KR20200047052A - 인공 위성용 태양 전지 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공 위성용 태양 전지 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인공 위성용 태양 전지 패널의 일례는 인공 위성용으로 사용되는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지의 후면에 전면이 접착하여, 복수의 태양 전지를 지지하고, 태양으로부터 방출되는 복사열을 방출하는 태양 전지 배열 기판;을 포함하고, 태양 전지 배열 기판은 복수의 태양 전지의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 수평면 방향에 수직하는 방향으로 복수의 허니컴 구조물이 형성되는 허니컴 코어층; 허니컴 코어층의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 및 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 금속 입자 또는탄소 입자 중 적어도 하나를 포함하는 방열 입자와 폴리머 재질이 혼합되어 구비되는 열방사 코팅층;을 포함한다.
본 발명에 따른 인공 위성용 태양 전지 패널의 일례는 인공 위성용으로 사용되는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지의 후면에 전면이 접착하여, 복수의 태양 전지를 지지하고, 태양으로부터 방출되는 복사열을 방출하는 태양 전지 배열 기판;을 포함하고, 태양 전지 배열 기판은 복수의 태양 전지의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 수평면 방향에 수직하는 방향으로 복수의 허니컴 구조물이 형성되는 허니컴 코어층; 허니컴 코어층의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 및 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 금속 입자 또는탄소 입자 중 적어도 하나를 포함하는 방열 입자와 폴리머 재질이 혼합되어 구비되는 열방사 코팅층;을 포함한다.
Description
본 발명은 인공 위성용 태양 전지 패널에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 2018년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단-우주핵심기술개발사업 지원을 받아 수행된 연구(NRF-2017M1A3A3A03016626)입니다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
이와 같은 태양 전지는 극한의 환경에서 특정 임무를 수행하는 인공 위성에도 전원을 공급하는 장치로 많이 적용되고 있다.
이에 따라, 복수의 태양 전지가 적용되는 인공 위성용 태양 전지 모듈은 극한의 환경에 노출되어 동작되므로, 제조 비용보다는 극한의 환경에서 견딜 수 있는 태양 전지 모듈의 안전성과 신뢰성이 더욱 중요해지고 있다.
특히, 인공 위성에 적용되는 태양 전지 모듈은 인공 위성이 발사체에 탑재되어 지구를 탈출할 때 발생되는 발사체에서 발생되는 진동을 견뎌내야 하고, 우주 공간의 특정 궤도에 다다른 이후, 인공 위성이 우주 공간에 노출된 이후로는 극한의 온도를 견뎌내야 한다.
특히, 우주 공간에서는 인공 위성이 태양 빛에 노출될 때, 태양 빛의 복사 열로 인하여 온도가 영상 100℃를 초과하고, 태양 빛에 노출되지 않고, 지구의 그림자에 가렸을 때의 온도는 영하 -100℃에 이르러, 우수 공간에서의 온도 변화 범위가 최소 200℃에 이른다.
특히, 인공 위성이 달이나 지구의 그림자에 가려져 영하의 온도일 경우에는 태양 전지의 효율에 특별한 문제가 없으나, 인공 위성이 태양 빛에 노출되어, 태양 빛의 복사 열로 인하여 100℃를 넘어서는 경우, 태양 전지의 효율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 인공 위성에 장착된 태양 전지의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 태양 빛의 복사 열을 최대한 효율적으로 방출할 필요성이 있다.
본 발명은 태양 빛의 복사 열이 효율적으로 방출될 수 있는 인공 위성용 태양 전지 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 인공 위성용 태양 전지 패널의 일례는 인공 위성용으로 사용되는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지의 후면에 전면이 접착하여, 복수의 태양 전지를 지지하고, 태양으로부터 방출되는 복사열을 방출하는 태양 전지 배열 기판;을 포함하고, 태양 전지 배열 기판은 복수의 태양 전지의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 수평면 방향에 수직하는 방향으로 복수의 허니컴 구조물이 형성되는 허니컴 코어층; 허니컴 코어층의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 및 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 금속 입자 또는탄소 입자 중 적어도 하나를 포함하는 방열 입자와 폴리머 재질이 혼합되어 구비되는 열방사 코팅층;을 포함한다.
여기서, 열방사 코팅층에 혼합되는 금속 입자는 알루미늄, 구리, 니켈, 은, 텅스텐 중 선택되고, 금속 입자의 크기는 1nm ~ 300um 사이이고, 열방사 코팅층에 혼합되는 탄소 입자는 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 중 선택되고, 탄소 입자의 크기는 1nm ~ 300um 사이일 수 있다.
또한, 열방사 코팅층에 혼합되는 폴리머 재질은 내열성 고분자 재질을 포함하고, PEN (polyethernitrile), PEKK(polyetherketoneketone), PEK(polyetherketone), PAEK(polyaryletherketone), PKS(polyketonesulfide), PTES(polythioethersulfone), PSFI(polystrylpyrimidine) 중 적어도 하나일 수 있다.
아울러, 열방사 코팅층의 두께는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱 각각의 두께보다 작을 수 있다.
일례로, 열방사 코팅층의 두께는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱 각각의 두께의 1/2 보다 작고, 0.1um ~ 500um 사이일 수 있다.
또한, 열방사 코팅층의 열방사율는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스팅층의 열방사율보다 높고, 0.8 이상일 수 있다.
또한, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱과 복수의 태양 전지 사이에는 복수의 태양 전지가 물리적으로 접착되고, 폴리이미드(Polyimide, PI) 재질을 포함하는 절연층을 더 포함하고, 복수의 태양 전지는 절연층 전면 영역 중에서 복수의 태양 전지가 투영되는 투영 영역에 절연층의 전면에 백금을 포함하는 실리콘 계열의 접착제로 접착되고, 투영 영역 이외의 영역에는 열방사 코팅층이 더 배치될 수 있다.
또한, 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 열방사 코팅층 사이에는 후면 반사층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 후면 반사층은 백색 안료인 이산화티탄(TiO2)을 포함할 수 있다.
아울러, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층은 절연층의 두께보다 크고, 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층은 후면 반사층의 두께보다 클 수 있다..
본 발명의 일례에 따른 인공 위성용 태양 전지 패널은 태양 전지 배열 기판의 후면에 열방사율이 높은 열방사 코팅층을 구비함으로써, 태양광 복사열에 의한 태양 전지 배열 기판의 온도가 상승함으로써 발생되는 태양 전지 출력 저하 및 태양 전지 배열 기판의 열적 손상이나 변형 또는 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)이 적용되는 인공 위성(1)을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 인공 위성(1)의 날개 부분에 구비되는 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 K1 부분을 확대 도시한 것이다.
도 4는 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 배열 기판(100)의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 배열 기판(100)의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에서 인공 위성(1)의 날개 부분에 구비되는 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 K1 부분을 확대 도시한 것이다.
도 4는 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 배열 기판(100)의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 배열 기판(100)의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
아울러, 이하에서 어떤 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 동일하다는 의미는 공정 상의 오차를 고려하여, 어떤 제1 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 다른 제2 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이와 비교하여, 10% 의 오차 범위에 있는 경우를 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)이 적용되는 인공 위성(1)을 간략히 도시한 것이고, 도 2는 도 1에서 인공 위성(1)의 날개 부분에 구비되는 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)에 대한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 K1 부분을 확대 도시한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 인공 위성(1)에 사용 가능한 전력을 공급하기 위하여 인공 위성(1)의 날개 부분에 위치하여 적용될 수 있다.
이를 위해 인공 위성(1)의 날개 부분에 위치하는 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 태양 전지 배열 기판(100)과 복수의 태양 전지(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지(200)는 태양 빛의 복사 열로 인하여 온도 변화가 최소 200℃에 이르는 극한의 우주 환경에 적용 가능한 인공 위성용 태양 전지(200)가 적용될 수 있다.
이와 같은 인공 위성용 태양 전지(200)는 지구의 대기권 내에서 사용되는 일반적인 태양 전지(200)와 달리 열팽창률이 극히 낮은 금속 재질이 각 태양 전지(200)의 전극재료, 인터커넥터 재료 및 리드선 재료로 이용될 수 있다.
더불어, 우주 공간에서는 지구 내에서와 달리 외부의 바람이나 기후에 따른 영향이 없어, 복수의 태양 전지 전체를 덮는 투명한 유리 기판이 필요 없고, 태양 전지의 전면에 투명한 유리 기판이 위치한다고 하더라도, 유리 기판이 복수의 태양 전지(200)와 인터커넥터(미도시)를 공통으로 덮지 않을 수 있다.
즉, 투명한 유리 기판이 각각의 태양 전지(200)를 덮으나, 인터커넥터는 유리 기판에 덮히지 않고, 우주 공간에 노출될 수 있다.
따라서, 각각의 태양 전지(200)는 전면 유리 기판(미도시), 전면 전극(미도시), 광전 변환을 위한 반도체층(미도시) 및 후면 전극(미도시)을 구비하고, 각각의 전면 전극에는 인터커넥터(미도시)가 전기적으로 접속되어 있을 수 있다.
더불어, 각각의 인터커넥터(미도시)는 제1 수평 방향(x) 또는 제2 수평 방향(y)으로 복수의 태양 전지(200)를 직렬 연결 시킬 수 있다.
본 발명은 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)에서 태양 전지 배열 기판(100)에 대한 것이므로, 본 발명에서 인공 위성용 태양 전지(200)와 직렬 연결 관계에 대한 구체적인 설명과 도시는 생략한다.
이와 같은 인공 위성용 태양 전지(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 수평 방향(x)과 제2 수평 방향(y)으로 이격되어 복수 개가 배열될 수 있다.
태양 전지 배열 기판(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지(200)를 지지하고, 태양으로부터 방출되는 복사열을 방출할 수 있다. 복수의 태양 전지(200)의 후면은 태양 전지 배열 기판(100)의 전면에 에폭시 계열 물질 또는 실리콘 계열 물질 중 적어도 하나를 포함하는 접착제(210)를 통하여 접착할 수 있다.
더불어, 접착제(210)는 내열 특성을 향상시키기 위하여 백금(Pt)을 포함할 수 있다.
이와 같은 태양 전지 배열 기판(100)은 태양으로부터의 복사열을 보다 효율적으로 방출시키기 위해, 태양 전지 배열 기판(100)의 후면에 열방사 코팅층을 더 구비할 수 있다.
이와 같은 태양 전지 배열 기판(100)의 구조에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 배열 기판(100)의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 배열 기판(100)은 절연층(140), 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic;CFRP, 120)층, 허니컴 코어층(110), 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130), 후면 반사층(150) 및 열방사 코팅층(160)을 구비할 수 있다.
도 4에서는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 배열 기판(100)이 절연층(140)과 후면 반사층(150)을 구비하는 경우를 일례로 도시하고 있으나, 절연층(140)과 후면 반사층(150)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
그러나, 구비된 경우, 태양 전지 배열 기판(100)으로 조사되는 태양의 복사열이 태양 전지(200)에 전도되는 것을 보다 효율적으로 방지하거나, 태양의 복사열이 태양 전지 배열 기판(100)의 후면 쪽으로 조사되는 경우, 복사 열을 보다 효율적으로 반사시킬 수 있어, 이하에서는 구비되는 경우를 일례로 설명한다.
절연층(140)은 폴리이미드(Polyimide, PI) 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 복수의 인공 위성용 태양 전지(200)의 후면, 즉 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)과 복수의 태양 전지(200) 사이에 위치하여, 전면에 복수의 인공 위성용 태양 전지(200)가 물리적으로 접착될 수 있다.
여기서, 일례로, 복수의 태양 전지(200)는 절연층(140) 전면 전체 영역 중에서 복수의 태양 전지(200)가 투영되는 투영 영역에 절연층(140)의 전면에 백금을 포함하는 실리콘 계열의 접착제(210)로 접착될 수 있다.
제1 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic;CFRP, 120)층은 절연층(140)의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하여 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)은 레진 내에 탄소 섬유가 함유되어 형성될 수 있고, 이에 따라, 열전도성이 높고 고강도 및 고탄성의 경량 구조를 구현할 수 있다.
구체적으로, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)은 일반적인 철강의 2배 ~ 6개의 강도를 가지고 있고, 열팽창 계수가 작기 때문에, 온도 변화가 최소 200℃에 이르는 극한의 우주 환경에서 태양 전지 배열 기판(100)의 변형을 최소화할 수 있다.
허니컴 코어층(110)은 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)의 후면에 위치하고, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)의 제1, 2 수평 방향(x, y)의 면 방향에 수직하는 두께 방향(z)으로 격벽이 형성된 복수의 허니컴 구조물이 형성될 수 있다.
이와 같이 복수의 허니컴 구조물을 형성하는 허니컴 코어층(110)은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 일례로 경량화를 위해 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
이와 같은 허니컴 코어층(110)은 태양 전지 배열 기판(100)이 얇은 두께와 넓은 면적으로 형성되더라도 구조적 안정성을 보다 확보하면서, 경량으로 제작되도록 할 수 있다.
제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130)은 허니컴 코어층(110)의 후면에 위치하며, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)과 동일한 재질로 형성되어 동일한 역할을 수행할 수 있다.
후면 반사층(150)은 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130)과 열방사 코팅층(160) 사이, 즉 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130)의 후면에 위치할 수 있다.
후면 반사층(150)은 폴리이미드 재질을 포함하여 형성될 수 있으며 백색 안료인 이산화티탄(TiO2)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 후면 반사층(150)은 태양 전지 배열 기판(100)의 후면으로 조사되는 복사열을 반사시켜, 태양 전지 배열 기판(100)이 복사 열로 인하여 상승하는 것을 최소화할 수 있다.
여기서, 허니컴 코어층(110)의 두께는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)의 두께보다 클 수 있으며, 일례로, 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)의 두께의 10배 내지 50배 사이에서 형성될 수 있다.
일례로, 허니컴 코어층(110)의 두께는 20mm ~ 50mm 사이의 범위로 형성될 수 있다.
더불어, 도 4에서는 일례로, 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)의 두께가 절연층(140) 및 후면 반사층(150)의 두께와 동일한 것으로 도시하였으나, 이와 다르게, 태양 전지 배열 기판(100)의 기계적 강도를 더 향상시키기 위하여, 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120)은 절연층(140)의 두께보다 크고, 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130)은 후면 반사층(150)의 두께보다 크게 할 수 있다.
일례로, 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)의 두께는 0.5mm ~ 10mm 사이의 범위로 형성될 수 있고, 절연층(140) 및 후면 반사층(150)의 두께는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)보다 작은 범위에서 0.3mm ~ 7mm 사이의 범위로 형성될 수 있다.
그러나, 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 두께, 절연층(140) 및 후면 반사층(150)의 두께가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라서는 절연층(140) 및 후면 반사층(150)의 두께를 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)의 두께보다 더 크게 하는 것도 가능하다.
열방사 코팅층(160)은 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130)의 후면에 위치할 수 있다. 즉, 일례로, 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(130)의 후면에 후면 반사층(150)이 위치하는 경우, 후면 반사층(150)의 후면에 위치할 수 있다.
이와 같은 열방사 코팅층(160)은 열전도도가 양호한 금속 입자 또는 탄소 입자 중 적어도 하나를 포함하는 방열 입자와 폴리머 재질이 혼합되어 구비될 수 있다.
일례로, 열방사 코팅층(160)에 금속 입자가 혼합되어 형성되는 경우, 금속 입자는 알루미늄, 구리, 니켈, 은, 텅스텐 중 선택되고, 금속 입자의 크기는 1nm ~ 300um 사이로 형성될 수 있다.
열방사 코팅층(160)에 탄소 입자가 혼합되어 형성되는 경우, 탄소 입자는 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 중 선택되고, 탄소 입자의 크기는 1nm ~ 300um 사이로 형성될 수 있다.
또한, 열방사 코팅층(160)에 혼합되는 폴리머 재질은 내열성 고분자 재질을 포함하고, 내열성 고분자 재질은 일례로, PEN (polyethernitrile), PEKK(polyetherketoneketone), PEK(polyetherketone), PAEK(polyaryletherketone), PKS(polyketonesulfide), PTES(polythioethersulfone), PSFI(polystrylpyrimidine) 중 적어도 하나일 수 있다.
이와 같은 열방사 코팅층(160)의 두께는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130) 각각의 두께보다 작을 수 있다.
일례로, 열방사 코팅층(160)의 두께는 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130) 각각의 두께의 1/2 보다 작고, 절연층(140) 및 후면 반사층(150)의 두께보다 작은 범위로 형성될 수 있다. 이와 같은 열방사 코팅층(160)의 두께는 일례로, 0.1um ~ 500um 사이로 형성될 수 있다.
이와 같은 열방사 코팅층(160)의 열방사율는 폴리머 재질 내에 포함되는 방열 입자의 밀도가 높아, 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(120, 130)의 열방사율보다 높고, 일례로, 0.8 이상일 수 있다.
이와 같은 본 발명은 태양 전지 배열 기판(100)의 후면 최외곽층에 구비되고, 열전도도가 상대적으로 양호한 방열 입자가 함유된 열방사 코팅층(160)을 적용함으로써, 태양광 복사열에 의한 태양 전지 배열 기판(100)의 온도가 상승함으로써 발생되는 태양 전지(200) 출력 저하 및 태양 전지 배열 기판(100)의 열적 손상이나 변형 또는 파손을 방지할 수 있다.
도 4에서는 전술한 열방사 코팅층(160)이 태양 전지 배열 기판(100)의 후면에 구비된 경우를 일례로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 열방사 코팅층(160)을 태양 전지 배열 기판(100)의 전면에도 구비될 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
도 5는 도 2 내지 도 3에 도시된 태양 전지 배열 기판(100)의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 배열 기판(100)의 제1 변경례는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연층(140)의 전면에 전체적으로 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 열방사 코팅층(160)이 절연층(140)의 전면에 전체적으로 구비되되, 절연층(140)과 복수의 태양 전지(200) 사이에도 구비될 수 있다.
이에 따라, 태양광 복사열을 태양 전지 배열 기판(100)의 후면뿐만 아니라 전면으로도 방출할 수 있어, 복사열에 의한 태양 전지 배열 기판(100)의 온도가 상승을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
그러나, 도 5의 (a)와 같은 구성은 태양 전지 배열 기판(100)에서 방출하는 복사열이 태양 전지(200)로 다시 전도될 수 있어, 태양 전지(200)의 효율이 오히려 저하될 수 있다.
따라서, 이를 방지하기 위하여, 열방사 코팅층(160)은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 태양 전지 배열 기판(100)의 전면 중에서 태양 전지(200)가 투영되는 투영 영역 이외의 영역에는 열방사 코팅층(160)이 배치되도록 할 수 있다.
이에 따라, 복사열에 의한 태양 전지 배열 기판(100)의 온도가 상승을 더욱 효과적으로 방지하면서도 태양 전지(200)의 출력이 저하되는 현상을 동시에 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 인공 위성용 태양 전지(200) 패널(10)은 태양 전지 배열 기판(100)의 최외곽층에 열방사 코팅층(160)을 적용함으로써, 태양광 복사열에 의한 태양 전지 배열 기판(100)의 온도가 상승함으로써 발생되는 태양 전지(200) 출력 저하 및 태양 전지 배열 기판(100)의 열적 손상이나 변형 또는 파손을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (10)
- 인공 위성용으로 사용되는 복수의 태양 전지; 및
상기 복수의 태양 전지의 후면에 전면이 접착하여, 상기 복수의 태양 전지를 지지하고, 태양으로부터 방출되는 복사열을 방출하는 태양 전지 배열 기판;을 포함하고,
상기 태양 전지 배열 기판은
상기 복수의 태양 전지의 후면에 위치하고, 탄소 섬유를 함유하는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층;
상기 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 상기 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 수평면 방향에 수직하는 방향으로 복수의 허니컴 구조물이 형성되는 허니컴 코어층;
상기 허니컴 코어층의 후면에 위치하고, 상기 탄소 섬유를 함유하는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층; 및
상기 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 후면에 위치하고, 금속 입자 또는탄소 입자 중 적어도 하나를 포함하는 방열 입자와 폴리머 재질이 혼합되어 구비되는 열방사 코팅층;을 포함하는 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제1 항에 있어서,
상기 열방사 코팅층에 혼합되는 금속 입자는 알루미늄, 구리, 니켈, 은, 텅스텐 중 선택되고, 상기 금속 입자의 크기는 1nm ~ 300um 사이이고,
상기 열방사 코팅층에 혼합되는 탄소 입자는 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 중 선택되고, 상기 탄소 입자의 크기는 1nm ~ 300um 사이인 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제1 항에 있어서,
상기 열방사 코팅층에 혼합되는 폴리머 재질은 내열성 고분자 재질을 포함하고, PEN (polyethernitrile), PEKK(polyetherketoneketone), PEK(polyetherketone), PAEK(polyaryletherketone), PKS(polyketonesulfide), PTES(polythioethersulfone), PSFI(polystrylpyrimidine) 중 적어도 하나인 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제1 항에 있어서,
상기 열방사 코팅층의 두께는 상기 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱 각각의 두께보다 작은 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제4 항에 있어서,
상기 열방사 코팅층의 두께는 상기 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스틱 각각의 두께의 1/2 보다 작고, 0.1um ~ 500um 사이인 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제1 항에 있어서,
상기 열방사 코팅층의 열방사율는 상기 제1, 2 탄소 섬유 강화 플라스팅층의 열방사율보다 높고, 0.8 이상인 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱과 상기 복수의 태양 전지 사이에는 상기 복수의 태양 전지가 물리적으로 접착되고, 폴리이미드(Polyimide, PI) 재질을 포함하는 절연층을 더 포함하고,
상기 복수의 태양 전지는 상기 절연층 전면 영역 중에서 상기 복수의 태양 전지가 투영되는 투영 영역에 상기 절연층의 전면에 백금을 포함하는 실리콘 계열의 접착제로 접착되고,
상기 투영 영역 이외의 영역에는 상기 열방사 코팅층이 더 배치되는 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제7 항에 있어서,
상기 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 상기 열방사 코팅층 사이에는 후면 반사층을 더 포함하는 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제8 항에 있어서,
상기 후면 반사층은 백색 안료인 이산화티탄(TiO2)을 포함하는 인공 위성용 태양 전지 패널. - 제8 항에 있어서,
상기 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층은 상기 절연층의 두께보다 크고,
상기 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층은 상기 후면 반사층의 두께보다 큰 인공 위성용 태양 전지 패널.
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