KR101042096B1 - Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing TiO2-CNT paste therefor - Google Patents
Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing TiO2-CNT paste therefor Download PDFInfo
- Publication number
- KR101042096B1 KR101042096B1 KR1020090094667A KR20090094667A KR101042096B1 KR 101042096 B1 KR101042096 B1 KR 101042096B1 KR 1020090094667 A KR1020090094667 A KR 1020090094667A KR 20090094667 A KR20090094667 A KR 20090094667A KR 101042096 B1 KR101042096 B1 KR 101042096B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tio
- electrode
- dye
- carbon nanotubes
- solar cell
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은, 태양광이 투과되는 제1전극과, 상기 제1전극과 이격되어 배치되는 제2전극과, 상기 제1전극 상에 배치되며, 염료가 흡착되고, 다공성 나노입자 (nanoporous) TiO2와 카본나노튜브가 혼합된 구조를 가지는 반도체층과, 상기 반도체층과 상기 제2전극 사이의 공간에 충진된 전해질을 포함하고, 상기 카본나노튜브는 산처리에 의해 형성된 카르복실기를 지닌 염료감응형 태양전지를 제공한다.According to the present invention, a first electrode through which sunlight is transmitted, a second electrode disposed to be spaced apart from the first electrode, and disposed on the first electrode, and dye is adsorbed, are nanoporous TiO 2. And a semiconductor layer having a mixed structure of carbon nanotubes and an electrolyte, and an electrolyte filled in a space between the semiconductor layer and the second electrode, wherein the carbon nanotubes have a carboxyl group formed by an acid treatment. Provide a battery.
따라서, 상기 반도체층에서 카본나노튜브의 카르복실기가 TiO2의 O와 결합하게 되고, 카본나노튜브가 다공성 TiO2에 있는 입자들간의 공간을 연결한다. 이로부터, 상기 반도체층에서 전자이동성이 향상되기 때문에, 상기 염료감응형 태양전지의 성능(Voc, Jsc, Fill Factor, 효율)이 향상된다.Therefore, in the semiconductor layer, the carboxyl group of the carbon nanotubes is bonded to O of TiO 2 , and the carbon nanotubes connect the spaces between the particles in the porous TiO 2 . From this, since the electron mobility in the semiconductor layer is improved, the performance (Voc, Jsc, Fill Factor, efficiency) of the dye-sensitized solar cell is improved.
Description
본 발명은 염료감응형 태양전지 및 염료감응형 태양전지용 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효율이 향상된 염료감응형 태양전지 및 염료감응형 태양전지용 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing TiO 2 -carbon nanotube paste for dye-sensitized solar cells and dye-sensitized solar cells, and more particularly, to TiO 2 -carbon nano for dye-sensitized solar cells and dye-sensitized solar cells with improved efficiency. The present invention relates to a tube paste manufacturing method.
최근 들어, 에너지 문제를 해결하기 위하여 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 대체 에너지원에 대한 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 특히 풍력, 태양력 등의 자연 에너지를 활용하기 위한 광범위한 연구가 진행되어 오고 있다. 이들 중 태양력을 이용한 태양 전지는 자원량이 무한하고 환경 친화적이므로, 대체 에너지원으로서 가장 각광을 받고 있다. 태양전지의 종류는 다양하며, 그 중에서 결정형 실리콘 태양전지가 시장 점유율이 가장 높다.Recently, various studies have been conducted on alternative energy sources that can replace existing fossil fuels to solve energy problems. In particular, extensive research has been conducted to utilize natural energy such as wind and solar power. Of these, solar cells using solar power have received the most attention as alternative energy sources because the amount of resources is infinite and environmentally friendly. There are various types of solar cells, of which crystalline silicon solar cells have the highest market share.
그러나, 상기 결정형 실리콘 태양 전지는 제조비용이 높고, 효율 향상에도 한계가 많기 때문에, 그 대안으로서 제조비용이 낮은 염료감응형 태양 전지의 개발이 활발히 진행되고 있다.However, since the crystalline silicon solar cell has a high manufacturing cost and has many limitations in improving efficiency, development of a dye-sensitized solar cell having a low manufacturing cost as an alternative has been actively conducted.
염료감응형 태양 전지는 실리콘 태양 전지와는 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자, 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양 전지이다.Unlike silicon solar cells, dye-sensitized solar cells are composed of photosensitive dye molecules capable of absorbing visible light to produce electron-hole pairs, and transition metal oxides for transferring generated electrons. Is a photoelectrochemical solar cell.
하지만, 이러한 염료감응형 태양전지에서, 생성된 전자가 TiO2층 전도대로 이동하게 되는데, 상기 TiO2층 자체에서 전자의 이동성에 한계가 있기 때문에, 염료감응형 태양 전지의 효율 향상이 제한되는 문제점이 있다.However, in such a dye-sensitized solar cell, the generated electrons are moved to the TiO 2 layer conduction band, and since the mobility of electrons in the TiO 2 layer itself is limited, the efficiency improvement of the dye-sensitized solar cell is limited. There is this.
본원 발명은, 효율이 향상된 염료감응형 태양전지 및 염료감응형 태양전지용 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell and a TiO 2 -carbon nanotube paste for dye-sensitized solar cell with improved efficiency.
본 발명은, 태양광이 투과되는 제1전극과, 상기 제1전극과 이격되어 배치되는 제2전극과, 상기 제1전극 상에 배치되며, 염료가 흡착되고, 다공성 나노입자 (nanoporous) TiO2와 카본나노튜브가 혼합된 구조를 가지는 반도체층과, 상기 반도체층과 상기 제2전극 사이의 공간에 충진된 전해질을 포함하고, 상기 카본나노튜브는 산처리에 의해 형성된 카르복실기를 지닌 염료감응형 태양전지를 제공한다.According to the present invention, a first electrode through which sunlight is transmitted, a second electrode disposed to be spaced apart from the first electrode, and disposed on the first electrode, and dye is adsorbed, are nanoporous TiO 2. And a semiconductor layer having a mixed structure of carbon nanotubes and an electrolyte, and an electrolyte filled in a space between the semiconductor layer and the second electrode, wherein the carbon nanotubes have a carboxyl group formed by an acid treatment. Provide a battery.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 염료감응형 태양전지용 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법에 있어서, 카본나노튜브를 산처리하여 카르복실기를 생성하는 단계와, 상기 카르복실기가 생성된 카본나노튜브와 다공성 나노입자 TiO2 분말을 용매에 혼합하여 분산된 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 제조하는 단계와, 상기 분산된 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 산처리하여 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 제조하는 단계를 포함하는 염료감응형 태양전지용 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, the present invention, in the method for producing a dye-sensitized solar cell TiO 2 -carbon nanotube paste, the carbon nanotubes are acid-treated to generate a carboxyl group, and the carbon nano-carbon produced carboxyl group by acid treatment for the carbon nanotube paste TiO 2 - - the dispersed TiO 2 comprising the steps of manufacturing the carbon nanotube paste, - the tube with the porous nanoparticle TiO 2 powder were mixed in a solvent dispersed TiO 2 the carbon nanotube paste It provides a TiO 2 -carbon nanotube paste manufacturing method for a dye-sensitized solar cell comprising the step of preparing.
본원 발명에 따른 염료감응형 태양전지 및 염료감응형 태양전지용 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The dye-sensitized solar cell and the TiO 2 -carbon nanotube paste manufacturing method for the dye-sensitized solar cell according to the present invention have the following effects.
첫째, 반도체층에서 카본나노튜브의 카르복실기가 TiO2의 O와 결합하게 되고, 카본나노튜브가 다공성 TiO2에 있는 입자들간의 공간을 연결한다. 따라서, 상기 반도체층에서 전자이동성이 향상되기 때문에, 염료감응형 태양전지의 성능(Voc, Jsc, Fill Factor, 효율)이 향상된다.First, in the semiconductor layer, the carboxyl group of the carbon nanotubes is bonded to O of TiO 2 , and the carbon nanotubes connect the spaces between the particles in the porous TiO 2 . Therefore, since electron mobility is improved in the semiconductor layer, the performance (Voc, Jsc, Fill Factor, efficiency) of the dye-sensitized solar cell is improved.
둘째, 상기 염료감응형 태양전지가, 아나타제(Anatase) 구조를 가지는 TiO2 블로킹층(blocking layer)을 더 포함하면, 염료가 태양광을 흡수하여 생성된 전자가 상기 염료 또는 상기 전해질로 복귀하는 현상이, 상기 TiO2 블로킹층에 의하여 차단되기 때문에, 상기 염료감응형 태양전지의 성능이 향상된다. 더욱이, 상기 TiO2 블로킹층이 스핀 코팅으로 제조되면, 제1전극 사이의 계면 특성이 향상되기 때문에, 상기 반도체층으로부터 상기 제1전극으로 전자 이동성이 향상된다. 따라서, 상기 염료감응형 태양전지의 성능이 더욱 향상된다.Second, when the dye-sensitized solar cell further includes a TiO 2 blocking layer having an anatase structure, the dye absorbs sunlight and the electrons generated are returned to the dye or the electrolyte. Since this is blocked by the TiO 2 blocking layer, the performance of the dye-sensitized solar cell is improved. Furthermore, when the TiO 2 blocking layer is manufactured by spin coating, the interface property between the first electrodes is improved, and thus the electron mobility from the semiconductor layer to the first electrode is improved. Therefore, the performance of the dye-sensitized solar cell is further improved.
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지(100)의 개략적인 구조도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 상기 염료감응형 태양전지(100)는 서로 이격되어 대향되도록 배치되는 제1기판(110) 및 제2기판(120)을 포함한다. 상기 제1기판(110)으로는 태양광이 입사되어 투광되며, 상기 태양광의 투과율이 높아지도록 상기 제1기판(110)은 투명한 소재로 형성된다. 상기 투명한 소재로는 유리 또는 투명한 플라스틱 등을 들 수 있다. 상기 투명한 플라스틱으로는 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰, 올레핀 말레이미드 공중합체, 노보넨계수지 등을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 나프탈레이트 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 사용될 수 있다.1 is a schematic structural diagram of a dye-sensitized
상기 제1기판(110) 상에는 상기 제2기판(120)을 마주보도록 제1전극(130)이 형성되어 있다. 상기 제1전극(130)은 투명한 소재로 형성되며, ITO, FTO 등이 있다. 상기 제2기판(120) 상에는 상기 제1기판(110)을 마주보도록 제2전극(140)이 형성되어 있다. 상기 제2전극(140)은 백금 등과 같은 도전성이 우수한 소재로 형성된다.The
상기 제1전극(130) 상에는 아나타제(Anatase) 구조를 가지는 TiO2 블로킹층(blocking layer)(150)이 형성되어 있다. 아나타제 구조의 TiO2 블로킹층(150)은, 루타일(Rutile) 구조에 비하여 현저하게 높은 광촉매 특성을 가진다. 예를 들면, 전자는 아나타제 구조 내에서 루타일 구조 내보다 89배 빠른 전하 이동도를 보인다. 더욱이, 아나타제 구조의 TiO2 층은 밴드 갭 에너지(band gap energy)가 3.2eV에 해당하는 파장(380nm) 이하가 여기 광이 되고, 루타일 구조의 TiO2 층은 3.0eV에 해당하는 415nm이하의 파장이 여기 광이 된다. 따라서, 루타일 구조보다 아나타제 구조에서 넓은 파장대의 빛을 흡수하기 때문에, 아나타제 구조가 루타일 구조에 배하여 우수한 태양전지 성능을 보여줄 수 있다.A TiO 2 blocking layer 150 having an anatase structure is formed on the
상기 TiO2 블로킹층(150)은 스핀코팅법에 의하여 형성된다. 상기 제1전극(130)의 계면은 매끄럽지 못하며, 전해액(180)과 접촉하면 전자복귀 현상(back transfer)이 발생하여 전자의 이동을 원활하게 하지 못하게 한다. 하지만, 스핀코팅에 의하여 상기 TiO2 블로킹층(150)이 형성되면, 상기 TiO2 블로킹층(150)이 상기 제1전극(130)의 계면을 매끄럽게 메워서 전자의 이동성이 증가한다. 또한, 상기 TiO2 블로킹층(150)은 상기 전해액(180)과 상기 제1전극(130) 사이의 접촉을 차단하여, 상기 전자복귀 현상을 억제한다. 이로부터, 상기 염료감응형 태양전지(100)의 효율이 향상된다. 상세한 설명은 후술한다.The TiO 2 blocking layer 150 is formed by spin coating. The interface of the
상기 TiO2 블로킹층(150) 내에서 결정들 사이의 네트워크 특성이 향상되기 때문에, 전자의 이동성이 더욱 향상된다. 특히, 상기 스핀코팅법은 스퍼터링법과는 달리, 제조비용이 낮고, 대면적 제조가 가능한 장점이 있다.Since the network characteristics between the crystals in the TiO 2 blocking layer 150 are improved, the mobility of electrons is further improved. In particular, the spin coating method, unlike the sputtering method, has the advantage of low manufacturing cost and large area manufacturing.
상기 TiO2 블로킹층(150) 상에는 반도체층(160)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(160)은 다공성 나노입자 (nanoporous) TiO2와 카본나노튜브가 혼합된 구조를 가진다. 상기 반도체층에서 상기 TiO2는 아나타제 및 루타일(Rutile) 구조를 가진다. The
상기 카본나노튜브는 멀티 월 카본나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube, MWCNT)이다. 일반적으로 카본나노튜브는 싱글 월 카본나튜브(Single-Walled Carbon Nanotube, SWCNT), 더블 월 카본나노튜브(Double-Walled Carbon Nanotube, DWCNT) 및 멀티 월 카본나노튜브로 나뉜다. 싱글 월 카본나노튜브의 직경은 약 0.6~1.8nm 정도이고, 멀티 월 카본나노튜브의 직경은 약 10~100nm 정도이다. 비록, 싱글 월 카본나노튜브가 멀티 월 카본나노튜브에 비하여 전자 이동성이 우수하지만, 멀티 월 카본나노튜브는 싱글 월 카본나노튜브에 비하여 매우 저가이다. 본 실시예의 경우, 상기 카본나노튜브로서 멀티 월 카본나노튜블를 이용하여도 염료감응형 태양전지의 효율이 향상되는 바, 만일, 상기 카본나노튜브로서 싱글 월 카본나노튜브가 이용될 경우 염료감응형 태양전지의 효율이 더욱 향상될 것으로 판단된다.The carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). Generally, carbon nanotubes are divided into single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), and multi-walled carbon nanotubes. The diameter of the single wall carbon nanotubes is about 0.6-1.8 nm, and the diameter of the multi-wall carbon nanotubes is about 10-100 nm. Although single-wall carbon nanotubes have excellent electron mobility compared to multi-wall carbon nanotubes, multi-wall carbon nanotubes are very inexpensive compared to single-wall carbon nanotubes. In the present embodiment, even if a multi-wall carbon nanotube is used as the carbon nanotubes, the efficiency of the dye-sensitized solar cell is improved. The solar cell efficiency is expected to be further improved.
상기 다공성 나노입자 TiO2층(160)에는 염료(170)가 흡착되어 있다. 상기 염료(170)는 광을 흡수함으로써 기저상태에서 여기상태로 전자 전이하여 전자-홀 쌍을 이루게 되며, 여기상태의 전자는 상기 반도체층 전도대로 주입된 후 상기 제1전극(130) 및 상기 제2전극(140)으로 이동하면서 기전력을 발생하게 된다. 상기 염료(170)로는 태양 전지 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으며, 루테늄 착물이 이용될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The
상기 전해액(180)이 전해질로서, 상기 다공성 나노입자 TiO2층(160)과 상기 제2전극(140) 사이의 공간에 충진되어 있다. 상기 전해액(180)으로는 요오드의 아세토나이트릴 용액, NMP(NMetyl-2-Pyrrolidone) 용액, 3-메톡시프로피오나이트릴 용액 등이 사용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The
상기 반도체층(160)에서 상기 카본나노튜브는 높은 전기전도성(구리의 약 1000배)을 가질 뿐만 아니라, 상기 다공성 TiO2에 있는 입자들간의 공간을 연결함으로써 전자의 이동성을 더욱 향상시킨다. 이에 대하여, 이하에서 보다 상세하게 설명한다.In the
상기 반도체층(160)에서 상기 카본나노튜브는 산처리에 의해 형성된 카르복실기(COOH)를 가지고 있다. 일반적으로 염료감응형 태양전지에서는 염료의 카르복실기와 TiO2의 O가 결합되어 있으며, 여기된 전자가 TiO2로 이동하는 구조를 가진다. 그런데, 상기 반도체층(160)에서 카본나노튜브의 카르복실기가 TiO2의 O와 결합하게 되고, 여기된 전자가 TiO2를 거쳐서 다시 카본나노튜브로 이동하는 과정을 되풀이하고, 이로부터 카본나노튜브 자체의 높은 전기전도성과 상기 다공성 TiO2에 있는 입자들간의 공간 연결을 통하여 전자의 이동성을 더욱 향상시킨다. 상기 전자 이동성 향상에 의하여, 상기 염료감응형 태양전지(100)의 효율이 향상된다.In the
도 2를 참조하여, 상기 TiO2 블로킹층(150)의 제조방법을 중심으로 설명한다.Referring to Figure 2, it will be described with reference to the manufacturing method of the TiO 2 blocking layer 150.
먼저, 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Ti(OC3H7)4가 1.0M로 혼합된 이소프로페놀(C3H7OH) 100㎖와, 염산(HCl)이 0.8M로 혼합된 이소프로페놀 100㎖를 준비하여(S110 단계, S120 단계), 서로 혼합하고 이를 24시간 동안 교반하여(S130 단계), 투명한 졸을 형성한다(S140 단계).First, isopropphenol in which titanium tetraisopropoxide (Ti (OC 3 H 7 ) 4 is mixed with 1.0 M of isopropphenol (C 3 H 7 OH) mixed with 1.0 M, and hydrochloric acid (HCl) is mixed in 0.8 M. 100 ml is prepared (step S110, step S120), mixed with each other and stirred for 24 hours (step S130) to form a transparent sol (step S140).
상기 투명한 졸을 상기 제1전극이 형성된 상기 제1기판 상에 스핀 코팅한다(S150 단계). 상기 스핀 코팅은 500rpm, 1000rpm, 2000rpm으로 각각 약 60초씩 수행한다. 그리고, 상기 스핀 코팅된 졸을 100℃에서 약 1시간 동안 건조한 후(S160 단계), 450℃에서 30분 동안 소결시킨다(S170 단계). 이를 통하여, 상기 TiO2 블로킹층(150)이 상기 제1전극(130) 상에 형성된다. 상기 소결에 의하여, 상기 TiO2 블로킹층(150)은 아나타제 구조를 가진다.The transparent sol is spin coated on the first substrate on which the first electrode is formed (S150). The spin coating is performed at 500 rpm, 1000 rpm, 2000 rpm for about 60 seconds each. Then, the spin-coated sol is dried for about 1 hour at 100 ° C (step S160), and then sintered at 450 ° C for 30 minutes (step S170). Through this, the TiO 2 blocking layer 150 is formed on the
도 3은 XRD를 이용하여 수행된 상기 TiO2 블로킹층(150)의 X-ray 회절 패턴 데이터를 보여준다. 도 3을 참조하면, 상기 TiO2 블로킹층(150)이 아나타제 구조를 가짐을 확인할 수 있다.3 shows X-ray diffraction pattern data of the TiO 2 blocking layer 150 performed using XRD. Referring to FIG. 3, it can be seen that the TiO 2 blocking layer 150 has an anatase structure.
도 4(a)~(c)는 상기 스핀 코팅법에 의하여 제조된 상기 TiO2 블로킹층(150)의 SEM 마이크로 그래프이다. 도 4(a)~(c)는 각각 2000rpm, 1000rpm, 500rpm으로 스핀 코팅된 상태를 보여준다. 상기 TiO2 블로킹층(150)은, 2000rpm으로 스핀 코팅되면 10~30㎚의 두께로 형성되고, 1000rpm으로 스핀 코팅되면 40~60㎚의 두께로 형성되고, 500rpm으로 스핀 코팅되면 120~150㎚의 두께로 형성된다. 즉, 회전수가 작을수록, 상기 TiO2 블로킹층(150)의 두께가 두꺼워지고, 안정된 결정 형성이 가능하며, 결정들 사이의 네트워크 특성이 향상됨을 볼 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 네트워크 특성이 향상되면, 전자의 이동성이 증가하기 때문에, 상기 염료감응형 태양전지의 효율이 증가한다.4 (a) to 4 (c) are SEM micrographs of the TiO 2 blocking layer 150 manufactured by the spin coating method. Figure 4 (a) ~ (c) shows the spin-coated state at 2000rpm, 1000rpm, 500rpm respectively. The TiO 2 blocking layer 150 has a thickness of 10 to 30 nm when spin coated at 2000 rpm, is formed with a thickness of 40 to 60 nm when spin coated at 1000 rpm, and 120 to 150 nm when spin coated at 500 rpm. It is formed in thickness. That is, as the rotation speed is smaller, the thickness of the TiO 2 blocking layer 150 becomes thicker, stable crystal formation is possible, and network characteristics between the crystals are improved. As described above, when the network characteristics are improved, the mobility of electrons increases, so that the efficiency of the dye-sensitized solar cell increases.
도 5에 상기 TiO2 블로킹층(150)에 의한 상기 염료감응형 태양전지의 효율 향상 특성을 보여주는 Jsc(short-circuit current)의 실험 데이터가 도시되어 있으며, 도 6에 상기 TiO2 블로킹층(150)의 두께에 따른 효율의 실험 데이터가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에서 상기 반도체층(160)은 일반적인 카본나노튜브가 혼합되지 않고, 일반적인 아나타제 구조의 TiO2층이다.5 wherein the TiO 2 blocking layer 150, the dye-sensitized, and a solar cell Jsc (short-circuit current) showing the efficiency characteristics of the experimental data is shown, wherein the TiO 2 blocking layer in Figure 6 (150 according to the Experimental data of the efficiency according to the thickness of is shown. In FIGS. 5 and 6, the
도 5 및 도 6에서, 상기 TiO2 블로킹층(150)의 두께는 0㎚(상기 TiO2 블로킹층(150)이 없는 경우), 10~30㎚(2000rpm으로 스핀코팅된 경우), 40~60㎚(1000rpm으로 스핀코팅된 경우) 및 120~150㎚(2000rpm으로 스핀코팅된 경우)으로 하여 수행되었다. 표 1에도 상기 TiO2 블로킹층(150)의 두께에 따른 Voc(open-circuit voltage), Jsc, Fill Factor, 효율의 실험 데이터가 정리되어 있다. 상기 TiO2 블로킹층(150)에 의한 효과를 보여주기 위하여, 도 5, 도 6 및 표 1에서 상기 반도체층(160)은 일반적인 아나타제 구조의 다공성 나노입자 TiO2층의 구조를 가진다.5 and in Figure 6, (without the TiO 2 blocking layer 150), the thickness of the TiO 2 blocking layer 150 is 0㎚, 10 ~ 30㎚ (If the spin coated with 2000rpm), 40 ~ 60 Nm (if spin-coated at 1000 rpm) and 120-150 nm (when spin-coated at 2000 rpm). Table 1 also summarizes experimental data of open-circuit voltage (Voc), Jsc, Fill Factor, and efficiency according to the thickness of the TiO 2 blocking layer 150. In order to show the effect of the TiO 2 blocking layer 150, in FIG. 5, FIG. 6 and Table 1, the
도 5, 도 6 및 표 1을 참조하면, 상기 TiO2 블로킹층(150)이 존재할 경우, Voc, Jsc, Fill Factor, 효율 모두 향상된 것을 볼 수 있다. 이러한 태양전지의 성능 향상은, 상기 TiO2 블로킹층(150)이 상기 제1전극(130)과 상기 전해액(180)과의 접촉차단을 통해 전자의 복귀 현상(back transfer)을 억제하는데 기인한다. 이를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Referring to FIGS. 5, 6 and Table 1, when the TiO 2 blocking layer 150 is present, it can be seen that Voc, Jsc, Fill Factor, and efficiency are all improved. The performance improvement of the solar cell is caused by the TiO 2 blocking layer 150 suppressing back transfer of electrons by blocking contact between the
[표 1] TiO2 블로킹층(150)의 두께에 따른 염료감응형 태양전지의 성능비교[Table 1] Performance Comparison of Dye-Sensitized Solar Cell According to the Thickness of TiO 2 Blocking Layer 150
두께 (㎚)Of the TiO 2 blocking layer 150
Thickness (nm)
여기서, 상기 다공성 나노입자 TiO2층은 13㎚임 (Solaronix 사 Ti-Nanoxide T/SP를 이용하여 형성됨)Herein, the porous nanoparticle TiO 2 layer is 13 nm (formed using Solaronix's Ti-Nanoxide T / SP).
도 1을 참조하면, 상기 염료(170)는 태양광을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성한다. 상기 생성된 전자는 상기 반도체층(160), 상 기 상기 TiO2 블로킹층(150) 및 상기 제1전극(130)을 거쳐 외부 회로로 나간 후, 다시 상기 제2전극(140)을 통하여 유입되는 순환 구조를 가진다. 도 1에 실선 화살표(P1)가 상기 생성된 전자의 이동 경로를 보여준다. 다만, 종래에는, 상기 생성된 전자의 일부가 다시 상기 전해질(180) 및 상기 염료(170)로 복귀하는 현상이 발생하였다(도 1의 점선 화살표(P2) 참조). 이러한 복귀 현상은 태양전지의 성능 저하를 야기하였다. 하지만, 본 실시예에서는 상기 복귀 전자가 상기 TiO2 블로킹층(150)에 의하여 복귀가 차단되기 때문에, 상기 염료감응형 태양전지(100)의 성능이 향상된다. 더욱이, 상기 TiO2 블로킹층(150)과 상기 제1전극(130) 사이의 계면 특성이 향상되기 때문에, 상기 생성된 전자가 상기 반도체층(160)으로부터 상기 제1전극(130)으로 전자 이동성이 향상된다. 따라서, 이러한 전자 이동성의 향상으로 인하여, 상기 염료감응형 태양전지(100)의 성능이 더욱 향상된다.Referring to FIG. 1, the
도 6을 참조하면, 상기 TiO2 블로킹층(150)의 두께가 클수록 효율이 상승된다. 하지만, 상기 TiO2 블로킹층(150)의 두께가 650㎚를 넘어서면, 상기 반도체층에서 상기 제1전극으로 이동하는 전자의 이동이 억제되어, 상기 효율이 감소되는 경향을 가진다. 따라서, 상기 TiO2 블로킹층은 0 내지 650㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 6, the greater the thickness of the TiO 2 blocking layer 150, the higher the efficiency. However, when the thickness of the TiO 2 blocking layer 150 exceeds 650 nm, the movement of electrons moving from the semiconductor layer to the first electrode is suppressed, and the efficiency tends to be reduced. Therefore, the TiO 2 blocking layer preferably has a thickness of 0 to 650 nm.
도 7에 상기 반도체층을 제조하기 위한 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방 법을 순차적으로 보여주는 순서도가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 상기 제조 방법은 카본나노튜브를 산처리하여 카르복실기를 생성하는 단계(S200 단계)와, 상기 산처리된 카본나노튜브를 이용하여 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 제조하는 단계(S300 단계)를 포함한다. 이하 상세하게 설명한다.FIG. 7 is a flowchart sequentially showing a method of preparing a TiO 2 -carbon nanotube paste for manufacturing the semiconductor layer. Referring to FIG. 7, the manufacturing method comprises the steps of acid-treating carbon nanotubes to generate carboxyl groups (step S200), and preparing TiO 2 -carbon nanotube pastes using the acid-treated carbon nanotubes ( S300 step). It demonstrates in detail below.
먼저, 카본나노튜브를 산처리하여 카르복실기를 생성하는 단계(S200 단계)는 다음과 같다. 멀티 월 카본나노튜브 분말 0.5g과 150㎖의 HNO3 용액을 준비한다.(S210 단계) 그리고, 약 160℃에서 리플럭스(reflux)를 하면서 약 18시간 동안 상기 멀티 월 카본나노튜브 분말과 상기 HNO3 용액을 섞어 혼합물을 제조한다.(S220 단계)First, an acid treatment of carbon nanotubes to generate a carboxyl group (step S200) is as follows. Prepare 0.5 g of multi-wall carbon nanotube powder and 150 ml of HNO 3 solution (step S210). The multi-wall carbon nanotube powder and the HNO for about 18 hours while refluxing at about 160 ° C. 3 Mix the solution to prepare a mixture. (S220 step)
상기 혼합물을 PTFE(poly tetrafluoroethylene) 멤브레인을 이용하여 약 PH 7을 유지하면서 필터링한다. (S230 단계) 상기 혼합물은 산성을 띄기 때문에, 상기 혼합물에 묽은 NaOH 용액과 증류수를 섞어 상기 혼합물을 중화시키면서 필터링한다. 필터링된 카본나노튜브 분말을 약 80℃에서 약 1시간 동안 건조한다.(S240 단계) 상기와 같은 과정을 거치면, 상기 멀티 월 카본나노튜브에 카르복실기가 생성된다.The mixture is filtered using a PTFE (poly tetrafluoroethylene) membrane while maintaining about
상기 산처리된 카본나노튜브를 이용하여 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 제조하는 단계(S300 단계)는 다음과 같다. 먼저, 다공성 나노입자 TiO2 분말 10g과 상기 산처리된 멀티 월 카본나노튜브 분말을 준비한다.(S310 단계) 상기 산처리된 멀티 월 카본나노튜브 분말와 상기 다공성 나노입자 TiO2 분말의 혼합비는 다양하게 선택될 수 있으며, 본 실시예에서 상기 산처리된 멀티 월 카본나노튜브 분말을 0.05g, 0.1g, 0.2g으로 각각 준비한다. The step of preparing a TiO 2 -carbon nanotube paste using the acid treated carbon nanotubes (step S300) is as follows. First, 10 g of the porous nanoparticle TiO 2 powder and the acid-treated multi-walled carbon nanotube powder are prepared. (Step S310) The acid-treated multi-walled carbon nanotube powder and the porous nanoparticle TiO 2 are prepared. Mixing ratio of the powder may be selected in various ways, in this embodiment, the acid-treated multi-walled carbon nanotube powder is prepared in 0.05g, 0.1g, 0.2g, respectively.
상기 산처리된 멀티 월 카본나노튜브 분말과 상기 다공성 나노입자 TiO2 분말을 TiO2 분산장치에 넣는다. 본 실시예에서는, 상기 분산장치로서 ARE-250이 이용되었다. 상기 분산장치에 용매로서 에탄올 35㎖와 증류수 20㎖를 투입한다. 그리고, 상기 분산장치를 이용하여, 1분간의 믹싱 후 1분간의 디포밍(deforming) 공정을 5회 반복하여 혼합함으로써, 분산된 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 제조한다.(S320 단계)The acid-treated multi-walled carbon nanotube powder and the porous nanoparticle TiO 2 powder are placed in a TiO 2 dispersion apparatus. In this embodiment, ARE-250 is used as the dispersing device. 35 ml of ethanol and 20 ml of distilled water were added to the dispersion apparatus as a solvent. Then, using the dispersing apparatus, a mixed TiO 2 -carbon nanotube paste is prepared by repeatedly mixing the deforming process for 1
그 후, 상기 분산된 TiO2-카본나노튜브 페이스트를 산처리한다. 상기 산처리는, 상기 분산된 TiO2-카본나노튜브 페이스트 10g과 HCL 또는 HNO3 0.2㎖를 상온에서 4시간 섞음으로써 수행된다. 상기 산처리에 의하여, 최종적으로 상기 반도체층의 형성에 이용되는 TiO2-카본나노튜브 페이스트가 완성된다.(S330 단계)Thereafter, the dispersed TiO 2 -carbon nanotube paste is acid treated. The acid treatment is carried out by mixing 10 g of the dispersed TiO 2 -carbon nanotube paste and 0.2 ml of HCL or HNO 3 at room temperature for 4 hours. By the acid treatment, the TiO 2 -carbon nanotube paste finally used for forming the semiconductor layer is completed.
도 8a에 산처리 단계를 수행하지 않은 TiO2-카본나노튜브(멀티 월 카본나노튜브 이용) 페이스트의 사진이 도시되어 있으며, 도 8b에 본 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 사진이 도시되어 있다. 도 8a를 참조하면, 산처리되지 않은 멀티 월 카본나노튜브, 평균 직경이 10~15㎚이고, 길게 늘 어져 있는 구조를 가진다. 하지만, 도 8b를 참조하면, 산처리된 멀티 월 카본나노튜브는, 평균 직경이 50~100㎚이고, 길이는 산처리에 의하여 잘려져서 매우 짧다. FIG. 8A shows a picture of the TiO 2 -carbon nanotube (using multi-wall carbon nanotube) paste without performing the acid treatment step, and FIG. 8B shows the TiO 2 -carbon having the acid treatment step performed according to the present embodiment. A photo of the nanotube paste is shown. Referring to Figure 8a, the acid-treated multi-walled carbon nanotubes, the average diameter is 10 ~ 15nm, has a long elongated structure. However, referring to Figure 8b, the acid-treated multi-wall carbon nanotubes, the average diameter is 50 ~ 100nm, the length is cut by the acid treatment is very short.
도 9a는 산처리 단계를 수행하지 않은 TiO2-카본나노튜브(멀티 월 카본나노튜브 이용)의 소결된 표면사진이다. 사진에서 둥근 형상은 TiO2이고, 긴 원통 형상은 카본나노튜브이다. 도 9b 및 도 9c는 본 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 소결된 사진들이다. 도 10a는 본 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 소결된 단면사진이고, 도 10b는 도 10a의 확대 사진이다.9A is a sintered surface photograph of TiO 2 -carbon nanotubes (using multi-walled carbon nanotubes) without performing an acid treatment step. In the picture, the round shape is TiO 2 , and the long cylindrical shape is carbon nanotube. 9B and 9C are sintered photographs of TiO 2 -carbon nanotube pastes subjected to an acid treatment step according to the present embodiment. 10A is a sintered cross-sectional photograph of a TiO 2 -carbon nanotube paste in which an acid treatment step is performed according to this embodiment, and FIG. 10B is an enlarged photograph of FIG. 10A.
도 9b에 도시된 바와 같이, 카본나노튜브가 TiO2를 연결하는 상태를 보여준다. 또한, 9b에 도시된 바와 같이, 카본나노튜브가 TiO2 사이에 있는 크랙을 연결하는 상태를 보여준다. 즉, 산처되어 형성된 카본나노튜브의 카르복실기가 TiO2의 O와 결합되는 구조를 가짐으로써, 상기 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 전기전도성을 향상시킨다. 또한, 카본나노튜브가 TiO2 사이에 있는 크랙을 연결함으로써, 전자의 이동성을 촉진시키는 기능을 수행한다.As shown in FIG. 9B, the carbon nanotubes show TiO 2 . In addition, as shown in 9b, the carbon nanotubes show a state connecting the cracks between TiO 2 . That is, by having a structure in which the carboxyl groups of the carbon nanotubes formed by dispersing are bonded to O of TiO 2 , the electrical conductivity of the TiO 2 -carbon nanotube paste is improved. In addition, by connecting the cracks between the TiO 2 carbon nanotubes, it serves to promote the mobility of electrons.
도 11a는 TiO2의 XRD 패턴 그래프이다. 상기 TiO2의 결정구조는 아나타제 구조, 루타일 구조가 약 7:3 정도의 비율로 동시에 존재하는 결정구조이다. 도 11a에서 ■는 아나타제 TiO2 구조의 메인 피크이고, □는 루타일 TiO2 구조의 메인 피크를 나타낸다. 도 11a를 참조하면, 상기 반도체층(160)에서 TiO2는 아나타제 및 루타일 구조를 가짐을 알 수 있다. 도 11b는 멀티 월 카본나노튜브의 XRD 패턴 그래프이다. 또한, 도 11c는 상기 반도체층(160)의 XRD 패턴 그래프이다. 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 상기 반도체층(160)은 아나타제 결정 구조, 루타일 결정 구조 및 멀티 월 카본나노튜브의 결정 구조가 혼합된 구조임을 확인 할 수 있다.11A is an XRD pattern graph of TiO 2 . The crystal structure of TiO 2 is a crystal structure in which the anatase structure and the rutile structure are present simultaneously in a ratio of about 7: 3. In Fig. 11A,? Indicates the main peak of the anatase TiO 2 structure, and? Indicates the main peak of the rutile TiO 2 structure. Referring to FIG. 11A, it can be seen that TiO 2 in the
도 12에 본 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트에 의하여 형성된 상기 반도체층(160)에 의한 상기 염료감응형 태양전지의 효율 향상 특성을 보여주는 Jsc의 실험 데이터가 도시되어 있다. 표 2에는, (S310 단계)에서 상기 산처리된 멀티 월 카본나노튜브 분말을 0.05g, 0.1g, 0.2g을 적용할 때, (S330 단계)에서의 산으로서 HCL와 HNO3를 각각 이용할 경우에 대한 Voc(open-circuit voltage), Jsc, Fill Factor, 효율의 실험 데이터가 정리되어 있다. 여기에서, 비교예는, 다른 구성은 동일하고, 상기 반도체층(160)이 산처리된 멀티 월 카본나노튜브가 없는 TiO2 페이스트(TiO2 분말 10g, 에탄올 35㎖, 증류수 20㎖, HCl 0.2㎖의 혼합물)에 의하여 형성된 염료감응형 태양전지이다.12 shows experimental data of Jsc showing the efficiency improving characteristics of the dye-sensitized solar cell by the
도 11 및 표 2를 참조하면, 산처리된 멀티 월 카본나노튜브 0.2g을 적용할 때, 비교예에 비하여 Voc, Jsc, Fill Factor, 효율 모두 향상된 것을 볼 수 있다. 이러한 태양전지의 성능 향상은, 상기 반도체층(160) 내에서 전자이동성의 향상에 기인한다. Referring to Figure 11 and Table 2, when applying the acid-treated multi-walled carbon nanotubes 0.2g, it can be seen that all improved Voc, Jsc, Fill Factor, efficiency compared to the comparative example. The performance improvement of such a solar cell is attributable to the improvement of electron mobility in the
[표 2] 멀티 월 카본나노튜브를 이용한 염료감응형 태양전지의 성능비교[Table 2] Performance Comparison of Dye-Sensitized Solar Cells Using Multi-Wall Carbon Nanotubes
(㎃/㎠)Jsc
(㎃ / ㎠)
FactorFill
Factor
여기에서, TiO2 블로킹층의 두께는 120~150㎚임.Here, the thickness of the TiO2 blocking layer is 120 to 150 nm.
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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 개략적인 구조도이다.1 is a schematic structural diagram of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 TiO2 블로킹층의 제조방법을 단계적으로 보여주는 순서도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the TiO 2 blocking layer shown in FIG. 1 step by step.
도 3은 XRD를 이용하여 도 1에 도시된 TiO2 블로킹층의 X-ray 회절 패턴 데이터를 보여주는 그래프들이다.FIG. 3 is graphs showing X-ray diffraction pattern data of the TiO 2 blocking layer shown in FIG. 1 using XRD.
도 4(a)~(c)는 스핀 코팅법에 의하여 제조된 도 1의 TiO2 블로킹층의 SEM 마이크로 그래프들이다.4 (a) to 4 (c) are SEM micrographs of the TiO 2 blocking layer of FIG. 1 prepared by spin coating.
도 5는 도 1에 도시된 TiO2 블로킹층에 의한 염료감응형 태양전지의 효율 향상 특성을 보여주는 Jsc(short-circuit current)의 실험 그래프이다.FIG. 5 is an experimental graph of short-circuit current (Jsc) showing efficiency improvement characteristics of a dye-sensitized solar cell by the TiO 2 blocking layer shown in FIG. 1.
도 6은 도 1에 도시된 TiO2 블로킹층의 두께에 따른 효율의 실험 그래프이다.6 is an experimental graph of efficiency according to the thickness of the TiO 2 blocking layer illustrated in FIG. 1.
도 7은 도 1에 도시된 반도체층을 제조하기 위한 TiO2-카본나노튜브 페이스트 제조방법의 일 실시예를 순차적으로 보여주는 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a TiO 2 -carbon nanotube paste manufacturing method for manufacturing the semiconductor layer shown in FIG. 1.
도 8a는 산처리 단계를 수행하지 않은 TiO2-카본나노튜브(멀티 월 카본나노튜브 이용) 페이스트의 소결된 사진이고, 도 8b는 도 7의 일 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 소결된 사진이다.FIG. 8A is a sintered picture of a TiO 2 -carbon nanotube (using multi-wall carbon nanotube) paste which has not been subjected to an acid treatment step, and FIG. 8B is a TiO 2 having been subjected to an acid treatment step according to one embodiment of FIG. 7. -Sintered picture of carbon nanotube paste.
도 9a는 산처리 단계를 수행하지 않은 TiO2-카본나노튜브(멀티 월 카본나노튜브 이용) 페이스트의 소결된 표면사진이고, 도 9b 및 도 9c는 도 7의 일 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 소결된 사진들이다. 9A is a sintered surface photograph of a TiO 2 -carbon nanotube (using multi-walled carbon nanotube) paste without performing an acid treatment step, and FIGS. 9B and 9C illustrate an acid treatment step according to an embodiment of FIG. 7. Sintered photographs of TiO 2 -carbon nanotube pastes performed.
도 10a는 도 7의 일 실시예에 따라 산처리 단계가 수행된 TiO2-카본나노튜브 페이스트의 소결된 단면사진이고, 도 10b는 도 10a의 확대 사진이다.FIG. 10A is a sintered cross-sectional photograph of a TiO 2 -carbon nanotube paste in which an acid treatment step is performed according to an embodiment of FIG. 7, and FIG. 10B is an enlarged photograph of FIG. 10A.
도 11a는 XRD를 이용하여 도 1에 도시된 반도체층에 이용된 TiO2의 X-ray 회절 패턴 데이터를 보여주는 그래프이다.FIG. 11A is a graph showing X-ray diffraction pattern data of TiO 2 used in the semiconductor layer shown in FIG. 1 using XRD. FIG.
도 11b는 XRD를 이용하여 도 1에 도시된 반도체층에 이용된 멀티 월 카본나노튜브의 X-ray 회절 패턴 데이터를 보여주는 그래프이다.FIG. 11B is a graph showing X-ray diffraction pattern data of multi-wall carbon nanotubes used in the semiconductor layer shown in FIG. 1 using XRD.
도 11c는 XRD를 이용하여 도 1에 도시된 반도체층의 X-ray 회절 패턴 데이터를 보여주는 그래프이다.FIG. 11C is a graph showing X-ray diffraction pattern data of the semiconductor layer illustrated in FIG. 1 using XRD.
도 12는 도 1에 도시된 반도체층에 의한 염료감응형 태양전지의 효율 향상 특성을 보여주는 Jsc의 실험 그래프이다.FIG. 12 is an experimental graph of Jsc showing efficiency improving characteristics of the dye-sensitized solar cell by the semiconductor layer illustrated in FIG. 1.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 ><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
100: 염료감응형 태양전지 110: 제1기판100: dye-sensitized solar cell 110: the first substrate
120: 제2기판 130: 제1전극120: second substrate 130: first electrode
140: 제2전극 150: TiO2 블로킹층140: second electrode 150: TiO 2 blocking layer
160: 반도체층 170: 염료160: semiconductor layer 170: dye
180: 전해질180: electrolyte
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090094667A KR101042096B1 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing TiO2-CNT paste therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090094667A KR101042096B1 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing TiO2-CNT paste therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110037287A KR20110037287A (en) | 2011-04-13 |
KR101042096B1 true KR101042096B1 (en) | 2011-06-16 |
Family
ID=44044794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090094667A KR101042096B1 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing TiO2-CNT paste therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101042096B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101440676B1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-09-17 | 서울대학교산학협력단 | Fabrication of Forster resonance energy transfer based dye-sensitized solar cells containing water dispersible quantum dots |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070029998A (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell comprising cnts formed by using electrophoretic deposition and its fabrication method |
KR20070070797A (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor electrode using carbon nanotube, preparaton method thereof and solar cell comprising the same |
KR20080094021A (en) * | 2006-02-02 | 2008-10-22 | 소니 가부시끼 가이샤 | Dye sensitization photoelectric converter |
-
2009
- 2009-10-06 KR KR1020090094667A patent/KR101042096B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070029998A (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell comprising cnts formed by using electrophoretic deposition and its fabrication method |
KR20070070797A (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor electrode using carbon nanotube, preparaton method thereof and solar cell comprising the same |
KR20080094021A (en) * | 2006-02-02 | 2008-10-22 | 소니 가부시끼 가이샤 | Dye sensitization photoelectric converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110037287A (en) | 2011-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yeoh et al. | Recent advances in photo‐anode for dye‐sensitized solar cells: a review | |
Younas et al. | Efficient and cost-effective dye-sensitized solar cells using MWCNT-TiO2 nanocomposite as photoanode and MWCNT as Pt-free counter electrode | |
Lim et al. | Reduced graphene oxide–titania nanocomposite‐modified photoanode for efficient dye‐sensitized solar cells | |
Chang et al. | Optimization of dye adsorption time and film thickness for efficient ZnO dye-sensitized solar cells with high at-rest stability | |
Munkhbayar et al. | Photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells with various MWCNT counter electrode structures produced by different coating methods | |
JP2006210341A (en) | Photoelectrode, its manufacturing method and solar cell adopting the photoelectrode | |
JP2008004550A (en) | Surface modification method for counter electrode, and counter electrode with modified surface | |
JP2007073507A (en) | Photoelectrochemical element using carbon nanotube | |
Dissanayake et al. | A novel, PbS: Hg quantum dot-sensitized, highly efficient solar cell structure with triple layered TiO2 photoanode | |
Al-Bahrani et al. | Highly efficient dye-sensitized solar cell with GNS/MWCNT/PANI as a counter electrode | |
Pan et al. | TiO2-B nanobelt/anatase TiO2 nanoparticle heterophase nanostructure fabricated by layer-by-layer assembly for high-efficiency dye-sensitized solar cells | |
Lau et al. | Development in photoanode materıals for highly efficient dye sensitized solar cells | |
WO2011125024A1 (en) | Improved electrode | |
Anjidani et al. | Binder-free MWCNT/TiO2 multilayer nanocomposite as an efficient thin interfacial layer for photoanode of dye sensitized solar cell | |
KR20170051575A (en) | Photoelectrode for PEC cell including nanoparticles of metal oxide hydroxide and capping layer of graphene and hybrid organic PEC cell having them | |
Shadrokh et al. | Enhanced photovoltaic performance and stability of perovskite solar cells by interface engineering with poly (4-vinylpyridine) and Cu2ZnSnS4&CNT | |
Peng et al. | Platinum/polyaniline transparent counter electrodes for quasi-solid dye-sensitized solar cells with electrospun PVDF-HFP/TiO2 membrane electrolyte | |
Baraton | Nano-TiO2 for dye-sensitized solar cells | |
Jalali et al. | TiO 2 surface nanostructuring for improved dye loading and light scattering in double-layered screen-printed dye-sensitized solar cells | |
Sharif et al. | The effect of titanium (IV) chloride surface treatment to enhance charge transport and performance of dye-sensitized solar cell | |
Luo et al. | Enhancement of photoelectric conversion by high-voltage electric field assisted crystallization of a novel ternary-encapsulated spherical TiO2 aggregate for solar cells | |
Nursam et al. | Analysis of Catalytic Material Effect on the Photovoltaic Properties of Monolithic Dye-sensitized Solar Cells | |
Chen et al. | Olive-shaped ZnO nanocrystallite aggregates as bifunctional light scattering materials in double-layer photoanodes for dye-sensitized solar cells | |
JP5569947B2 (en) | Counter electrode for dye-sensitized solar cell, solar cell device and manufacturing method thereof | |
Grissom et al. | Three-dimensional carbon nanotube yarn based solid state solar cells with multiple sensitizers exhibit high energy conversion efficiency |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140410 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150601 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160601 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170703 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180611 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190502 Year of fee payment: 9 |