WO2012148103A1 - 염료감응형 태양전지와 전기변색 창이 포함된 스마트 윈도우 - Google Patents

염료감응형 태양전지와 전기변색 창이 포함된 스마트 윈도우 Download PDF

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WO2012148103A1
WO2012148103A1 PCT/KR2012/002752 KR2012002752W WO2012148103A1 WO 2012148103 A1 WO2012148103 A1 WO 2012148103A1 KR 2012002752 W KR2012002752 W KR 2012002752W WO 2012148103 A1 WO2012148103 A1 WO 2012148103A1
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conductive
cap
electrode
substrate
clip
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PCT/KR2012/002752
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이윤희
이찬종
정성훈
Original Assignee
주식회사 이건창호
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Definitions

  • the present invention relates to a smart window comprising a dye-sensitized solar cell and an electrochromic window.
  • an electrochromic device refers to a material whose color is changed by an electric current by applying an electric field.
  • the electrochromic device is used to control light transmittance and reflectivity of windows and mirrors.
  • the color of the material is reversibly controlled by electrochemical oxidation and reduction, and the color is changed according to the energy absorption change in the ultraviolet, visible or near infrared region by electron transfer accompanying oxidation or reduction.
  • the indoor temperature can be adjusted to allow the sun to enter the room as much as possible in winter, and to block the sunlight in the summer, thereby saving energy.
  • FIG. 1 is a plan view of a window to which a conventional smart window is applied, and is configured to discolor by applying a voltage to an entire glass window. That is, a transparent electrode, a color change material layer, and an electrolyte layer having the same size as the window are used.
  • a transparent electrode, a color change material layer, and an electrolyte layer having the same size as the window are used.
  • the existing smart window since a separate power must be provided through the inner wall of the building, there is a limit to construct an integrated structure of the smart window.
  • the existing smart window has a separate external power source and a timer for controlling the power supply according to time. By doing so, there is a problem that the structure becomes complicated and the installation cost increases.
  • the present invention provides a smart window including an electrochromic window that can be driven through its own power source using a dye-sensitized fuel cell without using an external power source. That is, in the present invention, by supplying the power of the smart window through the solar cell, not only the power and smart window can be configured in an integrated structure, but also the amount of light according to the time difference between night and day or seasonal differences such as summer and winter. To provide a system that can adjust automatically.
  • the present invention is a smart window comprising a plurality of parallel frames, at least one electrochromic window, a plurality of dye-sensitized solar cell unit module, the electrochromic window is installed in at least a portion of the space between the frames and, the plurality of dye-sensitized solar cell unit module provides a smart window, characterized in that installed in at least a portion of the remaining space between the frame.
  • a smart window comprising a plurality of frames arranged in parallel, at least one electrochromic window, a plurality of dye-sensitized solar cell unit module;
  • the electrochromic window is installed in at least a portion of the space between the frames;
  • the plurality of dye-sensitized solar cell unit modules are provided with a smart window, characterized in that installed in at least a portion of the remaining space between the frame.
  • the electrochromic window is provided with a smart window, characterized in that the transparency is increased as the amount of power supplied from the solar cell increases.
  • each of the plurality of dye-sensitized solar cell unit module includes a solar cell, a first electrode coupling support clip, a second electrode coupling support clip, a first electrode protection cap and a second electrode protection cap. Smart windows are provided.
  • the solar cell includes a first substrate, a second substrate disposed to face the first substrate, and an electrolyte layer positioned between the first substrate and the second substrate;
  • the first substrate and the second substrate are arranged so that some unoverlapped portions exist without being completely overlapped as a whole, and a transparent conductive layer is stacked on the unoverlapped portion of the first substrate, and the unoverlapping of the second substrate
  • the portion is laminated with a catalyst layer;
  • a transparent conductive layer, a semiconductor oxide layer, and a dye layer are laminated on the first substrate of the overlapping portion of the first substrate and the second substrate;
  • the catalyst layer is coated on the second substrate of the overlapping portion.
  • the first electrode protective cap includes a first insulating body including a first recessed cap coupling portion, a first conductive clip contact portion in contact with the first electrode coupling support clip, a first conductive protruding cap coupling portion, and the first conductive portion
  • a first conductive front clip-cap connection portion electrically connecting a clip contact portion and the first conductive protrusion cap coupling portion, and an external conductive protrusion coupling portion received from the outside of the first electrode protective cap as the first recessed cap coupling portion
  • a first conductive rear clip-cap connection for electrically connecting said first conductive clip contact portion
  • the first electrode protective cap surrounds the non-overlapping portion of the first electrode coupling support clip and the first substrate.
  • the second electrode protective cap includes a second insulating body including a second recessed cap coupling portion, a second conductive clip contact portion in contact with the second electrode coupling support clip, a second conductive protruding cap coupling portion, and the second A second conductive front clip-cap connection for electrically connecting the conductive clip contact portion to the second conductive protruding cap coupling portion, and an external conductive protrusion coupling housed in the second recessed cap coupling portion outside of the second electrode protective cap; A second conductive rear clip-cap connection for electrically connecting a portion and said second conductive clip contact portion;
  • the second electrode protective cap surrounds the non-overlapping portion of the second electrode coupling support clip and the second substrate;
  • the plurality of frames includes a plurality of protruding coupling portion to be received and fastened to the first recessed cap coupling portion and the second recessed cap coupling portion;
  • the first protruding cap coupling part and the second protruding cap coupling part may include a plurality of recessed coupling parts
  • the first electrode coupling support clip is open at the end of the portion fastened to the first substrate to facilitate the storage of the first substrate
  • the second electrode coupling support clip is A smart window is provided, wherein an end portion of the portion engaged with the second substrate is opened out to facilitate the storage of the second substrate.
  • the first electrode coupling support clip and the second electrode coupling support clip include a plurality of clip recesses, and the first electrode protection cap and the second electrode protection cap are the plurality of clips.
  • a smart window is provided comprising a plurality of cap projections that can be stored in the depression.
  • the first electrode coupling support clip and the second electrode coupling support clip include a plurality of clip protrusions, and the first electrode protection cap and the second electrode protection cap are the plurality of clips.
  • a smart window is provided comprising a plurality of cap recesses in which the protrusions can be received.
  • the first electrode coupling support clip and the second electrode coupling support clip is a smart window, characterized in that the entire material or part of the material is made of an electrical conductor selected from copper or aluminum. Is provided.
  • the first conductive protruding cap coupling portion is completely contained in the recess cap coupling portion of the adjacent solar cell unit module or the depression coupling portion of the depression coupling portion of the frame;
  • the second conductive protruding cap coupling unit is provided with a smart window that is completely contained in the recess cap coupling portion of the adjacent solar cell unit module or the depression coupling portion of the frame.
  • the first conductive protruding cap coupling portion and the second conductive protruding cap coupling portion are pushed into the first insulating body and the second insulating body, respectively, by an external force and then in the original position when the external force is removed.
  • a smart window is provided, further comprising elastic means that can be restored to.
  • the first electrode protective cap further comprises a first insulating protective portion surrounding a portion of the first conductive protruding cap coupling portion;
  • the second electrode protective cap is provided with a smart window further comprises a second insulating protective portion surrounding a portion of the second conductive protruding cap coupling portion.
  • the first conductive protrusion coupling portion and the second conductive protrusion coupling portion is provided with a smart window, characterized in that facing in the opposite direction.
  • the first conductive protrusion coupling portion and the second conductive protrusion coupling portion is provided with a smart window, characterized in that facing the same direction.
  • the smart window further comprises a protective transparent sheet for protecting the solar cell unit module back and forth, the protective transparent sheet is a smart glass, characterized in that made of tempered glass or plastic A window is provided.
  • the frame provides a smart window, characterized in that it comprises a plurality of accommodation fixing to accommodate the solar cell unit module and to fix the first substrate and the second substrate to each other. do.
  • the frame is provided with a smart window, characterized in that further comprises a transparent sheet receiving portion that can be fixed to accommodate the protective transparent sheet.
  • a smart window is provided, further comprising an electrode connection pipe inside the plurality of frames.
  • the solar cell unit module is provided with a smart window, characterized in that connected to each other in series or in parallel.
  • the smart window is characterized in that the first additional conductive layer is further coated on the transparent conductive layer of the non-overlapped portion of the first substrate or the first conductive tape is attached.
  • a smart window is provided on which the second additional conductive layer is coated or the second conductive tape is attached to the catalyst layer of the second substrate.
  • first additional conductive layer or the second additional conductive layer comprises a metal or other conductive material
  • first conductive tape or the second conductive tape comprises copper
  • the first conductive clip contact portion and the first conductive front connection are integrally formed;
  • a smart window is provided, wherein the second conductive clip contact portion and the second conductive front connection portion are integrally formed.
  • the present invention by supplying the power of the smart window through the solar cell it is possible to configure the power and the smart window in an integrated structure.
  • it can provide a system that can automatically adjust the amount of light according to the time difference or seasonal differences of the day, such as day and night, or summer and winter.
  • the solar cell electrode surface and the electrode cap is formed in a continuous connection, it is possible to reduce electrical losses and to secure product protection and long-term durability through the protective cap. have.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional smart window.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a solar cell unit module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view of a non-overlapping portion of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are enlarged schematic views of a state in which an electrode coupling support clip is fastened to a non-overlapping portion of a solar cell according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A and 6B are schematic views of an electrode protective cap according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a schematic view of the open state of the end of the electrode coupling support clip according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A and 8B are schematic views of a state before and after coupling between the electrode coupling support clip and the electrode protection cap according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a solar cell unit module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view of a solar cell unit module is coupled to the frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view of a solar cell unit module and a transparent sheet coupled to a frame according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 to 14 are schematic diagrams of various aspects in which a solar cell unit module is coupled to a frame according to one embodiment of the invention.
  • a plurality of dye-sensitized solar cell unit module 1000 (b) a plurality of frames 2000, parallel (b) at least one As a smart window including the electrochromic window 3000;
  • the electrochromic window is installed in at least a portion of the space between the parallel frames;
  • the plurality of dye-sensitized solar cell unit modules are provided with a smart window, characterized in that installed in at least a portion of the remaining space between the parallel frame.
  • the plurality of parallel frames may be connected to each other to form one entire frame.
  • the electrochromic window may be configured to increase transparency as the amount of power supplied from the solar cell increases, thereby increasing the amount of light during the day and lowering the amount of light during the night so that the interior is not visible from the outside.
  • each of the plurality of dye-sensitized solar cell unit modules 1000 includes a solar cell 1100, a first electrode coupling support clip 1200, and a second electrode. And a coupling support clip 1300, a first electrode protective cap 1400, and a second electrode protective cap 1500.
  • the solar cell 1100 includes a first substrate 1110, a second substrate 1120 disposed to face the first substrate, and a space between the first substrate and the second substrate. And an electrolyte layer (not shown) positioned, and wherein the first substrate and the second substrate are arranged so that there are some unoverlapping portions rather than entirely overlapping overall.
  • a transparent conductive layer (not shown) is stacked on an unoverlapping portion of the first substrate so that the transparent conductive layer may directly contact the first electrode coupling support clip, or
  • the first additional conductive layer is coated on the transparent conductive layer or the first conductive tape is attached so that the additional conductive layer or the conductive tape is brought into contact with the clip for supporting the electrode bond.
  • a catalyst layer is stacked on an unoverlapping portion (not shown) of the second substrate so that the catalyst layer may directly contact the second electrode bonding support clip, or a second additional conductive layer is coated on the catalyst layer, or A second conductive tape is attached so that this additional conductive layer or conductive tape may be joined in contact with the electrode bonding support clip.
  • a transparent conductive layer, a semiconductor oxide layer, and a dye layer are stacked on the first substrate in the overlapping portion of the first substrate and the second substrate;
  • the catalyst layer is coated on the second substrate of the overlapping portion.
  • the transparent conductive layer, the semiconductor oxide layer, the dye layer, and the catalyst layer may use a conventionally used material, and the first additional conductive layer or the second additional conductive layer may use a metal or other conductive material.
  • silver or lead can be used.
  • the first electrode coupling support clip is present on one surface of the first substrate (ie, the lower surface of the first substrate) and the upper surface of the first substrate opposite to the second substrate. It is fastened to the non-overlapped portion of the first substrate while contacting the first additional conductive layer.
  • the meaning that the first electrode coupling support clip is “fastened to the unnested portion” of the first substrate is not only when the portion in contact with the lower surface of the first substrate also corresponds to the unnested portion (see FIG. 5A). Case), the area in contact with the bottom surface of the first substrate is to be interpreted as including the case of the case where the overlapping part (Fig. 5b).
  • the second electrode coupling support clip is also fastened to an unoverlapping portion of the second substrate while contacting one surface of the second substrate and the second additional conductive layer opposite to the first substrate.
  • fastening to the non-overlapping part should be interpreted in the same manner as in the case of the first electrode coupling support clip.
  • the first electrode protective cap 1400 may include a first insulating body 1410 including a first recessed cap coupling part 1420, a first conductive protruding cap coupling part 1430, A first conductive clip contact portion 1440 in contact with the first electrode coupling support clip, a first conductive front clip-cap connection electrically connecting the first conductive clip contact portion and the first conductive protruding cap coupling portion ( 1450), and a first conductive rear clip-cap connection portion 1460 that electrically connects the first conductive clip contact portion and the external conductive protruding cap coupling portion accommodated in the first recessed coupling portion outside the first electrode protective cap. ).
  • a second insulating main body including a second recessed cap coupling portion, a second conductive clip contact portion in contact with the second electrode coupling support clip, and a second conductivity A protruding cap coupling portion, a second conductive front clip-cap connecting portion electrically connecting the second conductive clip contact portion and the second conductive protruding coupling portion, and from the outside of the second electrode protective cap to the second recessed cap coupling portion; And a second conductive rear clip-cap connection for electrically connecting the received outer conductive protruding coupling portion and the second conductive clip contact portion.
  • the interior of the recessed cap coupling portion shown in Figure 6b is empty like a receptacle, it is preferable that the insulating protective portion and the protruding cap coupling portion to secure the protruding cap coupling portion can be securely fastened as will be seen below, Those skilled in the art can easily determine the inner diameter of the recessed cap coupling portion and the like based on the disclosure of the present invention and common knowledge in the art.
  • the first electrode protective cap surrounds the first electrode coupling support clip and the non-overlapping portion of the first substrate;
  • the second electrode protective cap surrounds the non-overlapping portion of the second electrode coupling support clip and the second substrate.
  • the first electrode coupling support clip 1200 may be fastened to the first substrate so as to easily accommodate the first substrate 1100.
  • the end is opened out, and likewise, the end of the portion engaged with the second substrate may be opened out to facilitate the storage of the second substrate.
  • the size of the clip 1200 is exaggerated compared to the solar cell 1100 for the convenience of understanding.
  • the first electrode coupling support clip 1200 and the second electrode coupling support clip includes a plurality of clip protrusions 1210.
  • the first electrode protective cap 1300 and the second electrode protective cap include a plurality of cap recesses 1441 that can be accommodated in the plurality of clip protrusions 1210.
  • the first electrode coupling support clip 1200 and the second electrode coupling support clip include a plurality of clip recesses 1210 ′, and the first electrode protection cap 1400.
  • the second electrode protection cap include a plurality of cap protrusions 1421 ′ that can be accommodated in the plurality of clip recesses 1210 ′.
  • clip protrusions or clip recesses or cap recesses or cap protrusions may vary depending on the size of the battery, and a person skilled in the art can easily determine them based on the disclosure of the present invention and common sense in the art.
  • the first electrode coupling support clip and the second electrode coupling support clip are made of an electrical conductor selected from copper or aluminum as a whole or in part of the material.
  • the first conductive protruding cap coupling part is completely housed in the depression cap coupling part of the adjacent solar cell unit module or the depression coupling part of the depression coupling part of the frame located in parallel with the smart window;
  • the second conductive protruding cap coupling portion may be completely contained in the depression cap coupling portion of the adjacent solar cell unit module or the depression coupling portion of the frame located in parallel with the smart window.
  • the first conductive protruding cap coupling portion and the second conductive protruding cap coupling portion may be pushed into the first insulating body and the second insulating body by external force, respectively, and then restored to the original position when the external force is removed.
  • the solar cell unit module can be easily coupled to an already installed frame.
  • the first or second conductive protruding cap coupling portion is open to the opposite side of the main body and has an inwardly facing jaw, and the diameter of the first or second conductive protruding cap coupling portion is slightly larger than that of the conductive protruding cap coupling portion.
  • Small first or second conductive protruding cap coupling restoring portions are respectively located, and the first or second conductive protruding cap coupling restoring portions have an outwardly projecting outwardly jaw so as to be hung on the inwardly protruding jaw and retained within the conductive protruding captaining restoring portion.
  • a restoring means such as a spring is positioned between the inner wall opposite the opening of the conductive protruding cap coupling portion and the first or second conductive protruding cap coupling restoring portion to provide a restoring force.
  • the first electrode protective cap may further include a first insulating protective portion 1431 surrounding a portion of the first conductive protruding cap coupling portion.
  • the second electrode protective cap (not shown) may further include a second insulating protective portion surrounding a portion of the second conductive protruding cap coupling portion.
  • the protection unit may serve to greatly improve the durability of the solar cell, such as preventing gaps by filling gaps between the solar cell unit modules coupled to each other.
  • first conductive protruding coupler and the second conductive protruding coupler may face opposite directions as shown in FIG. 9, or face the same direction.
  • the frame 2000 includes a plurality of solar cell unit module accommodating fixing parts 2100 for accommodating the solar cell unit module and fixing the first substrate and the second substrate to each other. It is preferable to include.
  • the smart window may further include a protective transparent sheet 2200 for protecting the solar cell unit module back and forth.
  • the protective transparent sheet is preferably made of tempered glass or plastic.
  • the frame preferably further includes a transparent sheet accommodating part 2300 in which the protective transparent sheet is accommodated.
  • the plurality of frames include a plurality of protruding coupling portions to be received and fastened to the first recessed cap coupling portion and the second recessed cap coupling portion;
  • the first protruding cap coupling part and the second protruding cap coupling part include a plurality of recessed coupling parts that can be received and fastened. This allows the frame and the solar cell to be electrically connected to each other without any separate wiring process.
  • the pipe for electrode connection is further included in the interior of the plurality of frames.
  • the electrode connection pipe is inserted into the frame and positioned inside, preventing exposure from moisture and serving as a connection route or terminal for electrical devices.
  • a diode or the like may be installed therein.
  • the solar cell unit modules may be used in series or in parallel with each other according to a user's selection.
  • the first conductive clip contact portion and the first conductive front connection portion are integrally formed;
  • the second conductive clip contact portion and the second conductive front connection may be integrally formed.
  • the smart window including the dye-sensitized solar cell and the electrochromic window according to the present invention can be used on the inside and outside walls of the building.

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Abstract

본 발명은 평행하게 위치한 복수 개의 프레임, 최소한 1개 이상의 전기변색 창, 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈을 포함하는 스마트 윈도우로서, 상기 전기변색 창은 상기 프레임 사이 공간의 적어도 일부에 설치되고, 상기 복수 개의 염료감응형 태양전지 단위모듈은 상기 프레임 사이의 나머지 공간의 적어도 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우를 제공한다. 이를 통하여, 외부 전원을 사용하지 않고 염료감응형 연료전지를 활용하여 전기변색 창이 자체 전원을 통해 구동될 수 있고, 복잡한 배선 처리를 손쉽게 해결할 수 있으며, 제품의 설치이나 파손 또는 고장 시에 제품 설치나 교체가 매우 용이하고, 전기적인 연결과 제품 고정을 위한 연결을 동시에 처리되므로 이를 위한 별도의 공간이 필요하지 않은 장점이 있으며, 태양전지 전극면과 전극용 캡에 연속적인 연결을 이루므로 전기적인 손실을 줄여주고 보호 캡을 통하여 제품 보호와 장기적인 내구성을 확보할 수 있고, 요철 형태의 전극 연결 방식을 통하여 내부 전선 단락과 같은 문제를 방지할 수 있다.

Description

염료감응형 태양전지와 전기변색 창이 포함된 스마트 윈도우
본 발명은 염료감응형 태양전지와 전기변색 창을 포함하는 스마트 윈도우에 관한 것이다.
일반적으로 전기변색소자(Electrochromic Device : ECD)는 전장을 인가하여 전류의 흐름에 의해 색상이 변하는 물질을 말한다. 이러한 전기변색소자를 이용하여 창문이나 거울 등에 광의 투과도나 반사도를 조절하는 용도로 사용하고 있다. 즉, 전기화학적 산화, 환원반응에 의하여 물질의 색을 가역적으로 조절하는 것으로서 산화 혹은 환원시 수반되는 전자 이동에 의해 자외선이나 가시광선, 근적외선 영역에서의 에너지 흡수변화에 따라 색상을 변화시키게 된다. 이렇게 전기변색물질을 윈도우에 사용할 경우 겨울에는 실내로 최대한 태양광선이 들어올수 있도록 투명하게 조절하고, 여름에는 태양광선을 차단하도록 하여 실내온도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 에너지를 절약할 수 있게 된다.
도 1는 종래 스마트 윈도우를 적용한 창문의 평면도로서, 하나의 유리 창문 전체에 전압을 인가하여 변색되도록 구성된다. 즉, 창문의 크기와 동일한 투명전극과, 변색물질층, 전해질층을 사용한다. 이와 같은 스마트 윈도우의 경우 별도의 전원을 건물 내벽을 통하여 제공해야 하므로, 스마트 윈도우의 일체화된 구조를 구성하기에는 한계가 있다. 뿐만 아니라, 예를 들어 낮에는 채광량을 높이고 밤에는 외부에서 실내가 보이지 않도록 채광량을 낮춰야 하는 경우에, 이와 같이 기존 스마트 윈도우는 별도의 외부 전원 및 시간에 따라서 전력 공급을 조절하는 타이머 등을 별도로 구성함으로써, 구조가 복잡해지고 설치 비용이 상승하는 문제가 있다.
본 발명에서는 외부 전원을 사용하지 않고 염료감응형 연료전지를 활용하여 자체 전원을 통해 구동할 수 있는 전기변색 창을 포함하는 스마트 윈도우를 제공하고자 한다. 즉, 본 발명에서는 스마트 윈도의 전원을 태양전지를 통해서 공급함으로써, 전원과 스마트 윈도우를 일체화된 구조로 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 밤과 낮의 시간 차이 또는 여름과 겨울과 같은 계절적 차이에 따라 채광량을 자동으로 조절할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 평행하게 위치한 복수 개의 프레임, 최소한 1개 이상의 전기변색 창, 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈을 포함하는 스마트 윈도우로서, 상기 전기변색 창은 상기 프레임 사이 공간의 적어도 일부에 설치되고, 상기 복수 개의 염료감응형 태양전지 단위모듈은 상기 프레임 사이의 나머지 공간의 적어도 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 평행하게 배치된 복수 개의 프레임, 최소한 1개 이상의 전기변색 창, 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈을 포함하는 스마트 윈도우로서; 상기 전기변색 창은 상기 프레임 사이 공간의 적어도 일부에 설치되고; 상기 복수 개의 염료감응형 태양전지 단위모듈은 상기 프레임 사이의 나머지 공간의 적어도 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 전기변색 창은 상기 태양전지로부터 공급되는 전력량이 높아질수록 투명도가 높아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈 각각은 태양전지, 제1 전극결합지지용 클립, 제2 전극결합지지용 클립, 제1 전극보호용 캡 및 제2 전극보호용 캡을 포함하는 스마트 윈도우가 제공된다.
이때, 상기 태양전지는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하여 배치된 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 위치한 전해질 층을 포함하고; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 전체적으로 완전히 겹쳐져 있지 않고 일부 미중첩된 부분이 존재하도록 배열되고, 상기 제1 기판의 미중첩 부분에는 투명전도층이 적층되어 있고, 상기 제2 기판의 미중첩 부분에는 촉매층이 적층되어 있으며; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 중첩 부분의 제1 기판 상에는 투명전도층, 반도체 산화물층 및 염료층 순으로 적층되어 있고; 상기 중첩 부분의 제2 기판 상에는 촉매층이 코팅되어 있다.
또한, 상기 제1 전극결합지지용 클립은 상기 제1 기판의 미중첩 부분에 체결되어 있고, 상기 제2 전극결합지지용 클립은 상기 제2 기판의 미중첩 부분에 체결되어 있으며; 상기 제1 전극보호용 캡은 제1 함몰 캡결합부를 포함하는 제1 절연성 본체, 상기 제1 전극결합지지용 클립과 접촉하는 제1 전도성 클립접촉 부분, 제1 전도성 돌출 캡결합부, 상기 제1 전도성 클립접촉 부분과 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부를 전기적으로 연결해주는 제1 전도성 전방 클립-캡 연결부, 및 상기 제1 전극보호용 캡의 외부에서 상기 제1 함몰 캡결합부로 수납된 외부 전도성 돌출 결합부와 상기 제1 전도성 클립접촉 부분을 전기적으로 연결해주는 제1 전도성 후방 클립-캡 연결부를 포함하고; 상기 제1 전극보호용 캡은 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 제1 기판의 미중첩 부분을 감싼다.
마찬가지로, 상기 제2 전극보호용 캡은 제2 함몰 캡결합부를 포함하는 제2 절연성 본체, 상기 제2 전극결합지지용 클립과 접촉하는 제2 전도성 클립접촉 부분, 제2 전도성 돌출 캡결합부, 상기 제2 전도성 클립접촉 부분과 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부를 전기적으로 연결해주는 제2 전도성 전방 클립-캡 연결부, 및 상기 제2 전극보호용 캡의 외부에서 상기 제2 함몰 캡결합부로 수납된 외부 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 클립접촉 부분을 전기적으로 연결해주는 제2 전도성 후방 클립-캡 연결부를 포함하고; 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 제2 전극결합지지용 클립 및 제2 기판의 미중첩 부분을 감싸며; 상기 복수 개의 프레임에는 상기 제1 함몰 캡결합부 및 상기 제2 함몰 캡결합부에 수납되어 체결될 수 있도록 복수 개의 돌출 결합부를 포함하고; 상기 제1 돌출 캡결합부 및 상기 제2 돌출 캡결합부가 수납되어 체결될 수 있는 복수 개의 함몰 결합부를 포함하게 된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전극결합지지용 클립은 상기 제1 기판의 수납이 용이하도록 상기 제1 기판과 체결되는 부분의 말단이 밖으로 벌어져 있고, 상기 제2 전극결합지지용 클립은 상기 제2 기판의 수납이 용이하도록 상기 제2 기판과 체결되는 부분의 말단이 밖으로 벌어져 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 복수 개의 클립함몰부를 포함하고, 상기 제1 전극보호용 캡 및 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 복수 개의 클립함몰부에 수납될 수 있는 복수 개의 캡돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 복수 개의 클립돌출부를 포함하고, 상기 제1 전극보호용 캡 및 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 복수 개의 클립돌출부가 수납될 수 있는 복수 개의 캡함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 그 재질 전체가 또는 그 재질 일부가 구리 또는 알루미늄 중에서 선택된 전기전도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부는 인접한 태양전지 단위모듈의 함몰 캡결합부 또는 상기 프레임의 함몰 결합부의 함몰 결합부에 완전히 수납되고; 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부는 인접한 태양전지 단위모듈의 함몰 캡결합부 또는 상기 프레임의 함몰 결합부에 완전히 수납되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부와 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부는 외부 힘에 의해 각각 제1 절연성 본체와 제2 절연성 본체 내로 밀려났다가 상기 외부 힘이 제거되었을 때 원래 위치로 복원될 수 있는 탄성 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전극보호용 캡은 제1 전도성 돌출 캡결합부의 일부를 둘러싸는 제1 절연성 보호부를 추가로 포함하고; 상기 제2 전극보호용 캡은 제2 전도성 돌출 캡결합부의 일부를 둘러싸는 제2 절연성 보호부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 돌출 결합부는 서로 반대 방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 돌출 결합부는 서로 같은 방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 스마트 윈도우는 상기 태양전지 단위모듈 앞뒤로 상기 태양전지 단위모듈을 보호하기 위한 보호용 투명시트를 추가로 포함하고, 상기 보호용 투명시트는 강화유리 또는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 프레임에는 상기 태양전지 단위모듈을 수납하고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 서로 고정시켜 줄 수 있는 복수 개의 수납고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 프레임은 상기 보호용 투명시트가 수납되어 고정될 수 있는 투명시트 수납부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 복수 개의 프레임의 내부에 전극 연결용 파이프가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 태양전지 단위모듈은 서로 직렬 또는 병렬로 연결이 되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 기판의 미중첩 부분의 투명전도층 위에 제1 추가전도층이 추가로 코팅되거나 또는 제1 전도성 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2 기판의 촉매 층 위에 제2 추가전도층이 코팅되거나 또는 제2 전도성 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 추가전도층 또는 상기 제2 추가전도층은 금속 또는 기타 전도성을 띠는 물질을 포함하고, 상기 제1 전도성 테이프 또는 상기 제2 전도성 테이프는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 클립접촉 부분과 제1 전도성 전방 연결부는 일체로 구성되어 있고; 상기 제2 전도성 클립접촉 부분과 제2 전도성 전방 연결부는 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
본 발명에 따라 스마트 윈도의 전원을 태양전지를 통해서 공급함으로써 전원과 스마트 윈도우를 일체화된 구조로 구성할 수 있다.
뿐만 아니라, 하루의 밤과 낮, 또는 여름과 겨울과 같이 하루의 시간적 차이 또는 계절적 차이에 따라 채광량을 자동으로 조절할 수 있게 하는 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 스마트 윈도우에 태양전지를 사용하기 위해서는 복잡한 배선이 처리되어야 하는데, 본 발명의 여러 구현예에 따른 스마트 윈도우인 경우에 이러한 복잡한 배선 처리를 손쉽게 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 여러 구현예에 따른 스마트 윈도우인 경우에, 제품의 설치, 파손, 고장 시에 제품 설치나 교체가 매우 용이하다.
또한, 본 발명의 여러 구현예에 따른 스마트 윈도우인 경우에, 전기적인 연결과 제품 고정을 위한 연결을 동시에 처리되므로 이를 위한 별도의 공간이 필요하지 않아, 실제 스마트 윈도우에 적용함에 있어 큰 장점을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 여러 구현예에 따른 스마트 윈도우인 경우에, 태양전지 전극면과 전극용 캡에 연속적인 연결을 이루므로 전기적인 손실을 줄여주고 보호 캡을 통하여 제품 보호와 장기적인 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 여러 구현예에 따른 스마트 윈도우인 경우에, 요철 형태의 전극 연결 방식을 통하여 내부 전선 단락과 같은 문제를 방지할 수 있다.
도 1는 종래의 스마트 윈도우에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지 단위모듈의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지의 미중첩 부분을 확대한 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 구현예에 따라 태양전지의 미중첩 부분에 전극결합지지용 클립이 체결되어 있는 모습을 확대한 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극보호용 캡의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따라 전극결합지지용 클립의 끝 부분이 벌어져 있는 모습에 대한 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극결합지지용 클립과 전극보호용 캡의 결합 전후의 모습에 대한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지 단위모듈에 대한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지 단위모듈이 프레임에 결합되어 있는 모습에 대한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 구현예에 따라 태양전지 단위모듈 및 투명시트가 프레임에 결합되어 있는 모습에 대한 개략도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 구현예에 따라 태양전지 단위 모듈이 프레임에 결합되어 있는 여러 양태들에 대한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면 등을 참조하여 본 발명의 여러 구현예를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이러한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이에 의해서 본 발명의 범위나 내용이 축소 또는 제한되어 해석될 수 없다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 도 1에 나타낸 바와 같이, (a) 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈(1000), (b) 평행하게 위치한 복수 개의 프레임(2000), (b) 최소한 1개 이상의 전기변색 창(3000)를 포함하는 스마트 윈도우로서; 상기 전기변색 창은 상기 평행하게 위치한 프레임 사이 공간의 적어도 일부에 설치되고; 상기 복수 개의 염료감응형 태양전지 단위모듈은 상기 평행하게 위치한 프레임 사이의 나머지 공간의 적어도 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우가 제공된다.
이때, 상기 평행하게 위치한 복수 개의 프레임은 서로 연결되어 하나의 전체 프레임을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 전기변색 창은 상기 태양전지로부터 공급되는 전력량이 높아질수록 투명도가 높아지도록 구성함으로써, 낮에는 채광량을 높이고 밤에는 채광량을 낮춰 외부에서 실내가 보이지 않도록 할 수도 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 도 2에 나타낸 것과 같이, 상기 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈(1000) 각각은 태양전지(1100), 제1 전극결합지지용 클립(1200), 제2 전극결합지지용 클립(1300), 제1 전극보호용 캡(1400) 및 제2 전극보호용 캡(1500)을 포함한다.
이 중에서, 도 3에 나타낸 것처럼, 태양전지(1100)는 제1 기판(1110), 상기 제1 기판과 대향하여 배치된 제2 기판(1120) 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 위치한 전해질 층(미도시)을 포함하고, 또한 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 전체적으로 완전히 겹쳐져 있지 않고 일부 미중첩된 부분이 존재하도록 배열된다.
또한, 도 4에 도시한 것처럼, 상기 제1 기판의 미중첩 부분에는 투명전도층(미도시)이 적층되어 있어 상기 투명전도층이 바로 제1 전극결합지지용 클립과 접촉할 수 있으며, 또는 상기 투명 전도층 위에 제1 추가전도층이 코팅되거나 또는 제1 전도성 테이프가 부착되어 있어, 이러한 추가전도층이나 전도성 테이프가 전극결합지지용 클립과 접촉하여 결합될 수도 있다.
이와 비슷하게 상기 제2 기판의 미중첩 부분(미도시)에 촉매층이 적층되어 있어 상기 촉매층이 바로 제2 전극결합지지용 클립과 접촉할 수 있으며, 또는 상기 촉매층 위에 제2 추가전도층이 코팅되거나 또는 제2 전도성 테이프가 부착되어 있어, 이러한 추가전도층이나 전도성 테이프가 전극결합지지용 클립과 접촉하여 결합될 수도 있다.
또한, 역시 도 3 및 도 4에 도시되지는 않았으나, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 중첩 부분의 제1 기판 상에는 투명전도층, 반도체 산화물층 및 염료층 순으로 적층되어 있고; 상기 중첩 부분의 제2 기판 상에는 촉매층이 코팅되어 있다.
상기 투명전도층, 반도체 산화물층, 염료층, 촉매층은 종래 통상적으로 사용하는 물질을 사용할 수 있으며, 상기 제1 추가전도층 또는 상기 제2 추가전도층은 금속 또는 기타 전도성을 띠는 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어 은 또는 납을 사용할 수 있다.
또한, 도 5a에 나타낸 것과 같이, 상기 제1 전극결합지지용 클립은 상기 제2 기판의 반대쪽에 있는 상기 제1 기판의 일면(즉, 제1 기판의 아래면)과 제1 기판의 윗면에 존재하는 상기 제1 추가전도층과 접촉하면서 상기 제1 기판의 미중첩 부분에 체결되어 있다.
본 발명에서 제1 전극결합지지용 클립이 제1 기판의 "미중첩 부분에 체결"되어 있다는 의미는 제1 기판의 아래 면과 접촉하는 부위 역시 미중첩 부분에 해당하는 경우뿐만 아니라(도 5a의 경우), 제1 기판의 아래 면과 접촉하는 부위가 일부분 중첩되는 부위에 해당하는 경우(도 5b)의 경우)까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이와 마찬가지로, 상기 제2 전극결합지지용 클립도 상기 제1 기판의 반대쪽에 있는 상기 제2 기판의 일면과 상기 제2 추가전도층과 접촉하면서 상기 제2 기판의 미중첩 부분에 체결되어 있다. 이 경우 "미중첩 부분에 체결"되어 있다는 의미도 제1 전극결합지지용 클립의 경우와 동일하게 해석되어야 한다.
도 6a 및 도 6b에 나타낸 것처럼, 상기 제1 전극보호용 캡(1400)은 제1 함몰 캡결합부(1420)를 포함하는 제1 절연성 본체(1410), 제1 전도성 돌출 캡결합부(1430), 상기 제1 전극결합지지용 클립과 접촉하는 제1 전도성 클립접촉 부분(1440), 상기 제1 전도성 클립접촉 부분과 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부를 전기적으로 연결해주는 제1 전도성 전방 클립-캡 연결부(1450), 및 상기 제1 전극보호용 캡의 외부에서 상기 제1 함몰 결합부로 수납된 외부 전도성 돌출 캡결합부와 상기 제1 전도성 클립접촉 부분을 전기적으로 연결해주는 제1 전도성 후방 클립-캡 연결부(1460)를 포함한다.
이와 마찬가지로, 상기 제2 전극보호용 캡의 경우(미도시) 역시 제2 함몰 캡결합부를 포함하는 제2 절연성 본체, 상기 제2 전극결합지지용 클립과 접촉하는 제2 전도성 클립접촉 부분, 제2 전도성 돌출 캡결합부, 상기 제2 전도성 클립접촉 부분과 상기 제2 전도성 돌출 결합부를 전기적으로 연결해주는 제2 전도성 전방 클립-캡 연결부, 및 상기 제2 전극보호용 캡의 외부에서 상기 제2 함몰 캡결합부로 수납된 외부 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 클립접촉 부분을 전기적으로 연결해주는 제2 전도성 후방 클립-캡 연결부를 포함한다.
도 6b에 도시되어 있는 함몰 캡결합부의 내부는 마치 콘센트처럼 자리가 비워져 있으며, 아래에서 살펴볼 바와 같이 돌출 캡결합부를 보호하기 위한 절연성 보호부 및 돌출 캡결합부가 단단하게 체결될 수 있는 것이 바람직하며, 당업자라면 본 발명의 개시 내용 및 당업계 상식에 기초하여 함몰 캡결합부 내부 직경 등을 용이하게 결정할 수 있다.
도 2에 나타낸 것처럼, 상기 제1 전극보호용 캡은 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 제1 기판의 미중첩 부분을 감싸며; 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 제2 전극결합지지용 클립 및 제2 기판의 미중첩 부분을 감싸게 된다.
이때, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 도 7에 나타낸 것처럼, 상기 제1 전극결합지지용 클립(1200)은 상기 제1 기판(1100)의 수납이 용이하도록 상기 제1 기판과 체결되는 부분의 말단이 밖으로 벌어져 있고, 이와 마찬가지로 상기 제2 전극결합지지용 클립(미도시) 상기 제2 기판의 수납이 용이하도록 상기 제2 기판과 체결되는 부분의 말단이 밖으로 벌어져 있을 수 있다. 도 7에서는 이해의 편의를 위하여 태양전지(1100)에 비하여 클립(1200)의 크기가 과장되어 도시되었다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 도 8a(결합 전 외관) 및 도 8b(결합 후)에 나타낸 것처럼, 상기 제1 전극결합지지용 클립(1200) 및 상기 제2 전극결합지지용 클립(미도시)은 복수 개의 클립돌출부(1210)를 포함한다. 또한, 상기 제1 전극보호용 캡(1300) 및 상기 제2 전극보호용 캡(미도시)은 상기 복수 개의 클립돌출부(1210)에 수납될 수 있는 복수 개의 캡함몰부(1441)를 포함한다.
*29또는, 상기 제1 전극결합지지용 클립(1200) 및 상기 제2 전극결합지지용 클립(미도시)은 복수 개의 클립함몰부(1210')를 포함하고, 상기 제1 전극보호용 캡(1400) 및 상기 제2 전극보호용 캡(미도시)은 상기 복수 개의 클립함몰부(1210')에 수납될 수 있는 복수 개의 캡돌출부(1441')를 포함한다.
상기 클립돌출부나 클립함몰부 또는 캡함몰부나 캡돌출부의 바람직한 개수는 전지의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 당업자라면 본 발명의 개시 내용 및 당해 기술분야의 상식에 기초하여 이를 용이하게 결정할 수 있다.
이때, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 그 재질 전체가 또는 그 재질 일부가 구리 또는 알루미늄 중에서 선택된 전기전도체로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부는 인접한 태양전지 단위모듈의 함몰 캡결합부 또는 스마트 윈도우 평행하게 위치한 프레임의 함몰 결합부의 함몰 결합부에 완전히 수납되고; 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부는 인접한 태양전지 단위모듈의 함몰 캡결합부 또는 스마트 윈도우 평행하게 위치한 프레임의 함몰 결합부에 완전히 수납될 수 있다.
이때, 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부와 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부는 외부 힘에 의해 각각 제1 절연성 본체와 제2 절연성 본체 내로 밀려났다가 상기 외부 힘이 제거되었을 때 원래 위치로 복원될 수 있도록 구성될 수도 있으며, 이를 통해서 이미 설치된 프레임에 쉽게 태양전지 단위모듈을 결합시킬 수 있다.
이를 위해서, 제1 또는 제2 전도성 돌출 캡결합부는 본체 반대편이 개방되어 있고 내부로 향한 내향 턱이 있으며, 상기 제1 또는 제2 전도성 돌출 캡결합부 안쪽에는 상기 전도성 돌출 캡결합부보다 직경이 다소 작은 제1 또는 제2 전도성 돌출 캡결합 복원부가 각각 위치하고, 상기 제1 또는 제2 전도성 돌출 캡결합 복원부는 바깥쪽으로 돌출된 외향 턱을 지니고 있어 상기 내향 턱에 걸려 상기 전도성 돌출 캡결합부 내에 갖혀 있을 수 있고, 상기 전도성 돌출 캡결합부의 개방된 곳의 반대편에 있는 내부 벽과 상기 제1 또는 제2 전도성 돌출 캡결합 복원부 사이에는 스프링 등의 복원수단이 위치하여 복원력을 제공하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 도 8a와 도 8b에 나타낸 것처럼, 상기 제1 전극보호용 캡은 제1 전도성 돌출 캡결합부의 일부를 둘러싸는 제1 절연성 보호부(1431)를 추가로 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 전극보호용 캡(미도시) 역시 제2 전도성 돌출 캡결합부의 일부를 둘러싸는 제2 절연성 보호부를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 보호부는 태양전지 단위모듈이 서로 결합된 사이의 틈을 메워 누전을 방지하는 등 태양전지의 내구성을 크게 향상시키는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 제1 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 돌출 결합부는 도 9에 나타낸 것처럼 서로 반대 방향을 향할 수도 있고, 혹은 서로 같은 방향을 향하고 있다.
또한, 도 10에 나타낸 것처럼, 상기 프레임(2000)에는 상기 태양전지 단위모듈을 수납하고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 서로 고정시켜 줄 수 있는 복수 개의 태양전지 단위모듈 수납고정부(2100)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 도 11에 나타낸 것과 같이, 상기 스마트 윈도우는 상기 태양전지 단위모듈 앞뒤로 상기 태양전지 단위모듈을 보호하기 위한 보호용 투명시트(2200)를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 보호용 투명시트는 강화유리 또는 플라스틱으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 프레임은 상기 보호용 투명시트가 수납되어 고정될 수 있는 투명시트 수납부(2300)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 도 12에 나타낸 것처럼, 상기 복수 개의 프레임에는 상기 제1 함몰 캡결합부 및 상기 제2 함몰 캡결합부에 수납되어 체결될 수 있도록 복수 개의 돌출 결합부를 포함하고; 상기 제1 돌출 캡결합부 및 상기 제2 돌출 캡결합부가 수납되어 체결될 수 있는 복수 개의 함몰 결합부를 포함하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 별도의 배선처리 없이도 프레임과 태양전지가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 도 13a 및 도 13b에 나타낸 것과 같이, 상기 복수 개의 프레임의 내부에 전극 연결용 파이프가 추가로 포함되는 것이 바람직하다. 전극 연결용 파이프가 프레임 안에 삽입되어 내부에 위치함으로써, 수분으로부터 노출을 막고 전기 장치들의 연결 루트 또는 터미널로 사용할 수 있다. 특히, 부분적인 태양전지 파손 등의 원인으로 태양전지의 전력이 저하되는 경우 이에 대비하여 다이오드 등을 내부에 설치할 수도 있게 된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 도 14에 나타낸 것처럼, 상기 태양전지 단위모듈은 사용자의 선택에 따라서 서로 직렬 또는 병렬로 하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 전도성 클립접촉 부분과 제1 전도성 전방 연결부는 일체로 구성되어 있고; 상기 제2 전도성 클립접촉 부분과 제2 전도성 전방 연결부는 일체로 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 염료감응형 태양전지와 전기변색 창이 포함된 스마트 윈도우는 건물 내외벽에 사용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 평행하게 배치된 복수 개의 프레임, 최소한 1개 이상의 전기변색 창, 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈을 포함하는 스마트 윈도우로서;
    상기 전기변색 창은 상기 프레임 사이 공간의 적어도 일부에 설치되고;
    상기 복수 개의 염료감응형 태양전지 단위모듈은 상기 프레임 사이의 나머지 공간의 적어도 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기변색 창은 상기 태양전지로부터 공급되는 전력량이 높아질수록 투명도가 높아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수 개의 염료감응 태양전지 단위모듈 각각은 태양전지, 제1 전극결합지지용 클립, 제2 전극결합지지용 클립, 제1 전극보호용 캡 및 제2 전극보호용 캡을 포함하고;
    상기 태양전지는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하여 배치된 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 위치한 전해질 층을 포함하고;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 전체적으로 완전히 겹쳐져 있지 않고 일부 미중첩된 부분이 존재하도록 배열되고, 상기 제1 기판의 미중첩 부분에는 투명전도층이 적층되어 있고, 상기 제2 기판의 미중첩 부분에는 촉매층이 적층되어 있으며;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 중첩 부분의 제1 기판 상에는 투명전도층, 반도체 산화물층 및 염료층 순으로 적층되어 있고; 상기 중첩 부분의 제2 기판 상에는 촉매층이 코팅되어 있으며;
    상기 제1 전극결합지지용 클립은 상기 제1 기판의 미중첩 부분에 체결되어 있고, 상기 제2 전극결합지지용 클립은 상기 제2 기판의 미중첩 부분에 체결되어 있으며;
    상기 제1 전극보호용 캡은 제1 함몰 캡결합부를 포함하는 제1 절연성 본체, 상기 제1 전극결합지지용 클립과 접촉하는 제1 전도성 클립접촉 부분, 제1 전도성 돌출 캡결합부, 상기 제1 전도성 클립접촉 부분과 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부를 전기적으로 연결해주는 제1 전도성 전방 클립-캡 연결부, 및 상기 제1 전극보호용 캡의 외부에서 상기 제1 함몰 캡결합부로 수납된 외부 전도성 돌출 결합부와 상기 제1 전도성 클립접촉 부분을 전기적으로 연결해주는 제1 전도성 후방 클립-캡 연결부를 포함하고; 상기 제1 전극보호용 캡은 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 제1 기판의 미중첩 부분을 감싸며;
    상기 제2 전극보호용 캡은 제2 함몰 캡결합부를 포함하는 제2 절연성 본체, 상기 제2 전극결합지지용 클립과 접촉하는 제2 전도성 클립접촉 부분, 제2 전도성 돌출 캡결합부, 상기 제2 전도성 클립접촉 부분과 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부를 전기적으로 연결해주는 제2 전도성 전방 클립-캡 연결부, 및 상기 제2 전극보호용 캡의 외부에서 상기 제2 함몰 캡결합부로 수납된 외부 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 클립접촉 부분을 전기적으로 연결해주는 제2 전도성 후방 클립-캡 연결부를 포함하고; 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 제2 전극결합지지용 클립 및 제2 기판의 미중첩 부분을 감싸며;
    상기 복수 개의 프레임에는 상기 제1 함몰 캡결합부 및 상기 제2 함몰 캡결합부에 수납되어 체결될 수 있도록 복수 개의 돌출 결합부를 포함하고; 상기 제1 돌출 캡결합부 및 상기 제2 돌출 캡결합부가 수납되어 체결될 수 있는 복수 개의 함몰 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  4. 제3에 있어서, 상기 제1 전극결합지지용 클립은 상기 제1 기판의 수납이 용이하도록 상기 제1 기판과 체결되는 부분의 말단이 밖으로 벌어져 있고, 상기 제2 전극결합지지용 클립은 상기 제2 기판의 수납이 용이하도록 상기 제2 기판과 체결되는 부분의 말단이 밖으로 벌어져 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 복수 개의 클립함몰부를 포함하고, 상기 제1 전극보호용 캡 및 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 복수 개의 클립함몰부에 수납될 수 있는 복수 개의 캡돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 복수 개의 클립돌출부를 포함하고, 상기 제1 전극보호용 캡 및 상기 제2 전극보호용 캡은 상기 복수 개의 클립돌출부가 수납될 수 있는 복수 개의 캡함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극결합지지용 클립 및 상기 제2 전극결합지지용 클립은 그 재질 전체가 또는 그 재질 일부가 구리 또는 알루미늄 중에서 선택된 전기전도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부는 인접한 태양전지 단위모듈의 함몰 캡결합부 또는 상기 프레임의 함몰 결합부의 함몰 결합부에 완전히 수납되고; 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부는 인접한 태양전지 단위모듈의 함몰 캡결합부 또는 상기 프레임의 함몰 결합부에 완전히 수납되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  9. 제3항에 있어서, 상기 제1 전도성 돌출 캡결합부와 상기 제2 전도성 돌출 캡결합부는 외부 힘에 의해 각각 제1 절연성 본체와 제2 절연성 본체 내로 밀려났다가 상기 외부 힘이 제거되었을 때 원래 위치로 복원될 수 있는 탄성 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  10. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극보호용 캡은 제1 전도성 돌출 캡결합부의 일부를 둘러싸는 제1 절연성 보호부를 추가로 포함하고; 상기 제2 전극보호용 캡은 제2 전도성 돌출 캡결합부의 일부를 둘러싸는 제2 절연성 보호부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  11. 제3항에 있어서, 상기 제1 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 돌출 결합부는 서로 반대 방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  12. 제3항에 있어서, 상기 제1 전도성 돌출 결합부와 상기 제2 전도성 돌출 결합부는 서로 같은 방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  13. 제3항에 있어서, 상기 스마트 윈도우는 상기 태양전지 단위모듈 앞뒤로 상기 태양전지 단위모듈을 보호하기 위한 보호용 투명시트를 추가로 포함하고, 상기 보호용 투명시트는 강화유리 또는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  14. 제3항에 있어서, 상기 프레임에는 상기 태양전지 단위모듈을 수납하고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 서로 고정시켜 줄 수 있는 복수 개의 수납고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  15. 제3항에 있어서, 상기 프레임은 상기 보호용 투명시트가 수납되어 고정될 수 있는 투명시트 수납부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  16. 제3항에 있어서, 상기 복수 개의 프레임의 내부에 전극 연결용 파이프가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  17. 제3항에 있어서, 상기 태양전지 단위모듈은 서로 직렬 또는 병렬로 연결이 되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  18. 제3항에 있어서, 상기 제1 기판의 미중첩 부분의 투명전도층 위에 제1 추가전도층이 추가로 코팅되거나 또는 제1 전도성 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  19. 제3항에 있어서, 상기 제2 기판의 촉매 층 위에 제2 추가전도층이 코팅되거나 또는 제2 전도성 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 제1 추가전도층 또는 상기 제2 추가전도층은 금속 또는 기타 전도성을 띠는 물질을 포함하고, 상기 제1 전도성 테이프 또는 상기 제2 전도성 테이프는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  21. 제3항에 있어서, 상기 제1 전도성 클립접촉 부분과 제1 전도성 전방 연결부는 일체로 구성되어 있고; 상기 제2 전도성 클립접촉 부분과 제2 전도성 전방 연결부는 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
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