KR830002226B1 - 태양에너지 전환장치용 필름제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

태양에너지 전환장치용 필름제조방법

제1도 태양 에너지 전환장치용 필름 제조라인에 있는 분무 스테이션의 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 분무 스테이션의 전면 단면도.

제3도는 제1도에 도시된 분무 스테이션의 측면 단면도.

제4도는 복사 가열기 조절장치의 계통도

제5도는 제조라인을 따라 움직이는 유리판넬 운반대의 사시도.

제6도는 시이트 저항대 필름 형성 온도의 그래프.

본 발명은 태양 에너지 전환장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 개량된 태양열 수집 판넬 및 광역광전지 판넬의 제조를 위하여 유리기저물상에 양질의 필름을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.

전통적인 에너지원의 고갈에 따라 미국 내 및 전세계를 통하여 다른 에너지원에 대한 필요성이 증가되고 있다. 태양에너지는 이것의 이용성 및 오염을 일으키는 부작용이 현저히 작기 때문에 유용한 다른 에너지중의 하나이다. 태양에너지를 가정에서 이용할 수 있는 에너지형태로의 전환은 일반적으로 2가지 형태를 취한다. 하나는 입사광선이 내부의 액체를 가열토록 적당한 투명판넬을 통하여 전달되어 가열된 액체에 의하여 방출된 적외선 방사가 커버링판넬(covering panel)에 의하여 반사되어 열 발생장치내에 저장되는 열에너지의 형태이고, 둘째 형태는 직류나 교류전원으로 사용하기 위하여 외부장치에 연결될 수 있는 직류전원에 입사광선이 광선접합에서 직접 전환되는 전기 에너지의 형태이다.

일일평균 4,100cal/㎡의 태양에너지가 미국의 표면상에 도달하는 것으로 추정된다. 1년간에 걸쳐 1평방킬로메터당 1.5×10¹²칼로리를 받는 데 1977년 동안 모든 목적을 위하여 미국에서 소모된 총 에너지는 약 20×10¹⁵kcal로 추정된다. 그러므로 약 13,000㎢의 미국 대륙은 1년에 평균해서 미국에서 필요로 하는 모든 에너지에 해당하는 에너지를 받는다. 5% 전환효율의 전류발생 태양전지를 이용하였을 때 약 267,000㎢ 또는 48개주의 5%에 해당하는 대륙은 1977년 추정되는 미국 에너지 소모에 해당하는 에너지를 제공한다.

미국에서 필요로하는 에너지를 충족시키기 위하여 광범위한 지역을 태양 전환장치로 덮어야 함이 상기로 부터 명확한 사실이다. 전류 연구문제는 보다 효과적인 태양 에너지 전환기를 얻는데 집중되었으며 또한 현재 에너지원과 양립할 수 있는 가격으로 태양 에너지 전환기를 제작하는데 있다.

태양 에너지 장치의 대량 제작을 위한 연구에서 유리같은 투명한 기저물이 태양광선을 입사하는 표면으로서 이용되어 왔다. 유리 기저물은 적당한 지지구조를 제공할 뿐만 아니라 개량된 태양 에너지 전환효율을 수득할 수 있는 필름의 형성에 특히 적당한 표면을 제공한다. 여러 가지 태양 에너지 전환장치를 위한 특히 적당한 필름은 본 발명에 따라 제조된 산화주석의 형태이며 이것은 입사광선에 우수한 투명성이 있고 입사적외선에 대하여 높은 반사성이 있으며 전류를 전달함에 있어 높은 시이트 전도성이 있다. 산화주석의 적당한 필름을 형성하기 위한 종래의 방법이 미국특허 제3,880,663호와 제3,959,565호에 기술되었다. 이러한 특허에 따라 제조된 산화주석 피복 유리는 태양 에너지를 열로 전환시키는 장치에 사용될 수 있고 또한 태양 에너지를 전기로 전환시키는 장치에서 투명하고 전기적으로 전도성이 있는 기저물로서 사용된다.

태양 에너지를 직접 전기로 전환시키기 위한 장치의 구성을 원한다면 광전지 필름을 산화주석상에 퇴적시켜야 한다.

한 구조에서 황화 카드늄(CdS)의 다결정성층이 산화주석층상에 형성되었고 황화 제 1 동의 층이 황화 카드늄의 표면에 형성되어 황화카드늄과 황화 제 1 동 사이의 접합부에 광전 접합부를 제공한다.

종래 적당한 필름형성 조성물을 유리기저물에 분무시 유리 기저물을 분무공정중 연속적으로 가열하고 분무된 유리기저물의 표면을 일정한 온도로 유지시키는 동시에 온도의 변화가 없도록 하여 양질의 산화주석과 황화카드늄필름을 제조하는 기술이 미국특허 제3,880,633호와 제3,902,920호, 그리고 미국 특허출원 제767,684후(1977. 2. 11 출원)에 기술되어 있다.

특허문헌들은 유리기저물에 요구된 필름의 형성에 최적한 온도에서 유리기저물을 주석 또는 응용염과 같은 응용액체상에 부유시킴으로서 유리기저물을 가열하는 것을 고시하고 있다. 또한 응용된 액체는 유리 기저물과 가열원사이의 밀접한 접촉이 이루어져 유리 기저물의 표면을 따라 균일한 온도를 유지토록하는 것이 교시되어 있으며, 뜨거운 판과 같은 고체 가열표면의 사용은 불균일한 접촉을 일으키며 유리 기저물에 열전달이 불균일하여 표면에 따라 실제적인 온도차가 나타남을 교시하고 있다.

유리 기저물상에 태양 전지의 제조에 관련된 상술한 종래의 특허문헌은 선택된 필름 형성 조성물을 전체 표면상에 직접 분무시킴에 의하여 형성될 수 있는 작은 면적의 광전지 제조에 관한 것이었다. 예를들어 미국특허 제2,522,531호에는 유리기저물을 용융금속상에 부유시키면서 산화주석의 층을 유리기저물상에 형성시키는 것이 기술되어 있다. 이 특허문헌에서는 고정된 유리 기저물에 산화주석을 분무하고 이분무가 전체 기저물 표면을 어느때나 즉시 피복시킴을 기술하였다. 미국특허 제3,148,084호에는 필름 형성조성물을 분무중 뜨거운 판상에서 가열된 유리 기저물상에 분무함에 의하여 황화카드늄 필름을 형성하는 것이 기술되어 있다. 역시 이 특허문헌에서도 전체 기저물에 분무하는 동안 필름이 형성되게 함이 기술되어 있다.

그러나 어느 특허문헌에도 유리 기저물에 분무를 실시하고자 할 때 유리 기저물의 분무된 표면을 일정한 온도로 유지하고 온도변화가 없도록 하여야 하는 요지에 관계되는 어떠한 시사도 없었음을 대단히 중요한 것이다. 이러한 고려는 전체표면을 한번에 분무시키는 작은 면적의 광선 장치를 제조하는데에는 거의 중요성이 없다. 미국특허 제3,880,630호 및 미국 특허 제3,902,920호에서는 유리 기저물의 일부만이 한번에 분무되는 대형 광전지 판넬을 만드는데 온도차는 대단히 중요하며, 이러한 일시 분무는 유해한 온도차가 일어날 수 있음이 언급되어 있다. 상기 특허문헌에 있어서, 온도차는 분무방법에 의하여 그리고 유리 기저물을 용융물질상에 부유시켜 열손실을 재공급함에 의하여 조절되었다.

특히 상기 특허문헌에서는 허용될 수 있는 광전지를 형성하기 위하여 요구되는 양질의 필름을 제조하기 위하여 균일한 표면온도가 분무조작중에 요구됨이 기술되어 있으나 용융액체열원의 사용은 확실한 장치를 설계하기가 곤란하고 특히 가열된 액체의 고체화가 일어나는 경우에 설계가 곤란하다. 부가적으로 가열된 액체의 대류는 액체를 비교적 균일한 평균 온도로 유지하는 경향이 있고 분무중 손실된 열을 제공급하기 위하여 유리 기저물의 국부적 가열을 허용치 않는다. 용융액체를 사용하는 다른 곤란점은 주위로 에너지가 전도되므로 주위로 전도된 만큼의 에너지를 용응액체에 공급하기 위한 필요를 갖게 되는 것이다.

태양 에너지 전환장치를 위하여 양질의 필름을 형성함에 있어서 다른 중요한 점은 분무도포 자체이다. 분무가 기저물이 가열되지 않는 지역에 시행되거나 분무파편이 표면에 떨어지거나 또는 증발된 잔유물이 재퇴적되는 경우 부적당한 필름이 형성된다. 이러한 효과는 SnOx층의 형성시에 특히 명백하다. SnOx는 전체 광전지를 위한 기재가 되는 경우 전체 판넬은 제 1 분무부스(Spray booth)에서 파손된다. 그러나, 이와 동일한 효과가 CdS층 형성중에도 일어나 전체 전지효과를 저하시킬 수 있다.

종래의 이러한 결점은 본 발명에 의하여 제거될 수 있고, 본 발명의 방법은 판넬을 광전지로 연속 생산할 수 있으며, 우수한 특성, 특히 저렴한 가격으로 태양 에너지 전환장치에 적당한 필름을 유리 기저물의 표면상에 형성할 수 있게 한다.

본 발명은 원하는 특성을 가진 필름을 제조하기에 효과적인 온도에서 기지물 표면을 유지시키기 위하여 유리 기저물을 선택적으로 가열함에 의하여 태양 에너지 전환장치에 적당한 유리 기저물의 표면온도는 기저물로 부터의 에너지 손실을 제공급하기 위하여 요구된 에너지에 함수적으로 관련된 열 에너지 입력 형태를 얻기 위하여 가열 대역을 선택적으로 에너지화 시키기 위한 제어신호를 얻을 수 있도록 모니터된다. 본 발명은 특히 태양 열 장치에 사용하기에 적당한 산화주석 필름을 제공하고 광역 광전지를 제공하기 위하여 산화주석 필름상에 상호작용하는 헤테로 접합 형성필름을 제조하는 분무공정과 조합될 수도 있다.

또한 제작 라인에 따라 움직이는 유리 기저물상에 필름을 만들기 위하여 가열기를 선택적으로 에너지화 하여 유리 기저물로부터의 열 손실을 제공급함으로써 원하는 필름을 형성하기 위하여 선택된 일정한 온도를 유지하고 필름형성중 분무된 표면을 온도차가 없도록 유지시키게 되었다. 한 실시예에서 방사형 가열기가 장치되어 원하는 가열 대역을 얻기 위하여 전기적으로 상호 연결되었다. 온도 탐지기가 기저물과 기능적으로 연관된 출력신호를 제공하여 방사형 가열기에 공급된 전력을 조절한다. 유리 기저물에 대한 지지구가 유리와 계합된 작은 접촉범위의 지지구를 가진 가동 프레임에 의하여 제공되었다.

가열된 기저물상에 분사되는 분무 용액에 대한 높은 포착율을 수득하는 한편 분무 용액을 선택된 가열대역에 노출된 기저물 표면의 부분만을 선택적으로 분무될 수 있는 분무방법이 제공된다. 분무 및 노출된 표면상의 대기 운동은 기저물 표면상으로 부터 증발된 용액잔유물을 제거하도록 작용한다. 그러므로 필름 형성은 일반적으로 원하는 질의 필름을 제조하기 위한 기저물 표면의 부분만을 직접분사하는 계획된 용액으로 부터 수득된다.

분무방법의 한 실시예에서는 표면의 밀착시 용액의 방울이 상측으로 비산되는 것을 조절할 수 있게 선택한 각으로 용액을 분사시키는 분무 노줄을 사용한다. 조절된 조건하에서 필름을 얻기 위하여 기저물 표면을 조절된 가열 대역상에 선택적으로 노출시키기 위한 배플(baffle)이 장치되었다. 배플은 대기 운동과 함께 작용하여 반응 생성물이 기저물상에 재용착되는 것을 최소로 한다.

계량된 산화주석 필름은 필름형성중 용액의 퇴적을 조절하고 가열을 통하여 제조된다. 산화주석 필름은 3-15마이크론 파장의 적외선에 대하여 82% 이상의 반사율, 350℃ 이하의 온도에서 5마이크론보다 큰 파징에 대하여 0.1 이하의 복사율 및 0.25-1.0(평균 0.4) 마이크론의 두께 범위에서 4-15(평균 10) Ω/sq의 시이트 저항을 갖는다. 또한 이와 같이 기저물상에 단단하고 견고하게 접착되는 필름을 형성한다. 이러한 특성은 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 전환장치에 사용된 코팅에 특히 적당하다.

따라서 본 발명의 특징은 기저물을 연속적으로 가열하는 공정에 의하여 광범위 광전지의 대량 생산을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 유리 기저물에 열 에너지의 입력을 기저물의 온도의 함수로서 국부적으로 변화시킬 수 있는 광범위한 광전지를 얻는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 광전기에 사용하기 적당한 필름의 형성중 기저물을 가열하기 위한 복사열을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 유리 기저물을 일정한 온도로 유지하고 온도차가 없도록 하기 위하여 복사 가열기를 조절하는데 사용하기 위하여 유리 기저물의 온도의 함수적 표시 수단을 얻는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징인 입사된 태양광선의 보다 효율적인 사용을 위하여 태양 에너지 전환장치용 물질의 계량된 필름을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 조절된 가열 대역에 함수적으로 근접한 범위로 분사된 용액의 퇴적을 조절하는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 만들고자 하는 원하는 필름 두께 및 분무중 열손실을 보충하여 필름 형성중 노출된 표면 온도가 예정된 범위로 유지하도록 가열 대역을 조절하는 응력에 함수적으로 관련된 분무 속도를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 분사용액이 상측으로 비산하는 것을 조절하기에 효과적인 각으로 분무 용액을 분사시키는 것이다.

본 발명의 기타 특징 및 장점들은 첨부도면을 참조로 한 다음의 기술로부터 명백하게 될 것이다.

제1도를 참조하면 태양 에너지 전환장치의 부분에 대한 제조 기저물에 필름을 형성하는데 사용된 분무스테이션(spray station)을 도시한 것이다. 기본 분무공정은 작은 방울의 분산분무가 이루어지고 기저물의 어떤 주어진 부분이 짧은 시간동안에만 분무될 수 있도록 작동하는 분무헤드를 포함한다. 요구되는 필름 두께는 필름 두께를 얻을 때까지 각 영역을 간혈적으로 분무함에 의하여 형성된다.

분무 공정은 어떤 기저물 부분으로 부터 제거된 열을 사전에 선택한 시간내에 감소시킬 수 있도록 설계되었다.

상기의 분무 장치가 적당한 것이기는 하나 연속적으로 또는 간헐적으로 작동하는 정전기적 분무 시스템 또는 다수의 고정적 분무기등의 다른 구성을 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 조절된 분무가 이루어질 수 있는 분무장치에 의하여 수행된다.

광역 광전지나 태양열 수집기의 제조에 있어서 광전지나 수집기 표면을 구성하는 필름이 에너지 전환기를 이루는 전체 기저물상에 동일하게 형성되어야 하는 것으로 알려져 있다. 필름 형성의 균일성은 필름 형성중 일관된 표면온도를 유지하는데 직접 관련된다는 것은 공지되었다. 따라서 유리 표면상에 공기가 흐름에 의하여 필름형성물질을 함유한 여러 가지 용매의 증발에 의하여 그리고 특정 필름이 형성되는 화학반응에 의하여 열이 제거되므로 표면에 열을 공급하여야 한다. 유리의 낮은 열 전도 때문에 일정한 비율로 그리고 기저물로 부터 제거되는 열에 해당하는 양으로 유리 기저물에 열을 공급할 수 있는 큰 열용량의 열원을 사용하여야만 한다.

따라서 제1도에 도시된 바와 같이 스크류콘 베이어(18)가 밀폐실(12)을 통하여 유리 기저물(20)을 분무지역으로 운반하는 운반대(30)을 가동시키는 분무 스테이션(10)이 장치된다. 스크류콘베이어(18)는 운반대(30)을 구동시키기 위하여 제 1 예열구간(15)에서만이 필요하다. 모든 운반대들은 하류측 운반대(30)가 새로 전입되는 운반대에 의하여 밀려나도록 접속되어 있다. 이러한 배열은 열 팽창에 다른 문제와 운반로를 따라 운반대의 탈선을 최소로 한다.

분무부스(spray booth)(16)는 기저물(20) 횡단하고 제품을 분무된 표면으로 부터의 잔유물 제거를 위하여 적어도 하나의 분무헤드를 포함한다. 복사 가열기가 밀페실(12)에 따라 유리 기저물(20)밑에 일정한 간격으로 떨어져 있고 온도측정기(22)(제2도 및 제3도 참조)가 기저물(20)이 복사 가열기상을 지날 때 유리 기저물의 온도를 탐지하기 위하여 장치 되었다. 전형적으로 복사 가열기(14)가 유리 기저물(20)이 분무부스(16) 내로 진입할 때에 기저물(20)을 가열하고 예정된 온도로 유지시키기 위하여 예열구간(15) 내에 장치될 수도 있다. 분부된 조성물의 사후 열처리 또는 기저물의 열처를 위하여 열처리 구간(17)이 장치될 수 있다.

제2도를 참조하면 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치에 따른 분무부스의 정면단면을 도시한 것이다. 유리 기저물(20)은 운반대(30)에 의하여 지지된 지지부(32)(제5도 참조)상에 지지되었다. 운반대(30)는 밀폐실(12)을 통하여 이동시키기 위하여 트랙(38)상에 장착되었고 트랙(38)과 계합시키기 위한 바퀴(35)(36)가 부착되었다. 분무노즐(40)이 유리 기저물(20)의 상부에서 이동되도록 측면횡단트랙(42)상에 장착되고 횡구동장치(44)(제1도 참조)에 의하여 통상의 방법으로 작동된다. 필름형성 물질의 공급관(46)은 유리 기저물(20)에 분무 및 도포를 위하여 필름형성 조성물 및 가압가스를 분무노즐(40)에 공급한다. 분무노즐(40)과 공급관(46)은 분무기의 결함으로 인한 용액의 사전 분무증발을 방지하기 위하여 절연거나 공기 또는 물로 냉각된다. 분무노즐(40)은 필름형성 조성물을 유리 기저물(20)의 표면상에 균일하게 분포시키도록 설계된 순서에 따라 상기 기저물(20)을 횡단한다.

전형적으로 횡단 분무가 이루어지는 경우 노즐(40)은 일반적으로 기저물(20)상에서는 균일하게 움직이고 기저물(20)으로 부터 멀리 떨어진 분무부스(16)의 축부상에서는 역이동 한다. 따라서 기저물(20)의 각 부분에는 동일한 양의 분무 조성물이 도포된다. 역싸이클중 분무는 증기를 생성하거나 필름형성물질의 비산이 일어나 만일 이들이 재퇴적된다면 유리 기저물상에 형성되는 필름이 질이 저하됨이 발견되었다. 따라서 역싸이클 또는 휴지중 분무노즐(40)로 부터 분무된 물질을 되받는 체류관(54)를 장치하는 것이 좋다. 체류관(54)는 분무부스(16)의 배출부(48)로 개방되어 공기 흐름에 사용되지 않은 분무물을 배출시키고 증기와 비산물질이 기저물에 다시 돌아가는 것을 방지하도록 작용한다.

복사가열기(14)가 기저물(20)밑에 위치하며, 일반적으로 복사가열기(14)는 복사가열기(14)상에 그리고 기저물(20)밑에 특히 기저물(20)의 변부 근처에 복사 에너지의 분포차를 최소한으로 하기 위하여 기저물(20)의 폭보다 큰 길이를 갖는다. 약 1.4 : 1의 길이 대 폭의 비가 적당하다. 복사 가열기(14)는 열 주입대역을 열 제거대역과 함께 조절할 수 있게 선택된 다수의 복사가열기군으로 전기적연결되어 있다.

온도 측정기(22)가 기저물(20)의 표면온도를 측정할 수 있도록 기저물(20)의 하측에 설치된다. 2개의 온도측정기(22)가 도시었으나 하나만을 사용할 수도 있고 복사 에너지 분포를 조절하기 위하여 요구되는 측정력에 따라 2개 이상도 사용될 수 있다. 온도 측정기(22)로 부터의 출력을 조절장치(26)에 공급하여 측정된 온도를 평균하고 전원(24)로 부터 복사가열기(14)를 선택적으로 작동시켜 예정된 기저물 표면온도를 유지시킨다. 기저물(20)의 온도에 관련된 전기적 신호를 얻기 위하여 다른 온도 측정기(22)가 장치될 수 있다. 분무환경이 다소 나빠질지라도 디지탈출력을 제공하는 임의의 파이로 메터가 사용될 수 있다. 측정기의 측정이 정확하다면 온도 측정기(22)를 기저물(20)상부에 설치할 수도 있다.

이후 상세히 설명되는 바와 같이 분무부스(16)내의 대기를 순환시키기 위한 팬(fan)(62)(제1도 참조)이 장치된다. 공기를 주입하고자 한다면 급기부(45)가 필터, 조절가능한 창( 窓) 및 정전기적 제전기 같은 부가적 장치로 구성될 수 있다. 또한 공급 및 배출 압력 탐지기를 사용한 팬(62)(제1도)는 배출관(51)상에 장착되면 어떤 종래의 팬이라도 사용할 수 있다.

제3도에는 분무 스테이션(10)의 측단면도가 도시 되었다. 유리 기저물(20)의 횡구동장치(44)(제1도)에 의하여 구동되는 분무 노즐(40)밑에 있다. 분무 조성물 내에 포함된 화학물질이 반응하여 기저물(20)의 표면상에 선택된 필름을 형성한 후 분무로 부터의 휘발성 잔유물은 기저물로 부터 제거되어 이러한 물질이 표면상에 용착되거나 형성될 필름의 질을 저하시키는 것을 방지한다.

이와 같이 필름 형성의 질을 양호하게 하기 위하여 기저표면의 온도 유지가 필요하다. 본무 부스(16)을 통한 공기의 흐름은 시스템에 가장 많은 열을 제공하므로 공기 흐름의 주의 깊은 조절이 요한다. 먼저 주입가스의 흐름은 이 주입가스에 의한 증기희석과 배기온도 조절효과를 증대시킬 수 있도록 배기부(48)을 사용하여 최소로 할 수 있다. 한 편리한 형태에서는 슬로트(50)가 배기부(48)에 형성된다. 슬로트(50)의 총 면적은 다양한 작동 파라메터를 조절하기 위하여 변화될 수 있다. 둘째로 분무부스(16)내에 "표준"조건을 유지하기 위한기구(도시하지 않았음)가 장치될 수 있다. 어떤 주어진 팬 속도에서 슬로트(50)은 기구에 관련된 원하는 내부 압력조건을 제공하기 위하여 조절될 수 있게 되었다

분무부스(16)을 통한 공기 흐름의 필요성은 여러 가지 파라메터 즉 분무된 화합물에 대한 용매의 휘발성, 기저물 표면으로 부터의 폐기 생선물의 제거 및 배기온도의 조절 등의 요인이 된다. 따라서 메탄올 용매의 사용은 혼합물의 폭발을 방지하기 위하여 다량의 공기를 요하며 수성 용매는 희석을 요하지 않는다. 그러나 분무부스(16) 내의 어떤 대기의 운동은 기저물(20)상에 재용착되는 폐기 생선물을 제거하는데 바람직하다.

질이 우수한 필름을 만드는데 필요한 다른 요인은 기저물(20) 표면상에 용착되는 화합물의 조절이다. 제1조절은 원하는 필름을 수득하고자 하는 범위, 일반적으로 분무노즐(40)으로 부터 분무콘(cone) 밑의 조절된 가열기(14)상부의 범위에 분무 조성물의 퇴적을 한정시키는 것이다. 사전분무 및 사후 분무퇴적, 다시 말하면 분무 콘 바로 밑이 아닌 퇴적은 특적 필름성분에 의하여 요구될 때와 같이 조절된다. 일반적으로 필름은 기저물 표면상에 직접 부딪치는 용액내의 화합물로 부터 형성되며 폐기 생성물은 퇴적이 허용되지 않는다.

이후 상세히 설명되는 바와 같이 기저물 표면의 일부분만이 분무용액에 노출되어 분무대역 가열기상에서 대부분의 퇴적이 이루어진다. 먼저 사전 분무배플(56)이 분무부스(16)의 입구에 장치 될 수 있다. 배플(56)은 가열된 밀페부(12)로 부터 분무부스(16)까지 운반대(30)의 통과에 적합하도록 힌지 연결된다. 배플(56)은 문반대(20)가 통과사 기저물(20)과 접촉하지 않도록 프레임(31)상에 젖혀져 놓인다.

분무노즐(40)은 기저물(20)의 이동하류 지점을 지나는 수직축에 대하여 경사져 있다. 각 θ(41)는 투사분무의 상류측 흐름을 조절하도록 선택된다. 상류측 흐름이 거의 제로(0)로 감소되는 각은 어떤 주어진 분무노즐(40)에 대하여 결정되어야 한다. 이론적으로 상류측 흐름을 조절할 필요성은 형성하고자 하는 특정 필름의 성질에 의하여 결정된다. 따라서 각 (41)은 필름에 대하여 결정되어야 하며 약 30°의 범위가 일반적으로 만족함이 발견되었다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이 각의 증가는 분무포착 효율의 감소효과를 가져오며 최소의 각일 때의 효과가 적당하다.

사후분무 최적은 또한 배플의 조절과 공기 흐름의 조합에 의하여 감소될 수 있다. 제 2 배플(58)이 노즐(40)의 하류 측이고 분무콘의 외부에 접한 위치에 배열된다. 배플(58)은 기저물(20)상에 위치하며 공기 흐름을 배플(58)상부로 편향되도록 설계된 유도변부가 구비될 수 있다. 유입공기는 기저물(20)상의 어떤 증기나 다른 반응 생성물을 편승시켜 이러한 폐기 생성물을 배플(58)과 배기부(48) 내로 운반한다. 또한 보다 작은 방울의 탄도는 기저물(20)상에 부딪치기 전에보다 더 하류측으로 소사(掃射)시키므로 경사진 노즐과 조합된 공기 흐름은 기저물(20)상에 부딪치는 분무 방울의 크기를 균일하게 유지토록 하고 배플(58)의 위치는 작은 방울이 기저물(20)에 도달하는 것을 효과적으로 방지한다.

배플을 조절함으로써 분무노즐(40)의 반전체류시간중에 기저물(20)측으로 분무물이 비산되는 것을 방지할 수 있다. 체류관(54)은 노즐(40)의 반전 이동중 분무물이 기저물(20)측으로 분무되는 것을 방지하기 위하여 노즐(40)밑의 지역에 장치되었고, 체류관(54)에는 노즐(40)으로부터 분무콘을 차단할 수 있는 크기의 개구(59)가 구비되어 있다. 노즐(40)의 반전중 분무물은 공기 흐름의 일부와 함께 개구(59)로 유입되고 도관(60)을 통하여 배기부(48)로 소기된다. 반전중 분사되는 기저물(20)과 접촉됨이 없이 분무부스(16)으로 부터 제거된다.

기저물 온도 유지를 위하여 고려될 수 있는 다른 열의 소모는 투사분무에 의하여 일어난다. 용매를 증발시키고 가열된 기저물(20)상에서 일어나는 화학반응을 촉진시키기 위하여 열을 필요로 한다. 분무시 열의 소모는 순간적이고, 열의 공급은 이러한 소모를 보충하여 온도강하가 일어나지 않도록 하는데 충분히 신속치 못하다. 따라서 기저물(20)에 인접하여 분무되어 온도변화를 일으키는 분무물질의 양을 최소로 하는 것이 바람직하다.

선택한 분무 속도는 열 손실을 재공급하기 위한 조절된 가열 대역의 능력에 비례한다. 표면상에 부딪치는 분무 속도의 조절은 흐름의 용량적 속도와 기저물 표면의 주어진 범위상에 분무의 "체류"시간이나 지속 시간의 함수로서 유지된다. 용량적 분무 속도를 감소시키면 유입되는 가스나 공기의 양이 감소되므로 열의 소모가 감소된다. 분무된 물질의 용량이 감소되었다면 그리고 필름 두께를 유지하고자 한다면 분무물 포착 효율을 증가시키는 한 방법은 기저물(20)상에 노즐(40)의 높이를 감소시키는 것이다. 최적의 높이는 작동파라메터에 따라 용이하게 결정된다.

본 발명에 실제로 사용될 수 있는 여러 가지 복사 가열기(14)가 있는데 그 중에서도 가열 소지가 열 전달의 최대 효율을 위하여 유리 기저물에 직접 노출된 석영형태의 가열기를 사용하는 것이 적당하다. 다른 방법은 가열정(茄熱井)을 밀폐실(12) 내에 장치하고 가열소자를 가열정내에 삽입하는 것이다. 가열정 구조는 가열기가 제작라인의 조작에 간섭치 않도록 되었으나 가열정의 중간벽은 에너지 이동에 따른 약간의 손실의 원인이 된다. 복사 가열기 소자를 에너지화 하기 위한 방법은 특정 가열기 소자의 선택에 영향을 받는다. 가열기 소자의 간헐적 에너지화는 가열기는 에너지화 싸이클 중 발생하는 순간적인 에너지 출력을 감소시키기 위하여 가열 소자가 특정된 열 용량을 갖는 것이어야 한다. 이러한 감소감응은 유리를 균열시키는 온도차가 유도되는 복사에너지 변화에 대하여 영향을 받지 않도록 하는데 필요하다. 듀티-싸이클(duty-cycle) 조절과 같은 비례적 조절은 열적 에너지차를 감소시키며 유리의 파손이 많이 생기지 않는 경우에 사용될 수 있다. 또한 복사 가열은 불꽃이 금속소자나 유리섬유매트나 카본섬유매트를 가열하기 위하여 사용되는 연소 장치로 부터 얻을 수 있다.

제3도에서, 분무노즐(40)의 트랙밑에 온도 탐지기(22)가 배치되어 있다. 온도 탐지기(22)는 유리의 분무전후의 온도를 조절하기 위하여 분무전후에 배치될 수 있다. 한 실시예에서, 온도 탐지기(22)는 유리 기저물(20)쪽으로 향한 썸머커플(thermocouple)(52)(제4도 참조)의 형태를 취할 수 있다. 썸머커플과 복사 가열기(14)에 의하여 조사될 기저물(20)의 표면 사이의 거리는 조절장치에 의하여 정정되어야 하는 썸머커플(52)로 부터 온도읽기에 오차를 유발시킨다. 썸머커플을 원통형 밀폐부내에 배치하므로서 썸머커플이 유리표면(20)의 표면만을 향하도록 하여 기저물(20)의 온도에 거의 가까운 출력신호를 발생하도록 한다. 밀폐부(12) 내에서 유리 기저물(20)에 인접한 온도 탐지기(22)의 배열은 유리 기저물(20)의 분무된 표면에 따라 부가적인 온도차가 도입되어서는 안된다. 예를 들면 인접한 복사 가열기(14)의 복사 에너지로 부터 기저물(20)의 저면이 가려지지 않도록 썸머커플(52)를 설치하여야 한다.

제4도는 가열장치와 특별한 분무부스(16)을 지지하는 조절장치를 개략적으로 도시한 것이다. 4개의 기본적 가열대역이 설치되었고, 제 1 예열대역(70)은 기저물(20)의 가열된 표면상에 분무될 조성물에 대하여 선택한 필름-형성 온도까지 균일하게 가열한다. 제 1 가열대역(71)은 분무노즐(40)이 하류측으로 향한 분무부스(16) 내에 장치되며 가열대역(71)은 허용될 수 있다면 에비 분무필름 형성을 얻기 위한 온도로 조절 될 수 있다. 제 2 가열 대역(72)는 분무공정중 열 손실을 보충하기 위하여 분무하류 측에 열을 가하도록 설치되었다. 제 3 가열대역(74)는 분무후 기저물(20)을 분무성분으로 부터 필름을 완성할 수 있도록 선택된 온도로 유지시킨다. 필름표면의 열처리를 원한다면, 예컨대 결정성장을 촉진시키거나 기저물(20)을 서냉시키거나 또는 기저물(20)을 다음 분무 스테이션을 위한 온도로 유지하고자 한다면 분무후 가열대역(76)이 분무부스(16)의 외면에 장치되어야 한다.

제4도에 도시된 각 가열 대역들은 다른 대역내에 있는 가열기에 관계없이 조절될 수 있는 가열기를 구비한다. 전형적인 조절장치는 썸머커플(52), 조절 가능한 콘트롤 포인트(control point)(25)를 가진 온도 제어회로(26), 솔리드 스테이트 릴레이(27), 전원(24) 및 복사 가열기 같은 온도참지기로 구성된다. 필요하다면 조절목적을 위하여 주어진 장소에 평균측부 온도를 얻기 위하여 다수의 썸머커플(52)를 장치할 수 있다.

썸머커플(52)의 출력신호는 사전에 선택한 기저물온도에 해당하는 콘트롤 포인트(25)와 비교된 다음 온도 조절장치(26)의 기저물(20)의 온도를 균일하고 일정하게 유지시키기 위하여 필요할 때 가열기(14)를 에너지화 시키기 위한 솔리드 스테이트 릴레이(27)을 작동시키는 오차 신호를 발생시킨다. 오차 신호는 온-오프 신호의 형태이거나 또는 출력을 변화시키는 비례신호이다. 만일 연소 형태의 가열기가 장치되었다면 오차신호를 밸브 작동기(도시되지 않았음)에 공급하여 복사소자를 가열시키는 가스의 공급을 조절한다.

정상적 조작에서 정상 조작 파라메터에 대하여 결정된 사전 선택한 고정전력으로 다수의 가열기를 연속적으로 작동시킬 수 있다. 이때 조절장치는 최저 조절 또는 경보 시스템의 기능으로서만이 요구된다.

이러한 방법에서 유리 기저물 온도는 기저물이 전체 유리 기저물을 큰 에너지 전환장치로 제조하는 데 필요한 여러 가지 공정을 통하여 운반될 때 연속적으로 감지되고 조절된다. 어떤 경우, 기저물(20)은 요구된 두께의 필름을 형성하기 위하여 다수의 분무부스를 통과시켜야 한다. 조절형 복사 가열기의 사용은 보다 큰 에너지를 선택적으로 분무범위에 제공할 수 있는 한편 중간에 위치한 복사열 공급은 분무된 표면을 선택된 정상상태의 온도를 유지하고 온도차가 없게 하는데 필요로 한다.

제5도는 유리 기저물(20)을 위한 운반대(30)를 보인 것이다. 프레임(31)은 바퀴(35)와 (36)의 형태로 복사가열기 밀페부의 상부를 따라 이동하는 가동 지지체가 구비되어 있다. 연결장치(34)가 운반대(30)을 제조라인을 따라 추진시킬 수 있도록 설치되고, 기저물(20)은 지지장치(32)상에 놓이며, 안전망(28)이 파손된 유리를 받기 위하여 제공되어 있다.

운반대(30)의 한 실시예에서, 가동 지지체가 2세트 바퀴로 구성되고 제 1 세트의 바퀴(36)는 트랙(38)(제2도)상에 놓여 운반대(30)의 열(列)을 유지한다. 폭이 넓은 제 2 세트의 로울러 바퀴(35)는 운반대(30)가 태양 에너지 전환장치에 적당한 여러 가지 필름을 만드는데 필요한 여러 온도조건하에 있을 때 트랙(38)과 프레임(31)의 크기변화에 적응할 수 있게 되어 있다.

운반대(30)은 연결장치(34)에 의하여 제조라인을 따라 추진된다. 필름의 품질을 최적으로 하는데 필요한 운반대(30)의 속도를 균일하게 하기 위하여 적극적인 이동형태의 구동장치를 제공하는 것이 중요하다. 한 실시예에서, 스크류콘베이어(18)가 프레임(31)에 고정된 분할형 너트로된 연결장치(34)에 계합하는 제조라인의 운반대진입부에 설치된다. 분할형 너트로된 연결장치(34)는 인접 운반대(30)의 프레임(31)이 연속 구성되어 일단 분무가 시작되면 분무가 중단없이 유지될 수 있는 장소에 착설되는 것이 바람직하다.

유리 기저물(20)은 기저물 지지부(32)에 의하여 프레임(31) 내에 지지되고, 지지부(32)는 일반적으로 원하지 않는 온도차가 기저물(20)내에 발생하지 않도록 기저물(20)과의 최저접촉이 이루어지도록 되어 있다. 기저물(20)은 복사 가열기 지역내에서 최소의 분무가 이루어지도록 프레임(31)의 상부 높이과 동일한 높이로 지지되는 것이 바람직하다. 지지부(32)는 프레임(31)의 모서리에 대각선으로 연장된 칼날형 부재로 구성되어 있다. 이 부재의 변부는 일정한 높이의 지지대를 제공하는 한편 기저물(20)의 최소면적과 접촉하여 측방향 열팽창이 가능하도록 되어 있다. 또한 기저물(20)을 지지하기 위하여 와이어나 핀형 지지체가 프레임(31)상에 장치될 수 있다. 지지부(32)는 기저물(20)을 예상온도 이상에서 일정하게 유지할 수 있도록 설계될 수 있다.

파손시 유리파편을 받기 위하여 안전망(28)이 장치된다. 깨진 조각들은 안전한 곳에 담겨져 유리 기저물 하측 지역의 분무 오염을 방지하며, 장치의 연속성이 유지되도록 한다. 필요에 따라 제 2 안전망(29)이 부분적 복사 에너지의 방페물로서 장치될 수 있다. 기저물(20)으로의 예상되는 열 에너지 공급은 일반적으로 균일치 않고 밀폐부(12)의 중간지점에서 최대기 된다. 따라서 안전망(29)은 기저물(20)의 중앙으로 복사에너지가 집중공급되는 것을 방지하고 기저물의 전 조사표면에 열이 균일하게 공급될 수 있도록 작용한다.

상술한 바와 같이 복사 가열기와 분무 부스는 광역 광전지를 제조하는 분무 공정에 의한 필름의 형성공정에 사용될 수 있다. 이러한 복사 가열기는 분무표면을 실질적으로 온도변화가 없도록 유지하기 위하여 유리기저물에 공급되는 에너지를 선택적으로 조절하는 대단히 개선된 수단인 것이다. 또한 복사 가열기를 사용함으로서 제조공정중 유리 기저물을 가동시키기 위한 콘베이어 시스템을 간단히 설계할 수 있다.

광전지 판넬의 제조에서 중간제품으로 산화주석으로 코팅된 유리 기저물이 제조된다. 이러한 코팅된 유리 판넬은 태양 에너지를 열 에너지로의 전환에 유용한 성질을 갖는다. 특히 상술한 특허문헌에 기술된 산화주석-형성 조성물을 상술한 분무방법을 사용하여 가열된 유리 기저물상에 분무하였을 때 개량된 산화주석필름이 제조된다. 산화주석필름은 상술한 특허문헌에서 보다 입사광선에 대하여 높은 투과성을 갖고 응용된 액체에 의하여 가열되었을 때 유리 기저물상에 분무된 동일한 필름-형성 조성물에 의하여 제조된 산화주석 필름보다 낮은 시이트 저항을 가짐으로서 적외선에 대한보다 높은 굴절율을 갖는다. 이론적으로 복사가열은 유리 자체로 부터 공급된 열 에너지에 부가하여 분무된 표면상에 필름 형성 조성물을 직접적으로 가열한다. 또한 분무하측에 직접적으로 조절될 열이 공급된다.

태양 에너지 전환장치에 사용하기 위한 양질의 필름을 제조하기 위한 상기 장치의 조작을 제1도-제5도의 장치를 참조로 하여 그리고 만족한 결과를 수득한 분무 조성물의 특별한 예를 들어 설명하고자 한다. 수록된 실시예에 부가하여 산화주석의 필름을 제조하기 위한 만족스러운 조성물이 미국특허 제3,092,920호 제3,880,633호 및 제3,959,565호에 기술되어 있다. 황화카드늄을 만들기 위한 부가적으로 만족스러운 조성물은 미국특허 제3,902,920호 및 1976년 3월 26일에 출원된 미국특허 출원번호 제670,625호에 수록되었다.

산화주석 필름을 제작하는데 있어서 유리 기저물(20)을 먼저 복사 가열기(14)에 의하여 460-500℃ 범위의 균일한 표면온도로 예열시킨다. 운반대(30)는 기저물(20)을 사전 분무배플(56)의 하측이며 노즐(40)로 부터 투사되는 분무콘밑으로 운반한다. 기저물의 온도 강하는 썸머커플(52)에 의하여 측정되며 제 2 가열 대역(72)의 가열기(14)는 분무중 440-480℃의 범위로 기저물의 평균 표면온도를 유지하도록 에너지화 된다. 약 10℃ 이하의 온도 변화가 최적의 필름 투명도 및 전도도를 유지하는데 바람직하다.

표면상에 분무의 최적을 위하여 유기 용매내 주석염을 포함한 용액을 제조한다. 원하는 낮은 시이트 저항을 얻기 위하여 불소를 함유한 화합물을 첨가하는데 일반적으로 소량의 염산을 용액에 첨가하면 용액내 어떤 산화된 주석을 감소시켜 용액을 장기간 유지할 수 있다. 하기 용액의 실시예는 이후 상세히 설명되는 바와 같은 시이트 저항을 가진 산화주석 필름을 제조한다.

700ml CH₃OH (에탄올) 4gms NH₄HF₂

2-10ml HCl (진한 염산) 119gms SnCl₂* 2H₂O

필요에 따라 SnSl₂도 사용할 수 있다. 그러나 용액은 상화되지 않고 메탄올과 혼합하였을 때 맑게 남은 SnCl₂의 용액으로 부터 제조되어야 한다.

기저물에 대한 필름의 접착성을 개량하기 위하여 분무된 용액은 제 2 가열대역(72)상에서 용측시키는 것이 좋다. 역류를 최소로 하거나 제거하기 위하여 복무 각 θ는 약 30˚로 선택한다. 산화주석의 필름은 일반적으로 가열대역(72)상에서 형성되나 필름의 어떤 부분은 배플(58)밑의 가열대역(74)에서 형성된다. 분무된 용액의 어떤 부분은 배플(58) 밑에서 산화주석 필름을 형성하거나 정확한 형성 메카니즘은 알려지지 않았다. 그러나 이러한 필름부분은 질이 우수하고 배플(58)을 약간 경사지게 하므로서 하층의 필름 형성을 촉진시킨다.

표 1에 표시된 다음의 분무부스파라메터를 상기 용액과 함께 사용하여 약 4평방피트의 표면적을 가진 기저물상에 산화주석 필름을 만든다.

[표 1]

분무하고자 하는 용액용량에 대한 분무높이 및 노즐경사, 기저물 속도, 요하는 전력 및 결과적인 시이트 저항의 효과가 표 1에 나타낸 결과로 나타난다.

제6도는 상기 설명에 따라 산화주석 필름이 형성된 기저물 온도에 대한 산화주석의 시이트 저항의 그래프를 보인 것이다. 태양 에너지 전환을 위한 최적의 산화주석 필름은 최소 시이트 저항에서 수득된다. 입사 적외선(0.8μ 보다 큰 파장)에 대한 산화주석 필름의 반사는 시이트 저항에 비례하며 시이트 저항이 감소할 때 증가한다. 그러므로 산화주석 필름이 광전지용의 투명한 전극일 때 최소의 시이트 저항을 원하는 반면 태양열 집열기에 열을 잡기 위하여 해당하는 높은 적외선 반사를 요한다.

산화주석 필름의 최저 시이트 저항은 제한된 온도범위에서 얻을 수 있는데 약 440℃의 최저온도에서 극히 민감하다. 최고 온도는 특별한 유리의 연화온도에 의하여 결정되며 분무가 통과하는 사이에 기저물 온도 회복을 시키기 위한 상술한 분무기술로 분무 공정중 열 손실을 선택적으로 재공급하는 능력은 산화주석 필름을 만드는데 필수적인 온도 균일성을 제공한다. 어떤 예로서 산화주석 필름의 경도는 특히 중첩된 물질의 선택된 부분을 긁어내서 제거하여 광전지를 만드는데 부가적으로 중요한 파라메터이다. 약 475℃의 온도에서 형성된 산화주석 필름이 광전지용에 적당한 경도를 갖는다.

상기 설명에 따라 제작된 산화주석 필름은 특히 태양 에너지 전환장치에 적당하다.

1. 10Ω/sq 이하의 낮은 시이트 저항은 필름의 비화학 양론적 성질로 부터 부분적으로 수득된다. 예컨데 X<2 인 SnOx가 형성된다. 낮은 저항은 효과적인 광전지에 필요하며 해당하는 적외선 반사도 태양에너지 집열기에 필요하다.

2. 필름은 입사 가시 광선 스펙트럼의 10% 이하를 흡수하여 태양 에너지를 열이나 전기로 전환시킨다.

3. 필름은 약 350℃까지 적외선(파장>5μ)의 낮은 방사도(<0.1)을 가지므로 열수집효율을 보다 증가시킨다.

4. 높은 스크래치저항(scratch resistant)를 가지며 취급시 파손되지 않고 중첩된 물질을 SnOx를 제거함이 없이 제거할 수 있는 특성이 있는 단단히 접착된 경고한 필름이 제조된다.

5. 필름은 화학적으로 불활성이고 고온하에서 그리고 자외선에 노출시켰을 때에도 안정하다.

6. 표면이 균일하고 CdS층 형성에 영향을 주는 불순물이 없는 우수한 표면이 CdS를 포함한 중첩층을 위하여 제공된다.

이러한 특성들은 지금까지 SnOx의 필름에 이용할 수 없었다. 광전지를 제조하고자 한다면 반도체 물질의 적어도 한층을 산화주석 전극 층상에 분무 퇴적시켜야 한다. CdS, ZnS, CdZnS 같은 반도체 물질 및 주기율표의 VIA 족으로 부터 선택한 적어도 한 원소의 가용성 화합물과 주기율표의 IA, IIB, IIIA, IIIB, IVA, VA 및 VIII 족 원소들로 부터 선택한 적어도 한 원소의 가용성 화합물의 미국특허 제3,148,084호에 수록되었다.

적당한 반도체물질은 CdS이다. CdS상에 형성된 물질에 대하여 차단벽을 형성하고 CdS를통하여 저면 전극으로 확산되는 경향이 있는 알루미늄과 같은 물질로 CdS층의 일부를 만드는 것이 좋다. 부가적인 CdS 형성 화합물은 2-6μ의 원하는 두께를 얻을 때까지 분무되며 적당한 분무 조성물은 다음과 같다.

제 1 용액 제 2 용액

8ℓ 물(이온을 제거한) 4ℓ 물(이온을 제거한)

18.63gm CdCl₂2-1/2 H₂O 24.70gm CdCl₂2-1/2 H₂O

6.92gm AlCl₂6H₂O 5.00cc ZnCl₂용액*

0.55cc ZnCl₂용액* 57cc CH₃OH (메탄올)

6.33gm 티오우레아 8.40gm 티오우레아

7gm ZnCl₂를 11의 물(이온을 제거한)에 용해한 것임. *

상기용액을 온도 및 분무속도에 대한 것 이외에는 상기에서 산화주석에 대하여 기술한 바와 같이 분무시킨다. 가열된 기저물상에 분무된 조성물의 반응은 CdS층을 만드는데 제 1 용액을 일반적으로 무정형 구조를 형성하며 제 2 용액은 제한된다. 결정성구조를 형성한다. 결정의 크기는 분무된 방울이 부딪치는 기저물의 온도에 비례한다. 그러므로 균일한 질이 좋은 필름을 제작하기 위하여서는 일정하고 균일한 기저물의 온도 유지를 필요로 한다. 250-400℃의 온도범위가 만족한 CdS층을 형성시킨다.

유리 기저물(20)을 상기 범위내에 균일한 예정된 온도로 가열한다. 기저물(20)은 기저물이 먼저 산화주석 같은 전기적 도체물질로 코팅되는 연속공정에서 약간 냉각된 다음 노즐(40)하측의 분무부스(16) 내로 운반된다.

CdS 형성용액은 일반적으로 수용성이다. 그러므로 공기 흐름은 반응 폐기 생성물만을 제거하고 포함된 증기를 희석시킬 필요가 없으므로 공기 흐름에 따른 열의 소모는 감소된다. 그러나 물용액은 상당한 열손실을 준다. 용액은 유리의 파손을 방지하기 위하여 느린 속도로 분무되어야 하는데 예를 들면 제 1 및 제 2 용액에 대하여 각각 9와 13ml/분의 노즐 분무속도, 24인치/초의 분무 헤드 횡단속 및 1.8-2.0인치/분의 운반대속도를 이용하여 원하는 질의 필름을 생산한다.

CdS층은 SnOx층보다 분무 퇴적 조절에 대하여 다소 민감성이 작으므로 어떤 변형이 CdS 분무시에 이루어질 수 있다. 배플(56)을 생략하고 체류관(59)을 보다 간단한 차폐장치로 대치할 수 있는데 이러한 변화들은 CdS-형성용액에 대하여 공기 흐름 및 분무 속도를 감소시킨다. 다수의 분무노즐(40)이 중복조절을 피하고 온도가 회복될 수 있도록 일정한 간격으로 떨어진 공통의 구동암(arm)에 장착 될 수 있다. 가열대역(71)상에 어떤 역류가 허용될 수 있으므로 노즐(40)에 대하여 감소된 경사각, θ=10°-15°가 사용된다.

결정 성장은 용액 증기의 존재하에서 증가되며 감소된 공기흐름은 증기화된 잔유물이 분무용액상에 잔유하도록 한다. 또한 배플(58)은 포함된 증기가 기저물상에 잡히도록 작용하여 층형성을 촉진시킨다.

원하는 필름 두께에 관련된 분무의 느린 속도는 여러개의 분무스테이션을 사용하여 원하는 총 두께가 이루어지도록 한다. 기저물의 온도는 일반적으로 가열대역(72)과 (74)에 의하여 유지되므로 가열대역(76)은 각 분무 가열대역(72)(74) 이후에는 필요치 않다. 기저물이 분무 가열대역(72) 내에 남아있는 동안 온도가 회복되도록 분무 속도를 선택한 가열대역을 포함하는 것이 적당하다.

최종 가열대역(76)은 결정의 재성장에 영향을 주고 증가된 크기의 결정을 수득하여 광전지의 효율을 증가시키기 위하여 CdS층 퇴적을 완성한후 제공되어야 한다. 적당한 처리는 코팅된 기저물을 400。-550℃에서 5-60분간 가열함에 의하여 수득할 수 있다.

광전지를 완성하기 위하여 Cu₂S와 Cu₂S 상에 형성된 도체층 같은 적당한 물질로 헤테로 접합(hetero Junction)이 형성된다. 큰판넬을 다수의 셈을 만들도록 배열시킨 다음 전기적으로 상호연결시켜 예정된 전압출력을 가진 광전지 어레이(Photovotaic array)를 얻을 수 있다.

상기 공정은 종래의 부유 유리 제조 기술에 의하여 제조된 창유리의 통상 판넬을 사용하여 수행될수도 있다. 또한 통상의 로울러-형 방법을 사용하여 제조한 낮은 철함유의 유리가 가시 광선의 전체 투과성에 약간의 개량이 있음이 발견되었다.

예를 들면 적당히 낮은 철함유 기저물로서는 "솔라 90"의 상표로 리베이-오웬스-포드에서 시판되는 것이 있다. 그러나 어떠한 낮은 철 함유 유리도 유사한 결과를 나타내리라 믿어진다.

Claims (1)

1. 태양에너지 전환장치용 필름의 제조방법에 있어서 분무부스를 통하여 유리기저물을 이동시키고, 분무부스내에서 유리기저물을 향하여 선택된 필름성형물질을 분무하여, 분무부스내에서 유리기저물의 선택된 영역에 분무된 필름성형물질이 퇴적되도록 대기의 공기가 유입되게 하고, 분무부스의 선택된 영역으로 부터 상기 유입된 공기와 기저물상에 퇴적되지 않은 필름성형물질을 배출하며, 기저물하측의 복사가열기를 선택적으로 가동하여 상기 유입된 공기, 기저물상에 퇴적된 필름성형물질과 공기배출에 따른 기저물의 열손실을 재공급하므로서 태양 에너지 전환장치용 필름을 효과적으로 제조할 수 있는 온도범위내에서 상기 기저물을 유지시킴을 특징으로 하는 태양 에너지 전환장치용 필름의 제조방법.

Images