 상에 스크린-인쇄될 수 있다. 일부 실시예들에서, 후면(또는 "다크 사이드") 컨택들은 알루미늄과 같은 금속 페이스트를 스크린 인쇄함으로써 형성되고; 이러한 컨택은 전체 후면을 커버할 수 있거나, 격자 패턴일 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 페이스트는 실리콘과 오믹 접촉하는 금속 전극들을 형성하기 위해 섭씨 수백 도에서 가열된다. 옵션으로, 효율을 증가시키기 위해 추가적인 전기도금 단계가 사용될 수 있다. 금속 컨택들이 만들어진 후에, 태양 전지들은 평평한 와이어들 및/또는 금속 리본들에 의해 상호연결되고, 모듈들 또는 솔라 패널들로 조립된다. 전형적으로, 솔라 패널은 전면(이하, "서니 사이드" 표면) 상에 강화 유리(tempered glass)의 시트를 갖고, 후면(이하, "다크 사이드" 표면) 상에 중합체 캡슐화(encapsulation)를 갖는다.
일부 실시예들에서, 광 또는 태양광이 태양 전지(또는 PV 디바이스) 표면에 부딪칠 때, 태양 전지는 전자들 및 정공들로서 전하 캐리어를 생성한다. 접합에 의해 생성된 내부 필드는 양의 전하(정공)의 일부를 음의 전하(전자)로부터 분리한다. 정공은 양의 층 또는 p-층으로 스윕되고; 전자는 음의 층 또는 n-층으로 스윕된다. 개별 태양 전지는 함께 (전기적으로) 연결되어 PV 디바이스 또는 PV 모듈 또는 태양 모듈을 생성하여, 전류 또는 전기 전압을 증가 또는 집성할 수 있으며; 전형적으로 어레이 또는 태양 어레이 또는 PV 어레이에서 개별 태양 전지를 연결함으로써; 예컨대, 태양 어레이는 병렬로 연결되어서 출력 전류가 증가되거나, 또는 태양 어레이는 직렬로 연결되어 출력 전기 전압이 증가하거나, 또는 병렬로 상호 연결된 하나 이상의 영역(들) 또는 태양 전지를 갖고/갖거나 직렬로 상호 연결된 하나 이상의 영역(들)을 갖는 상이한 유형의 어레이 또는 회로를 통해 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스는 광을 직류(DC) 전기로 직접 변환하는 태양 전지 또는 태양 모듈을 포함하고; 옵션으로, 그것은 충전되거나 재충전되는 배터리를 포함하거나 그에 연결되고; 옵션으로 또한, 태양 어레이들로부터의 전압 및/또는 전류를 조절하고/하거나 배터리를 충전하고/하거나, 배터리가 과충전되는 것을 방지하고/하거나 제어된 과방전들을 수행하는 태양 충전 제어기에 연결되고; 옵션으로, 태양 어레이들의 DC 전력 출력을 AC 전력으로 변환하기 위해 인버터를 활용한다.
일부 실시예들에서, 옵션으로, 태양 전지 또는 PV 디바이스는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 깊이의 80 내지 99.9%로 침투하는 비횡단(non-transcending) 갭들 또는 "블라인드 갭(blind gap)들" 또는 크레이터(crater)들을 갖는 것으로 인해, 기계적 탄성, 및/또는 기계적 힘들 및/또는 기계적 충격들을 흡수 및/또는 소산시키는 향상된 능력을 제공할 수 있고, 이는 미국 특허 번호 US 11,081,606 B2에 설명된 구조들 및/또는 컴포넌트들을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 합체된다.
일부 실시예들에서, 옵션으로, 태양 전지 또는 PV 디바이스는 가요성일 수 있고, 및/또는 주형 내로 또는 성형 기계 내로 삽입 전 및/또는 삽입 중에 이미 만곡되어 있거나 및/또는 비평탄 및/또는 비평면일 수 있거나; 또는 주형 또는 성형 기계 내로 삽입 및/또는 배치로 인해 의도적으로 만곡되거나 비평탄 또는 비평면이 될 수 있고; 이에 의해 만곡되거나 비평탄 또는 비평면 태양 전지 또는 PV 디바이스와 같은 용융된 플라스틱(들) 및/또는 용융된 중합체(들)의 성형을 통해 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 합체되는 성형된 물품을 생성하는 것을 허용한다.
일부 실시예들에서, 기계적으로 탄성이고/이거나 가요성이고/이거나 롤러블 및/또는 벤더블 및/또는 폴더블(foldable) 태양 전지 또는 PV 디바이스의 이용은, 태양 전지 또는 PV 디바이스가 성형 공정에 수반되는 열 및/또는 압력을 견디고/견디거나, 기계적으로 및/또는 열적으로 및/또는 물리적으로 및/또는 동작 가능하게, 견디도록 하는 능력에 기여할 수 있고; 성형 공정의 이러한 열 및/또는 압력 및/또는 기계적 힘들의 일부(또는 전부)가 태양 전지 또는 PV 디바이스의 특정 3차원 구조에 의해, 그리고 특히 PV 디바이스의 반도체 기판 또는 웨이퍼의 깊이 또는 두께의 80 내지 99.9%(그러나 두께의 깊이의 전체 100%는 아님) 내로 침투하는 전술한 비횡단 크레이터들 또는 갭들 또는 "블라인드 갭들"에 의해; 옵션으로, 이러한 비횡단 크레이터들 또는 갭들을 (부분적으로 또는 전체적으로) 채울 수 있고 기계적 힘 및/또는 화학적 힘 및/또는 물리적 힘 및/또는 열 및/또는 압력(들) 및/또는 열 충격 및/또는 열 변화를 흡수할 수 있는 충전제 재료(들)로 인해, 흡수 및/또는 소산 및/또는 완화될 수 있다.
2개의 이산되고 개별인 물체: (i) PV 디바이스(502), 및 (ii) 이미 성형된 플라스틱 본체(503)를 함께 접착함으로써 형성된 종래 기술의 하이브리드 비-모놀리식(non-monolithic) 제품(501)의 예시인 도 5a를 참조한다. 도시된 바와 같이, 검은색 영역으로 도시된 아교 연결(들)(510)이 사용된다; 그러나 이것들은 종종 아교 영역 사이의 흰색 스페이스 또는 흰색 갭으로 묘사된 하나 이상의 갭(515)을 남겨둔다. 따라서, 아교 기반 연결은 전형적으로 부분적이고, PV 디바이스(502)의 전체를 적소에 보유하거나 접착하지 않고, 오히려 그 일부분만을 보유함으로써, 제품의 기계적 복원력을 감소시키고, 및/또는 아교가 시간이 지남에 따라 고장나거나 약해질 확률을 증가시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 갭 또는 불완전성을 가질 수 있는 이러한 아교 기반 연결은 PV 디바이스를 견고하게 및/또는 고정되게 및/또는 밀폐되게 보유하지 못할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 아교에 의해 야기될 수 있는 다양한 아교 기반 결함들의 예로서 아교 돌출 또는 오버-스필(over-spill)(511)이 도시되어 있고; 이러한 결함들은 바람직하지 않게 제품 본체(503) 및/또는 PV 디바이스(502)의 서니 사이드 표면을 커버할 수 있다(이에 의해 동작 효율을 감소시킨다).
추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 아교 갭(Glue Gap)들(512)이 또한 도시되며, 이들은 PV 디바이스(502)의 내부측 내에서만 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 측면 또는 코너에서 또한 발생할 수 있어서 제품들의 최상부측에 공간 갭 또는 공간 크레이터 또는 원하지 않는 만입부(화살표(512)가 그것을 가리킴)가 존재할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제품은 비-수평(non-flush) 표면(514) 또는 비-균일한 표면 높이를 갖거나, 또는 바람직하지 않은 "단차(step)"를 겪는데, 이는 PV 디바이스(502)가 미리 생산된 플라스틱 본체의 공동 내로 정확하게 끼어지지 않기 때문이며, 오히려, PV 디바이스가 이러한 플라스틱 본체 내에 약간 리세스된다.
추가적으로 또는 대안적으로, PV 디바이스는 플라스틱 본체로부터 바람직하지 않게 제거될 수 있다; 예를 들어, 기계적 충격 또는 힘으로 인해, 또는 제품이 떨어지거나 기계적 충격을 겪음으로써, 또는 제품의 흔들림으로 인해(예를 들어, 제품이 이동하거나 스피닝(spinning)되는 경우, 또는 사용자가 제품을 흔들거나 이동시키는 경우, 또는 사용자가 플라스틱 본체로부터 PV 디바이스를 제거하려고 시도하는 경우, 의도적으로 또는 의도하지 않게); 또는 시간이 지남에 따라 아교가 약해지거나, 또는 에이징(age) 및/또는 열 및/또는 환경 변화(예를 들어, 습윤, 건조, 극한 온도)로 인해 시간이 지남에 따라 아교가 저하된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 아교가 부족한 작은 갭 또는 공기 갭 또는 채널 또는 영역은 물 또는 액체 또는 습기, 또는 모래 또는 먼지를 포획할 수 있거나, 또는 그 안에 바람직하지 않은 재료를 포획할 수 있고; 이는 또한 아교 연결의 약화 및/또는 아교 기반 연결의 수명의 단축에 기여할 수 있거나; 또는 PV 디바이스에, 직접적으로 또는 간접적으로, 손상을 야기할 수 있다(예를 들어, 포획된 모래 알갱이들이 PV 디바이스의 측면에 맞닿아 마찰할 수 있음).
2개의 이산의 개별 물체: (i) PV 디바이스(502), 및 (ii) 이미 성형된 플라스틱 본체(503)를 함께 접착시킴으로써 형성된 종래 기술의 하이브리드 비-모놀리식 제품(521)의 예시인 도 5b를 참조한다. 도시된 바와 같이, 이 제품은 상이한 유형의 비-수평 표면(516)을 겪으므로, PV 디바이스(502)는 플라스틱 본체의 근처의 최상부 표면에 대해 수직으로 더 높고; 이러한 PV 디바이스는 비-수평 표면 구조로 PV 본체의 밖으로 약간 돌출되고 PV 디바이스의 에지를 둘러싸는 원하는 않는 상향 단차를 갖는다.
(i) PV 디바이스(502) 및 (ii) 이미 성형된 플라스틱 본체(503)의 2개의 이산의 개별 물체들을 스크류 또는 못 또는 핀(512)(또는 유사한 기계적 커넥터)을 통해 함께 연결함으로써 형성된 종래 기술의 하이브리드 비-모놀리식 제품(531)의 예시인 도 5c를 참조한다. 도시된 바와 같이, 이 제품은 비-수평 표면을 겪는다; 예를 들어, PV 디바이스가 플라스틱 본체 밖으로 위쪽으로 약간 돌출되거나(예시된 바와 같이) 반대로 PV 디바이스가 플라스틱 본체 안으로 약간 리세스되어 제품이 바람직하지 않은 비-수평 표면을 갖게 할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 스크류/못/핀 연결 메커니즘은 기계적 충격으로 인해 고장날 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그리고 구조적 갭들이 예증되며(예를 들어, 플라스틱 본체와 PV 디바이스 사이의 흰색 갭들), 이는 PV 디바이스가 바람직하지 않은 또는 불완전한 방식으로 플라스틱 본체에 약간 이동가능하거나 흔들리거나 고정되지 않게 부착되게 한다.
추가적으로 또는 대안적으로, PV 디바이스는 플라스틱 본체로부터; 예를 들어, 기계적 충격 또는 힘에 기인하여, 또는 제품이 떨어지거나 또는 기계적 충격을 겪음으로써; 또는 기계적 힘에 기인하여 파손될 수 있는 스크류 또는 못 또는 핀의 파손 기인하여; 또는 스크류 또는 못 또는 핀이 삽입되는 "치형부(tooth)" 또는 너트 또는 돌출부 또는 다른 요소의 파손에 기인하여; 또는 사용자에 의한 스크류 또는 핀 또는 못의 의도적 또는 비의도적 제거(예를 들어, 사용자가 플라스틱 제품의 스크류 결합 챔버를 개방하려고 시도하지만 실수로 스크류를 풀어서 PV 디바이스를 플라스틱 본체에 연결함)에 기인하여 바람직하지 않게 제거될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 작은 갭 또는 공기-갭 또는 공기 채널이 물 또는 액체 또는 습기, 또는 모래 또는 먼지를 포획할 수 있거나, 또는 그 안에 바람직하지 않은 재료를 포획할 수 있고; 이는 연결의 약화 및/또는 연결의 수명 단축에 추가로 기여할 수 있거나; 또는 PV 디바이스에 대한 손상을 직접적으로 또는 간접적으로 야기할 수 있다(예를 들어, 포획된 모래 알갱이가 PV 디바이스의 측면에 맞닿아 마찰될 수 있음).
일부 실시예에 따른 모놀리식 성형된 물품(610)의 개략적인 예시인 도 6a를 참조한다. 모놀리식 물품(610)은, 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체(613) 내에 일체로 내장되거나 합체되고; 성형된 연결부를 통해, 즉 모놀리식 성형된 물품의 비-PV-디바이스 부분을 생성한 플라스틱(들) 및/또는 중합체(들)의 동일한 성형을 통해 적소에 고정식으로 그리고 비-제거식으로 그리고 비-탈착식으로 보유되는 동작가능한 PV 디바이스(612)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 성형된 물품은 임의의 갭들 또는 아교 갭(glue gap)들, 또는 아교 돌출부들 또는 아교 크레이터들, 또는 측면-갭들 또는 바닥측 갭들이 없다. 일부 실시예들에서, 최상부 표면은 동일 평면이고 완벽하며, 언더-스텝(under-step) 또는 오버-스텝(over-step) 또는 리세스(recess) 또는 돌출부(protrusion)가 없으며; PV 디바이스는 물품의 플라스틱 영역의 인접한 최상부 표면에 대해 리세스되거나 돌출되지 않는다.
일부 실시예에 따른 다른 모놀리식 성형된 물품(620)의 개략적인 예시인 도 6b를 참조한다. 모놀리식 물품(620)은 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체(623)에 일체로 내장되거나 그에 합체되는 동작가능한 PV 디바이스(622)를 포함한다. 이 물품은 전술한 물품(610)과 대체로 유사할 수 있지만, PV 디바이스(622)의 하나 이상의 측벽 또는 측면 패널 또는 측면은 특정 구조적 또는 기능적 목적을 달성하기 위해, 및/또는 (예를 들어, 용융된 플라스틱/중합체 재료와 직접 접촉하는 PV 디바이스의 표면적을 증가시킴으로써) PV 디바이스와 그에 인접한 고형화된 용융 플라스틱/중합체의 성형된 연결을 개선 또는 향상 또는 강화시키기 위해, 내향으로 경사(inwardly-slanted)지거나 내향으로 테이퍼(inwardly-tapered)질 수 있다.
일부 실시예에 따른 다른 모놀리식 성형된 물품(630)의 개략적인 예시인 도 6c를 참조한다. 모놀리식 물품(630)은 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체(633)에 일체로 내장되거나 그에 합체되는 동작가능한 PV 디바이스(632)를 포함한다. 이 물품은 전술한 물품(610)과 대체로 유사할 수 있지만, PV 디바이스(632)의 하나 이상의 측벽 또는 측면 패널 또는 측면은 외향으로 경사(outwardly-slanted)지거나 외향으로 테이퍼질 수 있어, 특정 구조적 또는 기능적 목적을 달성하고/하거나, PV 디바이스와 그에 인접한 고형화된 용융 플라스틱/중합체의 성형된 연결을 개선 또는 향상 또는 강화시키고(예를 들어, 용융된 플라스틱/중합체 재료와 직접 접촉하는 PV 디바이스의 표면적을 증가시킴으로써), 그 주위에 대한 일체형 부착성을 증가 또는 개선시킨 웨지형(wedge-shaped) PV 디바이스를 제공한다.
일부 실시예에 따른 다른 모놀리식 성형된 물품(640)의 개략적인 예시인 도 6d를 참조한다. 모놀리식 물품(640)은 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체(643)에 일체로 내장되거나 그에 합체되는 만곡형 또는 비평면 또는 비평탄 동작가능한 PV 디바이스(642)를 포함한다. 전형적으로 (반드시 그런 것은 아니지만) 물품의 대부분을 형성하는 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체는 또한 임의의 갭 또는 홀 또는 돌출부를 남기지 않고 PV 디바이스를 일체로 및/또는 고정되게 및/또는 견고하게 및/또는 밀폐되게 적소에 보유한다. PV 디바이스, 또는 최상부 표면 또는 "서니 사이드" 표면은 만곡되거나 오목하거나 볼록하거나, 또는 비평면이거나 비평탄일 수 있거나, 또는 다른 3차원 구조를 가질 수 있다. 모놀리식 물품(640)의 플라스틱 영역들은 특정 기능적 목표들을 달성하기 위해 특정 3차원 형상 또는 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, PV 디바이스의 최상부 표면은 성형된 플라스틱/중합체의 최상부 표면과 정확하게 동일 평면이며; 따라서 - 그것이 만곡되거나 볼록하거나 오목하거나 또는 비평면일 수 있더라도 - 물품의 최상부 표면의 전체가 정확하게 매끄럽고, 임의의 리세스들 또는 돌출부들 또는 단차들이 없다.
일부 실시예에 따른 다른 모놀리식 성형된 물품(650)의 개략적인 예시인 도 6e를 참조한다. 모놀리식 물품(650)은 투명 또는 반투명 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체(653) 내에 일체로 내장되거나 합체되거나 "안에 매립되거나(buried in)" 또는 "안에 포획되거나(trapped in)" 내에 캡슐화되는 동작가능한 PV 디바이스(652)를 포함한다. 전형적으로 (반드시 그런 것은 아니지만) 물품의 대부분을 형성하는 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체는 또한 일체로 및/또는 고정되게 및/또는 견고하게 및/또는 밀폐되게 PV 디바이스를 적소에 유지한다. 이 예에서, 전체 물품의 최상부 표면은 평면형이거나 전체적으로 평면형이지만; 구조물의 유형이 사용될 수 있다.
일부 실시예에 따른 다른 모놀리식 성형된 물품(660)의 개략적인 예시인 도 6f를 참조한다. 모놀리식 물품(660)은 투명 또는 반투명 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체(663) 내에 일체로 내장되거나 그 안에 합체되거나 또는 "안에 매립되거나" 또는 "안에 포획되거나" 그 안에 캡슐화되는 만곡되거나 오목하거나 볼록하거나 또는 비평탄이거나 비평면인 동작가능한 PV 디바이스(662)를 포함한다. 일반적으로(반드시 그런 것은 아님) 물품의 대부분을 형성하는 고형화된 용융 플라스틱 또는 중합체는 PV 디바이스를 일체로 및/또는 고정되게 및/또는 견고하게 및/또는 밀폐되게 적소에 보유한다.
일부 실시예는 기계 또는 자동화 또는 반자동 생산 라인을 사용하여 구현될 수 있으며, 이는 예를 들어, 성형 유닛, 사출 성형 유닛, 블로우 성형 유닛, 회전 성형 유닛, 가열 유닛, 저장 유닛, 냉각 유닛, 배출 유닛; 배치 유닛 또는 장착 유닛(예를 들어, PV 디바이스를 주형 공동의 내부 측면 또는 주형의 암형 부재의 정확한 위치에 배치하기 위한); 진공 유닛 또는 흡입 유닛; 및/또는 다른 적절한 유닛을 포함할 수 있다. 시스템의 컴포넌트들 및 유닛들은 제어기 또는 로직 회로에 의해, 그리고 옵션으로, 예를 들어, 프로세서, 메모리 유닛, 저장 유닛, 입력 유닛들(예를 들어, 키보드, 키패드, 터치 스크린, 터치 패드, 마우스, 오디오 마이크로폰), 출력 유닛들(예를 들어, 스크린, 터치 스크린, 오디오 스피커들), 유선 및/또는 무선 트랜시버들(예를 들어, Wi-Fi 트랜시버, 셀룰러 트랜시버, 블루투스 트랜시버), 전원(예를 들어, 주 전기, 배터리, 전력 셀), 운영 체제(OS), 드라이버들, 애플리케이션들, 및/또는 다른 하드웨어 컴포넌트들 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들을 포함할 수 있는 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다.
일부 실시예들에서, PV 디바이스는 기계적 충격 흡수의 향상된 속성들을 갖는 가요성 및/또는 롤러블 및/또는 폴더블 및/또는 벤더블 및/또는 비평면 PV 전지일 수 있고, PV 전지는, 프리스탠딩(freestanding) 및 캐리어가 없고, 두께를 갖고, 제1 표면, 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 반도체 웨이퍼; 반도체 웨이퍼 내의 한 세트의 비횡단 갭들을 포함하고, 각각의 비횡단 갭은 반도체 웨이퍼의 제1 표면으로부터 반도체 웨이퍼의 제2 표면을 향해 침투하지만, 반도체 웨이퍼의 두께(또는 깊이)의 80 내지 99%(또는, 80 내지 99.9%; 또는, 85 내지 99.9%; 또는, 90 내지 99.9%; 또는, 95 내지 99.9%)의 깊이에 도달하고, 제2 표면에 도달하지 않고; 각각의 비횡단 갭은 반도체 웨이퍼의 전체 두께를 완전히 침투하지 않는다;
반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼의 두께의 적어도 1%(또는, 일부 실시예들에서, 적어도 0.1%)를 온전하게 유지되고 비횡단 갭들에 의해 침투되지 않는 반도체 웨이퍼의 온전하고 침투되지 않은 박층(thin layer)으로서 유지하고; 반도체 웨이퍼의 온전하고 침투되지 않는 박층은 기계적 힘들 및/또는 열적 힘들 및/또는 열적 효과들 및/또는 압력 힘들을 흡수하고 소산시킨다.
일부 실시예들에서, 각각의 비횡단 갭은 기계적 충격들을 흡수하는 하나 이상의 충전제 재료들로 완전히 채워진다.
일부 실시예들에서, 각각의 비횡단 갭의 체적의 50% 내지 99%가 기계적 충격들을 흡수하는 하나 이상의 충전제 재료들로 충전된다.
일부 실시예들에서, 각각의 비횡단 갭의 체적의 1% 내지 50%가 기계적 충격들을 흡수하는 하나 이상의 충전제 재료들로 충전된다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 차량 지붕(roof) 또는 차량 본체 부분의 통합된 부분이다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 해양 선박 지붕(marine vessel roof), 또는 해양 선박 본체 부분의 통합된 부분이다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 부유 태양광 디바이스(floating solar device)의 통합된 부분이다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 드론, 항공기, 항공기 본체 부품, 위성, 우주선, 우주선으로 이루어진 군으로부터 선택된 디바이스의 통합된 부품이다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 건물 태양 지붕 또는 PV 가능 지붕널의 통합된 부분이다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는: 헬멧, 또는 웨어러블 제품, 또는 등산객들의 휴대용 디바이스들에 전력을 제공하는 태양광 디바이스의 통합된 부분이다.
일부 실시예들에서, 제1 표면은 광원 마주하고 광기전 효과를 사용하여 광으로부터 전기를 생성하는 가요성 PV 전지의 제1 측면에 있고; 제2 표면은 광원에 마주하지 않고 광으로부터 전기를 생성하지 않는 가요성 PV 전지의 대향하는 제2 측면에 있고; 각각의 비횡단 갭은 제1 측면으로부터 제2 측면을 향해 침투하지만 도달하지 않고; 각각의 비횡단 갭은 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리의 80 내지 99%의 깊이에 도달한다.
일부 실시예들에서, 제1 표면은 광원과 마주하지 않고 광으로부터 전기를 생성하지 않는 가요성 PV 전지의 제1 측면에 있고; 제2 표면은 광기전 효과를 사용하여 광으로부터 전기를 생성하고 광원과 마주하는 가요성 PV 전지의 대향하는 제2 측면에 있고; 각각의 비횡단 갭은 제1 측면으로부터 제2 측면을 향해 침투하지만 도달하지 않고; 각각의 비횡단 갭은 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리의 80 내지 99%의 깊이에 도달한다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 비횡단 갭들의 세트를 갖는 반도체 웨이퍼를 갖는 IBC(Interdigitated Back Contact) 태양 전지이다.
일부 실시예들에서, 가요성 PV 전지는 사출 성형 공정, 압축 성형 공정, 오토클레이브(autoclave) 공정, 습식 레이업(layup) 공정, 회전 성형 공정, 블로우 성형 공정, RTM(Resin Transfer Molding) 공정, 열성형 공정, SMC(Sheet Molding Process), PCM(Prepreg Compression Molding) 공정, 진공 성형 공정, 반응성 사출 성형 공정, 캘린더링(calendering) 공정, 배치 라미네이션(batch lamination) 공정, 반-연속 라미네이션 공정, 연속 라미네이션 공정, 롤-투-롤 라미네이션(roll-to-roll lamination) 공정, 이중-벨트 라미네이션(double-belt lamination) 공정으로부터 선택된 공정을 사용하여 제조되거나 통합된다.
일부 실시예는 물품 안에(예를 들어, 물품 내에 매립되거나 포획되는) 또는 물품 위에 (예를 들어, PV 디바이스의 적어도 하나의 표면, 특히 활성 또는 "서니 사이드" 표면이 성형된 물품의 대응하는 표면에 노출되도록) 일체로 보유 및/또는 고정되게 조이고 및/또는 고정되게 보유 및/또는 타이트하게 보유 및/또는 비탈착식으로 보유 및/또는 비-제거식으로 보유 및/또는 밀폐식으로 보유되는 성형된 물품(예를 들어, 성형된 플라스틱 물품, 성형된 중합체 물품), 동작가능한 광기전 디바이스(예를 들어, 광을 흡수하여 전력으로 변환하도록 구성됨)를 생산 또는 제조하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 성형된 물품을 생산하는 것은, (a) 광을 전기로 변환할 수 있는 동작가능한 광기전 디바이스를 주형 공동의 내부 측면에 배치 또는 장착 또는 배열 또는 삽입을 수행하고; (b) 사출 성형, 반응성 사출 성형, 반응 사출 성형, 블로우 성형, 회전 성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형 공정을 수행함으로써, 미가공 플라스틱 재료(들), 미가공 중합체 재료(들)로 이루어진 군으로부터 선택된 미가공 재료, 또는 2종 이상의 미가공 재료로부터 성형된 물품을 생산하는 것; 상기 수행하는 단계는: 재료(가열 및 용융 또는 용융될 때)가 주형 내부 측면의 형상(3차원 구조)을 보완하는(대응하는) 형상(예를 들어, 특정한 3차원 형상 또는 구조)를 획득하게 하는 것, 동작가능한 광기전 디바이스가 재료의 고형화 성형된 영역(또는 고형화 성형된 부분)에 근접하여 (또는 이웃, 직접 닿거나, 또는 근처에 있거나, 둘러싸는) 물품에 기계적으로 일체로 보유되고 및/또는 고정되게 부착되고/되거나 견고하게 부착되고/되거나 비-제거식으로 부착되고/되거나 비-탈착식으로 부착되고/되거나 밀폐식으로 연결되게 하는 것을 포함하고, (c) 주형 및/또는 재료 및/또는 물품 및/또는 주형 기계의 냉각 기간 이후: 주형을 개방하고, 물품을 주형 공동 내부로부터 제거 또는 추출 또는 배출 또는 인출하는 것을 포함하고, 물품은 예를 들어, 보유 또는 기계적 연결부를 위해 스크류, 못, 핀, 너트, 아교 또는 접착제를 사용하지 않고 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 동작가능한 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 기계적으로 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품이다.
일부 실시예들에서, 생산 단계는, 그 사이에 주형 공동을 정의하는 수형 부재(male member) 및 암형 부재(female member)를 갖는 사출 성형 주형을 제공하는 단계; 사출 성형 주형이 개방될 때, 광기전 디바이스를 사출 성형 주형의 암형 부재의 내부 측면에 배치하는 단계; 사출 성형 주형을 폐쇄하는 단계; 사출 성형 공정에서, 용융된 플라스틱 재료 또는 용융된 중합체 재료를 주형 공동 내로 사출하는 단계; 냉각 기간 후에, 사출 성형 주형을 개방하는 단계; 개방된 사출 성형 주형으로부터, 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품을 제거하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는 흡입력 또는 진공력을 통해 광기전 디바이스를 암형 부재의 내부 측면에 일시적으로 고정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는 고정 메커니즘(anchoring mechanism)을 통해 광기전 디바이스를 암형 부재의 내부 측면에 일시적으로 고정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는 접착제를 통해 광기전 디바이스를 암형 부재의 내부 측면에 일시적으로 고정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는 마찰력 또는 압력을 통해 광기전 디바이스를 암형 부재의 내부 측면에 일시적으로 고정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는 (i) 광기전 디바이스를 (ii)사출 성형 주형의 암형 부재로 끌어당기는 자기력을 통해 암형 부재의 내부 측면에 광기전 디바이스를 일시적으로 고정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 광기전 디바이스는 (i) 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면(sunny-side surface), 및 (ii) 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면(dark-side surface)을 가지며; 다크 사이드 표면은 전체적으로 서니 사이드 표면에 대향하고; 배치하는 단계는, 서니 사이드 표면이 사출 성형 주형의 암형 부재의 내부 측면을 향하도록 광기전 디바이스를 배치하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 광기전 디바이스는 (i) 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면, 및 (ii) 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면을 가지며; 다크 사이드 표면은 전체적으로 서니 사이드 표면에 대향하고; 배치하는 단계는, 다크 사이드 표면이 사출 성형 주형의 암형 부재의 내부 측면을 향하도록 광기전 디바이스를 배치하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 사출하는 단계는, 사출된 재료가 광기전 디바이스의 측면들의 전부가 아닌 일부를 둘러싸도록 용융된 플라스틱 재료 또는 용융된 중합체 재료를 사출하는 단계; 및 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 사출된 재료에 의한 커버리지(coverage) 또는 장애물들을 회피하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 사출하는 단계는, 투명 플라스틱, 투명 중합체, 반투명 플라스틱, 반투명 중합체, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 플라스틱, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 미가공 재료를 용융하는 단계 및 광기전 디바이스의 전체를 둘러싸고 캡슐화(encapsulate)하도록 투명 또는 반투명한 용융된 미가공 재료를 사출하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 사출하는 단계는: 투명 플라스틱, 투명 중합체, 반투명 플라스틱, 반투명 중합체, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 플라스틱, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 미가공 재료를 용융시키는 단계; 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 적어도 일부를 커버하기 위해, 투명 또는 반투명한 용융된 미가공 재료를 사출하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 광기전 디바이스는 광기전 디바이스를 사출 성형 주형에 삽입하기 전에 광을 전기로 변환하도록 동작가능하고; 광기전 디바이스는 그것이 사출 성형을 통해 물품에 통합된 후에 광을 전기로 변환하도록 동작가능하게 유지된다. 일부 실시예들에 따르면, 동작가능한 PV 디바이스는 광으로부터 전기 에너지를 생성할 때 및/또는 그것이 광을 전기 에너지로 변환할 때 및/또는 PV 효과를 통해 광을 전기 에너지로 변환하도록 쉽게 동작가능할 때; 심지어, 또는 그러한 PV 디바이스가 생성된 전하 및/또는 생성된 전류 및/또는 생성된 전기 전압을 수집 또는 집성 또는 소비 또는 저장하는 다른 유닛에 반드시 완전히 배선되거나 완전히 연결될 필요는 없다 하더라도, 동작가능한 PV 디바이스는 "동작가능한(operable)" 것으로 간주된다는 것이 명백하다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는 암형 부재의 내부 측면의 비평면 영역 상에 광기전 디바이스를 일시적으로 장착하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 광기전 디바이스는 비평면 광기전 디바이스이고; 배치하는 단계는 암형 부재의 내부 측면의 비평면 영역에 비평면 광기전 디바이스를 일시적으로 배치하는 단계를 포함하고; 사출하는 단계는 광기전 디바이스에 바로 이웃하는 사출 성형된 물품의 비평면 윤곽을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 성형 공정을 수행하는 단계는 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료, 및 또한 기포제, 발포제, 유리 섬유의 스레드, 챠핑된 유리 섬유, 스트랜드, 기계적 보강제, 기계적 보강제의 스레드 중 하나 이상을 이용하는 성형 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 성형 공정을 수행하는 단계는 폴리우레탄을 이용하는 반응 사출 성형(Reaction Injection Molding) 또는 반응성 사출 성형(Reactive Injection Molding) 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 사출하는 단계는: 동작가능한 광기전 디바이스의 전체를, 투명 또는 반투명한 사출된 용융 미가공 재료로, 완전히 둘러싸는(또는 트랩핑(trapping), 또는 매립(burying), 또는 캡슐화(encapsulating)) 단계; 동작가능한 광기전 디바이스가 완전히 매립된 성형된 물품을 사출 성형에 의해 생성하는 단계를 포함하며, 성형된 물품의 투명 또는 반투명 영역은 동작가능한 광기전 디바이스의 활성 표면으로의 광의 통과를 가능하게 한다.
일부 실시예들에서, 생산하는 단계는, 내부에 주형 공동을 갖는 블로우 성형 주형을 제공하는 단계; 블로우 성형 주형의 내부 측면에서, 주형 공동 내에 동작가능한 광기전 디바이스를 배치하는 단계; 플라스틱 재료 및/또는 중합체 재료로 블로우 성형 패리슨을 형성하는 단계; 블로우 성형 패리슨을 주형 공동 내에 배치하는 단계; 블로우 성형 패리슨 내로 가압된 공기 또는 가압된 가스를 송풍하는 단계, 블로우 성형 패리슨을 원래의 체적으로부터 증가된 체적으로 팽창시키는 단계, 증가된 체적을 갖는 블로우 성형 패리슨이 블로우 성형 주형의 내부 측면의 형상을 보완하는 상보적 형상을 획득하게 하는 단계; 냉각 기간 후에: 블로우 성형 주형을 개방하고, 블로우 성형 주형로부터 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품을 제거하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 생산하는 단계는, 내부에 주형 공동을 갖는 회전 성형 주형을 제공하는 단계; 회전 성형 주형의 내부 측면에서, 주형 공동 내에 동작가능한 광기전 디바이스를 배치하는 단계; 미리 정의된 양의 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료를 주형 공동 내로 삽입하는 단계; 제1 미리 정의된 시간 기간(Tl) 동안 회전 성형 주형을 연속적으로 회전 및 가열하는 단계, 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료가 용융되어 회전 성형 주형의 내부 측면을 향해 외향으로 푸시되게 하는 단계; 회전 성형 주형의 가열을 중단하는 단계, 제2 미리 정의된 시간 기간(T2) 동안 회전 성형 주형을 연속적으로 회전 및 가열하는 단계, 제2 미리 정의된 시간 기간(T2)의 회전 동안 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료가 고형화되게 하는 단계; 및 냉각 기간 후에, 회전 성형 주형을 개방하고, 그로부터 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품을 제거하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 배치하는 단계는, 가요성이고 롤러블하고 예를 들어, 반도체 기판(또는 웨이퍼)의 깊이(또는 높이, 또는 두께)의 80% 내지 99.9%(또는, 일부 구현예들에서, 85 내지 99.9%; 또는 90 내지 99.9%; 또는 95 내지 99.9%; 또는 99.9%)로 침투하는 복수의 비횡단 크레이터(crater)들(또는 비횡단 갭들, 또는 비횡단 "블링 갭(bling gap)들")를 갖는 반도체 기판(또는 반도체 웨이퍼)을 포함하는 동작가능한 광기전 디바이스를 배치하는 단계를 포함하고, 복수의 비횡단 크레이터들은 반도체 기판 및 동작가능한 광기전 디바이스를 복수의 서브 영역들로 세그먼트화하고, 동작가능한 광기전 디바이스에 기계적 힘들 및/또는 기계적 충격들 및/또는 기계적 압력 및/또는 열적 힘들의 흡수 및 소산의 속성들을 제공하고, 동작가능한 광기전 디바이스는 고온 및 고압 성형이 수행된 후에도 동작 가능하게 유지되는 능력을 제공한다. 일부 실시예들에서, 충전제 재료(들)는 비횡단 크레이터들 또는 이들 중 적어도 일부를 부분적으로 또는 전체적으로 채울 수 있고; PV 디바이스의 복수의 비횡단 크레이터들의 기계적 힘 및/또는 기계적 충격 및/또는 기계적 압력 및/또는 열적 힘을 흡수 및/또는 소산시키는 능력을 추가로 증가시키고, 및/또는 PV 디바이스의 기계적 및/또는 열적 탄성을 증가시키고, 및/또는 PV 디바이스가 가요성 및/또는 롤러블 및/또는 폴더블 및/또는 벤더블 가능하게 하고, PV 디바이스가 만곡 또는 오목 또는 볼록 또는 비평면 또는 비평탄하게 될 수 있게 한다.
생산 시스템 또는 제조 시스템을 제공하는 일부 실시예는, 물품 안에 또는 물품 위에 동작가능한 광기전 디바이스를 일체로 보유하는 성형된 물품을 생산하도록 구성된 성형 기계를 포함하며; 성형 기계는 미가공 플라스틱 재료, 미가공 중합체 재료로 이루어진 군으로부터 선택된 미가공 재료로부터 성형된 물품을 생산하도록 구성된다; 성형 기계는, (a) 주형 공동 내에, 주형 공동의 내부 측면에 광을 전기로 변환할 수 있는 동작가능한 광기전 디바이스을 배치하도록 구성된 배치 유닛 및 (b) 사출 성형, 블로우 성형, 회전 성형으로 구성된 군으로부터 선택된 성형 공저을 수행하도록 구성된 성형 유닛; 성형 유닛은 미가공 재료를 가열 및 용융시키도록 구성되고, 재료가 주형의 내부 측면의 형상을 보완하는 형상을 획득하게 하고, 광기전 디바이스가 재료의 둘러싸는 성형에 의해 기계적으로 및 일체로 보유되게 하도록 구성되며; (c) 냉각 기간 후에 주형을 개방하도록 구성되고, 주형 공동 내에서 물품을 제거하도록 구성된 주형 개방 및 배출 유닛을 포함하며; 물품은 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 물품 안에 또는 물품 위에 또는 광기전 디바이스를 기계적으로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품이다.
일부 실시예들에서, 배치 유닛은 가요성이고 롤러블(rollable)이고, 동작가능한 광기전 디바이스의 배치를 수행하도록 구성되며, 동작가능한 광기전 디바이스는 반도체 기판의 깊이의 80% 내지 99.9%로 침투하는 복수의 비횡단 크레이터들을 갖는 반도체 기판을 포함하고, 복수의 비횡단 크레이터들은 반도체 기판 및 동작가능한 광기전 디바이스를 복수의 서브 영역들로 세그먼트화하고, 동작가능한 광기전 디바이스에 기계적 힘들 및/또는 기계적 충격들 및/또는 기계적 압력 및/또는 열적 힘들의 흡수 및 소산 속성들을 제공하며, 동작가능한 광기전 디바이스에 고온 및 고압 성형을 수행한 후에도 동작가능한 상태를 유지하는 능력을 제공한다.
일부 실시예들은 동작가능한 광기전 디바이스(photovoltaic device)를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 성형된 물품을 포함하는 디바이스 또는 제품 또는 완성된 물품 또는 장치를 제공하며; 성형된 물품은 원재료 플라스틱 재료, 원재료 중합체 재료로 이루어진 군으로부터 선택된 고형화된 미리 용융된 미가공 재료로 형성되고; 동작가능한 광기전 디바이스는 성형된 물품의 하나 이상의 성형된 영역들에 성형을 통해 연결된 동작가능한 광기전 디바이스의 적어도 두 개의 에지들을 성형하는 성형된 연결부를 통해 성형된 물품에 의해 기계적으로 유지되고 통합되며; 성형된 물품 및 동작가능한 광기전 디바이스는 단일 모놀리식 물품(monolithic article)이고; 동작가능한 광기전 디바이스는 어떠한 스크류들이나 임의의 아교(glue) 또는 임의의 탈착가능한 부착 메커니즘을 통해서가 아니라 성형된 물품의 하나 이상의 성형된 영역들과 함께 성형을 통해서만 적소에 보유된다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 대향하는 제2 표면을 갖고, 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면(sunny-side surface)이고, 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면(dark-side surface)이고, 동작가능한 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 전체는 임의의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 임의의 고형화 성형된 중합체에 의해 방해받지 않고, 물품의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 고형화 성형된 중합체는 (i) 동작가능한 광기전 디바이스의 다크 사이드 표면의 영역의 적어도 50%를 커버하고 직접 접촉하며 (ii) 동작가능한 광기전 디바이스를 적소에 보유한다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 대향하는 제2 표면을 갖고, 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면이고, 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면이며, 동작가능한 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 적어도 75%는 임의의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 임의의 고형화 성형된 중합체에 의해 방해받지 않고, 물품의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 고형화 성형된 중합체는 (i) 동작가능한 광기전 디바이스의 다크 사이드 표면의 적어도 50%를 커버하고 직접 접촉하며 동작가능한 광기전 디바이스를 적소에 보유한다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 대향하는 제2 표면을 가지며, 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면(sunny-side surface)이고; 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면(dark-side surface)이며; 동작가능한 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 전체는 (i) 투명 또는 반투명한 물품의 고형화 성형된 플라스틱, 및/또는 (ii) 투명 또는 반투명한 물품의 고형화 성형된 중합체에 의해 커버된다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 대향하는 제2 표면을 갖고, 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면이고, 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면이고, 동작가능한 광기전 디바이스의 전체는 (i) 투명 또는 반투명한 물품의 고형화 성형된 플라스틱, 및/또는 (ii) 투명 또는 반투명한 물품의 고형화 성형된 중합체의 하나 이상의 층 내에 매립되고 캡슐화되고, 하나 이상의 층은 동작가능한 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면을 향해 들어오는 광의 통과를 가능하게 한다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 광기전 효과에 의해 생성되는 전하를 수집하고 집성하는 전기 회로를 통해 직렬로 및/또는 병렬로 전기적으로 상호 연결되는 2개 이상의 개별 광기전 유닛들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 성형된 물품은 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 일체로 보유되는 제1 물품 영역, 제1 이산 광기전 유닛; 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 개별적으로 일체로 보유되는 제2 물품 영역, 제2 이산 광기전 유닛을 포함하며, 제1 이산 광기전 유닛 및 제2 이산 광기전 유닛은 서로 직접 접촉하지 않는다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 통합된 사출 성형 연결부, 통합된 블로우 성형 연결부, 통합된 회전 성형 연결로 구성된 군으로부터 선택되는 일체형 연결부를 통해 성형된 물품 내에서 견고하고 고정되게 적소에 보유된다. 일부 실시예들에서, 주변 또는 부근의 플라스틱 본체 또는 성형 본체에 대한 PV 디바이스의 기계적 연결, 또는 그러한 주변 또는 부근의 플라스틱 본체에 대한 PV 디바이스의 고정된 보유는 못 없이 및/또는 스크류 없이 및/또는 핀 없이 및/또는 아교 없이 및/또는 접착제 없이 된다.
일부 실시예들에서, 장치는 보관함, 냉각기 보관함, 얼음 보관함, 쉐드(shed), 새크(shack), 툴쉐드(toolshed), 벽(wall), 도어(door), 루프 세그먼트(roof segment), 지붕널(shingle), 차량 컴포넌트, 통신 디바이스, 전자 디바이스, 플로팅 디바이스로 구성된 군으로부터 선택된 장치이다.
일부 실시예들에서, 동작가능한 광기전 디바이스는 가요성이고 롤러블하고, 반도체 기판의 깊이의 80% 내지 99.9% 내로 침투하는 복수의 비횡단 크레이터들을 갖는 반도체 기판을 포함하고, 복수의 비횡단 크레이터들은 반도체 기판 및 동작가능한 광기전 디바이스를 복수의 서브 영역들로 세크먼트화하고, 동작가능한 광기전 디바이스에 기계적 힘들 및/또는 기계적 충격들 및/또는 기계적 압력 및/또는 열적 힘들의 흡수 및 소산 속성들을 제공하고, 고온 및 고압 성형을 수행 후에도 동작가능한 상태를 유지하는 능력을 제공한다.
일부 실시예들에서, 비횡단 크레이터는 PV 디바이스의 다크 사이드에서 시작하여 PV 디바이스의 서니 사이드를 향해 침투한다(그러나 도달하지 않고 횡단하지 않는다).
일부 실시예들에서, 비횡단 크레이터는 PV 디바이스의 서니 사이드에서 시작하여 PV 디바이스의 사크 사이드를 향해 침투한다(그러나 도달하지 않고 횡단하지 않는다).
일부 실시예들에서, 비횡단 크레이터의 일부는 PV 디바이스의 서니 사이드에서 시작하여 PV 디바이스의 다크 사이드를 향해 침투(그러나 도달하지 않고 횡단하지 않음)되고; 또한, 비횡단 크레이터의 다른 일부는 PV 디바이스의 다크 사이드에서 시작하여 PV 디바이스의 서니 사이드를 향해 침투(그러나 도달하지 않고 횡단하지 않음)되며; 옵션으로, 이러한 비횡단 크레이터는 2개의 대향 크레이터가 서로 만나지 않고 반도체 기판 또는 웨이퍼의 전체 두께 또는 전체 깊이를 통한 완전한 침투를 야기하지 않도록 교번하는 패턴 또는 지그재그 패턴 또는 다른 적절한 패턴으로 배열되거나 서로에 대해 오프셋되게 배열될 수 있다.
하나 이상의 실시예들을 참조하여 본 명세서에 설명된 기능들, 동작들, 컴포넌트들 및/또는 특징부들은, 하나 이상의 다른 실시예들을 참조하여 본 명세서에 설명된 하나 이상의 다른 기능들, 동작들, 컴포넌트들 및/또는 특징부들과 조합되거나 조합되어 이용될 수 있거나, 그 반대도 가능하다.
일부 실시예들의 특정 특징부들이 본 명세서에 예시되고 설명되었지만, 많은 수정예들, 대체예들, 변경들, 및 등가물들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 발생할 수 있다. 따라서 청구범위는 이러한 모든 수정예, 대체예, 변경 및 등가물을 포함하도록 의도된다.
Claims (32)
- 방법에 있어서,
동작가능한 광기전 디바이스(photovoltaic device)를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 성형된 물품을 생산하는 단계;를 포함하되,
상기 성형된 물품을 생산하는 단계는,
(a) 광을 전기로 변환할 수 있는 동작가능한 광기전 디바이스를 주형 공동(mold cavity)의 내부 측면에 배치하는 단계, 및
(b) 사출 성형, 반응성 사출 성형, 블로우 성형, 회전 성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형 공정을 수행하는 단계;
상기 수행하는 단계는 상기 미가공 재료를 가열 및 용융시키는 단계, 및 상기 재료가 상기 주형의 내부 측면의 형상을 보완하는 형상을 획득하게 하는 단계, 및 상기 광기전 디바이스가 상기 재료의 인접한 고형화된 용융 영역에 의해 상기 물품에 기계적으로 그리고 일체로 보유되게 하는 단계를 포함하고;
(c) 상기 주형의 냉각 기간 후: 상기 주형을 개방하고, 상기 주형 공동 내로부터 상기 물품을 제거하는 단계;에 의해, - 상기 물품은 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 상기 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 기계적으로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품이고 -,
미가공(raw) 플라스틱 재료, 미가공 중합체 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 미가공 재료로 상기 성형된 물품을 생산하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 생산하는 단계는,
수형 부재(male member) 및 암형 부재(female member)를 갖는 사출 성형 주형을 제공하는 단계로서, 상기 주형은 상기 수형 부재와 암형 부재 사이에 주형 공동을 함께 정의하는, 상기 제공하는 단계;
상기 사출 성형 주형이 개방되면, 상기 광기전 디바이스를 상기 사출 성형 주형의 암형 부재의 내부 측면에 배치하는 단계;
상기 사출 성형 주형을 폐쇄하는 단계;
사출 성형 공정에서, 용융된 플라스틱 재료 또는 용융된 중합체 재료를 상기 주형 공동 내로 사출하는 단계(injecting);
냉각 기간 후, 상기 사출 성형 주형을 개방하는 단계;
상기 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품을 개방된 사출 성형 주형으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,:
흡입력 또는 진공력을 통해 상기 암형 부재의 내부 측면에 상기 광기전 디바이스를 일시적으로 고정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,
앵커링 메커니즘(anchoring mechanism)을 통하여 상기 암형 부재의 내부 측면에 상기 광기전 디바이스를 일시적으로 고정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,
접착제를 통해 상기 암형 부재의 내부 측면에 상기 광기전 디바이스를 일시적으로 고정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,
마찰력 또는 가압력을 통해 상기 암형 부재의 내부 측면에 상기 광기전 디바이스를 일시적으로 고정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,
(i) 상기 광기전 디바이스를 (ii) 상기 사출 성형 주형의 상기 암형 부재로 끌어당기는 자기력을 통해 상기 암형 부재의 내부 측면에 상기 광기전 디바이스를 일시적으로 고정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광기전 디바이스는 (i) 광을 흡수하여 상기 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드(sunny-side) 표면, 및 (ii) 광을 흡수하여 상기 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드(dark-side) 표면을 갖고, 상기 다크 사이드 표면은 전체적으로 상기 서니 사이드 표면에 대향하고;
상기 배치하는 단계는,
상기 서니 사이드 측면이 상기 사출 성형 주형의 상기 암형 부재의 내부 측면과 마주(face)하도록 상기 광기전 디바이스를 배치하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광기전 디바이스는 (i) 광을 흡수하여 상기 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면, 및 (ii) 광을 흡수하여 상기 광을 전기로 변환하도록 구성되지 않은 다크 사이드 표면을 갖고, 상기 다크 사이드 표면은 전체적으로 상기 서니 사이드 표면에 대향하고; 및
상기 배치하는 단계는,
상기 다크 사이드가 상기 사출 성형 주형의 상기 암형 부재의 내부 측면을 마주하도록 상기 광기전 디바이스를 배치하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사출하는 단계는,
사출된 재료가 상기 광기전 디바이스의 측면들의 전부는 아니지만 일부를 둘러싸도록 상기 용융된 플라스틱 재료 또는 용융된 중합체 재료를 사출하는 단계; 및 상기 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 사출된 재료에 의한 커버리지(coverage) 또는 장애물을 회피하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사출하는 단계는,
투명 플라스틱, 투명 중합체, 반투명 플라스틱, 반투명 중합체, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 플라스틱, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 미가공 재료를 용융시키는 단계;
상기 광기전 디바이스의 전체를 둘러싸고 캡슐화(encapsulate)하기 위해, 투명 또는 반투명한 용융된 미가공 재료를 사출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사출하는 단계는,
투명 플라스틱, 투명 중합체, 반투명 플라스틱, 반투명 중합체, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 플라스틱, 광의 적어도 부분적인 통과를 허용하는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 미가공 재료를 용융시키는 단계;
상기 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 적어도 일부를 커버하도록 투명 또는 반투명한 용융 미가공 재료를 사출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광기전 디바이스는 상기 광기전 디바이스를 상기 사출 성형 주형 내로 삽입하기 전에 광을 전기로 변환하도록 동작 가능하고;
상기 광기전 디바이스는 광이 상기 물품에 사출 성형(injection molding)을 통해 통합된 후에 광을 전기로 변환하도록 동작가능하게 유지되는, 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,
상기 광기전 디바이스를 상기 암형 부재의 내부 측면의 비평면 영역 상에 일시적으로 장착하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광기전 디바이스는 비평면 광기전 디바이스(non-planar photovoltaic device)이고;
상기 배치하는 단계는,
상기 비평면 광기전 디바이스를 상기 암형 부재의 내부 측면의 비평면 영역에 일시적으로 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 사출하는 단계는 상기 광기전 디바이스에 바로 이웃하는 상기 사출 성형된 물품의 비평면 윤곽을 형성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 공정을 수행하는 단계는,
미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료, 및 또한 기포제(foaming agent), 발포제(blowing agent), 유리 섬유의 스레드, 챠핑된(chopped) 유리 섬유, 스트랜드(strand), 기계적 보강제, 기계적 보강제의 스레드 중 하나 이상을 이용하는 성형 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 공정을 수행하는 단계는,
폴리우레탄을 이용하는 반응 사출 성형(Reaction Injection Molding) 또는 반응성 사출 성형(Reactive Injection Molding) 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사출하는 단계는,
투명한 또는 반투명한 사출된 용융 미가공 재료로 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 전체를 전체적으로 둘러싸는 단계;
완전히 매립된 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 갖는 성형된 물품을 사출 성형함으로써 생성하는 단계를 포함하되, 상기 성형된 물품의 투명 또는 반투명 영역은 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 활성 표면으로의 광의 통과를 가능하게 하는, 방법. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생산하는 단계는,
내부에 주형 공동을 갖는 블로우 성형 주형을 제공하는 단계;
상기 블로우 성형 주형의 내부 측면에, 상기 주형 공동 내에 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 배치하는 단계;
플라스틱 재료 및/또는 중합체 재료로 블로우 성형 패리슨(blow-molding parison)을 형성하는 단계;
상기 블로우 성형 패리슨을 상기 주형 공동 내부에 배치하는 단계;
가압 공기 또는 가압 가스를 블로우 성형 패리슨 내로 송풍시키고, 상기 블로우 성형 패리슨을 원래 체적으로부터 증가된 체적으로 팽창시키고, 상기 블로우 성형 패리슨이 상기 블로우 성형 주형의 내부 측면의 형상을 보완하는 상보적 형상을 획득하도록 증가된 체적을 갖게 하는 단계;
냉각 기간 후: 상기 블로우 성형 주형을 개방하고, 상기 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품을 제거하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생산하는 단계는,
내부에 주형 공동을 갖는 회전 성형 주형을 제공하는 단계;
상기 동작가능한 광기전 디바이스를 상기 회전 성형 주형의 내부 측면에 상기 주형 공동 내에 배치하는 단계;
미리 정의된 양의 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료를 상기 주형 공동 내로 삽입하는 단계;
제1 미리 정의된 시간 기간(T1) 동안 상기 회전 성형 주형을 연속적으로 회전 및 가열하고, 상기 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료가 용융되어 상기 회전 성형 주형의 내부 측면을 향해 외향으로 푸시(push)되게 하는 단계;
상기 회전 성형 주형의 가열을 정지시키고, 제2 미리 정의된 시간 기간(T2) 동안 상기 회전 성형 주형을 연속적으로 회전 및 가열하고, 상기 제2 미리 정의된 시간 기간(T2)의 회전 동안 상기 미가공 플라스틱 재료 및/또는 미가공 중합체 재료가 고형화되게 하는 단계;
냉각 기간 후: 상기 회전 성형 주형을 개방하고, 상기 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품을 제거하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치하는 단계는,
가요성이고 롤러블 가능하고, 반도체 기판의 깊이의 80% 내지 99.9% 내로 침투하는 복수의 비횡단(non-transcending) 크레이터(crater)들을 갖는 상기 반도체 기판을 포함하는 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 복수의 비횡단 크레이터들은 상기 반도체 기판 및 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 복수의 서브 영역들로 세그먼트화(segment)하고, 상기 동작가능한 광기전 디바이스에 기계적 힘 및/또는 기계적 충격 및/또는 기계적 압력 및/또는 열적 힘의 흡수 및 소산 속성을 제공하며, 상기 동작가능한 광기전 디바이스에 고온 및 고압 성형을 겪은 후에도 동작 가능하게 유지되는 능력을 제공하는, 방법. - 생산 시스템에 있어서,
동작가능한 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 성형된 물품을 생성하도록 구성된 성형 기계;를 포함하고,
상기 성형 기계는 미가공 플라스틱 재료, 미가공 중합체 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 미가공 재료로 상기 성형된 물품을 생산하도록 구성되고,
상기 성형 기계는,
(a) 주형 공동(mold cavity) 내에, 상기 주형 공동의 내부 측면에, 광을 전기로 변환할 수 있는 동작가능한 광기전 디바이스 내에 배치되도록 구성된 배치 유닛, 및
(b) 사출 성형, 블로우 성형, 회전 성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형 공정을 수행하도록 구성된 성형 유닛;
상기 성형 유닛은 상기 미가공 재료를 가열 및 용융시키고, 상기 재료가 상기 주형의 내부 측면의 형상을 보완하는 형상을 획득하게 하고, 상기 광기전 디바이스가 상기 재료의 주변 성형에 의해 기계적으로 그리고 일체로 보유되게 하도록 구성되고;
(c) 냉각 기간 후에 상기 주형을 개방하도록 구성되고, 상기 주형 공동 내로부터 상기 물품을 제거하도록 구성된 주형 개방 및 배출 유닛(mold opening and ejection unit);을 포함하되, 상기 물품은 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 상기 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 기계적으로 일체로 보유하는 고체, 성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체 물품인, 생산 시스템. - 제22항에 있어서,
상기 배치 유닛은 가요성이고 롤러블 가능하고, 반도체 기판의 깊이의 80% 내지 99.9% 내로 침투하는 복수의 비횡단 크레이터(non-transcending crater)들을 갖는 상기 반도체 기판을 포함하는 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 배치를 수행하도록 구성되고;
상기 복수의 비횡단 크레이터들은 상기 반도체 기판 및 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 복수의 서브 영역들로 세그먼트화하고, 상기 동작가능한 광기전 디바이스에 기계적 힘 및/또는 기계적 충격 및/또는 기계적 압력 및/또는 열 힘의 흡수 및 소산 속성을 제공하며, 상기 동작가능한 광기전 디바이스에 고온 및 고압 성형을 겪은 후에도 동작 가능하게 유지되는 능력을 제공하는, 생산 시스템. - 장치에 있어서,
동작가능한 광기전 디바이스를 물품 안에 또는 물품 위에 일체로 보유하는 성형된 물품;을 포함하고,
상기 성형된 물품은 미가공 플라스틱 재료, 미가공 중합체 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 고형화된 미리 용융된 재료로 형성되고;
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 상기 성형된 물품의 하나 이상의 성형된 영역에 성형을 통해 연결된 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 적어도 2개의 에지를 성형하는 성형된 연결부를 통해 상기 성형된 물품에 의해 기계적으로 보유되고 통합되고;
상기 성형된 물품 및 상기 동작가능한 광기전 디바이스는 단일 모놀리식(single monolithic) 물품이고; 상기 동작가능한 광기전 디바이스는 어떠한 스크류 또는 어떠한 아교(glue) 또는 어떠한 탈착가능한 부착 메커니즘을 통해서가 아니라, 상기 성형된 물품의 상기 하나 이상의 성형된 영역과 함께 성형을 통해서만 적소에(in place) 보유되는, 장치. - 제24항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 제2 대향하는 표면을 갖고;
상기 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면(sunny-side surface)이고;
상기 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하지 않는 다크 사이드 표면(dark-side surface)이고;
상기 동작가능한 광기전 디바이스의 상기 서니 사이드 표면의 전체가 임의의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 임의의 고형화 성형된 중합체에 의해 방해받지 않고,
상기 물품의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 고형화 성형된 중합체는, (i) 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 다크 사이드 표면의 면적의 적어도 50%를 커버하고 직접 접촉하며 (ii) 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 적소에 보유하는, 장치. - 제24항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 제2 대향하는 표면을 갖고;
상기 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면이고;
상기 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하지 않는 다크 사이드 표면이고;
상기 동작가능한 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면의 적어도 75%는 임의의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 임의의 고형화 성형된 중합체에 의해 방해받지 않고;
상기 물품의 고형화 성형된 플라스틱 및/또는 고형화 성형된 중합체는, (i) 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 다크 사이드 표면의 면적의 적어도 50%를 커버하고 직접 접촉하며 (ii) 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 적소에 보유하는, 장치. - 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 제2 대향하는 표면을 갖고;
상기 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면(sunny-side surface)이고;
상기 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하지 않는 다크 사이드 표면이고;
상기 동작가능한 광기전 디바이스의 서니 사이드 표면 전체는 (i) 투명 또는 반투명한 상기 물품의 고형화 성형된 플라스틱, 및/또는 (ii) 투명 또는 반투명한 상기 물품의 고형화 성형된 중합체에 의해 커버되는, 장치. - 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 제1 표면 및 제2 대향하는 표면을 갖고;
상기 제1 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하도록 구성된 서니 사이드 표면이고;
상기 제2 표면은 광을 흡수하고 광을 전기로 변환하지 않는 다크 사이드 표면이고;
상기 동작가능한 광기전 디바이스의 전체가 (i) 투명 또는 반투명한 상기 물품의 고형화 성형된 플라스틱, 및/또는 (ii) 투명 또는 반투명한 상기 물품의 고형화 성형된 중합체의 하나 이상의 층 내에 매립되고 캡슐화되는,
상기 하나 이상의 층들은 상기 동작가능한 광기전 디바이스의 상기 서니 사이드 표면을 향해 들어오는 광의 통과를 가능하게 하는, 장치. - 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 광기전 효과에 의해 생성되는 전하를 수집하고 집성하는 전기 회로를 통해 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결되는 둘 이상의 이산 광기전 유닛을 포함하고;
상기 성형된 물품은,
성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 일체로 보유하는 제1 물품 영역, 제1 이산 광기전 유닛;
성형된 플라스틱 또는 성형된 중합체를 통해 개별적으로 일체로 보유하는 제2 물품 영역, 제2 이산 광기전 유닛;을 포함하고,
상기 제1 이산 광기전 유닛과 상기 제2 이산 광기전 유닛은 서로 직접 접촉하지 않는, 장치. - 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는,
통합된 사출 성형된 연결부,
통합된 블로우 성형 연결부,
통합된 회전 성형된 연결부로 이루어진 군으로부터 선택되는 통합 연결부을 통해 상기 성형된 물품 내의 적소에 견고하고 고정되게 보유되는, 장치. - 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는,
보관함(storage box), 냉각 보관함, 얼음 보관함, 쉐드(shed), 새크(shack), 툴쉐드(toolshed), 벽, 도어, 루프 세그먼트, 지붕널(shingle), 차량 부품, 통신 디바이스, 전자 디바이스, 플로팅 디바이스로 이루어진 군으로부터 선택된 장치인, 장치 - 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작가능한 광기전 디바이스는 가요성이고 롤러블 가능하고, 반도체 기판의 깊이의 80% 내지 99.9% 내로 침투하는 복수의 비횡단 크레이터(crater)들을 갖는 상기 반도체 기판을 포함하고;
상기 복수의 비횡단 크레이터들은 상기 반도체 기판 및 상기 동작가능한 광기전 디바이스를 복수의 서브 영역들로 세그먼트화하고, 상기 동작가능한 광기전 디바이스에 기계적 힘 및/또는 기계적 충격 및/또는 기계적 압력 및/또는 열적 힘의 흡수 및 소산 특성을 제공하며, 상기 동작가능한 광기전 디바이스에 고온 및 고압 성형을 겪은 후에도 동작 가능하게 유지되는 능력을 제공하는, 장치.
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