KR100976236B1 - Packaged organic and inorganic pv device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패키징된 유기 및 무기 PV 소자에 관한 것으로서, 제 1 전극과; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극과; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 삽입되는 전해질 층 및; 상기 제 1 전극, 제 2 전극 및 전해질 층을 몰딩하는 클리어 몰딩 컴파운드(CMC)를 포함하는 패키징된 유기 및 무기 PV 소자를 제공한다. 게다가, 본 발명을 구성하는 유기 및 무기 PV 소자는 전면 전극(양극), 후면 전극(음극) 및, 전해질로 구성되어 있으며, 전면 전극 상에 금속층을 형성하여 유기 및 무기 PV 소자의 면저항을 감소시켰다.The present invention relates to a packaged organic and inorganic PV device, comprising: a first electrode; A second electrode opposed to the first electrode; An electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode; Provided is a packaged organic and inorganic PV device comprising a clear molding compound (CMC) for molding the first electrode, second electrode and electrolyte layer. In addition, the organic and inorganic PV devices of the present invention are composed of a front electrode (anode), a rear electrode (cathode), and an electrolyte, and a metal layer is formed on the front electrode to reduce the sheet resistance of the organic and inorganic PV devices. .
PV 패키징, 유기 및 무기 PV, 클리어 몰딩 컴파운드(CMC) PV Packaging, Organic and Inorganic PV, Clear Molding Compound (CMC)
Description
본 발명은 유기 및 무기 PV 소자를 클리어 몰딩 컴파운드(Clear Molding Compound; CMC)를 이용하여 패키징하는 것에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는 기존의 유기 및 무기 PV 소자를 광 투과성이 우수한 CMC로 패키징함으로써, 상기 PV 소자의 출력을 향상시킨 고성능의 PV 소자를 제공할 수 있는 패키징된 유기 및 무기 PV 소자에 관한 것이다.The present invention relates to the packaging of organic and inorganic PV devices using Clear Molding Compound (CMC). More specifically, the present invention relates to a packaged organic and inorganic PV device capable of providing a high-performance PV device with improved output of the PV device by packaging existing organic and inorganic PV devices into a CMC having excellent light transmittance.
일반적으로, 포토볼타익스(photovoltaics; PV)는 빛을 전기로 직접 변환 시켜 전기를 발생시키는 소자이다. PV는 태양전지란 명칭으로 시계, 계산기에서부터 이동통신 기지국, 인공위성 등 폭넓은 분야에서 활용되고 있다.In general, photovoltaics (PV) is a device that generates electricity by converting light directly into electricity. PV is a solar cell and is used in a wide range of fields such as clocks and calculators, mobile communication base stations, and satellites.
PV 소자는 구성 성분 상 무기계와 나노 유기계로 분류되는데, 현재는 무기계의 실리콘 타입 PV 소자가 가장 많이 쓰이는 추세이나, 나노 유기 PV도 기존의 무기 PV를 대체할 차세대 PV로서 지속적으로 연구되고 있다.PV devices are classified into inorganic and nano-organic components. Currently, inorganic silicon-type PV devices are used most frequently, but nano-organic PV is continuously being studied as a next-generation PV to replace existing inorganic PV.
또한, 염료감응계 PV는 동일 조건하에서 기존 실리콘에 비해 10% 이상 출력 이 우수하며, 흐린 날에도 20% 이상의 높은 출력을 낼 수 있다고 여겨진다,In addition, dye-sensitized PV is more than 10% better than conventional silicon under the same conditions, it is believed to be able to output more than 20% even on cloudy days.
유기 고분자계 PV는 플렉시블 초박막 특성이 가능하여 차세대 정보통신용 전원으로 응용될 전망이다. 또한, 나노 유기 PV는 광전변환 효율 및 장기 안전성이 우수하고 제작단가가 저렴하며 활용 분야가 다양할 것으로 기대되나, PV 모듈 구성 요소인 강화 유리 소재를 대체할 재료의 부재로 그 적용분야가 한정적이었다.Organic polymer-based PV is expected to be applied as a next generation information and communication power source because of its flexible ultra thin film properties. In addition, nano organic PV is expected to have excellent photoelectric conversion efficiency, long-term safety, low manufacturing cost, and various fields of application, but its application field is limited as a material that can replace tempered glass material, which is a component of PV module. .
본 발명은 기존의 유기 및 무기 PV 소자의 패키징 공정에 CMC를 사용함으로써, 광 투과성을 높여 추가적인 비용 증가 없이 매우 간편하게 출력 전압을 향상시켜 전력 효율을 높여 PV 소자의 출력 전압을 향상시킨 패키징된 유기 및 무기 PV 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.By using the CMC in the packaging process of the existing organic and inorganic PV devices, the present invention provides a packaged organic and an improved output voltage of the PV device by increasing the light transmittance and increasing the output voltage very easily without increasing the additional cost. It is an object to provide an inorganic PV device.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극과; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 삽입되는 전해질 층 및; 상기 제 1 전극, 제 2 전극 및 전해질 층을 몰딩하는 CMC를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the packaged organic and inorganic PV device according to the present invention comprises a first electrode; A second electrode opposed to the first electrode; An electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode; And CMC molding the first electrode, the second electrode and the electrolyte layer.
또한, 상기 제 1 전극은 후면 전극(음극)이고, 상기 제 2 전극은 전면 전극(양극)인 것을 특징으로 한다.The first electrode may be a rear electrode (cathode), and the second electrode may be a front electrode (anode).
또한, 상기 제 1 전극은 금속기판 상에 Ru계 염료가 흡착되어진 반도체 산화물층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the first electrode is characterized in that the semiconductor oxide layer is a Ru-based dye is adsorbed on a metal substrate.
또한, 상기 제 2 전극은 유리기판을 형성하고, 상기 유리기판 상에 백금층을 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the second electrode may be formed by forming a glass substrate and coating a platinum layer on the glass substrate.
또한, 상기 제 2 전극은 그 위에 금속층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second electrode is characterized in that a metal layer is formed thereon.
또한, 상기 전해질 층은 C-polymer로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the electrolyte layer is characterized in that consisting of C-polymer.
실리콘 PV 및 화합물반도체 PV 등과 같은 무기 PV 소자와, 염료감응 PV 및 유기고분자 PV 등과 같은 유기 PV 소자를 포함하는 유기 및 무기 PV 소자를 CMC로 패키징함으로써 기존 패키징 방식에 비해 광 투과성을 높여 추가적인 비용 증가 없이 매우 간편하게 출력 전압을 향상시켜 전력 효율을 높여 PV 소자의 출력 전압을 향상시킬 수 있으므로, 각종 대규모 경비시설에서부터 휴대기기에 이르기까지 다양한 분야에 적용할 수 있다.Inorganic PV devices, such as silicon PV and compound semiconductor PV, and organic and inorganic PV devices, including organic PV devices such as dye-sensitized PV and organic polymer PV, are packaged with CMC to increase light transmission and increase additional costs compared to conventional packaging methods. Without increasing the output voltage, it is possible to improve the output voltage of PV devices by increasing the power efficiency, which can be applied to various fields from large-scale security facilities to portable devices.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자를 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the packaged organic and inorganic PV devices according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a client's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.Like numbers refer to like elements throughout the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 유기 및 무기 PV 소자의 정면도이다. 1 is a front view of an organic and an inorganic PV device according to the present invention.
상기 유기 및 무기 PV 소자(10) 제 1 전극(후면 전극; 음극; 14), 제 2 전극(전면 전극; 양극; 11), 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 채워진 전해질층(13) 및 제 2 전극 상에 코팅된 금속층(12)으로 구성되어 있다.The organic and inorganic PV devices 10 a first electrode (back electrode; cathode; 14), a second electrode (front electrode; anode; 11), and an
상기 유기 및 무기 PV 소자(10)는 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이에 비해 현저히 길게 구성되어 있어서 가로방향의 저항이 길이에 비례하여 커진다. 이러한 저항의 증가는 전류를 낮추어 결과적으로 생산되는 전력 효율을 떨어뜨리게 되는데, 이러한 효율 저하를 방지하기 위해 금속층(12)을 도입한다. 코팅된 금속층(12)은 상기 유기 및 무기 PV 소자의 전면 전극의 면저항을 현저히 낮추어 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 금속층은 구리, 아연, 알루미늄 등과 같은 금속을 포함한다.The organic and
도 2는 본 발명에 따른 유기 및 무기 PV 소자(10)의 후면도이다.2 is a rear view of the organic and
후면에서 보았을 때는 금속층(12)이 관찰되지 않는 구조이다.When viewed from the rear, the
도 3은 본 발명에 따른 유기 및 무기 PV 소자(10)의 측면도로서, 전술된 도 1 및 도 2와 함께 본 발명의 유기 및 무기 PV 소자(10)의 구조를 좀더 명확하게 해 준다. 전술된 도 1에서 설명한 바와 같이 제 1 전극(14)과 제 2 전극(11)은 서로 대향하게 형성되어 두 개의 양 전극을 이루고 그 사이에 전해질층(13)이 형성된다. 금속층(12)이 상기 제 2 전극 상에 형성되어 있다.FIG. 3 is a side view of the organic and
도 4는 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 후면도이다.4 is a rear view of a packaged organic and inorganic PV device according to the present invention.
전술된 바와 같이 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자는 두 개의 전극(400,420)과 두 전극 사이의 전해질층(410)으로 구성되어 있다. 두 개의 전극은 각각 제 1 전극(420)과 제 2 전극(410)으로 나누어질 것이다. 제 1 전극(420)은 금속기판(422) 상에 형성되며, 그리고 그 위에 반도체 산화물층(421)이 형성되어 이루어진다.As described above, the packaged organic and inorganic PV devices according to the present invention consist of two
제 2 전극(400)은 유리기판(401)이 형성되고, 그 위에 백금층(402)이 코팅되어 있는 구성을 가진다. 상기 제 2 전극(400)의 백금층(402)은 상기 제 1 전극(420)의 반도체 산화물층(421)과 대향되게 배치된다.The
제 1 전극(420)과 제 2 전극(400) 사이 공간에 채워져 있는 전해질층(410)은 C-polymer로 구성되어 있다.The
최종적으로, 상기 제 1 전극(420), 제 2 전극(400) 및 전해질층(410)을 광 투과성이 우수한 CMC(440)로 몰딩한다.Finally, the
도 5는 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 측면도이다.5 is a side view of a packaged organic and inorganic PV device according to the present invention.
상기 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 제 2 전극의 유리기판(401) 상에 금속층(430)이 코팅되어 있다. 유리기판(401)을 포함하는 투명전극의 면저항은 단위 면적당(cm2) 수십 Ω이 된다.The
이러한 면저항을 감소시키기 위해 상기의 금속층(430)이 코팅되면 면저항이 거의 0 Ω으로 현저히 감소되어 전류의 감소를 줄이고 생산 전력의 효율을 높일 수 있게 된다.When the
상기 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 구체적인 작동은 다음과 같다.The specific operation of the packaged organic and inorganic PV devices is as follows.
태양광의 가시광선은 투과성이 우수한 CMC(440)를 통하여 제 2 전극(400)을 구성하고 있는 유리기판(401) 및 백금층(402)을 투과하고, 전해질층(410)을 투과하여 제 1 전극(420)에 다다르게 된다.Visible light of sunlight passes through the
제 1 전극(420)에 도달한 가시광선은 반도체 산화물층(421)의 표면에 흡착된 염료를 바닥상태로부터 들뜬 상태로 여기시키며, 여기된 염료는 전자를 반도체 산화물층(421)에 주입하게 된다. 반도체 산화물층(421)에 주입된 전자는 금속기판(422)을 통하여 외부회로(도시되지 않음)로 전자를 방출하게 된다.The visible light reaching the
외부회로에서 전기적 작업을 완성한 전자는 외부회로와 전기적으로 연결된 제 2 전극(400)의 금속층(430)을 통하여 유리기판(401)과 백금층(402)에 전달되게 된다. 상기 백금층(402)에 도달한 전자는 전해질층(410)의 산화/환원 작용에 의하여 가시광선을 흡수하여 전자를 방출하여 산화된 염료를 환원시킴으로써, 상기 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 한 사이클 동작이 완료된다.Electrons that have completed electrical work in the external circuit are transferred to the
전술된 바와 같이, 제 1 전극(420), 제 2 전극(400) 및 전해질층(410)을 광 투과성이 우수한 CMC(440)로 몰딩함으로써, 고성능의 패키징된 유기 및 무기 PV 소자를 제공할 수 있다.As described above, by molding the
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실 시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but such embodiments are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention, so that those skilled in the art to which the present invention pertains can practice the above without departing from the spirit of the present invention. Various changes, modifications or adjustments to the example will be possible. Therefore, the protection scope of this invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all changes, modifications or adjustments.
도 1은 본 발명에 따른 유기 및 무기 PV 소자의 정면도이다.1 is a front view of an organic and an inorganic PV device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 유기 및 무기 PV 소자의 후면도이다2 is a rear view of organic and inorganic PV devices according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 유기 및 무기 PV 소자의 측면도이다3 is a side view of an organic and an inorganic PV device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 후면도이다4 is a rear view of a packaged organic and inorganic PV device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 패키징된 유기 및 무기 PV 소자의 측면도이다.5 is a side view of a packaged organic and inorganic PV device according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11, 400: 제 2 전극 12, 430: 금속층11, 400:
13, 410: 전해질 층 14, 420: 제 1 전극13, 410:
401: 유리기판 402: 백금층401: glass substrate 402: platinum layer
421: 반도체 산화물층 422: 금속기판421: semiconductor oxide layer 422: metal substrate
440: CMC440: CMC
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