KR100729854B1 - 교육용 인공광합성 태양전지의 구조 및 그의 조립방법 - Google Patents
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Abstract
교육용 인공광합성 태양전지의 구조 및 그의 조립방법이 개시되어 있다. 교육용 인공광합성 태양전지의 구조는 상부 투명기판을 포함한다. 하부 투명 기판은 상기 상부 투명기판과 대향하여 위치한다. 도전성 투명전극은 상기 상부 투명기판의 내측 표면에 형성된다. TiO2 다공질 음극 전극은 상기 도전성 투명전극 위에 형성된 것으로 그 표면에는 천연 염료가 흡착된다. 양극부로서의 상대전극은 상기 하부 투명기판 위에 박막형태로 형성되며, 상기 음극전극에 대응하는 흑연으로 이루어진다. 전해질은 상기 TiO2 다공질 음극 전극과 상기 상대전극 사이에 충전된다. 이와 같은 교육용 인공광합성 태양전지의 구조 및 그의 조립방법에 의하면, TiO2 나노슬러리, 전해질, 실링 필름을 미리 제조하여 준비된 상태로 제공함으로써, 알코올램프와 쇠그물 이외의 다른 장비가 필요 없이 학교의 실험실이나 가정에서 용이하게 태양전지를 쉽게 제작할 수 있다.
태양전지, 염료감응, 인공광합성
Description
도 1은 본 발명에 따른 교육용 인공광합성 태양전지의 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 태양전지의 단면도를 90도 우측으로 회전시킨 후 위에서 내려다본 평면도.
도 3은 도 1의 인공광합성 태양전지를 조립하거나 그 구성요소들을 제조하기 위하여 필요한 기구 및 재료들을 보여주는 도면.
도 4는 도 3에서의 유리기판 위에 TiO2 나노다공질막을 형성하기 위해, 시편을 고정시키는 방법을 보여주는 도면.
도 5는 도 4에서의 플라스틱 테이프가 부착된 유리기판에 TiO2 슬러리를 떨어뜨리고 유리막대로 밀어 도포하는 과정을 보여주는 도면.
도 6은 도 4 및 도 5를 거쳐 만들어진 TiO2 나노 다공질막을 알코올 램프를 이용하여 열처리하는 과정을 보여주는 도면.
도 7은 엽록소 및 천연염료를 도 6의 열처리를 통해 완성된 TiO2 전극막 표면에 흡착시키는 것을 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101...상부 투명전극 102...하부 투명전극
103...도전성 투명전극 104...TiO2 음극전극
105...전해질 106...상대전극
107...씰링 필름 108...고정집게
301...투명유리기판 302...씰링용 필름
303...TiO2 광촉매 나노슬러리 304...아세톤
305...아세토니트릴 전해질 306...에틸알코올
307...연필 또는 흑연심 308...유리막대
309...고정집게 310...플라스틱 테이프
311...플라스틱 상자 312...집게 전극
313...소형모터와 프로펠러 314...LED 램프
315...거름종이 316...알루미늄 포일
601...쇠그물 602...석면 또는 내화물
603...삼발이 604...알코올 램프
605...TiO2 다공질막을 지닌 기판 701...염료가 용해된 용액
본 발명은 교육용 인공광합성 태양전지에 관한 것으로서, 특히 태양전지의 원리와 식물의 광합성 원리를 설명할 수 있도록, 제조 과정에서 특수한 장비를 필요로 하는 소재를 미리 제조하여 제공함으로써, 복잡한 전문적인 고가의 장비 없이도 학교나 가정에서 용이하게 제조할 수 있는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조 및 그의 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로, 염료감응형 태양전지로도 불리는 인공광합성 태양전지는, 염료의 태양광 흡수 능력을 이용하여 화학적으로 발전을 일으키는 태양전지의 일종으로서, 유리 기판 위에 음극, 염료, 전해질, 상대전극, 투명 도전성 전극 등을 구비하고 있다. 여기서, 음극은 나노(nano) 다공질막의 형태로 존재하는 TiO2, ZnO, SnO2와 같은 넓은 밴드갭을 가진 n형 산화물 반도체로 구성되어 있고, 이 표면에 단분자 층의 염료가 흡착되어 있다. 태양광이 태양전지에 입사되면, 염료 속의 페르미 에너지 부근의 전자가 태양에너지를 흡수하여 전자가 채워지지 않은 상위 준위로 여기된다. 이때 전자가 빠져나간 하위 준위의 빈 자리는 전해질 속의 이온이 전자를 제공함으로써 다시 채워진다. 염료에 전자를 제공한 이온은 양극인 상대전극으로 이동하여 전자를 제공받게 된다. 양극부의 상대전극은 전해질 속에 있는 이온의 산화환원 반응의 촉매로 작용하여 표면에서의 산화환원 반응을 통하여 전해질 속의 이온에 전자를 제공하는 역할을 한다.
그런데, 이상과 같은 종래의 인공광합성 태양전지는 태양광의 효율을 높이기 위하여 N3 염료와 같은 고가의 인공염료, 백금으로 만들어진 고가의 상대전극, 고에너지 볼밀과 소결로 등을 이용하여 TiO2 나노입자막을 제조하므로, 전문적인 제조장비를 갖추지 못하고 있고, 전문적인 교육 및 훈련을 받지 않은 일반인으로는 실질적으로 이러한 태양전지를 제조하는 것이 거의 불가능하다. 이에 따라 인공광합성 태양전지를 학교의 실험실이나 일반인이 가정에서 제조하고, 태양전지 및 광합성의 원리를 이해하는데 도움을 얻기 위해서는 주위에서 손쉽게 구할 수 있는 소재와 간단한 장치를 이용하여 제조할 수 있도록 부품의 일부를 개조하고, 미리 제작하여 제공할 필요가 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 태양전지의 TiO2전극막, 염료, 상대전극 등을 제조함에 있어서 주위에서 손쉽게 구할 수 있는 소재와 간단한 장치를 이용하여 제조할 수 있도록 부품의 일부를 개조하고, 미리 제작하여 제공함으로써 학교의 실험실이나 가정에서 용이하게 제조가 가능한 교육용 인공광합성 태양전지의 구조 및 그의 조립방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 교육용 인공광합성 태양전지는 상부 투명기판; 상기 상부 투명기판과 대향하여 위치하는 하부 투명기판; 상기 상부 투명기판의 내측 표면에 형성된 도전성 투명전극; 상기 도전성 투명전극 위에 형성된 것으로 그 표면에는 천연 염료가 흡착된 TiO2 다공질 음극 전극; 상기 하부 투명기판 위에 박막형태로 형성되며, 상기 음극전극에 대응하는 흑연으로 이루어진 양극부로서의 상대전극; 상기 TiO2 다공질 음극 전극과 상기 상대전극 사이에 충전된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 TiO2 다공질 음극 전극은 닥터 브레이드법에 의해 TiO2 전극용 슬러리를 이용하여 전극막을 형성하고, 상기 TiO2 전극용 슬러리는 5 ~ 100 nm 크기의 TiO2 나노입자와 물을 포함한 용매로 구성되고, 상기 TiO2 전극용 슬러리 중 TiO2 나노입자의 함량은 3 내지 30 중량%이다. 더욱 바람직하게는, 상기 상대 전극은 흑연 또는 흑연심을 지닌 연필을 상기 도전성 투명전극을 문질러서 도포한 흑연막으로 제조한다. 가장 바람직하게는, 상기 TiO2 다공질 음극 전극은 기판 위에서 전극을 형성할 부분에 대응하는 영역이 개방되도록 배치된 20 ~ 100 μm 두께의 플라스틱 테이프를 부착하고, 상기 기판 위에 상기 TiO2 전극용 슬러리를 떨어뜨린 후 유리막대를 이용하여 평탄하게 밀어서 전극을 형성한 후, 상기 플라스틱 테이프를 뜯어내어 원하는 패턴의 전극을 형성하고, 상기 전극이 형성된 상기 기판을 열처리하여 고온 건조함으로써 얻은 TiO2 전극막이다. 교육용 인공광합성 태양전지의 구조는 또한, 상기 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판 사이에 위치하여 상기 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판의 간격을 유지하면서 상기 전해질의 누액을 방지하는 씰링용 필름을 더 포함하고, 플라스틱 필름으로 이루어진다. 또한, 상기 천연 염료는 색소를 지닌 식물의 잎과 열매를 알코올 또는 아세톤을 이용하여 추출하거나 용해시키고, 상기 색소를 지닌 용액에 상기 TiO2 다공질 음극 전극을 침지시켜 상기 TiO2 다공질 음극전극에 흡착 및 염색된다.
본 발명의 다른 양상에 따른 교육용 인공광합성태양전지의 조립방법은 표면에 천연 염료가 흡착된 TiO2 전극이 포함된 음극기판과 흑연으로 이루어진 상대전극 기판과 상기 음극기판과 상기 상대전극의 사이에 씰링용 필름을 위치시키는 단계;상기 음극기판과 상기 상대전극 기판 사이의 공간에 전해액을 채우는 단계; 상기 음극기판과 상기 상대전극 기판에 압력을 가함으로 상기 씰링용 필름에 의해 상기 전해액의 누액 발생을 방지하면서 교육용 인공광합성태양전지를 조립하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 TiO2 다공질 음극 전극은 닥터 브레이드법에 의해 TiO2 전극용 슬러리를 이용하여 전극막을 형성하고, 상기 TiO2 전극용 슬러리는 5 ~ 100 nm 크기의 TiO2 나노입자와 물을 포함한 용매로 구성되고, 상기 TiO2 전극용 슬러리 중 TiO2 나노입자의 함량은 3 내지 30 중량%이다. 더욱 바람직하게는, 상기 상대 전극은 흑연 또는 흑연심을 지닌 연필을 상기 도전성 투명전극을 문질러서 도포한 흑연막으로 제조한다. 가장 바람직하게는, 상기 TiO2 다공질 음극 전극은 기판 위에서 전극을 형성할 부분에 대응하는 영역이 개방되도록 배치된 20 ~ 100 μm 두께의 플라스틱 테이프를 부착하고, 상기 기판 위에 상기 TiO2 전극용 슬러리를 떨어뜨린 후 유리막대를 이용하여 평탄하게 밀어서 전극을 형성한 후, 상기 플라스틱 테이프를 뜯어내어 원하는 패턴의 전극을 형성하고, 상기 전극이 형성된 상기 기판을 열처리하여 고온 건조함으로써 얻은 TiO2 전극막이다. 교육용 인공광합성 태양전지의 구조는 또한, 상기 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판 사이에 위치하여 상기 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판의 간격을 유지하면서 상기 전해질의 누액을 방지하는 씰링용 필름을 더 포함하고, 플라스틱 필름으로 이루어진다. 또한, 상기 천연 염료는 색소를 지닌 식물의 잎과 열매를 알코올 또는 아세톤을 이용하여 추출하거나 용해시키고, 상기 색소를 지닌 용액에 상기 TiO2 다공질 음극 전극을 침지시켜 상기 TiO2 다공질 음극전극에 흡착 및 염색된다.
본 발명의 다른 양상에 따른 교육용 인공광합성태양전지의 조립방법은 표면에 천연 염료가 흡착된 TiO2 전극이 포함된 음극기판과 흑연으로 이루어진 상대전극 기판과 상기 음극기판과 상기 상대전극의 사이에 씰링용 필름을 위치시키는 단계;상기 음극기판과 상기 상대전극 기판 사이의 공간에 전해액을 채우는 단계; 상기 음극기판과 상기 상대전극 기판에 압력을 가함으로 상기 씰링용 필름에 의해 상기 전해액의 누액 발생을 방지하면서 교육용 인공광합성태양전지를 조립하는 것을 특징으로 한다.
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이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 교육용 인공광합성 태양전지의 제조방법에 따라 제조된 인공광합성 태양전지의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 교육용 인공광합성 태양전지는 일반적인 염료감응형 태양전지의 구성을 기본적으로 갖는다. 즉, 유리로 된 상부 투명기판(101)과, 상부 투명기판(101)의 내측(도면상으로는 하면부) 표면에 형성된 ITO, SnO2, ZnO 재질의 도전성 투명전극(103)과, 도전성 투명전극(103) 위에(도면상으로는 하면부에) 형성된 것으로 그 표면에는 염료가 흡착된 TiO2 다공질 음극전극(104)과, 하부 투명기판(102) 위에 흑연의 박막형태로 형성된 것으로 상기 다공질 음극 전극(104)에 대응하는 양극부로서의 상대전극(106)과, 상기 음극전극(104)과 상대전극(106) 사이에 충전된 전해질(105)(액체전해질)을 기본적으로 구비한다.
그러나, 본 발명의 교육용 인공광합성 태양전지의 제조방법에 있어서는 상기 TiO2 음극전극(104)은 3∼30w%의 TiO2 나노입자를 지닌 TiO2 광촉매 나노슬러리를 이용하여 닥터블레이드법을 이용하여 구성하고, 알코올 램프를 이용하여 소결한다. 그리고, 상기 TiO2 전극(104)막 위에 도포된 염료로는 녹색식물에 포함되어 있는 엽록소 또는 색깔이 있는 열매(예를 들면, 딸기나 포도)에 포함되어 있는 천연색소를 이용한다. 또한, 상기 상대전극(106)은 기존에 사용되는 백금이 아니라 연필심 또는 흑연을 하부기판(102)의 투명전극(103) 위에 색칠하듯이 문질러서 흑연막을 직접 도포하여 구성한다. 그리고, 상기 전해질(105)은 요오드 이온을 포함한 아세토니트릴 용액으로 구성한다. 도 1에서 참조번호 107은 씰링 필름을, 108은 고정 집게를 각각 나타낸다.
이상과 같이 본 발명의 제조방법은 상기 TiO2 음극전극(104)을 광촉매 슬러리와 알코올 램프 등 저가의 교육용 과학기자재를 이용하여 복잡한 공정장비 없이 간단하게 제조할 수 있는 점과, 상대전극(106)을 기존에 사용되는 백금이 아니라 연필심이나 흑연을 이용하여 형성하는 점과, 염료를 고가의 공업용 염료가 아니라, 식물의 엽록소나 딸기, 포도와 같은 색깔이 있는 열매에 포함되어 있는 천연색소를 사용하는 점이 종래의 일반적인 염료감응형 태양전지의 제조방법과 특징적으로 다르다.
이와 같이 주위에서 저가 또는 무료로 손쉽게 구할 수 있는 재료와 기구들을 이용하여 태양전지를 제조하는 것은 아동들도 손쉽게 광합성의 원리를 이용한 태양전지를 체험할 수 있게 하기 위함이다. 그리고, 이러한 저급의 원료들을 사용함에도 불구하고, 충분히 태양전지의 발전효과를 보여줄 수 있다는 점에서 본 발명의 교육용 인공광합성 태양전지의 제조방법은 큰 장점을 갖는다고 할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 태양전지의 단면도를 90도 우측으로 회전시킨 후 위에서 내려다본 평면도이다.
도 2를 참조하면, 도 1에서 나타나지 않은 상,하 두 유리기판(101)(102)의 맞춤구조가 나타나 있는 바, 여기서 태양전지의 두 전극이 집게 전극 등의 외부전극(202)과 연결전선(203)을 이용하여 외부회로와 연결될 수 있도록 상,하 기판(101)(102)이 어긋나게 맞물려 있는 것을 알 수 있다. 또한, 두 기판의 간격을 유지하면서 전해액이 외부로 누액되지 않도록 씰링용 필름(107)이 삽입되어 있는 위치를 볼 수 있다.
도 3은 도 1의 인공광합성 태양전지를 조립하거나 그 구성요소들을 제조하기 위하여 필요한 기구 및 재료들을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 따라 교육용 인공광합성 태양전지를 제조하기 위해 도시된 바와 같이 투명유리기판(301), 씰링용 필름(302), TiO2 광촉매 나노슬러리(303), 아세톤(304), 요오드 이온 함유 아세토니트릴 전해질(305), 에틸알코올(306), 연필 또는 흑연심(307), 유리막대(308), 상하 기판 고정용 집게(309), 플라스틱 테이프(310), 플라스틱 상자(311), 집게전극(312), 소형 모터와 프로펠러(313), LED램프(314), 거름종이(315), 알루미늄 포일(316) 등이 준비된다.
여기서, 상기 아세톤(304)과 에틸알코올(306)은 엽록소와 천연색소를 추출하여 TiO2 다공질막의 표면에 염료를 흡착시키기 위한 용매로 사용된다. 연필심 또는 흑연(307)은 전도성 투명전극을 지닌 유리기판 위에 투명성을 잃지 않을 정도로 얇게 그림 그리듯이 기판 전면에 막을 형성시켜 상대전극을 제조하는데 사용된다. 유리막대(308)와 플라스틱 테이프(310)는 도 4 및 도 5에서 보듯이 특정 면적부에 균일한 두께로 TiO2 나노 슬러리막을 제조할 때 사용된다. 플라스틱 상자(311)는 TiO2막 표면에 염료를 도포할 때 TiO2막을 염료가 포함된 알코올이나 아세톤 용액 속에 침지할 때 사용한다. 집게전극(312)은 태양전지에서 발생된 전기를 외부회로로 끌어내기 위하여 상부기판 및 하부기판에 각각 집어서 사용한다. 소형모터와 프로펠러(313) 그리고 LED 램프(314)는 태양전지에서 전지의 발생여부를 확인하기 위하여 사용한다. 거름종이(315)는 엽록소 및 천연염료를 알코올에 녹일 때, 찌꺼기를 거르기 위하여 사용한다. 알루미늄 포일(316)은 염료를 TiO2 전극에 흡착시킬 때 상기 플라스틱 상자(311)를 싸주어 상자 내부를 어둡게 함으로써 암반응을 유도하기 위 하여 사용한다.
도 4 및 도 5는 TiO2 나노슬러리를 이용하여 특정 면적에 특정 두께의 TiO2막을 형성시키는 방법을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 유리기판(301)을 평평한 판 위에 놓고, 50㎛ 두께의 플라스틱 테이프(310)를 사용하여 TiO2막을 형성시키고자 하는 면적(201)을 제외한 나머지 부분을 균일하게 모두 덮어서 붙인다. 이때, TiO2막의 두께는 붙이는 플라스틱 테이프(310)의 두께 및 장수를 변화시킴으로써 조절이 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 준비된 유리기판 위에 플라스틱 테이프(310)가 없이 노출된 부분 위에 TiO2 나노슬러리(303)를 적당량 떨어뜨린 후, 그림의 화살표 방향을 따라 유리막대(308)를 밀어 부친다. 이렇게 하여 TiO2 나노슬러리(303)가 플라스틱 테이프 사이의 노출면 위에 균일하게 도포되면 TiO2 나노슬러리(303)를 충분히 건조시킨다. TiO2 나노슬러리(303)의 건조 후, 테이프를 떼어내면 소결 전의 TiO2 나노 다공질 막이 완성된다.
상기 도 5에 의해 만들어진 TiO2 나노 다공질막은 도 6에서와 같이, 열처리를 통해, 태양전지로 사용할 만큼 충분히 단단한 막으로 소결시켜야 한다. 이때, 열원으로는 알코올 램프(604)를 사용하며, TiO2 다공질막을 지닌 기판(605)은 삼발이(603) 위에 쇠그물(601)을 놓은 거치대 위에 놓이게 된다. 쇠그물(601)은 알코올 램프(604)의 열이 기판(605)에 직접 닿음으로 인해 기판(605)이 열충격을 받아 파손되지 않도록, 기판(605)이 놓이는 부분에 석면 또는 다른 내화물(602)을 도포하거나 올린 상태로 사용하여야 한다. 열처리 시, TiO2 다공질막의 열처리의 정도는, TiO2막의 색깔을 통해 알 수 있는데, 다공질막의 색깔이 백색에서 황색으로 변했다가 다시 백색으로 변할 때 열처리가 완료된 것으로 판단할 수 있다.
도 7은 엽록소 및 천연염료를 상기 도 6의 열처리를 통해 완성된 TiO2 전극막 표면에 흡착시키는 것을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 염료가 용해된 용액(701)의 제조는, 먼저 엽록소를 지닌 녹색식물의 잎이나 딸기, 포도 등 색소를 지닌 식물의 열매를 에틸알코올이나 아세톤 속에서 짓이겨서 즙을 내고, 이를 거름종이로 걸러서 제조하거나, 천연염료를 에틸알코올이나 아세톤에 녹여서 제조한다. 염료의 흡착은 먼저 염료용액(701)을 플라스틱 상자(311) 속에 넣고, 다음에 TiO2 전극막을 지닌 유리기판(605)을 용액 속에 잠기도록 넣은 후, 플라스틱 상자(311)의 뚜껑을 닫아 밀봉한다. 그런 후, 플라스틱 상자(311)의 전면을 알루미늄 포일(316)로 감싸서 상자 내부가 암흑이 되도록 하여, 24시간 실내에 놓아 둔다. 그런 다음, 최종적으로 플라스틱 상자(311)로부터 유리기판(605)을 꺼내어서 에틸알코올이나 아세톤 속에서 조심스럽게 천천히 흔들어서 세척하거나, 알코올이나 아세톤 속에서 수 시간 방치한 후 꺼내어 건조함으로써 기판 위에의 TiO2 전극막의 형성이 완료된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 교육용 인공광합성 태양전지는 주위에서 손쉽게 구할 수 있는 소재와 간단한 장치를 이용하여 제조할 수 있도록 부품의 일부를 개조하고, 미리 제작하여 제공함으로써, 다음과 같은 장점 및 효과를 갖는다.
첫째, 인공광합성 태양전지의 제작에 필요한 모든 재료를 지니고 있고, 특별한 장치를 이용하여야만 제작이 가능한 TiO2 나노슬러리, 전해질, 실링 필름을 미리 제조하여 준비된 상태로 제공함으로써, 알코올램프와 쇠그물 이외의 다른 장비가 필요 없이 학교의 실험실이나 가정에서 용이하게 태양전지를 제조할 수 있다.
둘째, TiO2막을 형성하기 위한 나노슬러리로 200℃ 정도의 저온에서도 소결이 가능한 저가의 TiO2 광촉매 나노 슬러리를 사용함으로써, TiO2의 제조에 필요한 볼밀과 소결로 없이도 TiO2 나노 다공질막을 형성할 수 있다.
셋째, 고가의 염료 대신, 주위에서 쉽게 구할 수 있는 녹색식물의 잎에 있는 엽록소와 식물의 천연염료를 광흡수 염료로 사용하므로, 광합성의 효과를 확인할 수 있다.
Claims (7)
- 상부 투명기판;상기 상부 투명기판과 대향하여 위치하는 하부 투명기판;상기 상부 투명기판의 내측 표면에 형성된 도전성 투명전극;상기 도전성 투명전극 위에 형성된 것으로 그 표면에는 천연 염료가 흡착된 TiO2 다공질 음극 전극;상기 하부 투명기판 위에 박막형태로 형성되며, 상기 음극전극에 대응하는 흑연으로 이루어진 양극부로서의 상대전극;상기 TiO2 다공질 음극 전극과 상기 상대전극 사이에 충전된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조.
- 제 1항에 있어서,상기 TiO2 다공질 음극 전극은 닥터 브레이드법에 의해 TiO2 전극용 슬러리를 이용하여 전극막을 형성하고, 상기 TiO2 전극용 슬러리는 5 ~ 100 nm 크기의 TiO2 나노입자와 물을 포함한 용매로 구성되고, 상기 TiO2 전극용 슬러리 중 TiO2 나노입자의 함량은 3 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조.
- 제 1항에 있어서,상기 상대 전극은 흑연 또는 흑연심을 지닌 연필을 상기 도전성 투명전극을 문질러서 도포한 흑연막으로 제조하는 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 TiO2 다공질 음극 전극은 기판 위에서 전극을 형성할 부분에 대응하는 영역이 개방되도록 배치된 20 ~ 100 μm 두께의 플라스틱 테이프를 부착하고, 상기 기판 위에 상기 TiO2 전극용 슬러리를 떨어뜨린 후 유리막대를 이용하여 평탄하게 밀어서 전극을 형성한 후, 상기 플라스틱 테이프를 뜯어내어 원하는 패턴의 전극을 형성하고, 상기 전극이 형성된 상기 기판을 열처리하여 고온 건조함으로써 얻은 TiO2 전극막인 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조.
- 제 1항에 있어서, 상기 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판 사이에 위치하여 상기 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판의 간격을 유지하면서 상기 전해질의 누액을 방지하는 씰링용 필름을 더 포함하고, 플라스틱 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조.
- 제 1항에 있어서,상기 천연 염료는 색소를 지닌 식물의 잎과 열매를 알코올 또는 아세톤을 이용하여 추출하거나 용해시키고, 상기 색소를 지닌 용액에 상기 TiO2 다공질 음극 전극을 침지시켜 상기 TiO2 다공질 음극전극에 흡착 및 염색되는 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성 태양전지의 구조.
- 표면에 천연 염료가 흡착된 TiO2 전극이 포함된 음극기판과 흑연으로 이루어진 상대전극 기판과 상기 음극기판과 상기 상대전극의 사이에 씰링용 필름을 위치시키는 단계;상기 음극기판과 상기 상대전극 기판 사이의 공간에 전해액을 채우는 단계;상기 음극기판과 상기 상대전극 기판에 압력을 가함으로 상기 씰링용 필름에 의해 상기 전해액의 누액 발생을 방지하면서 교육용 인공광합성태양전지를 조립하는 것을 특징으로 하는 교육용 인공광합성태양전지의 조립방법.
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