KR101001548B1 - 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지 - Google Patents
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Abstract
광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지를 개시한다. 상기 염료감응 태양전지는, 반도체 전극, 이에 대향되게 배치된 대향전극, 상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극의 사이에 개재되고 염료가 흡착되어 있는 산화물 반도체층, 상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극의 사이에 충진된 전해질 용액, 상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극 사이를 소정 간격으로 이격되게 구획하여 단위셀들을 형성하는 스페이서; 및 상기 단위셀들 사이에 패터닝된 금속배선을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 여기전자의 전극으로의 이동속도가 증가되어 염료감응 태양전지의 대면적화 및 모듈화시 일어나는 효율 저하현상이 개선된다.
Description
도 1은 종래의 염료감응 태양전지의 개략도이다.
도 2는 종래의 염료감응 태양전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 염료감응 태양전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 태양전지의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 반도체 전극 111 : 반도체 전극용 기판
112 : 반도체 전극용 투명 도전성 박막 120 : 대향 전극
121 : 대향 전극용 기판
122 : 대향 전극용 투명 도전성 박막 123 : 도전성 박막층
130 : 산화물 반도체층 132 : 주입구 봉입용 유리
134 : 밀봉부 136 : 주입구
140 : 산화 환원 전해질 용액 142 : 단위셀
150 : 금속배선 160 : 스페이서
본 발명은 태양전지에 관한 것으로 자세하게는 나노 입자의 전이금속 산화물 반도체 전극을 포함하는 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 특히 모듈을 구성하는 단위셀과 단위셀 사이이 공간에 금속배선이 위치하여 여기전자의 전극으로의 이동속도를 증가시켜 대면적 모듈제조시 발생하는 광전변환효율 저하현상을 획기적으로 개선하여 광전류가 증가하는 효과를 얻을 수 있는 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
현재까지 알려진 종래의 염료감응 태양전지는 통상 그라첼 셀(Graetzel cell)로 불리는 감광성 염료 분자와 나노 입자의 산화티타늄으로 이루어지는 산화물 반도체를 이용한 광전기화학 태양전지로 기존의 실리콘 태양전지에 비해 제조단가가 저렴하고, 투명한 전극으로 인해 건물 외벽 유리창이나 유리 온실 등으로의 응용이 가능하여 많은 연구가 이루어지고 있다.
도 1은 이러한 염료감응 태양전지를 개략적으로 도시한 것으로, 도면을 참조하면, 제 1 전극(1)과 제 2 전극(2)이 구비되어 있고, 그 사이에 염료(5)가 흡착된 다공질막(3)과 전해질(4)이 개재되어 있다. 도 1에서 염료감응 태양전지 내로 태양광이 입사되면 광양자는 먼저 염료(5)에 흡수되고, 여기 상태로 된 염료가 전자를 다공질막(3)을 이루는 전이금속 산화물의 전도대로 보낸다. 여기서, 전자는 제 1 전극(1)으로 이동한 후 외부 회로로 흘러가서 전기 에너지를 전달하고, 에너지를 전달한 만큼 맞은 에너지 상태가 되어 제 2 전극(2)으로 이동한다. 염료(5) 는 다공질막(3)의 전이금속 산화물에 전달한 전자의 개수만큼을 전해질(4)로부터 공급받아 원래의 상태로 돌아가게 되는데, 전해질(4)은 산화환원에 의해 제 2 전극(2)으로부터 전자를 받아 염료(5)에 전달하는 역할을 담당한다.
이러한 태양전지는 제조단가가 저렴하고 친환경적이라는 이점이 있으나, 다공질막이 도포된 제 1 전극과 전해질간의 계면에서의 전자와 홀의 재결합으로 인하여 에너지 변환효율이 낮아서 실제 적용하는데 제한이 있었으며, 이를 해결하기 위하여, 도 2와 같은 구조의 태양전지가 창안되었다.
도 2를 참조하면, 두 개의 판상 전극인 제 1 전극(10) 및 제 2 전극(20)이 서로 대향된 샌드위치 구조이고, 제 1 전극(10)의 일면에는 나노입자로 이루어진 다공질막(30)이 도포되어 있으며, 다공질막(30)의 나노입자 표면에는 가시광 흡수로 전자가 여기되는 광 감응 염료가 흡착되어져 있다. 상기 제 1 전극(10) 및 제 2 전극(20)은 지지대(60)에 의해 접합되어 고정되며, 이들 사이의 공간은 산화환원용 전해질(40)로 채워져 있다.
상기 제 1전극(10)은 투명한 플라스틱 기판 또는 유리 가판상에 주석함유 산화인듐 등을 포함하는 전도성 필름(14)이 코팅된 것을 사용한다. 제 1 전극(10)의 일면에는 적어도 2층으로 구비된 완충층(50)이 형성된다. 완충층(50)은 그 위에 형성될 다공질막(30)의 전도띠 에너지 준위 이하인 전도띠 에너지 준위를 가지는 물질로 이루어진 제 1 층(51)과, 상기 제 1 층(51)의 전도띠 에너지 준위 이상의 전도띠 에너지 준위를 갖는 제 2 층(52)을 구비한다. 이들 이들 제 1 층(51)과 제 2 층(52)은 다공질막(30)의 나노입자보다 더 작은 입경을 가져 조직이 치밀하다. 상기 제 1 층(51)에 의해, 제 1 전극(10)과 전해질(40) 간의 계면 특성을 개선시켜 계면에서의 홀-전자 재결합을 줄여 전자 집적 특성을 향상시킨다.
상기와 같은 구조의 종래의 염료감응 태양전지에 있어서, 태양전지의 광전변환효율은 태양빛의 흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하므로 효율을 증가시키기 위해서는 백금전극의 반사율을 높이거나, 수 마이크로 크기의 반도체 산화물 광산란자를 섞어서 제조하여 태양빛의 흡수를 증가시키거나 염료의 흡착량을 높여 전자의 생성량을 늘이는 방법, 생성된 여기전자가 다시 전자-홀 재결합이 일어나 소멸되는 것을 막아주는 방법, 여기전자의 이동속도를 증가시키기 위한 각 계면 및 전극의 표면저항 개선 등의 방법이 고려되었다. 하지만, 대면적으로 제조하거나 모듈로 제조시 낮아지는 광전변환효율로 인해 실제 응용에 많은 제한이 있었으며, 대형화하는데도 많은 문제점이 있었다.
본 발명은 염료감응 태양전지의 문제점 중 하나인 대면적화 및 모듈제조시에 투명전극의 선저항 증가에 기인한 여기전자의 이동속도의 감소로 인해 광전변화효율이 급격히 떨어지는 단점을 해결하기 위해 산화물 반도체 전극용 투명전극 위에 금속배선을 설치하여 전자 이동속도를 증가시켜 효율 감소현상을 개선하는데 그 목적이 있다.
특히, 금속배선이 모듈 단위셀과 직접 접촉하지 않게 스페이서 부분에 배치함으로써 전해액과 산화물 반도체층과의 직접 접촉을 피하여 단락을 방지하고 전해액에 의한 부식현상을 없애 기존의 금속배선층에서 요구되는 부가적인 차폐층이 필 요없는 염료감응 태양전지를 제공하는 데 발명의 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광전변화소자를 이용한 염료감응 태양전지는,
반도체 전극;
이에 대향되게 배치된 대향전극;
상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극의 사이에 개재되고 염료가 흡착되어 있는 산화물 반도체층;
상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극의 사이에 충진된 전해질 용액;
상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극 사이를 소정 간격으로 이격되게 구획하여 단위셀들을 형성하는 스페이서; 및
상기 단위셀들 사이에 패터닝된 금속배선을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 반도체 전극은 반도체 전극용 기판과 그 기판상에 형성되는 반도체 전극용 투명 도전성 박막을 포함한다.
또한, 상기 대향전극은 대향 전극용 기판, 그 기판상에 형성되는 대향전극용 투명 도전성 박막 및 상기 대향전극용 투명 도전성 박막상에 형성되는 도전성 박막층을 포함한다.
상기 도전성 박막층은 백금을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속배선은 상기 스페이서에 의해 상기 전해질 용액과 격리되어 있다.
한편, 상기 금속배선은 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Fe, Ni, Ti, Zr 중에서 하나 또 는 둘 이상의 금속의 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속배선은 상기 금속의 페이스트를 스크린 프린팅법, 인쇄법, 디스펜서법 중 하나의 방법으로 패터닝하여 형성될 수 있다.
상기 금속배선은 상기 금속의 콜로이드 용액을 스크린 프린팅법, 인쇄법, 디스펜서법 중 하나의 방법으로 패터닝하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 금속배선은 상기 금속의 박막을 리소그래피 공정을 포함하는 화학증착법, 스퍼터링 증착법 및 전해박막법 중 어느 하나의 방법에 의해 에칭하여 형성될 수 있다.
상기 금속배선은 상기 스페이서에 의해 상기 전해질 용액과 격리되어 있다.
상기 금속배선의 폭은 상기 스페이서의 폭보다 작은 것이 바람직하다.
특히, 상기 금속배선의 두께는 0.1㎛ 내지 30㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 단위셀은 정사각형인 것이 바람직하다.
상기 단위셀의 한변의 길이는 0.1㎜ 내지 30㎜ 일 수 있다.
상기 단위셀의 개수는 1 또는 그 이상이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 태양전지의 전극의 광효율 향상을 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 염료감응 태양전지를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 태양전지의 개략적인 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지는, 두 개의 판상전극인 반도체 전극(110)과 대향전극(120)이 서로 대향된 샌드위치 구조이고, 상기 반도체 전극(110)과 상기 대향전극(120)의 사이에는 염료가 흡착되어 있는 산화물 반도체층(130)이 개재된다. 특히 산화물 반도체층(130)은 반도체전극(110)의 일면에 형성된다.
상기 반도체 전극(110) 및 상기 대향전극(120)의 사이에는 산화환원용 전해질 용액(140)이 채워지며, 상기 반도체 전극(110) 및 상기 대향 전극(120) 사이에는 그 공간을 소정 간격으로 이격되게 구획하여 단위셀들(142)을 형성하여 격벽 역할을 하는 스페이서(160)가 형성된다. 또한, 상기 단위셀들(142) 사이, 즉 단위셀과 단위셀이 구획되는 공간에는 금속배선이 패터닝된다.
상기 반도체 전극(110)은 반도체 전극용 기판(111)과 그 일면에 형성된 반도체 전극용 투명 도전성 박막(112)을 포함한다. 기판재료는 투광성이 양호하고 태양전지의 음극으로 사용가능한 유리, 폴리에틸렌프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 등이 사용되어질 수 있다. 상기 반도체 전극용 기판(111)의 일면에 코팅되는 반도체 전극용 투명 도전성 박막(112)은 주석함유 산화인듐(ITO) 또는 불소함유 산화주석(FTO) 등의 투명 전도성 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 투명한 반도체 전극(110)을 통하여 태양광이 투과하여 입사될 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 구조의 반도체 전극에 대향하여 위치되는 상기 대향전극(120)은 대향 전극용 기판(121), 그 기판상의 일면에 형성되는 대향전극용 투명 도전성 박막(122)을 구비하며, 상기 대향전극용 투명 도전성 박막(122)의 일면에는 백금 또는 귀금속 물질을 포함하는 도전성 박막층(123)이 형성된다.
상기 대향전극(120)을 구성하는 대향전극용 기판(121)은 PET, PEN, PC, PP, PI, TAC 중 어느 하나를 포함하는 투명한 플라스틱 기판 또는 유리기판인 것이 바람직하다. 한편, 대향전극용 투명 도전성 박막(122)은 주석함유 산화인듐(ITO) 또는 불소함유 산화주석(FTO) 등으로 이루어진 투명 도전성 박막이다.
상기 대향 전극용 투명 도전성 박막(122)의 일면에 형성되는 도전성 박막층(123)은 상기 대향 전극용 투명 도전성 박막(122) 상에 유기용제(MeOH, EtOH, IPA 등)에 용해된 H2PtCl6 용액을 습식 코팅한 후 400℃ 이상의 공기중 또는 산소 분위기에서 고온열처리 등을 방법으로 형성되거나 전해도금 또는 PVD(스퍼터링, 전자빔 증착 등)을 통하여 백금으로 이루어진 도전성 박막층이다. 여기서 습식 코팅은 스핀코팅, dip 코팅, 플로우 코팅 등이 사용된다.
즉, 본 발명의 태양전지는, 광감응 염료분자가 흡착된 반도체 전극(110)과 백금을 포함하는 도전성 박막층(123)이 코팅된 대향전극(120) 그리고 반도체 전극(110)과 대향전극(120) 사이에 충진된 산화-환원 전해질 용액(140)으로 이루어지며, 상기 반도체 전극(110)은 주석함유 산화인듐(ITO) 또는 불소함유 산화주석(FTO) 등이 코팅된 투명 도전성 유리기판인 반도체 전극용 기판(111)을 포함하며, 투명 도전성 고분자 필름과 상기 기판 위에서 산화물 반도체층(130)를 지지하며 전해질 용액(140)을 충진하기 위해 단위셀(142)를 형성하도록 설치되는 스페이서(160) 위치에 금속배선(150)이 건식 혹은 습식의 방법으로 배치된다.
반도체 전극(110)과 대향전극(120)은 백금 성분의 도전성 박막층(123)과 산화물 반도체층(130)이 마주보도록 배열한 뒤 전극 사이에 서린(Surlyn, Du pont사의 상품명)과 같은 고분자층을 스페이서(160)로 산화물 반도체 층의 금속배선(150) 위에 정확히 위치하도록 배치하고 약 100??의 온도에서 압착하여 부착한다. 스페이서(160)로는 서린 이외에도 각종 고분자 접착제를 디스펜스 법으로 배치하여 도포한다.
산화-환원 전해질 용액(140)은 I- 보급원으로서 0.5M 의 테트라 프로필암모늄 아이오다이드(tetrapropylammonium iodide) 혹은 0.8M 리튬 아이오다이드(LiI) 를 0.05M 의 요오드(I2)과 함께 아세토니트릴(acetonitrille)에 용해시켜 제조한다.
한편, 상기 금속배선(150)은 상기 스페이서(160)에 의해 단위셀(142)에 충진된 상기 전해질 용액(140)과 격리되어 있다. 이러한, 상기 금속배선(150)은 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Fe, Ni, Ti, Zr 중에서 하나 또는 둘 이상의 금속의 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 금속배선은 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Fe, Ni, Ti, Zr 중에서 하나 또는 둘 이상의 금속의 페이스트를 공지의 패터닝 방법인 스크린 프린팅법, 인쇄법, 디스펜서법 중 하나의 방법으로 패터닝하여 형성될 수 있다. 선택적으로, 상기 금속배선은 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Fe, Ni, Ti, Zr 중에서 하나 또는 둘 이상의 금속의 콜로이드 용액을 스크린 프린팅법, 인쇄법, 디스펜서법 중 하나의 방법으로 패터닝하여 형성될 수 있다.
상기 금속배선은 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Fe, Ni, Ti, Zr 중에서 하나 또는 둘 이상의 금속의 박막을 리소그래피 공정을 포함하는 화학증착법, 스퍼터링 증착법 및 전해박막법 중 어느 하나의 방법에 의해 에칭하여 형성될 수도 있다.
특히, 상기 금속배선(150)이 전해질 용액(140)과 격리되도록 하기 위하여, 상기 금속배선(150)의 폭은 상기 스페이서(160)의 폭보다 작게 형성된다. 즉, 상기 금속배선(150)은 스페이서(160)에 의해 매립되어 각각의 단위셀(142)과 단위셀(142) 사이에 형성된 스페이서의 경로를 따라 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 금속배선은 스페이서(160)에 의해 구획된 단위셀(142)들 사이의 경계부를 따라 단위셀들을 포위하는 형태로 형성된다. 따라서, 단위셀의 개수가 증가되더라도 각각의 단위셀을 구획하는 스페이서에 매립되어 금속배선(150)이 형성되므로 단위셀들의 개수가 증가하여 태양전지의 면적이 대형화되고 모듈화되더라도 이에 따라 금속배선도 확장 설치될 수 있으므로 여기전자의 전극으로의 이동 속도를 증가시킬 수 있게 되고 이로 인하여 효율 저하 현상이 방지된다.
또한, 금속배선의 두께는 0.1㎛ 내지 30㎛ 인 것이 바람직하다. 한편, 상기 단위셀은 사각형을 이루는 것이 일반적이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 스페이서(160)가 구획하는 단위셀의 형상에 따라 상기 금속배선은 스페이서에 매립되어 대향전극이나 전해질 용액에 노출되지 않게 형성되어야 한다.
한편, 단위셀의 형상이 사각형을 이룬다면, 상기 단위셀의 한변의 길이는 0.1㎜ 내지 30㎜ 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 단위셀의 개수는 1 또는 그 이 상일 수 있다. 이 경우, 상기 금속배선(150)은 각각의 단위셀을 구획하는 스페이서의 경로를 따라 반도체 전극(110)상에 형성되어 스페이서(160)에 의해 매립된다.
다음으로 본 발명이 제시하는 금속배선층이 형성된 반도체 전극을 구비한 태양전지 구체적 제조단계에 대해 설명한다.
기판 재료로는 투광성이 양호하고 태양전지의 음극으로 사용가능한 유리, 폴리에틸렌프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 등이 있으며 주석 함유 산화인듐(ITO) 또는 불소 함유 산화주석(FTO) 등의 투명 전도성 물질층이 코팅된 것을 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판의 도전층 위에 산화물 반도체가 자리하는 위치와 모듈 형성시 각 단위셀(142) 사이에 전극사이 단락 방지와 전해질 용액 충진공간을 부여하기 위한 스페이서(160)의 위치가 정해지며, 본 발명의 금속배선(150)은 스페이서가 놓여지는 위치에 동일한 패턴으로 형성되어야 하며 금속배선(150)의 폭은 스페이서(160)의 폭 이하로 유지되어야 금속배선이 스페이서 외부로 노출되지 않아 전해질 용액과의 직접 접촉이 방지된다.
금속 배선층의 패턴은 여러 가지 방법으로 형성할 수 있는데, 그 중 하나는 반도체 전극(110)의 표면에 직접 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 도전성이 높은 금, 금합금, 은, 은합금, 백금, 백금합금 중 어느 하나의 성분을 가지는 금속성 미립자의 금속 페이스트 또는 금속성 콜로이드 용액을 스크린 프린팅 기법, 인쇄법, 디스펜스 법 중 선택된 하나의 방법에 의해 패턴을 형성할 수 있으며, 이 밖에 패턴 형성을 위해 리소그라피 공정을 포함하는 CVD, 스프터링과 같은 증착방법을 이용하여 형성할 수도 있다. 또한 전해박막법에 의해 형성된 금속 박막을 에칭을 통해 패턴을 형성할 수도 있다.
상기의 방법 중 선택된 하나의 방법으로 원하는 패턴을 형성한 다음, 금속배선 사이에 산화물 반도체 전극을 형성하기 위해 산화물 반도체의 페이스트를 도포 한 뒤 열처리공정을 통해 산화물 입자간 네킹을 형성한다. 위와 같이 형성된 전극을 광감응 염료 예를 들면 Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 등의 메탈 콤플렉스 형태의 화합물, 바람직하게는 루테늄 염료분자(Ru-dye)를 흡착시켜 산화물 반도체 전극(110)을 완성한다.
한편, 상기 대향전극(120)은 주석함유 산화인듐(ITO) 또는 불소 함유 산화주석(FTO) 등이 코팅된 투명 도전성 유리기판 또는 투명 도전성 고분자 필름과 상기 기판 위에 유기용제(MeOH, EtOH, IPA 등)에 용해된 H2PtCl6 용액의 습식코팅(스핀 코팅, dip코팅, flow코팅 등) 후 400?? 이상의 공기중 또는 산소분위기에서의 고온열처리 등의 방법으로 형성되거나 전해도금 또는 PVD(스퍼터링, 전자빔증착 등)으로 백금 성분의 도전성 박막층(123)을 코팅하여 형성된다.
본 발명에서 제시된 바와 같이 제조된 반도체 전극(110)과 대향전극(120)은 백금 성분의 도전성 박막층(123)과 산화물 반도체층(130)이 마주보도록 배열한 뒤 전극 사이에 서린(surlyn)과 같은 고분자층을 스페이서로 산화물 반도체 층의 금속배선 위에 정확히 위치하도록 배치하고 약 100??의 온도에서 압착하여 부착한다. 스페이서로는 서린 이외에도 각종 고분자 접착제를 디스펜스 법으로 배치하여 도포할 수도 있다.
단위셀(142)에 충진되는 산화-환원 전해질 용액(140)은 I- 보급원으로 0.5M 의 테트라 프로필암모늄 아이오다이드(tetrapropylammonium iodide) 혹은 0.8M 리튬 아이오다이드(LiI) 을 0.05M 의 요오드(I2)과 함께 아세토니트릴(acetonitrille)에 용해시켜 제조한다. 이러한 성분의 전해질 용액(140)은 조립된 반도체 전극과 대향전극에 있어서 대향전극을 관통하여 형성된 주입구(136)를 통하여 주입되며, 채워진 후에 상기 주입구는 에폭시 수지 혹은 서린으로 형성된 밀봉부에 의해 실링되며 그 상부에 주입구 봉입용 유리(132)가 형성되어 태양전지를 완성한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 염료감응 태양전지의 산화물 반도체 전극의 투명전극 위에 금속 배선층을 추가 설치함으로써 염료로부터 생성된 여기전자의 전극으로의 이동속도를 증가시켜 염료감응 태양전지의 대면적화 및 모듈화시 일어나는 효율 저하현상을 개선하여 기존의 배선층이 없는 경우에 대비 35% 효율 증가를 가져 올 수 있었으며 또한 기존의 금속배선층과 달리 대향전극과의 단락 방지 및 전해질 충진을 위해 설치되는 스페이서 밑에 배치함으로써 보호막층 또는 차폐층으로 불리는 전해액, 산 화물층과의 단락현상 방지 및 전해액에 의한 배선의 부식을 막아주는 특별한 코팅층을 제조하는 공정을 줄여주는 효과가 있다.
Claims (15)
- 반도체 전극;이에 대향되게 배치된 대향전극;상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극의 사이에 개재되고 염료가 흡착되어 있는 산화물 반도체층;상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극의 사이에 충진된 전해질 용액;상기 반도체 전극 및 상기 대향 전극 사이를 소정 간격으로 이격되게 구획하여 단위셀들을 형성하는 스페이서; 및상기 단위셀들 사이에 패터닝된 금속배선을 포함하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체 전극은 반도체 전극용 기판과 그 기판상에 형성되는 반도체 전극용 투명 도전성 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 2 항에 있어서,상기 대향전극은 대향 전극용 기판, 그 기판상에 형성되는 대향전극용 투명 도전성 박막 및 상기 대향전극용 투명 도전성 박막상에 형성되는 도전성 박막층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 3 항에 있어서,상기 도전성 박막층은 백금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속배선은 상기 스페이서에 의해 상기 전해질 용액과 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속배선은 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Fe, Ni, Ti, Zr 중에서 하나 또는 둘 이상의 금속의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속배선은 상기 금속의 페이스트를 스크린 프린팅법, 인쇄법, 디스펜서법 중 하나의 방법으로 패터닝하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속배선은 상기 금속의 콜로이드 용액을 스크린 프린팅법, 인쇄법, 디스펜서법 중 하나의 방법으로 패터닝하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속배선은 상기 금속의 박막을 리소그래피 공정을 포함하는 화학증착법, 스퍼터링 증착법 및 전해박막법 중 어느 하나의 방법에 의해 에칭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속배선은 상기 스페이서에 의해 상기 전해질 용액과 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 10 항에 있어서,상기 금속배선의 폭은 상기 스페이서의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 10 항에 있어서,상기 금속배선의 두께는 0.1㎛ 내지 30㎛ 인 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 단위셀은 정사각형인 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 13 항에 있어서,상기 단위셀의 한변의 길이는 0.1㎜ 내지 30㎜ 인 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 단위셀의 개수는 1 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지.
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