KR101017805B1 - 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전도성 투명 물질로 이루어진 제1 전극과, 상기 제1 전극과 서로 대향하여 일정거리 이격 형성된 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극의 사이에 개재되어 형성되며, 복수의 증감염료 담지층과 액상 전해질이 포함되어 이루어진 발전층을 포함하되, 상기 액상 전해질은, 상기 복수의 증감염료 담지층을 포함한 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되어 형성되고, 상기 복수의 증감염료 담지층은, 일정 크기의 금속산화물 입자 및 상기 금속산화물 입자의 표면에 흡착된 증감염료를 포함하는 각각의 증감염료 담지층이 상기 제1 전극 상에 상호 적층 형성되어, 상기 복수의 증감염료 담지층 중 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서 가장 작은 크기의 금속산화물이 포함되고, 상기 각각의 증감염료 담지층별로 상기 금속산화물 입자의 표면에 서로 다른 종류의 증감염료가 흡착되어 형성됨으로서, 증감염료 담지층에서의 태양광 에너지에 대한 유효 흡수파장대를 확대하여 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

염료 감응형 태양전지, 염료, 장파장, 효율 향상

Description

염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법{DYE-SENSITIZED SOLAR CELL AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증감염료 담지층에서의 태양광 에너지에 대한 유효 흡수 파장대를 확대하여 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 염료 감응형 태양전지의 대표적인 연구 개발로는 1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael gratzel)의 연구팀이 개발한 나노입자 산화티탄늄(아나타제)을 이용한 염료감응 태양전지가 잘 알려져 있다.

염료 감응형 태양전지의 광전 변환 과정은, 조사된 광 에너지가 음극계에 형성된 증감염료 담지층 내의 증감염료에 흡수되고 이때 증감염료가 활성화되면서 정공과 전자를 생성한다. 이후 생성된 전자가 증감염료 담지층의 금속산화물을 통해 도전층으로 전달되고, 도전층에 연결된 회로를 통해 양극계와 연결된 회로로 이동하여 양극계를 통해 다시 전해질층으로 전달된다. 이때, 양극계를 통해 되돌아온 전자는 증감염료에서 전자와 함께 생성된 정공과 전해질을 통과하는 과정에서 다시 재결합하게 된다.

이러한 염료 감응형 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 제조 단가가 저렴하고 투명한 전극으로 인해 건물 외벽 유리창이나 유리 온실 등에 응용이 가능하다는 이점이 있다. 하지만, 염료감응형 태양전지는 광전변환 효율이 낮아서 실제 적용 시에는 많은 사용상의 제약이 발생한다.

태양전지의 광전변환효율은 태양광의 흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하므로, 효율을 향상시키기 위해서는 태양광의 흡수를 증가시키거나, 염료의 흡착량을 높여서 전자의 생성량을 늘리거나, 또는 생성된 여기전자가 전자-홀 재결합에 의해 소멸되는 것을 막아주는 방법 등을 이용할 수 있다.

하지만, 단위 면적 당 염료의 흡착량을 늘이기 위해서는 금속산화물의 입자 크기를 나노미터 수준으로 제조하여야하기 때문에 제조상의 제약이 발생한다. 또한, 태양광의 흡수를 높이기 위해 백금전극의 반사율을 높이거나, 수 마이크로미터 크기의 반도체 산화물 광 산란자를 섞어서 제조하는 방법 등이 개발되고는 있지만, 이러한 방법 등으로 태양전지의 광전변환 효율을 향상시키기에는 아직까지 많은 한계를 가지는 실정이다.

따라서 염료 감응형 태양전지의 효율 향상을 위한 새로운 기술 개발이 절실히 요구되는 바, 최근 태양전지의 효율향상을 위한 특허로서 한국공개특허 제2005- 0078857호(발명의 명칭: 광 흡수파장대가 확장된 염료감응 태양전지 및 그 제조방법), 한국공개특허 제2006-0107249호(발명의 명칭: 염료감응형 태양전지) 및 한국등록특허 제693798호(발명의 명칭: 색소 증감형 태양 전지용 산화 티탄) 등이 제시되고 있다.

한국공개특허 제2005-0078857호(발명의 명칭: 광 흡수파장대가 확장된 염료감응 태양전지 및 그 제조방법)는 단/장파장에서 흡수율이 다른 염료를 혼합하여 사용하는 방법으로서, 단/장파장에서의 흡수율이 다른 염료를 사용함으로서 좀더 넓은 범위의 태양광의 흡수가 가능하지만 통상적으로 장파장의 경우 염료에 흡수되지 못하고 통과하는 경우가 많아 장파장에서의 효율개선이 필요하게되는 문제점이 있다.

또한, 한국공개특허 제2006-0107249호(발명의 명칭: 염료감응형 태양전지)는 다층막 구성을 통해 광 흡수율을 증가시키는 방법이 제시되었지만 이는 복수개의 음극계(예컨대, 전도성 투명전극)의 사용이 필요하기 때문에 공정의 수가 증가할 뿐만 아니라 제조단가 또한 증가한다.

한편, 한국등록특허 제693798호(발명의 명칭: 색소 증감형 태양 전지용 산화 티탄)는 염료에서 생성된 전자의 금속산화물간 이동도를 증가시키기 위해 금속 산화물간 네킹(Necking) 또는 인터-커넥션(Inter-Connection) 등의 특성을 향상시키는 방법으로서, 금속산화물의 크기를 예컨대, 서로 다른 크기(10 내지 20 ㎛ 및 20 내지 40 ㎛)로 혼합하여 금속산화물 층을 형성한다.

하지만, 이러한 발명은 금속산화물의 크기가 클 경우 담지된 염료의 수 또한 작아지게되어 광 흡수율이 감소할 수 있으며, 아울러 금속산화물의 빈 공간이 부족하게되어 전해질의 확산이 어려워짐에 따라 염료 감응형 태양전지의 수명이 짧아진다는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증감염료 담지층에서의 태양광 에너지에 대한 유효 흡수 파장대를 확대하여 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 전도성 투명 물질로 이루어진 제1 전극; 상기 제1 전극과 서로 대향하여 일정거리 이격 형성된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극의 사이에 개재되어 형성되며, 복수의 증감염료 담지층과 액상 전해질이 포함되어 이루어진 발전층을 포함하되, 상기 액상 전해질은, 상기 복수의 증감염료 담지층을 포함한 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되어 형성되고, 상기 복수의 증감염료 담지층은, 일정 크기의 금속산화물 입자 및 상기 금속산화물 입자의 표면에 흡착된 증감염료를 포함하는 각각의 증감염료 담지층이 상기 제1 전극 상에 상호 적층 형성되어, 상기 복수의 증감염료 담지층 중 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서 가장 작은 크기의 금속산화물이 포함되고, 상기 각각의 증감염료 담지층별로 상기 금속산화물 입자의 표면에 서로 다른 종류의 증감염료가 흡착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 복수의 증감염료 담지층은, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층을 제외한 나머지 층에 포함된 서로 인접하는 임의의 두 증감염료 담지층들 중 상부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기가 하부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 복수의 증감염료 담지층 중, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서의 상기 금속산화물 입자는 10 내지 40 nm의 입자 크기를 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 증감염료 담지층 중, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층을 제외한 나머지 증감염료 담지층에서의 상기 금속산화물 입자는 각각 40 내지 900 nm의 입자 크기를 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 증감염료 담지층 각각에 포함된 상기 증감염료는, 각각 외부로부터의 빛 중 상기 증감염료에 의해 흡수될 수 있는 빛의 파장이 상기 제1 전극으로부터의 거리에 따라 증가하는 순서로 포함될 수 있다.

본 발명의 제2 측면은, 전도성 투명 물질로 이루어진 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극과 서로 대향하도록 일정 거리 이격된 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 개재하여 형성하며, 상기 제1 전극 상에 일정 크기의 금속산화물 입자와 상기 금속산화물 입자의 표면에 흡착된 증감염료를 포함하는 각각의 증감염료 담지층을 상호 적층하여 형성한 복수의 증감염료 담지층 및 상기 복수의 증감염료 담지층을 포함한 상기 제1 전극과 제2 전극 사이 에 개재하여 형성한 액상 전해질을 포함하는 발전층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 증감염료 담지층은, 각각의 증감염료 담지층들 중 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서 가장 작은 크기의 금속산화물을 포함하며, 상기 각각의 층별로 상기 금속산화물 입자의 표면에 서로 다른 종류의 증감염료를 흡착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 증감염료 담지층은, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층을 제외한 나머지 층에 포함된 서로 인접하는 임의의 두 증감염료 담지층들 중 상부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기가 하부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 복수의 증감염료 담지층 각각에 포함된 상기 증감염료는, 각각 외부로부터의 빛 중 상기 증감염료에 의해 흡수될 수 있는 빛의 파장이 상기 제1 전극으로부터의 거리에 따라 증가하도록 순차적으로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 각각의 증감염료 담지층을 형성하는 방법은, 일정 크기의 금속산화물 입자들과 고분자 바인더가 유기 용액 내에 분산되어 형성된 금속산화물 코팅층을 상기 제1 전극 상에 형성하는 단계; 및 상기 금속산화물 코팅층을 400 내지 600 ℃의 온도에서 30 내지 60 분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 각각의 증감염료 담지층을 형성하는 방법은, 콜로이드 용액 내에 일정 크기의 금속산화물 입자가 분산되어 형성된 금속산화물 코팅층을 상기 제1 전극 상에 코팅하는 단계; 및 상기 금속산화물 코팅층을 공기 분위기, 산소 분위기, 질소 분위기, 아르곤 분위기 또는 진공 분위기 중 어느 하나의 분위기에서 상온 내지 150 ℃의 온도로 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 증감염료 담지층은 상기 제1 전극으로부터의 거리가 서로 다른 n 개의 층으로 이루어지고, 상기 n 개의 층에 포함된 상기 금속산화물 각각은 n 개의 서로 다른 종류의 염료를 흡착하되, 상기 복수의 증감염료 담지층을 형성하는 방법은, 상기 제1 전극 상에 상기 복수의 층 중 1 개의 층을 형성하는 제1 단계; 상기 1 개의 층에 포함된 상기 금속산화물의 표면에 제1 종류의 염료를 흡착시키는 제2 단계; 및 상기 n 개의 층이 모두 형성되고 상기 n 개의 층에 포함된 상기 금속산화물의 표면에 상기 n 개의 서로 다른 종류의 염료가 모두 흡착될 때까지, 상기 제1 및 제2 단계를 반복하는 제3 단계를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법에 따르면, 각각 서로 다른 크기의 금속산화물 입자가 포함된 복수의 금속산화물층 각각에, 광 흡수파장이 서로 상이한 증감염료를 흡착하여 반도체 전극을 형성함으로서, 태양광 에너지의 유효 흡수파장대의 확대를 통한 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지는 제1 및 제2 기판(100 및 110), 제1 전극(120), 발전층(S), 제2 전극(140) 및 접착제(160) 등을 포함한다.

제1 및 제2 기판(100 및 110)은 예컨대, PET, EPN, PC, PP, PI, PP 또는 TAC 등의 물질 중 어느 하나의 물질이 포함된, 투명 플라스틱 기판 또는 유리기판 등으로 형성될 수 있는데, 이에 국한되지는 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지에 적용될 수 있는 한 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.

제1 전극(120)은, 전도성 투명 물질로 이루어져 제1 기판(100)의 상부에 형성되며, 예컨대, ITO, FTO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 또는 SnO2-Sb2O3 등의 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어진 전도성 투명필름이 제1 기판(100)의 상면에 코팅되어 형성될 수 있다.

발전층(S)은 예컨대, 제1 전극(120) 상에 형성되며 일정 크기의 금속산화물(M1 및 M2) 및 금속산화물(M1 및 M2)의 표면에 흡착된 증감염료(D1 및 D2)를 포 함하여 형성된 각각의 제1 증감염료 담지층(135) 및 제2 증감염료 담지층(136)이 상호 적층되어 형성된 복수의 증감염료 담지층(135 및 136)과, 제1 전극(120) 및 제2 전극(140)의 사이에 개재되어 형성된 액상 전해질(150)이 포함되어 형성될 수 있다.

하지만, 이에 국한되지는 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지에 적용될 수 있는 한, 그 효용성을 고려하여 3 개 이상의 증감염료담지층이 적층되어 형성되는 것도 가능하다.

제1 및 제2 증감염료 담지층(135 및 136)은 제1 전극(120)을 포함한 제1 기판(100)의 이면에 각각 순차적으로 형성되며, 예컨대, 소정 직경의 입자를 갖는 각각의 제1 및 제2 금속산화물(M1 및 M2)과, 그 제1 및 제2 금속산화물(M1 및 M2)의 입자 표면에 흡착된 제1 및 제2 증감염료(D1 및 D2)를 각각 포함하여 이루어진다.

여기서, 제1 및 제2 금속산화물(M1 및 M2)은 예컨대, 이산화티타늄, 이산화주석, 산화아연, 산화나오븀, 산화마그네슘, 산화인듐, 산화지르코늄, 티탄산스트론튬 또는 티탄산바륨 등의 물질 중 어느 하나의 물질 또는 이들 물질의 혼합물이 이용될 수 있다.

이때, 제1 금속산화물(M1)은 그 입자 크기를 약 10 내지 40 ㎚가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 예컨대, 제1 금속산화물(M1)의 입자 크기가 10 ㎚ 이하인 경우, 제1 증감염료 담지층(135)을 형성하기 위한 공정 시 수반되는 열처리에 의한 제1 금속산화물(M1) 입자와 기판과의 밀착성의 감소로 인해 기판과의 박리가 발생될 수 있 으며, 전해질(150)의 확산(Diffusion)이 어려워 제1 증감염료(D1)의 산화-환원반응이 감소함에 따라 태양전지의 광전변환효율이 감소될 수 있기 때문이다.

또한, 예컨대, 제1 금속산화물(M1)의 입자 크기를 40 ㎚ 이상으로 하게되면, 제1 증감염료 담지층(135)에 포함된 제1 금속산화물(M1)의 표면적이 작아짐에 따라 제1 증감염료(D1)의 흡착이 감소하여 광전변환 효율이 감소하게 된다.

한편, 제1 증감염료 담지층(135)은 약 10 내지 1000 ㎛ 의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직한데, 이는 전해질(150)의 확산(Diffusion)을 용이하게 하기 위함이다.

예컨대, 제1 증감염료 담지층(135)의 두께가 너무 작을 경우, 제1 금속산화물(M1)의 양이 감소하게 되어 흡착되는 제1 증감염료(D1) 또한 감소하게 되며, 반대로 제1 증감염료 담지층(135)의 두께가 너무 큰 경우는, 제1 금속산화물(M1)의 양이 많아져서 전해질(150)의 확산이 어렵게 되어 태양전지의 효율이 감소하게 된다.

한편, 제2 증감염료 담지층(136)에 포함된 제2 금속산화물(M2)은 그 입자 크기를 제1 증감염료 담지층(135)에 포함된 제1 금속산화물(M1)의 입자 크기보다 크도록 하는 것이 바람직한데, 예컨대, 약 40 ㎚ 내지 900 ㎚의 크기를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 예컨대, 입사된 태양광을 산란(Scattering)시켜 장파장에서의 흡광효율을 증가시키기 위함이다.

이때, 예컨대, 제2 금속산화물(M2)의 입자 크기가 제1 금속산화물(M1)과 동 일한 크기로 형성되는 경우, 제1 및 제2 증감염료 담지층(135 및 136)에 의한 전체 두께가 두꺼워지게 되며, 이에 따라 전해질(150)의 확산이 어려워져 제1 및 제2 증감염료(D1 및 D2)의 산화-환원 반응을 방해하게 되어 태양전지의 수명은 물론, 광전변환 효율까지 감소시키게 된다.

따라서, 제1 및 제2 금속산화물(M1 및 M2)의 입자 크기가 서로 상이한 제1 및 제2 증감염료 담지층(135 및 136)이 형성되도록 함으로서, 그 두께가 두꺼워지더라도 전해질(150)의 확산이 용이하도록 할 수 있으며, 아울러 입자가 큰 금속산화물은 태양광의 광산란을 유도하도록 하여 염료의 전자발생을 배가시킬 수 있게된다.

한편, 제1 및 제2 증감염료 담지층(135 및 136)에 담지되는 각각의 제1 및 제2 증감염료(D1 및 D2)로는 태양광의 흡광효율이 우수한 예컨대, Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 또는 Ru 등의 금속 복합체 형태의 화합물 염료 또는 금속 원소가 포함되지 않은 유기 염료 등이 이용될 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지는, 제1 기판(100)을 통해 광이 입사되는 구조를 가지며, 제1 증감염료 담지층(135)에 담지되는 제1 증감염료(D1)는 태양광의 단파장에서의 흡광효율이 우수한 염료가 담지되고, 제2 증감염료 담지층(136)에 담지되는 제2 증감염료(D2)로는 장파장에서의 흡광효율이 우수한 염료가 담지되는 것이 바람직하다.

이는, 하나의 태양전지 상에 단파장은 물론 장파장에서의 흡광효율이 우수한 제1 및 제2 증감염료 담지층(135 및 136)을 동시에 형성함으로서, 염료 감응형 태 양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있기 때문이다.

물론, 상기 단파장 및 장파장은 특정 범위의 파장대로 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 제1 증감염료 담지층(135)의 제1 증감염료(D1)에 의한 흡광이 일어났을 때, 제2 증감염료 담지층(136)의 제2 증감염료(D2)는 제1 증감염료(D1)가 흡수하지 못하는 파장대 즉, 제1 증감염료(D1)가 흡수할 수 있는 범위 이상의 파장대에서 흡광 효율이 좋은 염료라는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 이와는 반대로, 예컨대, 제1 증감염료 담지층(135)에 장파장에서의 흡광효율이 우수한 염료를 담지시키고, 제2 증감염료 담지층(136)에 단파장에서의 흡광효율이 우수한 염료를 담지시키게 되면, 제1 증감염료 담지층(135)에서 장파장은 물론 단파장의 광도 동시에 흡수를 하게 되는데, 이는, 단파장의 경우 장파장에 비해 에너지의 양이 크기 때문에, 결국 제1 증감염료 담지층(135)에 흡수된 단파장의 광은 전자를 발생시키지 못하고 열과 같은 다른 에너지의 형태로 발산하게 되는 원인이 될 수 있다.

또한, 제1 증감염료 담지층(135)에서 단파장의 광이 흡수되기 때문에, 단파장의 흡광효율이 우수한 염료가 담지된 제2 증감염료 담지층(136)에서는 흡광효율이 그만큼 감소하게되어 광전변환효율 또한 감소하게 된다.

이러한 이유로 태양광이 입사되는 면에서는 단파장의 흡광효율이 우수한 염료가 담지되도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 제1 기판(100)이 아닌 제2 기판(110)을 통해 태양광이 입사되는 경우 즉, 제2 증감염료 담지층(136)으로 태양광이 입사되는 경우에 있어서는, 제2 증감 염료 담지층(136)에 단파장에서의 흡광효율이 우수한 염료를 담지시키는 것이 바람직할 것이다.

액상 전해질(150)은 제1 및 제2 증감염료 담지층(135 및136)을 포함한 제1 전극(120)과 제2 전극(140) 사이의 일정 공간에 균일하게 분산되어 형성된다.

이러한 전해질(150)은 그 전해질(150)과 제1 및 제2 금속산화물(M1 및 M2)간의 표면에너지를 고려하여, 다양한 점성을 갖는 전해질이 선택적으로 이용될 수 있다.

또한, 전해질(150)은 예컨대, 한 쌍의 아이오다이드(Iodide) 및 트리오다이드(Triodide)에 의한 산화-환원반응을 통해, 제1 전극(120)으로부터 외부 회로(미도시)로 전달된 전자가 제2 전극(140)을 통해 다시 전달되면, 그 전자가 증감염료 담지층(135 및 136)에 다시 전달되도록 하는 역할을 수행한다.

한편, 이때의 개방회로 전압(Open circuit voltage; Voc)은 제1 및 제2 증감염료(D1 및 D2)의 에너지 준위와 전해질(150)의 산화-환원 준위의 차이에 의해 결정된다.

제2 전극(140)은 제2 기판(110) 상에 예컨대, ITO, FTO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 또는 SnO2-Sb2O3 등의 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어진 전도성 투명필름이 코팅되어 형성될 수 있다. 또한, 그 전도성 투명 필름의 상부에 백금(Pt), 카본블랙(Carbon black), 흑연(C) 등이 형성된 형태로 이용되는 것도 가능하다.

마지막으로, 접착제(160)는 제1 및 제2 기판(100 및 110)을 서로 합착하는 역할을 하며, 또한, 제1 및 제2 기판(100 및 110)의 사이에 일정 간격이 유지되도 록 하여, 전해질(150)이 그 내부 공간에 균일하게 분산될 수 있도록 한다.

이러한 접착제(160)는 예컨대, 열가소성 고분자 필름, 에폭시 수지, 자외선 경화제 등의 물질을 이용하여 형성될 수 있으며, 예컨대, 가열압착, 열처리 또는 자외선 처리 등의 방법을 통해 경화하여 제1 및 제2 기판(100 및 110)이 합착될 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 먼저 제1 기판(200)을 준비한다.

이때, 제1 기판(200)은 예컨대, PET, EPN, PC, PP, PI, PP 또는 TAC 등의 물질 중 어느 하나의 물질을 포함하는 예컨대, 투명 플라스틱 기판 또는 유리기판 등을 이용하여 형성할 수 있는데, 이에 국한하지는 않으며 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지에 적용할 수 있는 한 그 종류는 특별히 한정하지 않는다.

이후, 제1 기판(200)의 상부에 제1 전극(210)을 형성한다. 제1 전극(210)은 예컨대, ITO, FTO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 또는 SnO2-Sb2O3 중 어느 하나의 물질로 이루어진 전도성 투명필름을 예컨대, 제1 기판(200)의 상면에 코팅하여 형성하는 것이 가능하다.

도 2의 (b)를 참조하면, 제1 전극(210)을 포함한 제1 기판(200)의 이면에 제1 증감염료 담지층(220)을 형성한다.

제1 증감염료 담지층(220)은 예컨대, 소정의 입자 크기를 갖는 제1 금속산화 물(M1)과 그 제1 금속산화물(M1)의 표면에 흡착된 제1 증감염료(D1)를 포함하여 이루어진다.

제1 기판(200) 상에 제1 증감염료 담지층(220)을 형성하는 방법을 상세히 설명하면, 먼저, 예컨대, 이산화티타늄, 이산화주석, 산화아연, 산화나오븀, 산화마그네슘, 산화인듐, 산화지르코늄, 티탄산스트론튬 또는 티탄산바륨 등의 금속산화물이나 이들 물질의 혼합물 등을 고분자 바인더와 혼합하여 소정의 페이스트를 형성한다.

이후, 상기 준비된 페이스트를 제1 전극(210)을 포함한 제1 기판(200)의 상면에 코팅한다.

이때, 상기 페이스트를 제1 기판(200) 상에 코팅하는 방법으로는, 상기 페이스트의 점도에 따라서 다양한 방법을 이용할 수 있다.

예컨대, 점도가 높은 페이스트를 이용할 경우는 통상적으로, 닥터 블레이드(Doctor blade) 또는 스크린 프린트(Screen printing) 등의 방법을 이용할 수 있으며, 페이스트의 점도가 낮을 경우에는 예컨대, 스핀코팅(Spin coating) 또는 스프레이(Spray) 등의 방법을 이용할 수 있다.

이후, 제1 기판(200) 상에 코팅된 페이스트를 예컨대, 약 30 내지 60분 동안, 약 400 내지 600 ℃에서 열처리하게되면 일정 크기의 제1 금속산화물(M1)을 형성할 수 있다.

이후, 그 제1 금속산화물(M1)에 제1 증감염료(D1)를 흡착하게 되면 제1 기판(200) 상에 제1 증감염료 담지층(220)을 형성할 수 있게 된다.

이때, 제1 증감염료(D1)에 이용할 수 있는 염료로는 태양광의 흡광효율이 우수한 예컨대, Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 또는 Ru 등의 금속 복합체 형태의 화합물 염료 또는 금속 원소가 포함되지 않은 유기 염료 등을 이용할 수 있으며, 예컨대, 태양광의 단파장에서의 흡광효율이 우수한 염료를 이용함이 바람직하다.

한편, 제1 증감염료 담지층(220)을 형성함에 있어서, 전술한 고분자 바인더를 이용하는 방법 이외에도 예컨대, 나노입자 금속산화물이 포함된 콜로이드(Colloid) 용액을 이용하는 방법을 통해 제1 증감염료 담지층(220)을 형성하는 것이 가능하다.

이러한 방법을 이용하는 경우에는 예컨대, 상기 나노입자 금속산화물이 포함된 콜로이드 용액을 제1 전극(220)을 포함한 제1 기판(200) 상에 코팅한 후 예컨대, 공기 분위기, 산소 분위기, 질소 분위기, 아르곤 분위기 또는 진공 분위기 등에서 상온 내지 약 150 ℃ 이하의 저온 열처리 공정으로 제1 기판(200) 상에 제1 증감염료 담지층(220)을 형성하는 것이 가능하다.

도 2의 (c)를 참조하면, 제1 증감염료 담지층(220)의 상부에 제2 증감염료 담지층(230)을 형성한다.

제2 증감염료 담지층(230)은 예컨대, 소정의 입자 크기를 갖는 제2 금속산화물(M2)과 제2 금속산화물(M2)의 표면에 흡착된 제2 증감염료(D2)를 포함하여 이루어진다.

제1 증감염료 담지층(220) 상에 제2 증감염료 담지층(230)을 형성하는 방법을 상세히 설명하면, 먼저, 예컨대, 나노입자 크기의 금속산화물 즉, 제2 금속산화 물(M2)을 포함하는 콜로이드(Colloid) 용액을 제1 증감염료 담지층(220)의 상부에 코팅한다.

이때, 이용하는 제2 금속산화물(M2)은 예컨대, 이산화티타늄, 이산화주석, 산화아연, 산화나오븀, 산화마그네슘, 산화인듐, 산화지르코늄, 티탄산스트론튬 또는 티탄산바륨 등의 물질을 이용할 수 있다.

이후, 상기 콜로이드(Colloid) 용액을 예컨대, 공기 분위기, 산소 분위기, 질소 분위기, 아르곤 분위기 또는 진공 분위기 등에서 상온 내지 약 150 ℃ 이하의 저온 열처리 공정을 수행하면, 제1 증감염료 담지층(220)의 상부에 일정 크기를 갖는 제2 금속산화물(M2)을 형성할 수 있다.

이후, 그 제2 금속산화물(M2)에 제2 증감염료(D2)를 흡착한다.

이러한 일련의 과정을 통하여 제1 증감염료 담지층(220)의 상부에 제2 증감염료 담지층(230)을 형성할 수 있으며, 이에 따라 2 개의 층으로 이루어진 일정 두께의 금속산화물층을 형성할 수 있게 된다.

이때, 제2 증감염료(D2)로써 이용할 수 있는 염료로는 태양빛의 흡광효율이 우수한 예컨대, Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 또는 Ru 등의 금속 복합체 형태의 화합물 염료 또는 금속 원소가 포함되지 않은 유기 염료 등을 이용할 수 있으며, 예컨대, 태양광의 장파장에서의 흡광효율이 우수한 염료를 이용함이 바람직하다.

또한, 제2 증감염료 담지층(230)은 제1 증감염료 담지층(220)을 형성하는 방법과는 달리, 고분자 바인더를 이용한 페이스트가 아닌, 콜로이드(Colloid) 용액을 이용하여 형성하는 것이 바람직한데, 이는, 제1 증감염료 담지층(220)에 담지된 제 1 증감염료(D1)가 고온 열처리에 의해 손상될 경우 광전변환 효율이 감소할 수 있기 때문이다.

도 2의 (d)를 참조하면, 제1 및 제2 증감염료 담지층(220 및 230)과 상호 대향하도록 제2 기판(240)을 준비한다.

제2 기판(240)은 예컨대, PET, EPN, PC, PP, PI, PP 또는 TAC 등의 물질 중 어느 하나의 물질을 포함하는 예컨대, 투명 플라스틱 기판 또는 유리기판 등을 이용하여 형성할 수 있다.

이후, 제2 기판(240) 상에 제2 전극(240)을 형성한다. 제2 전극(240)은 제1 기판(200)과 대향하는 제2 기판(240)의 일면에 예컨대, ITO, FTO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 또는 SnO2-Sb2O3 등의 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어진 전도성 투명필름을 코팅하여 형성할 수 있으며, 그 전도성 투명 필름의 상부에 백금(Pt), 카본블랙(Carbon black) 또는 흑연(C) 등을 형성하여 이용하는 것도 가능하다.

이후, 제1 전극(210)과 제2 전극(250)이 상호 대향하도록 제1 및 제2 기판(200 및 240)을 정렬하여 그 사이에 일정 공간을 형성한 후, 제1 및 제2 기판(200 및 240)을 예컨대, 접착제(Sealant)(260) 등을 이용하여 서로 합착한다.

이때 이용 가능한 접착제(260)로는 예컨대, 열가소성 고분자 필름, 에폭시 수지, 자외선 경화제 등의 물질을 이용할 수 있으며, 예컨대, 가열압착, 열처리 또는 자외선 처리 등의 방법으로 경화하여 제1 및 제2 기판(200 및 240)을 합착하는 것이 가능하다.

마지막으로, 제1 전극(210)과 제2 전극(250)의 사이에 형성된 일정 공간에 액상 전해질(270)을 고르게 분포되도록 주입하게되면 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지를 완성할 수 있다.

이때, 전해질(270)은 그 전해질(270)과 제1 및 제2 금속산화물간(M1 및 M2)의 표면에너지를 고려하여, 다양한 점성의 전해질(270)을 선택적으로 이용하는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지는 제1 및 제2 기판(300 및 310), 제1 전극(320), 발전층(S'), 제2 전극(340) 및 접착제(360) 등을 포함한다.

제1 및 제2 기판(300 및 310)은 예컨대, PET, EPN, PC, PP, PI, PP 또는 TAC 등의 물질 중 어느 하나의 물질이 포함된, 투명 플라스틱 기판 또는 유리기판 등으로 형성될 수 있는데, 이에 국한되지는 않으며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지에 적용될 수 있는 한 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.

제1 전극(320)은 제1 기판(300)의 상부에 형성되며, 예컨대, ITO, FTO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 또는 SnO2-Sb2O3 등의 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어진 전도성 투명필름이 제1 기판(300)의 상면에 코팅되어 형성될 수 있다.

발전층(S')은 예컨대, 제1 전극(320) 상에 형성되며 일정 크기의 금속산화물(M1 내지 M3) 및 그 금속산화물(M1 내지 M3)의 표면에 흡착된 증감염료(D1 내지 D3)를 포함하여 순차적으로 적층된 각각의 제1 내지 제3 증감염료 담지층(335 내지 337)과, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)의 사이에 개재되어 형성된 액상 전해질(350)이 포함되어 형성될 수 있다.

하지만, 이에 국한되지는 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지에 적용될 수 있는 한, 그 효용성을 고려하여 그 이상의 증감염료 담지층을 포함하는 것도 가능하다.

제1 내지 제3 증감염료 담지층(335 내지 337)은 전도성 투명전극(320)을 포함한 제1 기판(300)의 상부에 각각 순차적으로 형성되며, 예컨대, 소정 직경의 입자를 갖는 각각의 제1 내지 제3 금속산화물(M1 내지 M3)과, 그 제1 내지 제3 금속산화물(M1, M2 및 M3)의 입자 표면에 흡착된 제1 내지 제3 증감염료(D1, D2 및 D3)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 제1 내지 제3 금속산화물(M1 내지 M3) 각각은 예컨대, 이산화티타늄, 이산화주석, 산화아연, 산화나오븀, 산화마그네슘, 산화인듐, 산화지르코늄, 티탄산스트론튬 또는 티탄산바륨 등의 물질 중 어느 하나의 물질 또는 이들 물질의 혼합물이 이용될 수 있다.

이때, 제1 금속산화물(M1)은, 그 입자 크기를 약 10 내지 40 ㎚가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 예컨대, 제1 금속산화물(M1)의 입자 크기가 10 ㎚ 이하인 경우, 제1 증감염료 담지층(335)을 형성하기 위한 공정 시 수반되는 열처리에 의한 제1 금속산화물(M1) 입자와 기판과의 밀착성 감소로 인해 기판과의 박리가 발생될 수 있으 며, 전해질(350)의 확산(Diffusion)이 어려워 제1 증감염료(D1)의 산화-환원반응이 감소함에 따라 태양전지의 광전변환효율이 감소될 수 있기 때문이다.

또한, 예컨대, 제1 금속산화물(M1)의 입자 크기를 40 ㎚ 이상으로 하게되면, 제1 증감염료 담지층(335)에 포함된 제1 금속산화물(M1)의 표면적이 작아짐에 따라 제1 증감염료(D1)의 흡착이 감소하여 광전변환 효율이 감소하게 된다.

한편, 제1 증감염료 담지층(335)은 약 10 내지 1000 ㎛ 의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직한데, 이는 전해질(350)의 확산(Diffusion)을 용이하게 하기 위함이다.

예컨대, 제1 증감염료 담지층(335)의 두께가 너무 작을 경우, 제1 금속산화물(M1)의 양이 감소하게 되어 흡착되는 제1 염료(D1) 또한 감소하게 되며, 반대로 제1 증감염료 담지층(335)의 두께가 너무 큰 경우는, 제1 금속산화물(M1)의 양이 많아져서 전해질(350)의 확산이 어렵게 되어 태양전지의 효율이 감소하게 된다.

한편, 제2 및 제3 증감염료 담지층(336 및 337)에 포함된 제2 및 제3 금속산화물(M2 및 M3)은 그 입자 크기를 제1 증감염료 담지층(135)에 포함된 제1 금속산화물(M1)의 입자 크기보다 크도록 하는 것이 바람직한데, 예컨대, 각각 약 40 내지 900 ㎚의 크기가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 증감염료 담지층(226)에 포함된 제2 금속산화물(M2)의 입자 크기는 전해질(350)의 확산 및 광산란 효과를 유도하기 용이하도록 제1 증감염료 담지층(135)에 포함된 제1 금속산화물(M1) 보다는 크고, 제3 증감염료 담지층(370)에 포함된 제3 금속산화물(M3) 보다는 작거나 같은 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하 다.

한편, 제1 내지 제3 증감염료 담지층(335 내지 337)에 담지되는 각각의 제1 내지 제3 증감염료(D1 내지 D3)로는 태양광의 흡광효율이 우수한 예컨대, Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 또는 Ru 등의 금속 복합체 형태의 화합물 염료 또는 금속 원소가 포함되지 않은 유기 염료 등이 이용될 수 있다.

이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지는, 제1 기판(300)을 통해 광이 입사되는 구조를 가지며, 제1 증감염료 담지층(335)에 담지되는 제1 증감염료(D1)는 태양광의 단파장에서의 흡광효율이 우수한 염료가 담지되며, 제2 증감염료 담지층(336)에 담지되는 제2 증감염료(D2)의 경우는 제1 증감염료(D1)보다 높은 파장대에서 흡광효율이 우수한 염료가 담지되는 것이 바람직하다.

또한, 제3 증감염료 담지층(337)에 담지되는 제3 증감염료(D3)로는 제2 증감염료(D3)보다 높은 파장대에서 흡광효율이 우수한 염료가 담지되도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 각 증감염료 담지층(335 내지 337)마다 태양광의 흡수 파장을 달리하여 태양전지가 태양광의 거의 전파장대를 통해 전자를 발생시킬 수 있도록 함으로서 광전변환 효율을 극대화하기 위함이다.

한편, 제1 증감염료 담지층(335)은, 전술한 본 발명의 일 실시예에서 설명된 바와 같이 예컨대, 금속산화물(M1) 입자 및 고분자 바인더가 포함된 페이스트를 이용하여 약 400 내지 600 ℃에서 고온 열처리하거나, 금속산화물(M1) 입자가 포함된 콜로이드(Colloid) 용액을 이용하여 상온 내지 약 150 ℃에서 저온 열처리하는 방 법 등을 통해 제1 기판(300)의 상부에 형성될 수 있다.

그리고, 제2 증감염료 담지층(336)은 예컨대, 금속산화물(M2) 입자가 포함된 콜로이드(Colloid) 용액을 이용하여 상온 내지 약 150 ℃에서 저온 열처리하는 방법 등을 통해 제1 증감염료 담지층(335)의 상부에 형성될 수 있으며, 제3 증감염료 담지층(337) 또한 콜로이드(Colloid) 용액을 이용하여 상온 내지 약 150 ℃에서 저온 열처리하는 방법 등을 통해 제2 증감염료 담지층(336)의 상부에 형성될 수 있다.

이는 제1 및 제2 증감염료 담지층(335 및 336) 각각에 담지된 제1 및 제2 증감염료(D1 및 D2)가 고온 열처리에 의해 손상될 경우 광전변환 효율이 감소할 수 있기 때문인데, 이를 통해 저온 열처리만으로도 금속산화물 입자끼리의 네킹(Necking) 또는 인터 커넥션(Inter connection)을 가능하게 할 수 있다.

액상 전해질(350)은 제1 전극(320)과 제2 전극(340) 사이의 일정 공간에 균일하게 분산되어 형성된다.

이러한 전해질(350)은 그 전해질(350)과 제1 내지 제3 금속산화물(M1 내지 M3)간의 표면에너지를 고려하여, 다양한 점성을 갖는 전해질(350)이 선택적으로 이용될 수 있다.

또한, 전해질(350)은 예컨대, 한 쌍의 아이오다이드(Iodide) 및 트리오다이드(Triodide)에 의한 산화-환원반응을 통해, 제1 전극(320)으로부터 외부 회로(미도시)로 전달된 전자가 제2 전극(340)을 통해 다시 전달되면, 그 전자가 증감염료 담지층(335 내지 337)에 다시 전달되도록 하는 역할을 수행한다.

한편, 이때의 개방회로 전압(Open circuit voltage; Voc)은 제1 및 제2 증감염료(D1 및 D2)의 에너지 준위와 전해질(350)의 산화-환원 준위의 차이에 의해 결정된다.

제2 전극(340)은 제1 전극(320)과 대향하는 제2 기판(310)의 일면에 예컨대, ITO, FTO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 또는 SnO2-Sb2O3 등의 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어진 도전성 투명필름이 코팅되어 형성될 수 있다. 또한, 그 도전성 투명 필름의 상부에 백금(Pt), 카본블랙(Carbon black), 흑연(C) 등이 형성된 형태로 이용되는 것도 가능하다.

마지막으로, 접착제(360)는 제1 및 제2 기판(300 및 310)을 서로 합착하는 역할을 하며, 또한, 제1 및 제2 기판(300 및 310)의 사이에 일정 간격이 유지되도록 하여, 전해질(350)이 그 내부 공간에 균일하게 분산될 수 있도록 한다.

이러한 접착제(360)는 예컨대, 열가소성 고분자 필름, 에폭시 수지, 자외선 경화제 등의 물질을 이용하여 형성될 수 있으며, 예컨대, 가열압착, 열처리 또는 자외선 처리 등의 방법을 통해 경화하여 제1 및 제2 기판(300 및 310)이 합착될 수 있도록 한다.

전술한 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다.

Claims (11)

1. 전도성 투명 물질로 이루어진 제1 전극;

   상기 제1 전극과 서로 대향하여 일정거리 이격 형성된 제2 전극; 및

   상기 제1 전극과 제2 전극의 사이에 개재되어 형성되며, 복수의 증감염료 담지층과 액상 전해질이 포함되어 이루어진 발전층을 포함하되,

   상기 액상 전해질은, 상기 복수의 증감염료 담지층을 포함한 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되어 형성되고,

   상기 복수의 증감염료 담지층은, 일정 크기의 금속산화물 입자 및 상기 금속산화물 입자의 표면에 흡착된 증감염료를 포함하는 각각의 증감염료 담지층이 상기 제1 전극 상에 상호 적층 형성되어, 상기 복수의 증감염료 담지층 중 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서 가장 작은 크기의 금속산화물이 포함되고, 상기 각각의 증감염료 담지층별로 상기 금속산화물 입자의 표면에 서로 다른 종류의 증감염료가 흡착되어 형성되며, 상기 복수의 증감염료 담지층 각각에 포함된 상기 증감염료는 각각 외부로부터의 빛 중 상기 증감염료에 의해 흡수될 수 있는 빛의 파장이 상기 제1 전극으로부터의 거리에 따라 증가하는 순서로 포함되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 복수의 증감염료 담지층은, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층을 제외한 나머지 증감염료 담지층에 포함된 서로 인접하는 임의의 두 증감염료 담지층들 중 상부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기가 하부 층에 포함된 금 속산화물 입자의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 복수의 증감염료담지층 중, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서의 상기 금속산화물 입자는 10 내지 40 nm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 복수의 증감염료담지층 중, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층을 제외한 나머지 증감염료 담지층에서의 상기 금속산화물 입자는 각각 40 내지 900 nm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지.
5. 삭제
6. 전도성 투명 물질로 이루어진 제1 전극을 형성하는 단계;

   상기 제1 전극과 서로 대향하도록 일정 거리 이격된 제2 전극을 형성하는 단계; 및

   상기 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 개재하여 형성하며, 상기 제1 전극 상에 일정 크기의 금속산화물 입자와 상기 금속산화물 입자의 표면에 흡착된 증감염료를 포함하는 각각의 증감염료 담지층을 상호 적층하여 형성한 복수의 증감염료 담지층 및 상기 복수의 증감염료 담지층을 포함한 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재하여 형성한 액상 전해질을 포함하는 발전층을 형성하는 단계를 포함하되,

   상기 복수의 증감염료 담지층은, 각각의 증감염료 담지층들 중 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층에서 가장 작은 크기의 금속산화물을 포함하며, 상기 각각의 증감염료 담지층별로 상기 금속산화물 입자의 표면에 서로 다른 종류의 증감염료를 흡착하여 형성하고, 상기 복수의 증감염료 담지층 각각에 포함된 상기 증감염료는 각각 외부로부터의 빛 중 상기 증감염료에 의해 흡수될 수 있는 빛의 파장이 상기 제1 전극으로부터의 거리에 따라 증가하도록 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 증감염료 담지층은, 상기 제1 전극과 가장 인접한 증감염료 담지층을 제외한 나머지 증감염료 담지층에 포함된 서로 인접하는 임의의 두 증감염료 담지 층들 중 상부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기가 하부 층에 포함된 금속산화물 입자의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지의 제조방법.
8. 삭제
9. 제6 항에 있어서,

   상기 각각의 증감염료 담지층을 형성하는 방법은,

   일정 크기의 금속산화물 입자들과 고분자 바인더가 유기 용액 내에 분산되어 형성된 금속산화물 코팅층을 상기 제1 전극 상에 형성하는 단계; 및

   상기 금속산화물 코팅층을 400 내지 600 ℃의 온도에서 30 내지 60 분 동안 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
10. 제6 항에 있어서,

    상기 각각의 증감염료 담지층을 형성하는 방법은,

    콜로이드 용액 내에 일정 크기의 금속산화물 입자가 분산되어 형성된 금속산화물 코팅층을 상기 제1 전극 상에 코팅하는 단계; 및

    상기 금속산화물 코팅층을 공기 분위기, 산소 분위기, 질소 분위기, 아르곤 분위기 또는 진공 분위기 중 어느 하나의 분위기에서 상온 내지 150 ℃의 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
11. 제6 항에 있어서,

    상기 복수의 증감염료 담지층은 상기 제1 전극으로부터의 거리가 서로 다른 n 개의 층으로 이루어지고, 상기 n 개의 층에 포함된 상기 금속산화물 각각은 n 개의 서로 다른 종류의 염료를 흡착하되, 상기 복수의 증감염료 담지층을 형성하는 방법은,

    상기 제1 전극 상에 상기 복수의 층 중 1 개의 층을 형성하는 제1 단계;

    상기 1 개의 층에 포함된 상기 금속산화물의 표면에 제1 종류의 염료를 흡착시키는 제2 단계; 및

    상기 n 개의 층이 모두 형성되고 상기 n 개의 층에 포함된 상기 금속산화물의 표면에 상기 n 개의 서로 다른 종류의 염료가 모두 흡착될 때까지, 상기 제1 및 제2 단계를 반복하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전 지의 제조방법.

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