KR101015550B1 - Dye­sensitized solar cell module - Google Patents

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Abstract

염료감응 태양전지 모듈이 제공된다.Dye-sensitized solar cell modules are provided.

본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈은 제 1 전극이 연결설치된 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 대향되는 타측에 연결설치되고 그 일측면에 상기 제 1 전극에 대향되도록 제 2 전극이 연결설치된 제 2 기판 및 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 충진된 전해질을 포함하는 단위 염료감응 태양전지를 적어도 두 개 이상 구비하되, 상기 각각의 염료감응 태양전지는 상기 제 1 또는 제 2 기판상에 적층된 그리드에 의하여 연결되는 염료감응 태양전지 모듈에 있어서, 상기 그리드는 상기 태양전지의 벽면으로부터 일정 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 본 발명에 의하면 전해질 주입구를 전체 기판에 2개로 한정이 가능하여 전해질 누액의 가능성을 낮출 수 있으며, 보호막이 도포된 그리드를 사용하여 더불어 밀봉부재를 사용을 하지 않고도 전해질에 의한 그리드의 부식을 효과적으로 방지할 수 있다. The dye-sensitized solar cell module according to the present invention comprises: a first substrate having a first electrode connected thereto; A unit including a second substrate connected to the other side facing the first substrate and having a second electrode connected to one side thereof so as to face the first electrode, and an electrolyte filled between the first substrate and the second substrate A dye-sensitized solar cell module comprising at least two dye-sensitized solar cells, wherein each dye-sensitized solar cell is connected by a grid stacked on the first or second substrate, wherein the grid is the solar cell. Including a dye-sensitized solar cell module, characterized in that spaced apart from the wall by a predetermined distance, according to the invention can be limited to two electrolyte injection holes on the entire substrate can lower the possibility of electrolyte leakage, the protective film is applied The grid can be used to effectively prevent corrosion of the grid by the electrolyte without the use of sealing members. There.

Description

염료감응 태양전지 모듈{Dye­sensitized solar cell module}Dye-sensitized solar cell module

본 발명은 염료감응 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 전해질 주입구를 전체 기판에 2개로 한정이 가능하여 전해질 누액의 가능성을 낮추었을 뿐 아니라 밀봉부재를 사용을 하지 않고도 전해질에 의한 그리드의 부식을 방지할 수 있는 염료감응 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module, and more specifically, it is possible to limit the number of electrolyte inlets to two entire substrates, which not only lowers the possibility of electrolyte leakage but also corrodes the grid by the electrolyte without using a sealing member. It relates to a dye-sensitized solar cell module that can prevent the.

염료감응 태양전지 중에서 대표적인 것으로는 1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 등이 개발한 나노입자 산화티타늄을 이용한 염료감응 태양전지가 있다. 이 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 제조단가가 저렴하고 전극이 투명하여 건물 외벽 유리창이나 유리온실 등에 응용이 가능하다는 이점이 있으나, 광전변환 효율이 낮아 실제 적용에는 제한이 있다. A typical dye-sensitized solar cell is a dye-sensitized solar cell using nanoparticle titanium oxide, which was developed by Michael Gratzel of the Swiss National Lausanne Institute of Technology in 1991. This dye-sensitized solar cell has the advantage that the manufacturing cost is cheaper than the conventional silicon solar cell, and the electrode is transparent, so that it can be applied to a glass wall or a glass greenhouse of a building, but the photoelectric conversion efficiency is low, and thus the practical application is limited.

이러한 염료감응 태양전지는 염료분자가 흡착된 나노결정 산화물필름이 코팅된 투명의 전도성 전극, 금속 플라티늄 등이 코팅된 상대전극 및 산화-환원의 작용을 하는 전해질로 구성된다.The dye-sensitized solar cell is composed of a transparent conductive electrode coated with a nanocrystalline oxide film on which dye molecules are adsorbed, a counter electrode coated with metal platinum, and an electrolyte for redox action.

이와 같은 구성을 갖는 염료감응 태양전지는 하나의 기판에 하나의 염료감응 태양전지를 구비시켜 사용하거나, 하나의 기판 위에 다수개의 염료감응 태양전지를 서로 연결시켜 모듈형태로 사용하게 된다. The dye-sensitized solar cell having such a configuration is used by having one dye-sensitized solar cell on one substrate or by connecting a plurality of dye-sensitized solar cells on one substrate to be used in a module form.

여기서, 상기 다수의 염료감응 태양전지를 연결설치하여 사용하는 염료감응 태양전지 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, Z-series 형태의 직렬 모듈로 제작되어 사용될 수 있는바, 두 개의 판상 투명전극으로서 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4)이 서로 접합된 샌드위치 구조를 갖고, 하나의 투명전극인 제 1 기판(2)의 이면에 이산화티타늄 등으로 구성된 상대전극인 제 1 전극(6)을 구비하고, 다른 하나의 투명전극인 제 2 기판(4)에 백금 등으로 구성된 상대전극인 제 2 전극(8)을 구비하고, 상기 제 1 전극(6) 및 제 2 전극(8)이 각각 구비된 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4) 사이의 공간에 전해질(18)이 충진된 형태를 하나의 단위 셀(cell)로 하여 다수의 셀을 금속 그리드(10)로 서로 연결설치하여 구성한다.Here, the dye-sensitized solar cell module used by connecting and installing the plurality of dye-sensitized solar cells can be used as a series module of the Z-series type, as shown in Figure 1, as two plate-shaped transparent electrode The first electrode 6 having a sandwich structure in which the first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded to each other, and a counter electrode formed of titanium dioxide or the like on the back surface of the first substrate 2, which is one transparent electrode. And a second electrode 8, which is a counter electrode made of platinum or the like, on the second substrate 4, which is another transparent electrode, wherein the first electrode 6 and the second electrode 8 are respectively A plurality of cells are connected to each other by a metal grid 10 using a form in which an electrolyte 18 is filled in a space between the first and second substrates 2 and 4 provided as one unit cell. To configure.

이때, 상기 그리드(10)는 통상적으로 전해질(18)에 취약하므로 상기 그리드의 외부를 밀봉부재(14)로 감싸 전해질(18)과 접촉되는 것을 방지하고, 전체 염료감응 태양전지 모듈을 구성하는 염료감응 태양전지 중 외측에 위치하는 염료감응 태양전지의 벽면을 밀봉부재(14)로 마감시켜 전해질(18)이 외부로 누액되는 것을 방지한다. At this time, since the grid 10 is typically vulnerable to the electrolyte 18, the outside of the grid is wrapped with a sealing member 14 to prevent contact with the electrolyte 18, the dye constituting the entire dye-sensitized solar cell module The wall surface of the dye-sensitized solar cell located on the outside of the sensitized solar cell is closed with the sealing member 14 to prevent the electrolyte 18 from leaking to the outside.

또한, 상기 각각의 염료감응 태양전지의 사이에 구비되는 그리드(10)와 이웃하게 기판(2,4) 표면에 코팅된 도전성 필름(22)에 에칭부(16)를 구비시켜 염료감응 태양전지 내부에서 발생하는 전자가 다른 염료감응 태양전지로 병렬로 흐르지 않도록 한다. In addition, the etching unit 16 is provided on the conductive film 22 coated on the surfaces of the substrates 2 and 4 adjacent to the grid 10 provided between the respective dye-sensitized solar cells to form the inside of the dye-sensitized solar cell. Prevent electrons from flowing in parallel to other dye-sensitized solar cells.

한편, 상기 금속 그리드(10)는 염료감응 태양전지인 셀의 경계면으로서, 상기 셀의 일측 벽면으로부터 이에 대향되는 타측 벽면까지 연장되도록 연결설치되어 셀, 즉 염료감응 태양전지에 충진된 전해질(18)이 다른 염료감응 태양전지로 이동되지 못하도록 구성된다.Meanwhile, the metal grid 10 is a boundary surface of a cell which is a dye-sensitized solar cell. The metal grid 10 is connected to extend from one wall of the cell to the other wall opposite to the cell, that is, an electrolyte 18 filled in a cell, that is, a dye-sensitized solar cell. It is constructed to prevent it from being transferred to other dye-sensitized solar cells.

그러므로 상기 염료감응 태양전지 각각에 전해질(18)을 주입하기 위해서는 해당 염료감응 태양전지마다 전해질 주입구(12)가 별도로 두 개 구비된다.Therefore, in order to inject the electrolyte 18 into each of the dye-sensitized solar cells, two electrolyte injection holes 12 are provided for each dye-sensitized solar cell.

이와 같은 종래의 염료감응 태양전지를 다수개 연결설치한 염료감응 태양전지 모듈은 주로 건자재 일체형 광전변환(BIPV, building intergrated photovoltaic)분야에 적용되므로 모듈의 내부 구성이 안정적이어야 하지만, 다수의 전해질 주입구가 구비되어 있으므로 전해질 주입구와 측면 격벽을 통해 전해질이 누액될 가능성이 높고, 전해질이 누액되었을 경우 이를 복구하기 곤란하여 염료감응 태양전지의 상용화에 문제점으로 작용하고 있다. The dye-sensitized solar cell module in which a plurality of such dye-sensitized solar cells are connected and installed is mainly applied to a building material integrated photovoltaic (BIPV) field, but the internal structure of the module must be stable, but a plurality of electrolyte injection holes Since the electrolyte is more likely to leak through the electrolyte injection hole and the side partition walls, it is difficult to recover the electrolyte when the electrolyte leaks, which is a problem in the commercialization of dye-sensitized solar cells.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전해질 누액을 최소화시키고 염료감응 태양전지 모듈 내의 활성공간을 증대시켜 효율을 극대화한 염료감응 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, the problem to be solved by the present invention provides a dye-sensitized solar cell module to minimize the electrolyte leakage and increase the active space in the dye-sensitized solar cell module to maximize efficiency It is.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위해서,In order to achieve the above object,

제 1 전극이 연결설치된 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 대향되는 타측에 연결설치되고 그 일측면에 상기 제 1 전극에 대향되도록 제 2 전극이 연결설치된 제 2 기판 및 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 충진된 전해질을 포함하는 단위 염료감응 태양전지를 적어도 두 개 이상 구비하되, 상기 각각의 염료감응 태양전지는 상기 제 1 또는 제 2 기판상에 적층된 그리드에 의하여 연결되는 염료감응 태양전지 모듈에 있어서, 상기 그리드는 상기 태양전지의 벽면으로부터 일정 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공한다.A first substrate to which the first electrode is connected; A unit including a second substrate connected to the other side facing the first substrate and having a second electrode connected to one side thereof so as to face the first electrode, and an electrolyte filled between the first substrate and the second substrate A dye-sensitized solar cell module comprising at least two dye-sensitized solar cells, wherein each dye-sensitized solar cell is connected by a grid stacked on the first or second substrate, wherein the grid is the solar cell. It provides a dye-sensitized solar cell module, characterized in that spaced apart from the wall by a predetermined distance.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 그리드의 말단과 벽면의 이격거리가 1 내지 5 mm일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the distance between the end of the grid and the wall surface may be 1 to 5 mm.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 그리드는 전해질과 접촉되지 않도록 보호막이 도포된 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the grid may be a protective film is applied so as not to contact the electrolyte.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 보호막은 실리콘, 에폭 시, FSG(Fluorinate Silica Glass), SiNx, SiOx, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리이미드 및 폴리메틸아크릴레이트로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 x는 정수일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the protective film is composed of silicon, epoxy, FSG (Fluorinate Silica Glass), SiNx, SiOx, polycarbonate, polyarylate, polyethersulfone, polyimide and polymethylacrylate Any one selected from the group, wherein x may be an integer.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 염료감응 태양전지에 전해질을 동시에 주입하기 위한 공통 주입구가 더 구비되는 것이 바람직하다.According to another preferred embodiment of the present invention, it is preferable that a common injection hole for simultaneously injecting an electrolyte into the plurality of dye-sensitized solar cells is further provided.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전해질 주입구가 염료감응 태양전지 모듈의 외측에 위치하는 염료감응 태양전지에 각각 구비되는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the electrolyte injection hole may be provided in each of the dye-sensitized solar cell located on the outside of the dye-sensitized solar cell module.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전해질 주입구를 개폐할 수 있도록 마개가 더 구비된 것이 바람직하다.According to another preferred embodiment of the present invention, it is preferable that a stopper is further provided to open and close the electrolyte inlet.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 그리드와 연결설치되는 제 1 기판 및 제 2 기판 표면 일측에 전자가 제 1 기판 및 제 2 기판을 따라 병렬로 이동하지 못하도록 하는 에칭부가 더 구비된 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, an etching portion for preventing electrons from moving in parallel along the first and second substrates on one side of the surface of the first and second substrates connected to the grid is further provided. Can be.

본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈은 전해질 주입구의 수를 줄이면서도, 염료감응 태양전지의 셀 내에 전해질을 용이하게 투입할 수 있도록 하여 전해질 누액의 가능성을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 그리드 위에 얇은 실리콘 박막을 입히고 소성함으로 전해질에 의한 그리드의 부식을 방지하고, 이에 따라 밀봉부재를 사용을 하지 않아도 되며, 밀봉부재를 사용하지 않고도, 전해질에 의한 그리드의 부식을 막을 수 있어 결과적으로 접착공간이 줄어드는 반면 활성공간(active region)은 효과적으로 늘여 여백을 줄일 수 있는 장점이 있다.The dye-sensitized solar cell module according to the present invention enables to easily inject the electrolyte into the cell of the dye-sensitized solar cell while reducing the number of electrolyte injection holes, thereby minimizing the possibility of electrolyte leakage and thin silicon on the grid. The coating and firing of the thin film prevents corrosion of the grid by the electrolyte, thus eliminating the need for the use of sealing members, and preventing the corrosion of the grid by the electrolyte without the use of the sealing member, resulting in reduced adhesion space. The active region has the advantage of effectively increasing the margin and reducing the margin.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

구체적으로, 본 발명은 제 1 전극이 연결설치된 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 대향되는 타측에 연결설치되고 그 일측면에 상기 제 1 전극에 대향되도록 제 2 전극이 연결설치된 제 2 기판 및 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 충진된 전해질을 포함하는 단위 염료감응 태양전지를 적어도 두 개 이상 구비하되, 상기 각각의 염료감응 태양전지는 상기 제 1 또는 제 2 기판상에 적층된 그리드에 의하여 연결되는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 상기 그리드는 상기 태양전지의 벽면으로부터 일정 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 한다. Specifically, the present invention includes a first substrate connected to the first electrode; A unit including a second substrate connected to the other side facing the first substrate and having a second electrode connected to one side thereof so as to face the first electrode, and an electrolyte filled between the first substrate and the second substrate At least two dye-sensitized solar cells, each dye-sensitized solar cell includes a dye-sensitized solar cell module connected by a grid stacked on the first or second substrate, the grid is the solar Characterized in that spaced apart from the wall surface of the battery by a predetermined distance.

본 발명은 염료감응 태양전지의 벽면으로부터 일정 거리만큼 이격되어 상기 벽면으로부터 이격된 공간으로 전해질이 용이하게 이동되므로 전체 염료감응 태양전지 모듈을 구성하는 염료감응 태양전지 중 하나 또는 두 개에 별도로 전해질 주입구를 구비시켜 전체 염료감응 태양전지에 전해질을 주입시킬 수 있으므로, 전해질의 누액을 최소화한 것에 특징이 있다.The present invention is an electrolyte injection hole separately in one or two of the dye-sensitized solar cell constituting the entire dye-sensitized solar cell module because the electrolyte is easily moved to a space spaced from the wall by a certain distance from the wall surface of the dye-sensitized solar cell Since the electrolyte can be injected into the entire dye-sensitized solar cell, it is characterized by minimizing leakage of the electrolyte.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위로 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only for explaining the present invention specifically, and is not limited to the scope of the present invention by the following description.

도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 구성을 나타내는 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 전해질 주입구의 형태를 나타내는 구성도이다. 상기 도면에서, 2는 제 1 기판, 4는 제 2 기판, 6은 제 1 전극, 8은 제 2 전극, 10은 그리드, 12는 전해질 주입구, 14는 밀봉부재, 15는 보호막, 16은 에칭부, 18은 전해질, 20은 벽면, 22는 도전성 필름을 나타낸다.3 is a plan view showing the configuration of the dye-sensitized solar cell according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the dye-sensitized solar cell according to the present invention, Figure 5 is an electrolyte injection hole of the dye-sensitized solar cell according to the present invention It is a block diagram which shows the form of. In the figure, 2 is the first substrate, 4 is the second substrate, 6 is the first electrode, 8 is the second electrode, 10 is the grid, 12 is the electrolyte injection hole, 14 is the sealing member, 15 is the protective film, 16 is the etching portion. , 18 represents an electrolyte, 20 represents a wall surface, and 22 represents a conductive film.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 염료감응 태양전지 모듈은 거시적인 관점에서 하나의 단위 염료감응 태양전지를 다수개, 특정적으로 적어도 두 개 이상 서로 연결설치하여 구성된다.3 to 5, the dye-sensitized solar cell module according to the present invention is configured by connecting a plurality of unit dye-sensitized solar cells, in particular at least two or more from a macroscopic perspective.

상기 염료감응 태양전지는 제 1 전극(6)이 연결설치된 제 1 기판(2); 상기 제 1 기판(2)에 대향되는 타측에 연결설치되고 그 일측면에 상기 제 1 전극(2)에 대향되도록 제 2 전극(8)이 연결설치된 제 2 기판(4) 및 상기 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4) 사이에 충진된 전해질(18)을 포함한다. The dye-sensitized solar cell includes a first substrate 2 having a first electrode 6 connected thereto; A second substrate 4 and the first substrate connected to the other side facing the first substrate 2 and having a second electrode 8 connected to one side thereof so as to face the first electrode 2; 2) and an electrolyte 18 filled between the second substrate 4.

여기서, 상기 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4)은 빛, 특정적으로 태양광이 투과하는 동시에 염료감응 태양전지의 외관을 제공하는 것으로서, 이러한 목적으로 사용되는 당업계의 통상적인 기판이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethlen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethylene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이 트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP, cellulose acetate propinonate) 중 적어도 하나를 포함하는 플라스틱재 또는 유리재를 사용하는 것이 좋다.Here, the first substrate 2 and the second substrate 4 is to provide the appearance of the dye-sensitized solar cell at the same time the light, specifically the sunlight is transmitted, the conventional substrate in the art used for this purpose Any of these may be used, but preferably, polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR, polyacrylate), polyether imide (PEI, polyetherimide), polyethylene naphthalate (PEN, polyethlen napthalate), Polyethylene terepthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate pro It is preferable to use a plastic or glass material containing at least one of cellulose acetate propinonate (CAP).

이때, 상기 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4)의 일측 표면에는 염료감응 태양전지에 제공된 가시광선을 염료가 흡수하며 여기된 전자가 이동하는 경로로서 전도성 물질, 예를 들면 ITO, FTO, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), SnO2-Sb2O3 등을 포함하는 전도성 필름(22)이 더 코팅된다. At this time, the surface of one side of the first substrate 2 and the second substrate 4, the dye absorbs the visible light provided to the dye-sensitized solar cell, and the conductive electrons, for example, ITO, FTO Is further coated with a conductive film 22 including ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), SnO 2 -Sb 2 O 3 , and the like.

본 발명에 따른 제 1 전극(6)은 상기 제 1 기판(2)의 표면 일측, 특정적으로 전도성 필름(22)의 상부 일측에 구비되어 음극(-) 역할을 하는 것으로서, 통상적으로 나노 다공질막의 형태로 존재하는 TiO2, ZnO, SnO2 등과 같은 넓은 밴드갭을 가진 n형 산화물로 구성되는 것이 좋고, 이 표면에 단분자 층의 염료가 흡착됨으로써 태양광이 입사되면, 염료속의 페르미 에너지 부근의 전자가 태양에너지를 흡수하여 전자가 채워지지 않은 상위 준위로 여기된다. The first electrode 6 according to the present invention is provided on one side of the surface of the first substrate 2, specifically on the upper side of the conductive film 22 to serve as a cathode (-). It is preferable to be composed of n-type oxides having a wide bandgap such as TiO 2 , ZnO, SnO 2, etc., which exist in the form. The electrons absorb solar energy and are excited to higher levels where the electrons are not filled.

본 발명에 따른 제 2 전극(8)은 상기 제 2 기판(4)의 표면 일측, 특정적으로 전도성 필름(22)의 상부 일측에 구비되어 전해질 속에 있는 이온의 산화-환원 반응의 촉매로 작용하여 표면에서의 산화-환원 반응을 통해 전해질 속의 이온에 전자를 제공하는 상대전극인 양극(+) 역할을 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 전극이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 탄소나노튜브, 나노 카본블랙, 그래파이트 분말, 전도성 고분자 및 백금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 사용하는 것이 좋다.   The second electrode 8 according to the present invention is provided on one side of the surface of the second substrate 4, specifically on the upper side of the conductive film 22 to act as a catalyst for the oxidation-reduction reaction of ions in the electrolyte. It serves as a positive electrode (+), which is a counter electrode that provides electrons to ions in the electrolyte through an oxidation-reduction reaction on the surface, and is not particularly limited as long as it is an electrode commonly used in the art for this purpose. It is preferable to use at least one material selected from the group consisting of carbon nanotubes, nano carbon black, graphite powder, conductive polymers and platinum.

본 발명에 따른 전해질(18)은 제 1 전극(6)이 구비된 제 1 기판(2) 및 제 2 전극(8)이 구비된 제 2 기판(4) 사이의 공간에 충진되어 산화-환원반응에 의하여 전자를 전달하는 역할을 하는 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 전해질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만 바람직하게는 테트라프로필암모늄, 아세토나이트릴 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. The electrolyte 18 according to the present invention is filled in the space between the first substrate 2 with the first electrode 6 and the second substrate 4 with the second electrode 8 to reduce the oxidation-reduction reaction. It is possible to use any of the conventional electrolytes in the art for this purpose, as it serves to transfer electrons by, but preferably tetrapropylammonium, acetonitrile or mixtures thereof.

한편, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈은 전술한 단위 염료감응 태양전지를 적어도 두 개 이상 구비하되, 상기 각각의 염료감응 태양전지가 그리드(10), 특정적으로 금속 그리드(10)를 통해 서로 연결설치된다.Meanwhile, the dye-sensitized solar cell module according to the present invention includes at least two unit dye-sensitized solar cells as described above, wherein each dye-sensitized solar cell is connected to the grid 10, specifically, through the metal grid 10. Are connected to each other.

이때, 상기 그리드(10)는 각각의 염료감응 태양전지의 경계면인 동시에 각각의 염료감응 태양전지에서 생성된 전자의 이동경로를 제공하는 것으로서, 그 형태는 길이방향을 기준으로 양측 말단이 벽면, 특정적으로 염료감응 태양전지의 벽면으로부터 일정거리, 예를 들면 약 1 내지 2 mm 만큼 이격되어 상기 이격된 공간으로 전해질(18)의 이동이 가능하다.At this time, the grid 10 is a boundary surface of each dye-sensitized solar cell and at the same time provides a movement path of electrons generated in each dye-sensitized solar cell. In general, the electrolyte 18 may be moved to a spaced distance from the wall surface of the dye-sensitized solar cell by, for example, about 1 to 2 mm.

보다 바람직하게, 상기 그리드의 말단과 벽면의 이격거리는 특정 수치에 한정되는 것은 아니나, 1 내지 5 mm인 것이 바람직한데, 이격거리가 1 mm 미만인 경우 상기 이격된 공간으로 전해질이 이동할 때 벽면이나 그리드와의 마찰력이 커서 이동이 용이하지 않고, 결과적으로 각각의 단위 염료감응 태양전지에 전해질이 충분히 충진되지 않는 문제가 생긴다. 또한 이격거리가 5 mm를 초과하는 경우에는 그 리드의 길이가 짧아지거나, 염료감응 태양전지 모듈의 크기가 커지므로 염료감응 태양전지의 효율이 떨어지게 되어 바람직하지 않다. More preferably, the distance between the end of the grid and the wall is not limited to a specific value, but is preferably 1 to 5 mm. When the distance is less than 1 mm, the wall and grid are separated when the electrolyte moves to the space. Because of its high frictional force, it is not easy to move, and as a result, each unit dye-sensitized solar cell has a problem that the electrolyte is not sufficiently filled. In addition, when the separation distance exceeds 5 mm, the length of the lead becomes short or the size of the dye-sensitized solar cell module becomes large, which is not preferable because the efficiency of the dye-sensitized solar cell decreases.

한편, 상기 그리드(10)는 전해질(18)에 의해 용이하게 부식될 수 있으므로, 본 발명에서는 상기 그리드에 전해질과 접촉되지 않도록 보호막(15)을 도포하여 전해질과 접촉되지 않도록 한다. 상기 보호막은 박막을 만들어 그리드를 보호할 수 있는 것이면 특정한 물질에 제한되지 않으나, 바람직하게는 실리콘, 에폭시,FSG(Fluorinate Silica Glass), SiNx, SiOx, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리이미드 및 폴리메틸아크릴레이트로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 x는 정수일 수 있다. 상기 실리콘은 상기 실리콘(silicon)은 원자 번호 14번 "규소"(Si)의 영어 이름이며, 넓은 의미로 규소와 산소로 이뤄진 고분자 화합물을 의미한다. 본 발명에 의해, 그리드(10) 위에 얇은 실리콘 박막을 입히고 소성하면 종래 그리드(10)가 전해질(18)에 접촉되는 것을 막기 위해 상기 그리드(10)로부터 일정 공간을 두고 밀봉부재(14)로 차단했던 것에 비하여 별도의 밀봉부재(14)의 사용 없이 전해질(18)에 의한 그리드(10)의 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다. 특히, 도 4를 참고하면, 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4)에 각각 연결된 그리드(10)가 서로 맞물려, 하나의 그리드(10)를 형성하게 되는데, 이 경우에 각각의 기판에 연결된 그리드 사이에 보호막이 도포되어 있지만, 상기 보호막은 그리드에 얇게 도포되어 있어, 저항이 작으므로 그리드의 역할을 하는데 문제가 없다. 일례로, 상기 그리드에 실리콘을 도포하는 경우, 저항이 0 내지 2 옴 정도이므로 그리드의 역할을 충분히 할 수 있다. 또한, 보호막(15)이 도포된 그리드(10)를 사용하면, 밀봉부재(14)에 의한 접착공간이 줄어들어 활성공간을 효과적으로 늘여 태양전지의 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, the grid 10 can be easily corroded by the electrolyte 18, in the present invention by applying a protective film 15 to the grid so as not to contact the electrolyte so as not to contact with the electrolyte. The protective film is not limited to a specific material as long as it can form a thin film to protect the grid, but is preferably silicon, epoxy, Fluorinate Silica Glass (FSG), SiNx, SiOx, polycarbonate, polyarylate, polyethersulfone, poly Mead and any one selected from the group consisting of polymethylacrylate, wherein x may be an integer. The silicon is the English name of "silicon" (Si) is the atomic number 14, it means a high molecular compound consisting of silicon and oxygen in a broad sense. According to the present invention, when a thin silicon thin film is coated on the grid 10 and fired, the conventional grid 10 is blocked by the sealing member 14 with a predetermined space from the grid 10 to prevent the grid 10 from contacting the electrolyte 18. Compared to the above, there is an advantage of preventing corrosion of the grid 10 by the electrolyte 18 without the use of a separate sealing member 14. In particular, referring to FIG. 4, grids 10 respectively connected to the first substrate 2 and the second substrate 4 are meshed with each other to form one grid 10. Although a protective film is applied between the connected grids, the protective film is applied to the grid thinly, so that the resistance is small, there is no problem in the role of the grid. For example, when the silicon is applied to the grid, since the resistance is about 0 to 2 ohms, the role of the grid may be sufficient. In addition, the use of the grid 10 coated with the protective film 15, there is an advantage that the adhesive space by the sealing member 14 is reduced to effectively increase the active space to maximize the efficiency of the solar cell.

도 1을 참고하면, 종래 염료감응 태양전지 모듈을 구성하는 그리드(10)는 염료감응 태양전지의 벽면(20)으로부터 이에 대향되는 타측 벽면(20)까지 확장되도록 구비되어 각각의 염료감응 태양전지 내부가 서로 격리됨으로써 해당 전해질이 다른 염료감응 태양전지 내부로 이동될 수 없게 구성되어, 각각의 염료감응 태양전지에 전해질을 주입할 수 있는 전해질 주입구를 각각 구비시켜야 하지만, 도 3에 도시된 바대로, 본 발명에 따른 그리드(10)는 벽면(20)으로부터 이격된 공간으로 전해질이 용이하게 이동되므로 전체 염료감응 태양전지 모듈을 구성하는 염료감응 태양전지 중 하나 또는 두 개에 별도로 전해질 주입구(12)를 구비시켜 전체 염료감응 태양전지에 전해질(18)을 주입시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, the grid 10 constituting the conventional dye-sensitized solar cell module is provided to extend from the wall surface 20 of the dye-sensitized solar cell to the other side wall 20 opposite thereto. Are isolated from each other so that the electrolyte cannot be moved into another dye-sensitized solar cell, and each of the dye-sensitized solar cells should be provided with an electrolyte injection hole for injecting an electrolyte, as shown in FIG. The grid 10 according to the present invention, since the electrolyte is easily moved to the space spaced from the wall surface 20, the electrolyte injection hole 12 separately to one or two of the dye-sensitized solar cell constituting the entire dye-sensitized solar cell module The electrolyte 18 may be injected into the entire dye-sensitized solar cell.

한편, 상기 전해질 주입구(12)가 염료감응 태양전지 모듈의 외측에 위치하는 염료감응 태양전지에 각각 구비되는 것일 수 있다.On the other hand, the electrolyte injection hole 12 may be provided in each of the dye-sensitized solar cell located on the outside of the dye-sensitized solar cell module.

또한, 상기 전해질 주입구(12)는 염료감응 태양전지의 상단 표면 일측에 형성될 수 있지만, 필요에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 염료감응 태양전지를 구성하는 제 1 기판(2), 및 제 2 기판(4)의 측면에 형성될 수도 있다.In addition, although the electrolyte injection hole 12 may be formed on one side of the upper surface of the dye-sensitized solar cell, as shown in FIG. 5, the first substrate 2 constituting the dye-sensitized solar cell, and the second is required. It may be formed on the side of the substrate 4.

본 발명에 따른 전해질 주입구(12)는 접착제 등에 의해 영구적으로 폐쇄될 수도 있지만, 상기 주입구(12)를 개폐시킬 수 있는 마개를 별도로 구비시켜 필요에 따라 전해질(18)을 교체하거나 충전할 수 있도록 한다. The electrolyte injection hole 12 according to the present invention may be permanently closed by an adhesive or the like, but is provided with a plug for opening and closing the injection hole 12 so that the electrolyte 18 may be replaced or charged as necessary. .

한편, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 제 1 기판(2) 및 제 2 기 판(4)의 표면에 코팅되어 구비되는 전도성 필름(22)의 경우, 하나의 염료감응 태양전지에서 여기된 전자가 이동되는 경로를 제공하는바, 이러한 전자의 이동이 병렬흐름을 갖지 못하도록 상기 그리드(10)와 연결설치되는 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4) 표면 일측에 전자가 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4)을 따라 병렬로 이동하지 못하도록 단절되는 에칭부(16)가 더 구비된다.Meanwhile, in the case of the conductive film 22 coated and provided on the surfaces of the first substrate 2 and the second substrate 4 of the dye-sensitized solar cell module according to the present invention, the dye-sensitized solar cell is excited in one dye-sensitized solar cell. It provides a path for the electrons to move, so that the electrons on the side of the first substrate 2 and the second substrate 4 which are connected to the grid 10 so that the movement of the electrons do not have parallel flow, the first substrate An etching portion 16 is further provided which is cut off so as not to move in parallel along the second substrate 2 and the second substrate 4.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 에칭부(16)에 보호막으로 사용된 물질이 포함되는 것이 바람직한데, 보호막으로 사용된 물질(15)이 포함됨으로 전자가 제 1 기판(2) 및 제 2 기판(4)을 따라 병렬로 이동하지 못하도록 더욱 효과적으로 단절할 수 있다.As shown in FIG. 4, it is preferable that a material used as a protective film is included in the etching part 16. The material 15 used as the protective film is included, so that electrons are transferred to the first substrate 2 and the second substrate. It can be more effectively disconnected to prevent movement in parallel along (4).

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 사용양태를 살펴보면 다음과 같다. Looking at the use of the dye-sensitized solar cell module according to the present invention having the above-described configuration is as follows.

먼저, 제 1 기판(2)으로 태양광이 입사되면, 상기 제 1 기판(2)에 구비되는 염료가 부착된 제 1 전극(6)의 염료 속의 페르미 에너지 부근의 전자가 태양에너지를 흡수하여 전자가 채워지지 않은 상위 준위로 여기된다.First, when sunlight is incident on the first substrate 2, electrons in the vicinity of Fermi energy in the dye of the first electrode 6 with the dye attached to the first substrate 2 absorb the solar energy Is excused by an unfilled upper level.

이때, 전자가 빠져나간 하위 준위의 빈자리, 즉 산화된 염료는 전해질 속의 이온이 전자를 제공함으로써 다시 채워지고, 염료에 전자를 제공한 이온은 양극인 제 2 전극(8)으로 이동하여 전자를 제공받는다.At this time, the vacant position of the lower level, ie, the oxidized dye, from which the electrons escape, is refilled by the ions in the electrolyte providing electrons, and the ions providing the electrons to the dye move to the second electrode 8, which is an anode, to provide electrons. Receive.

그 다음, 여기된 염료의 전자는 제 1 전극(6) 및 제 1 기판(2)에 구비된 전도성 필름(22)을 순차적으로 통과하여 그리드(10)로 이동된다. 이때, 그리드(10)와 이웃하는 위치에 구비된 제 1 기판(2) 또는 제 2 기판(4)의 표면, 즉 전도성 필름(22)에 전자가 이동하지 못하도록 에칭부(16)가 형성되어 전자가 제 1 기판(2) 또는 제 2 기판(4)의 전도성 필름(22)을 따라 병렬흐름을 하지 못하도록 한다. 그 다음 상기 그리드(10)를 따라 이동한 전자는 제 2 기판(4)에 구비된 전도성 필름(22) 및 제 2 전극(8)을 순차적으로 통과하여 다른 염료감응 태양전지로 이동한다. Then, electrons of the excited dye are sequentially passed through the conductive film 22 provided on the first electrode 6 and the first substrate 2 to be moved to the grid 10. At this time, the etching unit 16 is formed to prevent electrons from moving on the surface of the first substrate 2 or the second substrate 4, that is, the conductive film 22, provided at a position adjacent to the grid 10. Prevents parallel flow along the conductive film 22 of the first substrate 2 or the second substrate 4. Then, the electrons moved along the grid 10 sequentially pass through the conductive film 22 and the second electrode 8 provided on the second substrate 4 to move to another dye-sensitized solar cell.

그 후, 전술한 과정을 거쳐 직렬로 이동한 전자는 염료감응 태양전지의 일측에 구비되는 전극으로 이동한 후 외부회로로 이동한다.Then, the electrons moved in series through the above-described process moves to an electrode provided on one side of the dye-sensitized solar cell and then moves to an external circuit.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다. 그러므로 상술한 실시예는 모든 면에서 예시적이며, 이에 한정되지 않는다. As described above, the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are illustrative in all respects, and are not limited thereto.

도 1은 종래의 염료감응 태양전지의 구성을 나타내는 평면도이다.1 is a plan view showing the configuration of a conventional dye-sensitized solar cell.

도 2는 종래의 염료감응 태양전지의 구성을 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional dye-sensitized solar cell.

도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 구성을 나타내는 평면도이다.3 is a plan view showing the configuration of the dye-sensitized solar cell according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 구성을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the configuration of the dye-sensitized solar cell according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 전해질 주입구의 형태를 나타내는 구성도이다.Figure 5 is a block diagram showing the shape of the electrolyte injection port of the dye-sensitized solar cell according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : 제 1 기판 4 : 제 2 기판2: first substrate 4: second substrate

6 : 제 1 전극 8 : 제 2 전극6: first electrode 8: second electrode

10 : 그리드 12 : 전해질 주입구10 grid 12 electrolyte injection hole

14 : 밀봉부재 15 : 보호막14 sealing member 15 protective film

16 : 에칭부 18 : 전해질16 etching part 18 electrolyte

20 : 벽명 22 : 도전성 필름20 wall name 22: conductive film

Claims (8)

제 1 전극이 연결설치된 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 대향되는 타측에 연결설치되고 그 일측면에 상기 제 1 전극에 대향되도록 제 2 전극이 연결설치된 제 2 기판 및 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 충진된 전해질을 포함하는 단위 염료감응 태양전지를 적어도 두 개 이상 구비하되, 상기 각각의 염료감응 태양전지는 상기 제 1 또는 제 2 기판상에 적층된 그리드에 의하여 연결되는 염료감응 태양전지 모듈에 있어서,A first substrate to which the first electrode is connected; A unit including a second substrate connected to the other side facing the first substrate and having a second electrode connected to one side thereof so as to face the first electrode, and an electrolyte filled between the first substrate and the second substrate In the dye-sensitized solar cell module having at least two dye-sensitized solar cells, each dye-sensitized solar cell is connected by a grid stacked on the first or second substrate, 상기 그리드는 상기 태양전지의 벽면으로부터 일정 거리만큼 이격되고The grid is spaced a certain distance from the wall of the solar cell 상기 두 개 이상의 염료감응 태양전지에 전해질을 동시에 주입하기 위한 공통 주입구가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.Dye-sensitized solar cell module, characterized in that it is further provided with a common injection hole for simultaneously injecting an electrolyte into the two or more dye-sensitized solar cell. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 그리드의 말단과 벽면의 이격거리가 1 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.Dye-sensitized solar cell module, characterized in that the distance between the grid end and the wall of 1 to 5 mm. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 그리드는 전해질로부터 그리드를 보호하는 보호막이 도포된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈. The grid is a dye-sensitized solar cell module, characterized in that the protective film is applied to protect the grid from the electrolyte. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 보호막은 실리콘, 에폭시, FSG(Fluorinate Silica Glass), SiNx, SiOx, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리이미드 및 폴리메틸아크릴레이트로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 x는 정수인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.The protective film is any one selected from the group consisting of silicon, epoxy, Fluorinate Silica Glass (FSG), SiNx, SiOx, polycarbonate, polyarylate, polyethersulfone, polyimide, and polymethylacrylate, wherein x is an integer. Dye-sensitized solar cell module characterized in that. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해질 공통 주입구가 염료감응 태양전지 모듈의 외측에 위치하는 염료감응 태양전지에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.The dye-sensitized solar cell module, characterized in that the electrolyte common injection port is provided in each of the dye-sensitized solar cell located on the outside of the dye-sensitized solar cell module. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해질 공통 주입구를 개폐할 수 있도록 마개가 더 구비된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.Dye-sensitized solar cell module, characterized in that the stopper is further provided to open and close the electrolyte common inlet. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 그리드와 연결설치되는 제 1 기판 및 제 2 기판 표면 일측에 전자가 제 1 기판 및 제 2 기판을 따라 병렬로 이동하지 못하도록 하는 에칭부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.Dye-sensitized solar cell module, characterized in that the etching portion is further provided to prevent the electrons from moving in parallel along the first substrate and the second substrate on one side of the surface of the first substrate and the second substrate connected to the grid.
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