KR101030013B1 - 염료감응 태양전지 - Google Patents

염료감응 태양전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101030013B1
KR101030013B1 KR1020090079315A KR20090079315A KR101030013B1 KR 101030013 B1 KR101030013 B1 KR 101030013B1 KR 1020090079315 A KR1020090079315 A KR 1020090079315A KR 20090079315 A KR20090079315 A KR 20090079315A KR 101030013 B1 KR101030013 B1 KR 101030013B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
dye
collector electrode
protruding terminal
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020090079315A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110021489A (ko
Inventor
허상열
이지원
이종기
강문성
신병철
양남철
김현철
차시영
박도영
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020090079315A priority Critical patent/KR101030013B1/ko
Priority to US12/691,161 priority patent/US20110048523A1/en
Publication of KR20110021489A publication Critical patent/KR20110021489A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101030013B1 publication Critical patent/KR101030013B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H10K30/83—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes comprising arrangements for extracting the current from the cell, e.g. metal finger grid systems to reduce the serial resistance of transparent electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 서로 대향된 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 각각 적어도 하나 이상의 그리드 전극을 구비하는 제1 전극부와 제2 전극부; 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 충진된 전해질 용액; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 전해질 용액을 밀봉하는 밀봉재; 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 각각 전기적으로 연결된 제1 컬렉터 전극 및 제2 컬렉터 전극를 포함하는 컬렉터 전극부; 상기 제1 컬렉터 전극 및 제2 컬렉터 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 돌출 단자 및 제2 돌출 단자를 포함하는 돌출 단자부; 상기 제1 컬렉터 전극 또는 상기 제2 컬렉터 전극 중 적어도 어느 하나의 컬렉터 전극의 적어도 일부는 상기 밀봉재로 둘러싸인 내부 영역에 배치되며 상기 제1 전극부는 염료분자를 포함하는 산화물층을 포함하는 염료감응 태양전지를 제공한다.
염료감응, 태양전지, 전해질, 염료분자, 돌출 단자, 밀봉재

Description

염료감응 태양전지{Dye-sensitized solar cell}
본 발명은 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컬렉터 전극을 포함하는 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
최근 들어 직면하는 에너지 문제를 해결하기 위하여 기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 특히 수 십년 이내에 고갈될 석유 자원을 대체하기 위하여 풍력, 원자력, 태양력 등의 자연 에너지를 활용하기 위한 광범위한 연구가 진행되어 오고 있다. 이들 중 태양에너지를 이용한 태양 전지는 기타 다른 에너지원과는 달리 자원이 무한하고 환경 친화적이므로 최근 각광을 받고 있으며, 이러한 태양전지 중 최근에는 실리콘 태양전지가 주목을 받고 있다.
그러나 이와 같은 실리콘 태양전지는 제작 비용이 상당히 고가이기 때문에 실용화가 곤란하고, 전지효율을 개선하는데도 많은 어려움이 따르고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 제작 비용이 현저히 저렴한 염료감응 태양 전지의 개발이 적극 검토되어 오고 있다.
염료감응 태양전지는 실리콘 태양전지와는 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자, 및 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광-전기화학적 태양 전지이다. 1991년 스위스의 그라첼(Gratzel) 등에 의해 발표된 염료감응 태양전지가 지금까지 알려진 것들 중 대표적인 예이다. 이 전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비하여 전력 당 제조원가가 저렴하기 때문에 기존의 태양전지를 대체할 수 있는 기능성이 있다는 점에서 주목을 받아왔다.
본 발명의 목적은 전해질 누액 가능성이 적고 돌출 단자부를 구비하는 염료감응 태양전지를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면 서로 대향된 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 각각 적어도 하나 이상의 그리드 전극을 구비하는 제1 전극부와 제2 전극부; 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 충진된 전해질 용액; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 전해질 용액을 밀봉하는 밀봉재; 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 각각 전기적으로 연결된 제1 컬렉터 전극 및 제2 컬렉터 전극를 포함하는 컬렉터 전극부;상기 제1 컬렉터 전극 및 제2 컬렉터 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 돌출 단자 및 제2 돌출 단자를 포함하는 돌출 단자부; 및 상기 제1 컬렉터 전극 또는 상기 제2 컬렉터 전극 중 적어도 어느 하나의 컬렉터 전극의 적어도 일부는 상기 밀봉재로 둘러싸인 내부 영역에 배치되며 상기 제1 전극부는 염료분자를 포함하는 산화물층을 포함하는 염료감응 태양전지를 제공한다.
여기서, 상기 돌출 단자부는 상기 컬렉터 전극부가 연장하는 방향과 직교하는 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 상기 밀봉재로 둘러싸인 내부 영역에 전부 배치되는 상기 컬렉터 전극부에 연결된 상기 돌출 단자부는 상기 밀봉재를 가로 질러 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제1 전극부, 상기 제2 전극부, 상기 컬렉터 전극부, 상기 돌출 단자부 중 적어도 어느 하나는 보호막을 더 구비할 수 있다.
여기서, 상기 그리드 전극 중 적어도 하나는 다른 그리드 전극보다 선폭이 크게 구성할 수 있다. 여기서, 상기 선폭이 큰 그리드 전극은 상기 돌출 단자부에 대응하도록 상기 컬렉터 전극에 전기적으로 연결할 수 있다.
여기서, 상기 돌출 단자부의 개수가 상기 그리드 전극의 개수보다 적게 구성할 수 있다. 상기 돌출 단자부의 선폭이 상기 컬렉터 전극부의 선폭보다 크게 구성할 수 있다.
여기서, 상기 컬렉터 전극부의 선폭이 상기 그리드 전극의 선폭보다 크게 구성할 수 있다.
여기서, 일 모듈의 상기 염료감응 태양전지의 상기 돌출 단자부는 타 모듈의 상기 염료감응 태양전지의 상기 돌출 단자부와 직접 연결 될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지에 의하면, 컬렉터 전극의 적어도 일부가 몰딩재 내부에 배치되기 때문에 전해질 누액의 가능성이 감소될 뿐만 아니라 모듈 간 연결이 용이한 단자를 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 염료감응 태양전지의 작동원리를 설명하기 위한 개략적 개념도이다. 염료감응 태양전지의 구동원리는 다음과 같다. 태양광이 입사되어 광자(photon)가 충분한 에너지를 가지고 산화물층(131) 표면에 존재하는 염료분자(미도시)를 때리면 염료분자는 들뜬 상태로 변화되며 전자(e-)를 방출한다. 염료분자에서 방출된 전자(e-)는 화학적 확산 구배(diffusion gradient)에 의하여 이동하며 전기를 발생시킨다. 이때, 염료분자는 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료분자이다. 또한 이러한 염료분자는 매우 작기 때문에 많은 수의 염료분자를 간직하기 위해 산화물층(131)은 염료분자의 위한 뼈대(scaffold)로 사용된다.
도 1에서, 염료분자는 바닥상태(S+/S)에서 여기상태(S+/S*)로 들뜨게 되고 여기된 염료분자는 전자(e-)를 내놓아 산화된다. 이때, 산화된 염료분자는 반도체 전극(130)과 백금의 대향 전극(120) 사이에 위치한 산화-환원 전해질(I-/I3 -) 내 요오드 이온으로부터 전자(e-)를 받아 환원되며 요오드 이온은 산화된다. 한편, 여기상태의 전자는 산화물층(131)의 전도띠로 주입되어 반도체 전극(130)과 외부회로를 지나 백금의 대향 전극(120)으로 이동된다. 백금 전극에 도달한 전자는 산화된 요오드 이온을 환원시킨다. 이와 같이, 태양광의 흡수로 전자의 이동 즉 전류의 흐름을 유도하여 태양전지의 역할을 수행하게 된다.
이때, 밀봉재 등을 통하여 전해질이 누액 되지 않도록 밀봉하게 되는데, 반도체 전극(130)과 대향 전극(120)이 밀봉재를 통해 외부와 연결되므로 밀봉재와 이 러한 전극과의 연결부에 전해질이 누액 될 가능성이 있다는 문제가 있다.
도 2는 일반적인 염료감응 태양전지의 기본적인 구조를 나타내는 개략적 사시도이다. 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 취한 단면도이다. 도 2 또는 도 3을 참조하면, 일반적인 염료감응 태양전지는 제1 기판(100), 제2 기판(110), 대향 전극(120), 반도체 전극(130), 산화물층(131), 전해질(140) 및 밀봉재(150, 150')를 구비한다. 이때, 대향 전극(120)은 전해질의 촉매역할을 통해 환원작용을 촉진시키고 태양광의 반사도가 좋도록 백금 박막을 증착함으로써 형성될 수 있다. 반도체 전극(130)은 태양에너지 흡수를 가능케 하면서 외부회로로 전자를 전달하는 역할을 수행한다. 염료분자(미도시)는 가시광선 영역의 태양에너지를 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성하며, 산화물층(131)은 염료분자를 흡착하여 염료분자에서 생성된 전자를 전달하는 역할을 한다. 전해질(140)은 산화된 염료분자를 환원시켜 주는 역할을 수행한다. 제1 밀봉재(150)는 제1 기판(100)과 제2 기판(110)사이에 전해질(140)이 누액되지 않도록 밀봉한다. 이때, 대향 전극(120) 및/또는 반도체 전극(130)은 제1 밀봉재(150)를 통과하여 외부와 연결되는데 다수의 대향 전극(120) 및/또는 반도체 전극(130)이 제1 밀봉재(150)를 통과하게 되면 다수의 요철이 제1 밀봉재(150)로 밀봉되는 부분에 발생하여 전해질(140)의 누액 가능성이 높아진다. 또한, 제2 밀봉재(150')는 대향 전극(120) 및/또는 반도체 전극(130)의 길이방향으로 제1 기판(100)과 제2 기판(110)사이의 전해질(140)이 누액되지 않도록 밀봉한다.
도 4는 이와 같은 전해질(140)의 누액 가능성을 줄이기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출 단자가 일 측에 배치된 염료감응 태양전지(1)의 구성을 개략적 으로 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 실시예를 위에서 바라본 평면도이다. 도 6은 도 5의 VI-VI선을 따라 취한 단면도이다. 도 7은 도 5의 VII-VII선을 따라 취한 단면도이다. 도 8은 도 5의 VIII-VIII선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지(1)는 제1 기판(100), 제2 기판(110), 제1 산화물층(311), 염료분자(미도시), 전해질(140), 밀봉재(150, 150'), 보호막(160), 제1 대향 전극(240), 제1 반도체 전극(340)을 구비한다.
여기서, 제1 기판(100), 제2 기판(200), 제1 산화물층(311) 및 전해질(140)은 도 2 또는 도 3에서 사용된 부재와 동일한 기능 및 역할을 한다. 이때, 도 4를 참조하면 제1 기판(100)은 빛의 입사(C) 방향에 배치된다.
여기서, 제1 대향 전극(240)은 복수 개의 대향 그리드 전극(210), 대향 컬렉터 전극(220), 및 대향 돌출 단자부(230)를 구비한다. 제1 반도체 전극(340)은 복수 개의 반도체 그리드 전극(310), 반도체 컬렉터 전극(320), 반도체 돌출 단자부(330)를 구비한다.
제1 반도체 전극(340)은 제1 대향 전극(240)과 비교하여 제1 산화물층(311)을 더 포함하지만, 반도체 그리드 전극(310), 반도체 컬렉터 전극(320) 및 반도체 돌출 단자부(330)의 구조적 연결이 제1 대향 전극(240)의 그리드 전극(210), 대향 컬렉터 전극(220), 및 대향 돌출 단자부(230)의 구조적 연결과 유사한 구성을 가질 수 있으므로 설명의 편의를 위하여 도 5 내지 도 8에서 제1 대향 전극(240)의 구성을 중심으로 설명한다. 도 5를 참조하면, 제1 대향 전극(240)은 복수 개의 대향 그 리드 전극(210)을 한데 묶어주는 대향 컬렉터 전극(220)을 구비하되 대향 컬렉터 전극(220)은 밀봉재(150, 150') 내부에 위치한다. 도 6을 참조하면, 복수 개의 대향 그리드 전극(210)은 제1 기판(100)과 제2 기판(110) 사이에 위치한다. 이러한 복수 개의 대향 그리드 전극(210)은 길이방향으로 연장되어 있고 대향 컬렉터 전극(220)에 모두 연결 된다. 도 7은 대향 컬렉터 전극(220)의 단면을 도시하고 있다. 도 7을 참조하면 대향 컬렉터 전극(220)은 복수 개의 대향 그리드 전극(210)을 하나로 모아주며 밀봉재(150, 150') 내부에 위치한다. 대향 컬렉터 전극(220)이 밀봉재(150, 150') 내부에 배치되어 있으므로 외부와 전기적으로 연결되기 위하여 대향 돌출 단자부(230)를 구비한다. 이때, 밀봉재(150, 150')는 surlyn(듀퐁사 제품 1702)과 같은 열가소성 고분자 재료를 구비할 수 있다. 대향 돌출 단자부(230)는 일측이 대향 컬렉터 전극(220)과 연결되어 있고, 또한 도 7에 도시된 바와 같이 제1 밀봉재(150)를 통과하여 외부와 전기적으로 연결된다. 대향 돌출 단자부(230)의 개수는 복수 개의 대향 그리드 전극(210)의 개수보다 적도록 구성할 수 있다. 이와 같이 대향 컬렉터 전극(220)을 밀봉재(150, 150') 내부에 위치시킴으로 많은 수의 대향 그리드 전극(210)이 제1 밀봉재(150)를 통과하여 외부와 연결되지 않고, 대향 그리드 전극(210)의 수보다 적은 수의 대향 돌출 단자부(230)가 제1 밀봉재(150)를 통해 외부와 전기적으로 연결된다. 그러므로 제1 밀봉재(150)를 통과하는 전극의 개수가 적어지고, 따라서 상대적으로 밀봉 불량 등의 이유로 제1 밀봉재(150)를 통한 전해질(140)이 샐 가능성이 낮아진다.
이때, 제1 대향 전극(240) 또는 제1 반도체 전극(340) 중 적어도 하나의 전 극은 보호막(160)을 구비할 수 있다. 보호막(160)은 전해질(140) 용액으로부터 전극이 부식되는 것을 막는 역할을 한다. 여기서, 보호막(160)은 유전체로 형성될 수 있는데 예를 들어 글래스 재질이 사용될 수 있다. 또는 썰린(Surlyn)으로 보호막을 형성할 수도 있다. 또한 보호막(160)은 밀봉재(150, 150') 내부에 위치한 제1 대향 전극(240) 또는 제1 반도체 전극(340) 상에 형성되므로 전해질(140) 주입시 컬렉터 전극(220, 320)의 손상이 방지되는 효과가 있다. 보호막(160)은 밀봉재(150, 150')를 가로질러 외부와 연결되는 돌출 단자부(230, 330)에도 형성될 수 있다.
여기서, 도 5를 참조하면, 컬렉터 전극(220)의 선폭(D2)은 그리드 전극(201, 202,...)의 선폭(D1)보다 크게 구성될 수 있다. 이는 그리드 전극(201, 202,...)에서 발생한 전류의 흐름이 용이하게 하기 위한 구성이다. 즉, 전극의 단면적이 넓어지면 전기 저항이 줄어 전류의 흐름을 용이하게 할 수 있다.
대향 돌출 단자부(230)의 선폭(D3)은 컬렉터 전극(220)의 선폭(D2)보다 크게 구성될 수 있다. 그럼으로써, 대향 돌출 단자부(230)의 선폭(D3)을 증가시켜 컬렉터 전극(220)에서 흐르는 전류의 양이 많아지게 한다.
염료감응 태양전지는 다양한 구조물에 설치될 수 있으나, 예를 들어 유리창에 부착되어 사용되는 경우 염료감응 태양전지의 가장자리에 위치한 대향 돌출 단자부(230)는 유리창틀에 대응하게 배치되어 실질적으로 개구율에 주는 영향을 적게 할 수 있다.
여기서, 컬렉터 전극(220)의 선폭(D2)은 경우에 따라 500㎛ 내지 6 mm로 구성될 수 있고, 대향 돌출 단자부(230)의 선폭(D3)은 0.5 mm 내지 5 mm로 구성될 수 있다. 또한, 제1 밀봉재(150)로부터 대향 돌출 단자부의 일단까지의 길이(L3)는 0.5 mm 내지 1.5 mm로 구성될 수 있다. 그러나, 컬렉터 전극(220)의 선폭(D2), 대향 돌출 단자부(230)의 선폭(D3), 및 대향 돌출 단자부(230)의 길이(L3)는 이에 제한되지 않으며 당업자라면 다양하게 구성할 수 있음을 알 것이다.
여기서 대향 돌출 단자부(230)는 서로 연결이 가능한 구조를 구비할 수 있다. 따라서 서로 마주보는 대향 돌출 단자부(230)는 상호간에 전기적으로 연결이 가능하며 또한 구조적으로 결합될 수 있다.
제1 대향 전극(240)과 유사하게 제1 반도체 전극(340)을 구성할 수 있다. 즉, 제1 반도체 전극(340)은 복수 개의 반도체 그리드 전극(310), 반도체 컬렉터 전극(320), 반도체 돌출 단자부(330)를 구비하며, 도 4 내지 도 8을 참조하면 반도체 컬렉터 전극(320)은 밀봉재(150, 150') 내부에 위치한다. 반도체 컬렉터 전극(320)이 제1 밀봉재(150) 내부에 위치하므로 외부와 전기적 연결을 위해 반도체 돌출 단자부(330)를 구비할 수 있다. 반도체 돌출 단자부(330)의 개수는 복수 개의 반도체 그리드 전극(310)의 개수보다 작다. 반도체 돌출 단자부(330)의 개수가 반도체 그리드 전극(310)의 개수보다 적으므로 제1 밀봉재(150)를 통과하는 전극의 개수가 줄어 상대적으로 밀봉 불량 등의 이유로 밀봉재(150, 150')를 통한 전해 질(140)의 누액 가능성이 낮아지는 효과가 있다. 반도체 그리드 전극(310), 반도체 컬렉터 전극(320), 반도체 돌출 단자부(330)의 선폭 및 길이는 각각 대향 그리드 전극(210), 대향 컬렉터 전극(220), 대향 돌출 단자부(230)의 그것과 실질적으로 유사하게 구성할 수 있다.
지금까지 제1 대향 전극(240)과 제1 반도체 전극(340) 각각에서 컬렉터 전극이 밀봉재(150, 150') 내부에 배치된 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 대향 전극(240) 또는 제1 반도체 전극(340) 중 적어도 어느 하나의 전극에서만 컬렉터 전극이 밀봉재(150, 150') 내부에 배치되는 실시예도 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 돌출 단자부가 양쪽에 배치된 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로 도 9의 실시예에서 적어도 하나의 그리드 전극이 다른 그리드 전극보다 두꺼운 선폭을 가지는 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 11은 도 10의 실시예들을 일렬로 연결한 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지는 돌출 단자부(230,330)를 양쪽에 구비할 수 있다. 그외의 동일한 번호는 동일한 부재를 의미한다. 즉, 제1 대향 전극(240)은 복수 개의 대향 그리드 전극(210), 대향 컬렉터 전극(220), 및 대향 돌출 단자부(230)를 구비하고 제1 반도체 전극(340)은 복수 개의 반도체 그리드 전극(310), 반도체 컬렉터 전극(320), 반도체 돌출 단자 부(330)를 구비한다. 이 실시예에서, 돌출 단자부(230, 330)를 염료감응 태양전지의 양쪽에 연결하므로 전기적으로 연결될 뿐만 아니라 염료감응 태양전지 간의 연결을 구조적으로 용이하도록 구비할 수 있다. 즉, 다량의 염료감응 태양전지를 연결시 별도의 연결 부재 없이 각 염료감응 태양전지를 일렬로 배열하여 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 그리드 전극(200L1,300L1)(200L2,300L2)이 다른 그리드 전극보다 두꺼운 선폭을 가지는 염료감응 태양전지를 구성할 수 있다. 도 11은 도 10의 실시예들을 일렬로 연결한 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시하고 있는데, 이와 같이 염료감응 태양전지의 개수가 증가하면 발생하는 전류의 양이 증가하게 되고 또한 전력의 손실분은 수학식 1에 따라 전류의 제곱에 비례하여 증가하게 된다.
p=I2R (단, p는 전력 손실, I는 전류,R은 저항)
이와 같은 전력의 손실분을 줄이기 위하여 적어도 하나의 그리드 전극(200L1,300L1)(200L2,300L2)이 다른 그리드 전극보다 두꺼운 선폭을 가지도록 할 수 있다. 왜냐하면 두꺼운 선폭을 가지게 되면 전류가 흐르는 단면적이 증가하여 상대적으로 전기 저항이 감소하기 때문이다. 다시 말해, 복수 개의 염료감응 태양전지를 연결하여 염료감응 태양전지 내부로 흐르는 전류의 양이 증가하게 될때 적어도 하나의 그리드 전극(200L1,300L1)(200L2,300L2)이 다른 그리드 전극보다 두꺼운 선폭을 가지게 함으로써 전력의 손실을 상쇄할 수 있다.
이때, 다른 그리드 전극보다 두꺼운 선폭을 가지는 적어도 하나의 그리드 전극(200L1,300L1)(200L2,300L2)은 돌출 단자부(230, 330)와 대향되도록 컬렉터 전극(220, 320)과 전기적으로 연결된다.
이와 달리, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬렉터 전극의 일부가 밀봉재 내부에 배치된 염료감응 태양전지의 구성을 위에서 바라본 개략적 평면도이다. 도 12에 따르면, 염료감응 태양전지는 그리드 전극(210,310), 제2 컬렉터 전극(221, 321), 제2 돌출 단자부(231, 331)를 구비한다. 이때 그리드 전극(210, 310)은 도 4 내지 도 6의 실시예의 그리드 전극(210, 310)과 동일한 구조를 가진다. 단, 도 12에서 제2 컬렉터 전극(221, 321)의 일부는 밀봉재(150, 150')내부에 위치하며 동시에 다른 일부는 제1 밀봉재(150)를 통과하여 외부와 전기적으로 연결되게 구성되어 있다.
이와 달리, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 돌출 단자부의 형상이 변형된 염료감응 태양전지의 구성을 위에서 바라본 개략적 평면도이다. 도 13에 따르면, 염료감응 태양전지는 그리드 전극(210,310), 제3 컬렉터 전극(222,322), 제3 돌출 단자부(232,332)를 구비한다. 이때 그리드 전극(210, 310)은 도 4 내지 도 6의 실시예의 그리드 전극(210, 310)과 동일한 구조를 가진다. 단, 도 13에서 제3 컬렉터 전극(222, 322)는 밀봉재(150, 150')내부에 위치하며 제3 돌출 단자부(232, 332)가 제1 밀봉재(150)를 가로질러 외부와 연결된다. 이때, 제3 돌출 단자부(232, 332)는 도 13에 도시된 바와 같이 다른 모듈의 염료감응 태양전지와 직접 연결하기 위하여 변형된 형태를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 태양전지를 제조 및 사용하는 모든 산업에 이용될 수 있다.
도 1은 일반적인 염료감응 태양전지의 작동원리를 설명하기 위한 개략적 개념도이다.
도 2는 일반적인 염료감응 태양전지의 기본적인 구조를 나타내는 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출 단자부가 일 측에 배치된 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 개략적 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 실시예를 위에서 바라본 평면도이다.
도 6은 도 5의 V-V선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 5의 VI-VI선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 5의 VII-VII선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 돌출 단자부가 양쪽에 배치된 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로 도 9의 실시예에서 적어도 하나의 그리드 전극이 다른 그리드 전극보다 두꺼운 선폭을 가지는 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10의 실시예를 일렬로 연결한 염료감응 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬렉터 전극의 일부가 밀봉재 내부에 배치된 염료감응 태양전지의 구성을 위에서 바라본 개략적 평면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 돌출 단자부의 형상이 변형된 염료감응 태양전지의 구성을 위에서 바라본 개략적 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
100: 제1 기판 110:제2 기판
120: 대향 전극 130: 반도체 전극
131, 311: 산화물층 140: 전해질
150, 151: 밀봉재 160: 보호막
200L1,300L1:두꺼운 선폭의 그리드 전극
210(201,202,203,...):대향 그리드 전극
220:대향 컬렉터 전극 230:대향 돌출 단자부
240: 제1 대향 전극
310(301,302,303,...): 반도체 그리드 전극
320:반도체 컬렉터 전극 330:반도체 돌출 단자부
340: 제1 반도체 전극

Claims (10)

  1. 서로 대향된 제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 각각 적어도 하나 이상의 그리드 전극을 구비하는 제1 전극부와 제2 전극부;
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 충진된 전해질 용액;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 전해질 용액을 밀봉하는 밀봉재;
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 각각 전기적으로 연결된 제1 컬렉터 전극 및 제2 컬렉터 전극를 포함하는 컬렉터 전극부;
    상기 제1 컬렉터 전극 및 제2 컬렉터 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 돌출 단자 및 제2 돌출 단자를 포함하는 돌출 단자부; 및
    상기 제1 컬렉터 전극 또는 상기 제2 컬렉터 전극 중 적어도 어느 하나의 컬렉터 전극의 적어도 일부는 상기 밀봉재로 둘러싸인 내부 영역에 배치되며 상기 제1 전극부는 염료분자를 포함하는 산화물층을 포함하는 염료감응 태양전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출 단자부는 상기 컬렉터 전극부가 연장하는 방향과 직교하는 방향으로 돌출되게 형성된 염료감응 태양전지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 밀봉재로 둘러싸인 내부 영역에 전부 배치되는 상기 컬렉터 전극부에 연결된 상기 돌출 단자부는 상기 밀봉재를 가로 질러 외부와 전기적으로 연결되는 염료감응 태양전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부, 상기 제2 전극부, 상기 컬렉터 전극부, 상기 돌출 단자부 중 적어도 어느 하나는 보호막을 더 구비하는 염료감응 태양전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 그리드 전극 중 적어도 하나는 다른 그리드 전극보다 선폭이 큰 염료감응 태양전지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 선폭이 큰 그리드 전극은 상기 돌출 단자부에 대응하도록 상기 컬렉터 전극에 전기적으로 연결된 염료감응 태양전지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출 단자부의 개수가 상기 그리드 전극의 개수보다 적은 염료감응 태양전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출 단자부의 선폭이 상기 컬렉터 전극부의 선폭보다 큰 염료감응 태양전지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 컬렉터 전극부의 선폭이 상기 그리드 전극의 선폭보다 큰 염료감응 태양전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    일 모듈의 상기 염료감응 태양전지의 상기 돌출 단자부는 타 모듈의 상기 염료감응 태양전지의 상기 돌출 단자부와 직접 연결 될 수 있도록 구성된 염료감응 태양전지.
KR1020090079315A 2009-08-26 2009-08-26 염료감응 태양전지 KR101030013B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090079315A KR101030013B1 (ko) 2009-08-26 2009-08-26 염료감응 태양전지
US12/691,161 US20110048523A1 (en) 2009-08-26 2010-01-21 Dye-sensitized solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090079315A KR101030013B1 (ko) 2009-08-26 2009-08-26 염료감응 태양전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110021489A KR20110021489A (ko) 2011-03-04
KR101030013B1 true KR101030013B1 (ko) 2011-04-20

Family

ID=43623043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090079315A KR101030013B1 (ko) 2009-08-26 2009-08-26 염료감응 태양전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20110048523A1 (ko)
KR (1) KR101030013B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241015B1 (ko) 2011-09-01 2013-03-11 현대자동차주식회사 집전극을 갖는 염료감응 태양전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050109391A1 (en) 2003-09-29 2005-05-26 Tsuyoshi Kobayashi Photosensitized solar cell and method of manufacturing the same
KR100654103B1 (ko) 2005-11-30 2006-12-06 한국전기연구원 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지 모듈
US20070163645A1 (en) 2003-10-06 2007-07-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Dye-sensitized solar cell

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1020744C2 (nl) * 2002-06-04 2003-12-08 Stichting Energie Vloeistofhoudend fotovoltaïsch element.
US7368659B2 (en) * 2002-11-26 2008-05-06 General Electric Company Electrodes mitigating effects of defects in organic electronic devices
US7145071B2 (en) * 2002-12-11 2006-12-05 General Electric Company Dye sensitized solar cell having finger electrodes
JP2005158470A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Ngk Spark Plug Co Ltd 色素増感型太陽電池
JP2005166313A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Ngk Spark Plug Co Ltd 色素増感型太陽電池
KR101001548B1 (ko) * 2004-06-29 2010-12-17 삼성에스디아이 주식회사 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지
JP4063802B2 (ja) * 2004-08-04 2008-03-19 シャープ株式会社 光電極
JP5087818B2 (ja) * 2005-03-25 2012-12-05 日亜化学工業株式会社 電界効果トランジスタ
JP5028412B2 (ja) * 2005-11-30 2012-09-19 コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュート 炭素ナノチューブ電極を利用した色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2008114825A1 (ja) * 2007-03-20 2008-09-25 Sharp Kabushiki Kaisha 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP5252929B2 (ja) * 2008-01-16 2013-07-31 ラピスセミコンダクタ株式会社 色素増感太陽電池及びその製造方法
US20090266413A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Sagi Mathai Photovoltaic Cells With Gratings For Scattering Light Into Light-absorption Layers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050109391A1 (en) 2003-09-29 2005-05-26 Tsuyoshi Kobayashi Photosensitized solar cell and method of manufacturing the same
US20070163645A1 (en) 2003-10-06 2007-07-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Dye-sensitized solar cell
KR100654103B1 (ko) 2005-11-30 2006-12-06 한국전기연구원 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지 모듈

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241015B1 (ko) 2011-09-01 2013-03-11 현대자동차주식회사 집전극을 갖는 염료감응 태양전지

Also Published As

Publication number Publication date
US20110048523A1 (en) 2011-03-03
KR20110021489A (ko) 2011-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101108187B1 (ko) 염료감응 태양전지
KR101097252B1 (ko) 광전변환소자
KR101065310B1 (ko) 광전변환모듈
CN102074376A (zh) 一种染料敏化太阳能电池
KR101050471B1 (ko) 광전 변환 모듈
KR101156544B1 (ko) 광전변환모듈 및 그 제조방법
KR101030013B1 (ko) 염료감응 태양전지
US8916770B2 (en) Photoelectric conversion device
KR101117700B1 (ko) 광전변환소자
KR101005052B1 (ko) 염료감응 태양전지 모듈
KR100987528B1 (ko) 염료감응형 태양전지
KR20100028327A (ko) 염료감응형 태양전지 모듈 프레임
EP2343717A2 (en) Photoelectrochemical module
EP2339598A2 (en) Photoelectrochemical cell
KR101137380B1 (ko) 광전변환소자 및 그 제조방법
KR101156546B1 (ko) 광전변환모듈
KR101097270B1 (ko) 광전변환소자
KR101071699B1 (ko) 염료감응형 태양전지
US20110108111A1 (en) Photoelectric conversion device
KR20130088477A (ko) 광전소자
KR20120072319A (ko) 태양전지
KR20120074473A (ko) 광전변환장치
KR101204956B1 (ko) 염료감응식 태양전지
KR20100098745A (ko) 염료감응 태양전지
KR20130083711A (ko) 염료감응 태양전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee