KR101042949B1 - Dye coating method of a metal oxide layer, dye-sensitized sollar cell and its fabrication method using the same - Google Patents

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KR101042949B1 KR1020100028743A KR20100028743A KR101042949B1 KR 101042949 B1 KR101042949 B1 KR 101042949B1 KR 1020100028743 A KR1020100028743 A KR 1020100028743A KR 20100028743 A KR20100028743 A KR 20100028743A KR 101042949 B1 KR101042949 B1 KR 101042949B1
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Abstract

PURPOSE: A method for coating the dye of a metal oxide layer, a dye-sensitized solar cell using the same, and a method for manufacturing the solar cell are provided to reduce time required for manufacturing processes using a saturated dye solution. CONSTITUTION: A transparent conductive substrate(202) is prepared. A dye-absorbent metal oxide layer(204b) is formed on the transparent conductive substrate. Dye is coated on the dye-absorbent metal oxide layer using a saturated dye solution. An oxide semiconductor electrode includes the dye-absorbent metal oxide layer. A counter electrode corresponds to the oxide semiconductor electrode and includes a transparent conductive film and a platinum layer. Oxidation-reduction electrolyte is filled in a space between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode.

Description

금속 산화물층의 염료 코팅 방법, 이를 이용한 염료 감응 태양 전지 및 그 제조 방법{DYE COATING METHOD OF A METAL OXIDE LAYER, DYE-SENSITIZED SOLLAR CELL AND ITS FABRICATION METHOD USING THE SAME}Dye coating method of metal oxide layer, dye-sensitized solar cell using same and manufacturing method therefor {DYE COATING METHOD OF A METAL OXIDE LAYER, DYE-SENSITIZED SOLLAR CELL AND ITS FABRICATION METHOD USING THE SAME}

염료 감응 태양 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염료 감응 태양 전지를 구성하는 금속 산화물층에 염료를 코팅하는데 적합한 금속 산화물층의 염료 코팅 방법, 이를 이용한 염료 감응 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell, and more particularly, to a dye coating method of a metal oxide layer suitable for coating a dye on a metal oxide layer constituting the dye-sensitized solar cell, a dye-sensitized solar cell using the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 교육과학기술부의 원천기술개발사업/미래기반기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-0093709, 과제명: 염료감응 태양전지용 고온안정성 전해질 개발].The present invention is derived from research conducted as part of the original technology development project / future-based technology development project of the Ministry of Education, Science and Technology [Task control number: 2009-0093709, Task name: Development of high temperature stable electrolyte for dye-sensitized solar cell].

잘 알려진 바와 같이, 태양광을 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자인 태양 전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경 친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 더해가고 있다.As is well known, solar cells, which are photoelectric conversion elements that convert sunlight into electrical energy, are infinite and environmentally friendly, unlike other energy sources, and therefore, their importance is increasing over time.

초기에는 단결정 또는 다결정의 실리콘 태양 전지가 많이 사용되었다. 그러나 실리콘 태양 전지는 제조 시에 대형의 고가 장비가 사용되고 원료 가격이 고가이기 때문에, 제조비용이 높고, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 변환 효율을 개선하는데도 한계가 있어 새로운 대안이 모색되었다.Initially, many monocrystalline or polycrystalline silicon solar cells were used. However, because silicon solar cells use large expensive equipment at the time of manufacture and raw material prices are high, the manufacturing cost is high and there is a limit in improving the conversion efficiency of converting solar energy into electrical energy.

이러한 실리콘 태양전지의 대안으로 저가로 제조할 수 있는 유기 재료를 사용한 태양 전지에 대한 관심이 집중되고 있는데, 특히 제조비용이 저렴한 염료 감응형 태양 전지(dye-sensitized solar cell)가 많은 주목을 받고 있다.As an alternative to such silicon solar cells, attention has been focused on solar cells using organic materials that can be manufactured at low cost. In particular, dye-sensitized solar cells, which are inexpensive to manufacture, have attracted much attention. .

그리고, 염료 감응형 태양 전지는 스위스의 그라첼(Gratzel) 등에 의해 발표된 태양 전지가 대표적인데, 염료 입자가 흡착된 금속산화물 나노 입자로 이루어진 반도체 전극(음극), 대향 전극(예를 들면, 백금 양극), 음극에 코팅된 염료, 두 전극 사이의 공간에 채워진 유기 용매를 이용한 산화 환원용 전해질을 포함하여 구성되는 광전기 화학적 태양 전지이다.In addition, the dye-sensitized solar cell is a solar cell published by Gratzel et al., Switzerland. The semiconductor electrode (cathode) and the counter electrode (for example, platinum) made of metal oxide nanoparticles on which dye particles are adsorbed are represented. Anode), dye coated on the cathode, and a photoelectrochemical solar cell including an electrolyte for redox using an organic solvent filled in the space between two electrodes.

일반적으로 염료감응 태양전지에서는 염료 입자가 흡착될 수 있는 부착 부위(anchoring site)가 많은 나노 결정 재료들이 사용하고, 이러한 염료 감응 태양 전지는 나노 입자 산화물 반도체 전극에 흡착된 염료가 태양광의 가시광선과 자외선 영역(예를 들면, 400 - 900nm) 파장의 빛을 흡수하여 전자를 발생한다. 현재 전도성 기판으로는 불소가 도핑된 SnO2 코팅 유리를 사용하는데, 이는 높은 온도에서의 열처리가 필수적인 염료감응 태양전지에서 전도성을 유지하기 위해서이다.In general, dye-sensitized solar cells use nanocrystalline materials that have many anchoring sites where dye particles can be adsorbed. In such dye-sensitized solar cells, dyes adsorbed to nanoparticle oxide semiconductor electrodes are visible and ultraviolet rays of sunlight. Electrons are generated by absorbing light of a region (for example, 400-900 nm) wavelength. Fluorine-doped SnO 2 coated glass is currently used as a conductive substrate to maintain conductivity in dye-sensitized solar cells where heat treatment at high temperatures is essential.

한편, 염료감응 태양전지에서 반도체 전극으로 사용되는 금속 산화물층에 염료를 코팅하는 경우 종래에는 고체 염료를 예를 들면, 에탄올, 아세토나이트라일 등의 용매에 녹여 금속 산화물을 대략 6시간 이상 잠기게 함으로써, 나노 입자로 이루어진 금속 산화물층에 염료를 코팅한다.On the other hand, when the dye is coated on the metal oxide layer used as a semiconductor electrode in the dye-sensitized solar cell conventionally by dissolving the solid dye in a solvent, such as ethanol, acetonitrile, soaking the metal oxide for about 6 hours or more The dye is coated on the metal oxide layer made of nanoparticles.

상술한 바와 같이 염료감응 태양전지의 반도체 전극으로 사용되는 금속 산화물층에 염료를 코팅하기 위해서는 대략 6시간 이상의 제조 시간이 소요되기 때문에, 이러한 제조 시간을 감소시키는 기술 개발이 필요한 실정이다.As described above, in order to coat a dye on a metal oxide layer used as a semiconductor electrode of a dye-sensitized solar cell, a manufacturing time of about 6 hours or more is required, and thus a technology development for reducing such manufacturing time is required.

이에 따라, 본 발명은 포화 용액에 녹인 염료를 금속 산화물층에 염료를 코팅할 수 있는 금속 산화물층의 염료 코팅 방법, 이를 이용한 염료 감응 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a dye coating method of a metal oxide layer, a dye-sensitized solar cell using the same, and a method of manufacturing the same, in which a dye dissolved in a saturated solution can be coated onto a metal oxide layer.

알콜기 용액, 액체이온염 및 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나를 이용하거나, 이들 중 적어도 2개를 포함하는 혼합물을 이용한 포화 용액을 이용하여 염료를 녹임으로써, 금속 산화물층에 염료를 코팅할 수 있는 금속 산화물층의 염료 코팅 방법, 이를 이용한 염료 감응 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.The dye may be coated on the metal oxide layer by dissolving the dye by using any one of an alcohol group solution, a liquid ionic salt and a viscous polymer, or a saturated solution using a mixture containing at least two of them. The present invention provides a dye coating method of a metal oxide layer, a dye-sensitized solar cell using the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 투명 전도성 기판과, 상기 투명 전도성 기판 상에 포화 농도를 갖는 포화 염료 용액을 이용하여 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 산화물 반도체 전극과, 상기 산화물 반도체 전극에 대응되며, 투명 전도성막 및 백금층을 포함하는 대향 전극과, 격벽을 통해 부착된 상기 산화물 반도체 전극 및 대향 전극의 사이 공간에 충진되는 산화 환원 전해질을 포함하는 염료 감응 태양 전지가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, an oxide semiconductor electrode including a transparent conductive substrate, a dye adsorption metal oxide layer coated with a dye using a saturated dye solution having a saturation concentration on the transparent conductive substrate, and the oxide semiconductor A dye-sensitized solar cell is provided that corresponds to an electrode and includes a counter electrode including a transparent conductive film and a platinum layer, and a redox electrolyte filled in a space between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode attached through a partition wall.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 투명 전도성 기판 상에 형성된 금속 산화물층에 포화 농도를 갖는 포화 염료 용액을 이용하여 염료를 코팅시켜 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 방식으로 산화물 반도체 전극을 제조하는 단계와, 상기 제조된 산화물 반도체 전극에 대응되는 대향 전극을 제조하는 단계와, 상기 산화물 반도체 전극 및 대향 전극을 정렬시킨 후에 격벽을 통해 부착시키는 단계와, 상기 산화물 반도체 전극 및 대향 전극의 사이 공간에 산화 환원 전해질을 충진하는 단계를 포함하는 염료 감응 태양 전지의 제조 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, manufacturing an oxide semiconductor electrode by coating a dye using a saturated dye solution having a saturation concentration on the metal oxide layer formed on the transparent conductive substrate to form a dye adsorption metal oxide layer And manufacturing a counter electrode corresponding to the manufactured oxide semiconductor electrode, aligning the oxide semiconductor electrode and the counter electrode, and attaching the counter electrode through a partition wall, and oxidizing the space between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode. Provided is a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell comprising the step of filling a reducing electrolyte.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 알콜기 용액, 액체 이온염, 끓는점이 60℃ - 150℃인 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물을 용매로 하여 포화 농도를 갖도록 염료를 녹이는 단계와, 상기 염료를 녹인 포화 염료 용액을 금속 산화물층에 흘려 내리는 방식으로 상기 염료를 코팅하여 염료 감응 태양 전지를 구성하는 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 금속 산화물층의 염료 코팅 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, the alcohol group solution, liquid ionic salt, boiling point of 60 ℃ to 150 ℃ any one of the polymer having a viscosity or a mixture containing at least two of them to have a saturation concentration Dissolving a dye and coating the dye by flowing a saturated dye solution in which the dye is dissolved into a metal oxide layer to form a dye adsorption metal oxide layer constituting a dye-sensitized solar cell. Dye coating methods are provided.

본 발명은, 염료 감응 태양 전지의 반도체 전극을 구성하는 염료 흡착 금속 산화물층의 경우 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅함으로써, 염료 감응 태양 전지의 제조 시간을 감소시킬 수 있다.The present invention, in the case of the dye adsorption metal oxide layer constituting the semiconductor electrode of the dye-sensitized solar cell using a saturated dye solution in which the dye is dissolved in any one or a mixture of alcohol group solution, liquid ion salt, viscous polymer By coating the dye on the metal oxide layer, the manufacturing time of the dye-sensitized solar cell can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 포화 염료 용액을 이용하여 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 염료 감응 태양 전지를 예시한 도면,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 투명 전도성 기판에 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 과정을 나타낸 공정 순서도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 포화 염료 용액을 이용하여 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 염료 감응 태양 전지를 제조하는 과정을 도시한 플로우차트.
1 illustrates a dye-sensitized solar cell including a dye-adsorbed metal oxide layer coated with a dye using a saturated dye solution according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are process flowcharts illustrating a process of forming a dye-adsorbed metal oxide layer coated with a dye on a transparent conductive substrate according to another embodiment of the present invention;
3 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a dye-sensitized solar cell including a dye-adsorbed metal oxide layer coated with a dye using a saturated dye solution according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 기술요지는, 전도성 기판에 페이스트를 도포하고, 페이스트 도포된 전도성 기판을 고온 소성시켜 금속 산화물층을 형성하며, 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅한 후에, 대향 전극 및 격벽을 형성하고, 전해질을 투입하여 염료 감응 태양 전지를 제조한다는 것이며, 이러한 기술적 수단을 통해 종래 기술에서의 문제점을 해결할 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The technical idea of the present invention is to apply a paste to a conductive substrate, and to bake the paste-coated conductive substrate at a high temperature to form a metal oxide layer, and any one or a mixture of an alcohol group solution, a liquid ion salt, and a viscous polymer. After the dye is coated on the metal oxide layer by using a saturated dye solution in which the dye is dissolved in, a counter electrode and a partition wall are formed, and an electrolyte is added to prepare a dye-sensitized solar cell. The problem can be solved.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments of the present invention make the disclosure of the present invention complete and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 포화 염료 용액을 이용하여 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 염료 감응 태양 전지를 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a dye-sensitized solar cell including a dye adsorption metal oxide layer coated with a dye using a saturated dye solution according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 염료 감응 태양 전지는 투명 전도성 기판(102), 염료 흡착 금속 산화물층(104), 대향 전극(106), 격벽(108), 산화 환원 전해질(110) 등을 포함하는 구조를 갖는데, 투명 전도성 기판(102)은 예를 들면, ITO(indium-tin oxide, 이하 'ITO'라 함), FTO(fluorine-tin oxide, 이하 'FTO'라 함), ZnO, 도핑되지 않은 SnO2, Al 등이 도핑된 ZnO 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 이러한 투명 전도성 기판(102)은 예를 들면, 스퍼터링(sputtering), 일렉트로우리스 증착(electroless deposition), 진공 증착, CVD(chemical vapor deposition, 이하 'CVD'라 함), 졸젤법에 따른 나노 파우더 사용, 페이스트 후 열처리 등의 방식을 통해 형성시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, a dye-sensitized solar cell has a structure including a transparent conductive substrate 102, a dye adsorption metal oxide layer 104, an opposite electrode 106, a partition 108, a redox electrolyte 110, and the like. The transparent conductive substrate 102 may include, for example, indium-tin oxide (ITO), fluorine-tin oxide (FTO), ZnO, undoped SnO2, Al or the like may be formed using doped ZnO or the like, and the transparent conductive substrate 102 may be formed by, for example, sputtering, electroless deposition, vacuum deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like. It may be formed by a method such as 'CVD'), a nano powder using a sol-gel method, and heat treatment after a paste.

그리고, 투명 전도성 기판(102)과 그 상부에 형성되는 염료 흡착 금속 산화물층(104)이 산화물 반도체 전극(음극)으로 형성되고, 산화물 반도체 전극(음극)에 대응하여 백금(Pt)이 코팅된 대향 전극(106, 백금 양극)이 형성된다.In addition, the transparent conductive substrate 102 and the dye adsorption metal oxide layer 104 formed thereon are formed of an oxide semiconductor electrode (cathode), and the opposite surface is coated with platinum (Pt) corresponding to the oxide semiconductor electrode (cathode). An electrode 106 (platinum anode) is formed.

이러한 구성을 갖는 염료 감응 태양 전지의 염료 흡착 금속 산화물층(104)은 금속 산화물층에 염료를 흡착시켜 형성한다. 여기에서, 금속 산화물층은 투명 전도성 기판(102)에 예를 들면, 테르피네올(terpineol) 등의 페이스트를 도포한 후 고온 소성시켜 예를 들면, TiO2 등으로 형성될 수 있으며, 특히 TiO2 나노 입자 10-30nm로 형성되는 것이 바람직하다.The dye adsorption metal oxide layer 104 of the dye-sensitized solar cell having such a configuration is formed by adsorbing a dye to the metal oxide layer. Here, the metal oxide layer may be formed of, for example, TiO2 by applying a paste such as terpineol to the transparent conductive substrate 102 and then baking at high temperature, in particular, TiO2 nanoparticles. It is preferable to form at 10-30 nm.

이러한 금속 산화물층은 다층 구조를 가질 수 있는데, 예를 들어 20nm 이상의 TiO2를 포함하는 층을 도포하고, 그 상부에 300nm 내외의 입자 페이스트를 도포한 후에, 이를 각각 별도로 고온 소성시키거나 동시에 고온 소성시켜 다층 구조의 금속 산화물층을 형성할 수 있다.The metal oxide layer may have a multi-layered structure, for example, by applying a layer containing 20 nm or more of TiO 2, and then applying a particle paste of about 300 nm on top thereof, and then separately baking the same at a high temperature or simultaneously. The metal oxide layer of a multilayer structure can be formed.

여기에서, 금속 산화물층에 염료를 코팅하는 과정에 대해 상세히 설명하면, 끓는점이 적어도 90ㅀ인 알콜기를 가지는 용매(예를 들면, 에틸렌글라이콜(ethylene glycol), 글리세린(glycerol) 등), 액체 이온염(예를 들면, 요오드화이미다졸리움(imidazolium iodide) 등), 끓는점이 예를 들면, 60℃ - 150℃의 온도 범위를 가지며, 점성을 갖는 고분자(예를 들면, 폴리에틸렌글라이콜(polyethylene glycol) 등) 중 어느 하나, 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물에 염료를 포화되도록 녹이고, 그 결과로 생성된 포화 염료 용액을 금속 산화물층에 예를 들면, 80℃ - 250℃의 온도 범위를 유지하면서 예를 들면, 30초 내지 10분의 시간 범위에 따라 부어 흘려 내린 후에, 금속 산화물층을 예를 들면, 에탄올 등을 이용하여 클리닝함으로써, 염료 흡착 금속 산화물층(104)을 제조할 수 있다. 여기에서, 금속 산화물층은 염료 코팅을 수행하는 동안에 염료 코팅을 효과적으로 수행하기 위해 예를 들면, 50℃ - 150℃의 온도 범위가 유지되는 핫플레이트(hot plate) 위에 위치시킬 수 있으며, 포화 염료 용액은, 예를 들면, 10 mM - 1 M의 농도 범위를 가질 수 있다.Here, the process of coating the dye on the metal oxide layer in detail, the solvent having an alcohol group having a boiling point of at least 90 kPa (for example, ethylene glycol, glycerol, etc.), liquid Ionic salts (e.g., imidazolium iodide, etc.), boiling points, for example, having a temperature range of 60 ° C-150 ° C, and viscous polymers (e.g., polyethylene glycol glycol) and so on, or a mixture containing at least two of them to dissolve the dye so as to saturate the resulting saturated dye solution to the metal oxide layer, for example, a temperature range of 80 ℃ to 250 ℃ The dye adsorption metal oxide layer 104 can be manufactured by cleaning the metal oxide layer with, for example, ethanol or the like after pouring and pouring it in a time range of, for example, 30 seconds to 10 minutes while maintaining it. The. Here, the metal oxide layer may be placed on a hot plate, for example, maintained in a temperature range of 50 ° C. to 150 ° C., in order to effectively perform the dye coating during the dye coating. Silver may, for example, have a concentration range of 10 mM-1 M.

다음에, 산화물 반도체 전극(음극)에 대향하는 대향 전극(106)은 예를 들면, 투명 전도성막과, 백금층 등을 포함할 수 있는데, 투명 전도성막은 예를 들면, 전도성 플라스틱 기판, 금속 기판 등을 이용하여 제조할 수 있다.Next, the counter electrode 106 facing the oxide semiconductor electrode (cathode) may include, for example, a transparent conductive film, a platinum layer, or the like, for example, a conductive plastic substrate, a metal substrate, or the like. It can be prepared using.

이러한 산화물 반도체 전극(음극)과 대향 전극(106, 백금 양극)은 격벽(108)을 통해 부착되며, 그 사이 공간에는 산화 환원 전해질(110)이 충진됨으로써, 염료 감응 태양 전지가 제조된다. 여기에서, 격벽(108)은 예를 들면, 설린(surlyn), 고분자 자체 등을 이용하여 제조되고, 산화물 반도체 전극과 대향 전극(106)을 일정 거리 이격시켜 배치한 후, 설린, 고분자 자체 등에 열을 가해 부착시킬 수 있다.The oxide semiconductor electrode (cathode) and the counter electrode 106 (platinum anode) are attached through the partition wall 108, and the redox electrolyte 110 is filled in the space therebetween, whereby a dye-sensitized solar cell is manufactured. Here, the partition wall 108 is manufactured using, for example, surlyn, the polymer itself, and the like, after arranging the oxide semiconductor electrode and the counter electrode 106 at a predetermined distance from each other, and then heating the sulfene, the polymer itself, or the like. Can be attached by adding

따라서, 염료 감응 태양 전지의 반도체 전극을 구성하는 염료 흡착 금속 산화물층의 경우 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅함으로써, 염료 감응 태양 전지의 제조 시간을 감소시킬 수 있다.Therefore, in the case of the dye adsorption metal oxide layer constituting the semiconductor electrode of the dye-sensitized solar cell, the metal oxide is prepared using a saturated dye solution in which a dye is dissolved in any one or a mixture of an alcohol group solution, a liquid ion salt, and a viscous polymer. By coating the dye on the layer, the manufacturing time of the dye-sensitized solar cell can be reduced.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 염료 감응 태양 전지의 제조 과정에서 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅하여 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 과정에 대해 설명한다.Next, a metal oxide layer using a saturated dye solution in which a dye is dissolved in any one or a mixture of an alcohol group solution, a liquid ion salt, and a viscous polymer in the manufacturing process of the dye-sensitized solar cell having the above-described configuration. A process of forming a dye adsorption metal oxide layer by coating a dye on the substrate will be described.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 투명 전도성 기판에 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 과정을 나타낸 공정 순서도이다.2A to 2C are flowcharts illustrating a process of forming a dye-adsorbed metal oxide layer coated with a dye on a transparent conductive substrate according to another embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 투명 전도성 기판(202) 상에 예를 들면, 테르피네올 등과 같은 페이스트(204)를 도포한다. 여기에서, 투명 전도성 기판(202)은 예를 들면, ITO, FTO, ZnO, 도핑되지 않은 SnO2, Al 등이 도핑된 ZnO 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 이러한 투명 전도성 기판(202)은 예를 들면, 스퍼터링, 일렉트로우리스 증착, 진공 증착, CVD, 졸젤법에 따른 나노 파우더 사용, 페이스트 후 열처리 등의 방식을 통해 형성시킬 수 있다.Referring to FIG. 2A, a paste 204 such as, for example, terpineol is applied onto the transparent conductive substrate 202. Here, the transparent conductive substrate 202 may be formed using, for example, ZnO doped with ITO, FTO, ZnO, undoped SnO 2, Al, or the like, and the transparent conductive substrate 202 may be formed by, for example. For example, it can be formed through a method such as sputtering, electroless deposition, vacuum deposition, CVD, the use of nano-powder according to the sol-gel method, post-paste heat treatment.

그리고, 페이스트(204)가 도포된 투명 전도성 기판(202)을 고온 소성시켜 페이스트(204)에 포함된 유기물을 모두 태워서 도 2b에 도시한 바와 같이 금속 산화물층(204a)을 형성한다. 여기에서, 금속 산화물층(204a)은 예를 들면, TiO2 등으로 형성될 수 있으며, 특히 TiO2 나노 입자 10-30nm로 형성되는 것이 바람직하다.Then, the transparent conductive substrate 202 to which the paste 204 is applied is calcined at high temperature to burn all the organic substances contained in the paste 204 to form the metal oxide layer 204a as shown in FIG. 2B. Here, the metal oxide layer 204a may be formed of, for example, TiO 2, and particularly preferably 10-30 nm of TiO 2 nanoparticles.

한편, 금속 산화물층(204a)은 다층 구조를 가질 수 있는데, 예를 들어 20nm 이상의 TiO2를 포함하는 층을 도포하고, 그 상부에 300nm 내외의 나노 입자 페이스트를 도포한 후에, 이를 각각 별도로 고온 소성시키거나 동시에 고온 소성시켜 다층 구조의 금속 산화물층(204a)을 형성할 수 있다.On the other hand, the metal oxide layer 204a may have a multi-layered structure, for example, by applying a layer containing 20 nm or more of TiO 2, and then applying a nanoparticle paste of about 300 nm on top thereof, each of which is separately heated at high temperature. Alternatively, at the same time, the metal oxide layer 204a of the multilayer structure may be formed by high temperature firing.

다음에, 투명 전도성 기판(202)에 형성된 금속 산화물층(204a)에 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 염료를 코팅함으로써, 염료 흡착 금속 산화물층(204b)을 형성한다.Next, the dye is coated on the metal oxide layer 204a formed on the transparent conductive substrate 202 by using a saturated dye solution in which a dye is dissolved in one or a mixture of an alcohol group solution, a liquid ion salt, and a viscous polymer. Thus, the dye adsorption metal oxide layer 204b is formed.

여기에서, 염료 흡착 금속 산화물층은, 끓는점이 적어도 100ㅀ인 알콜기를 가지는 용매(예를 들면, 에틸렌글라이콜, 글리세린 등), 액체 이온염(예를 들면, 요오드화이미다졸리움 등), 끓는점이 적어도 100ㅀ인 점성을 갖는 고분자(예를 들면, 폴리에틸렌글라이콜 등) 중 어느 하나, 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물에 염료를 포화되도록 녹이고, 그 결과로 생성된 포화 염료 용액을 금속 산화물층에 예를 들면, 80℃ - 250℃의 온도 범위를 유지하면서 예를 들면, 30초 내지 10분의 시간 범위에 따라 부어 흘려 내린 후에, 예를 들면, 에탄올 등을 이용하여 클리닝하는 등의 방식으로 제조될 수 있다. 여기에서, 금속 산화물층은 염료 코팅을 수행하는 동안에 염료 코팅을 효과적으로 수행하기 위해 예를 들면, 50℃ - 150℃의 온도 범위가 유지되는 핫플레이트 위에 위치시킬 수 있다.Here, the dye adsorption metal oxide layer includes a solvent having an alcohol group having a boiling point of at least 100 kPa (eg, ethylene glycol, glycerin, etc.), a liquid ionic salt (eg, imidazolium iodide, etc.), a boiling point. The dye is dissolved in any one of the polymers having a viscosity of at least 100 Pa (for example, polyethylene glycol, etc.), or a mixture containing at least two of them so as to saturate the resulting saturated dye solution. For example, after pouring down the oxide layer in a time range of, for example, 30 seconds to 10 minutes while maintaining a temperature range of 80 ° C to 250 ° C, for example, cleaning with ethanol or the like. It can be produced in a manner. Here, the metal oxide layer may be placed on a hot plate, for example, maintained in a temperature range of 50 ° C. to 150 ° C. to effectively perform the dye coating during the dye coating.

일 예로서, 끓는점이 196ㅀ 이상인 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol)에 염료를 포화시키도록 녹이고, 염료를 코팅할 금속 산화물 나노 전극은 대략, 50℃ - 150℃의 온도 범위가 유지되는 핫플레이트 등에 올려두며, 1-2분 후에 예를 들면, 10 mM - 1 M의 농도 범위를 갖는 포화 염료 용액을 금속 산화물 나노 전극에 흘려 내린 후에, 남은 용액을 에탄올 등으로 클리닝할 수 있다. 여기에서, 기존에는 염료의 농도가 대략 5 mmol/L 이하인 것에 비해 포화된 포화 염료 용액의 농도는 상대적으로 매우 높은 농도를 유지하는 것임을 알 수 있다.As an example, a metal oxide nano electrode to be dissolved by saturation of a dye in ethylene glycol having a boiling point of 196 kPa or more and coated with the dye is approximately, for example, a hot plate having a temperature range of 50 ° C. to 150 ° C. After a few minutes, a saturated dye solution having a concentration range of, for example, 10 mM-1 M can be poured down to the metal oxide nanoelectrode, and then the remaining solution can be cleaned with ethanol or the like. Here, it can be seen that the concentration of the saturated saturated dye solution maintains a relatively very high concentration as compared with the conventional dye concentration of about 5 mmol / L or less.

따라서, 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅함으로써, 짧은 시간에 염료 감응 태양 전지에 사용되는 염료 흡착 금속 산화물층을 제조할 수 있다.Therefore, by coating the dye on the metal oxide layer using a saturated dye solution in which the dye is dissolved in any one or a mixture of alcohol group solution, liquid ionic salt, and viscous polymer, it is used in dye-sensitized solar cells in a short time. Dye adsorption metal oxide layers can be prepared.

다음에, 상술한 바와 같은 염료 흡착 금속 산화물층의 염료 코팅 과정을 이용하여 전도성 기판에 페이스트를 도포하고, 페이스트 도포된 전도성 기판을 고온 소성시켜 금속 산화물층을 형성하며, 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅한 후에, 대향 전극 및 격벽을 형성하고, 전해질을 투입하여 염료 감응 태양 전지를 제조하는 과정에 대해 설명한다.Next, the paste is applied to the conductive substrate using the dye coating process of the dye adsorption metal oxide layer as described above, and the paste coated conductive substrate is calcined at high temperature to form a metal oxide layer, and the metal is saturated using a saturated dye solution. After coating the dye on the oxide layer, a process of forming a counter-sensing solar cell by forming a counter electrode and a partition wall, and introducing an electrolyte will be described.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 포화 염료 용액을 이용하여 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 염료 감응 태양 전지를 제조하는 과정을 도시한 플로우차트이다.3 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a dye-sensitized solar cell including a dye-adsorbed metal oxide layer coated with a dye using a saturated dye solution according to another embodiment of the present invention.

도 1 및 도 3을 참조하면, 투명 전도성 기판(102) 상에 예를 들면, 테르피네올 등과 같은 페이스트를 도포한다(단계302). 여기에서, 투명 전도성 기판(202)은 예를 들면, ITO, FTO, ZnO, 도핑되지 않은 SnO2, Al 등이 도핑된 ZnO 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 이러한 투명 전도성 기판(102)은 예를 들면, 스퍼터링, 일렉트로우리스 증착, 진공 증착, CVD, 졸젤법에 따른 나노 파우더 사용, 페이스트 후 열처리 등의 방식을 통해 형성시킬 수 있다.1 and 3, a paste such as, for example, terpineol or the like is applied onto the transparent conductive substrate 102 (step 302). Here, the transparent conductive substrate 202 may be formed using, for example, ZnO doped with ITO, FTO, ZnO, undoped SnO 2, Al, or the like, and the transparent conductive substrate 102 may be formed by, for example. For example, it can be formed through a method such as sputtering, electroless deposition, vacuum deposition, CVD, the use of nano-powder according to the sol-gel method, post-paste heat treatment.

그리고, 페이스트가 도포된 투명 전도성 기판(102)을 고온 소성시켜 페이스트에 포함된 유기물을 모두 태워서 금속 산화물층을 형성한다(단계304). 여기에서, 금속 산화물층은 예를 들면, TiO2 등으로 형성될 수 있으며, 특히 TiO2 나노 입자 10-30nm로 형성되는 것이 바람직하다.The paste-coated transparent conductive substrate 102 is calcined at high temperature to burn all the organic materials included in the paste to form a metal oxide layer (step 304). Here, the metal oxide layer may be formed of, for example, TiO 2, and particularly preferably formed of 10-30 nm of TiO 2 nanoparticles.

한편, 금속 산화물층은 다층 구조를 가질 수 있는데, 예를 들어 20nm 이상의 TiO2를 포함하는 층을 도포하고, 그 상부에 20nm 내외의 나노 입자 페이스트를 도포한 후에, 이를 각각 별도로 고온 소성시키거나 동시에 고온 소성시켜 다층 구조의 금속 산화물층을 형성할 수 있다.On the other hand, the metal oxide layer may have a multi-layered structure, for example, after applying a layer containing more than 20nm TiO2, and after applying a nanoparticle paste of about 20nm on top of it, each of them separately high temperature baking or at the same time high temperature By firing, a metal oxide layer having a multilayer structure can be formed.

다음에, 투명 전도성 기판(102) 상에 형성된 금속 산화물층에 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 염료를 코팅시켜 염료 흡착 금속 산화물층(104)을 형성함으로써, 염료 감응 태양 전지의 산화물 반도체 전극을 형성한다(단계306).Next, the dye is coated by using a saturated dye solution in which a dye is dissolved in any one or a mixture of an alcohol group solution, a liquid ion salt, and a viscous polymer in a metal oxide layer formed on the transparent conductive substrate 102. By forming the adsorption metal oxide layer 104, an oxide semiconductor electrode of the dye-sensitized solar cell is formed (step 306).

여기에서, 염료 흡착 금속 산화물층은, 끓는점이 적어도 100ㅀ인 알콜기를 가지는 용액(예를 들면, 에틸렌글라이콜, 글리세린 등), 액체 이온염(예를 들면, 요오드화이미다졸리움 등), 끓는점이 예를 들면, 60℃ - 150℃의 온도 범위를 가지며, 점성을 갖는 고분자(예를 들면, 폴리에틸렌글라이콜 등) 중 어느 하나, 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물에 염료를 포화되도록 녹이고, 그 결과로 생성된 포화 염료 용액을 금속 산화물층에 예를 들면, 80℃ - 250℃의 온도 범위를 유지하면서 예를 들면, 30초 내지 10분의 시간 범위에 따라 부어 흘려 내린 후에, 예를 들면, 에탄올 등을 이용하여 클리닝하는 등의 방식으로 제조될 수 있다. 여기에서, 금속 산화물층은 염료 코팅을 수행하는 동안에 염료 코팅을 효과적으로 수행하기 위해 예를 들면, 50℃ - 150℃의 온도 범위가 유지되는 핫플레이트 위에 위치시킬 수 있으며, 포화 염료 용액은, 예를 들면, 10 mM - 1 M의 농도 범위를 가질 수 있다.Here, the dye adsorption metal oxide layer is a solution having an alcohol group having a boiling point of at least 100 kPa (for example, ethylene glycol, glycerin, etc.), a liquid ion salt (for example, imidadazole, iodide, etc.), a boiling point. For example, the dye may be dissolved in one of the viscous polymers (eg, polyethylene glycol, etc.) having a temperature range of 60 ° C. to 150 ° C., or a mixture containing at least two of them to saturate the dye. After the resulting saturated dye solution is poured into the metal oxide layer, for example, by pouring it in a time range of, for example, 30 seconds to 10 minutes while maintaining a temperature range of, for example, 80 ° C-250 ° C, For example, it may be produced by cleaning with ethanol or the like. Here, the metal oxide layer may be placed on a hot plate, for example, maintained in a temperature range of 50 ° C. to 150 ° C. in order to effectively perform the dye coating during the dye coating, and the saturated dye solution may be, for example, For example, it may have a concentration range of 10 mM-1 M.

또한, 투명 전도성막과 백금층을 포함하는 대향 전극(106)을 제조하고(단계308), 산화물 반도체 전극과 대향 전극을 부착시키기 위한 격벽을 예를 들면, 설린, 고분자 자체 등을 이용하여 제조한다(단계310). 여기에서, 투명 전도성막은 예를 들면, 전도성 플라스틱 기판, 금속 기판 등을 이용하여 형성할 수 있다.In addition, a counter electrode 106 including a transparent conductive film and a platinum layer is manufactured (step 308), and a partition wall for attaching the oxide semiconductor electrode and the counter electrode is manufactured using, for example, sulfine, polymer itself, or the like. (Step 310). Here, the transparent conductive film can be formed using, for example, a conductive plastic substrate, a metal substrate, or the like.

이어서, 단계 306의 결과물과 대향 전극(106)을 정렬시킨 후에, 격벽(108)을 통해 부착시킨다(단계312). 여기에서, 산화물 반도체 전극과 대향 전극(106)은 일정 거리 이격 배치된 후, 설린, 고분자 자체 등에 열을 가해 부착시킬 수 있다.Subsequently, the counter electrode 106 is aligned with the result of step 306 and then attached through the partition 108 (step 312). Here, the oxide semiconductor electrode and the counter electrode 106 may be spaced apart from each other by a predetermined distance, and then may be attached by heating with sulfene, the polymer itself, or the like.

이어서, 격벽(108)을 통해 부착된 그 사이 공간에 산화 환원 전해질(110)을 충진하여 염료 감응 태양 전지를 제조한다(단계314).Subsequently, the redox electrolyte 110 is filled in the spaces attached through the partition 108 to manufacture a dye-sensitized solar cell (step 314).

한편, 상술한 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 단계302 내지 단계306을 통해 산화물 반도체 전극을 제조한 후에, 대향 전극(106)을 제조하고, 격벽(108)을 제조하는 것으로 하여 설명하였으나, 산화물 반도체 전극, 대향 전극(106), 격벽(108)은 그 제조 순서에 관계없이 각각 제조되는 것으로 이해되어야 한다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention described above, after the oxide semiconductor electrode is manufactured through the steps 302 to 306, the counter electrode 106 is manufactured and the partition 108 is manufactured. It is to be understood that the electrode, the counter electrode 106, and the partition 108 are each manufactured regardless of the manufacturing order thereof.

따라서, 염료 감응 태양 전지의 반도체 전극을 구성하는 염료 흡착 금속 산화물층의 경우 알콜기 용액, 액체이온염, 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 염료를 녹인 포화 염료 용액을 이용하여 금속 산화물층에 염료를 코팅함으로써, 염료 감응 태양 전지의 제조 시간을 감소시킬 수 있다.Therefore, in the case of the dye adsorption metal oxide layer constituting the semiconductor electrode of the dye-sensitized solar cell, the metal oxide is prepared using a saturated dye solution in which a dye is dissolved in any one or a mixture of an alcohol group solution, a liquid ion salt, and a viscous polymer. By coating the dye on the layer, the manufacturing time of the dye-sensitized solar cell can be reduced.

이러한 제조 과정을 통해 염료 감응 태양 전지를 제조하여 그 효과에 대해 살펴보면, 일전극인 산화물 반도체 전극의 금속 산화물로 TiO2 페이스트를 사용하며, FTO 등의 전도성 유리판에 예를 들면, 닥터 블레이드, 스크린 프린팅 등의 방식으로 TIO2 페이스트를 도포하고, 페이스트가 도포된 기판을 450ㅀ에서 대략 30분간 열처리(고온 소성)하여 유기물을 모두 태운다. 여기에서, TiO2/전도성 유리 기판을 핫플레이트에 위치시키고, 온도는 대략 100ㅀ로 맞추어둔다.When manufacturing a dye-sensitized solar cell through this manufacturing process, the effect is that TiO2 paste is used as the metal oxide of the oxide semiconductor electrode as one electrode, and for example, doctor blades, screen printing, etc. are used on conductive glass plates such as FTO. The TIO2 paste was applied in a manner, and the substrate to which the paste was applied was heat-treated (high temperature firing) at 450 kPa for about 30 minutes to burn all the organics. Here, the TiO 2 / conductive glass substrate is placed on a hot plate and the temperature is set at approximately 100 kPa.

그리고, 준비된 포화 염료 용액을 금속 산화물 위에 올려 놓아 흘려 내리고, 대략 1분이 경과한 후에, 에탄올을 이용하여 클리닝하고, 건조시켜, 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 산화물 반도체 전극을 제조한다.Then, the prepared saturated dye solution is placed on the metal oxide and flowed down. After approximately one minute has elapsed, an oxide semiconductor electrode including the dye adsorption metal oxide layer is prepared by cleaning with ethanol and drying.

또한, 산화물 반도체 전극의 반대 전극인 대향 전극은 Pt(백금)이 코팅된 ITO/PET 전극을 사용하고, 설린(surlyn)이나 고분자 자체를 이용하여 두 전극을 접착시킨 후에, 주사기를 이용하여 그 사이 공간에 산화 환원 전해질을 투입한다. 여기에서, 산화 환원 전해질은 예를 들면, 요오드계 산화 환원 액체 전해질로서, 예를 들면, 0.7M의 1-비닐-3-메칠옥틸-이미다졸리움 아이오다이드(1-vinyl-3-hexyl-imidazolium iodide)와 0.1M LiI, 40mM의 I*2(Iodine)를 3-메톡시프로피오니트릴(3-Methoxypropionitrile)에 용해시킨 I3-/I-의 전해질 용액이며, 소량의 피리딘(pyridine)과 구아디움 티오시안네이트(guanidium thiocyanate)가 첨가될 수 있다.In addition, the opposite electrode, which is the opposite electrode of the oxide semiconductor electrode, uses an ITO / PET electrode coated with Pt (platinum), adheres the two electrodes using a surlyn or the polymer itself, and then uses a syringe between them. The redox electrolyte is introduced into the space. Here, the redox electrolyte is, for example, an iodine-based redox liquid electrolyte, for example, 0.7M of 1-vinyl-3-methyloctyl-imidazolium iodide (1-vinyl-3-hexyl- imidazolium iodide), an electrolyte solution of I3- / I- dissolved 0.1M LiI, 40mM I * 2 (Iodine) in 3-Methoxypropionitrile, and a small amount of pyridine and guar Guanidium thiocyanate may be added.

이와 같은 과정으로 제조된 염료 감응 태양 전지는 그 효율이 대략 9%이상으로 매우 높은 효율을 갖는다.The dye-sensitized solar cell manufactured by such a process has a very high efficiency with the efficiency of about 9% or more.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the foregoing description, various embodiments of the present invention have been described and described. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various changes without departing from the technical spirit of the present invention. It will be readily appreciated that branch substitutions, modifications and variations are possible.

102 : 투명 전도성 기판 104 : 염료 흡착 금속 산화물층
106 : 대향 전극 108 : 격벽
110 : 산화 환원 전해질 202 : 투명 전도성 기판
204 : 페이스트 204a : 금속 산화물층
204b : 염료 흡착 금속 산화물층
102 transparent conductive substrate 104 dye adsorption metal oxide layer
106: counter electrode 108: partition wall
110: redox electrolyte 202: transparent conductive substrate
204: paste 204a: metal oxide layer
204b: dye adsorption metal oxide layer

Claims (23)

투명 전도성 기판과, 상기 투명 전도성 기판 상에 포화 농도를 갖는 포화 염료 용액을 이용하여 염료가 코팅된 염료 흡착 금속 산화물층을 포함하는 산화물 반도체 전극과,
상기 산화물 반도체 전극에 대응되며, 투명 전도성막 및 백금층을 포함하는 대향 전극과,
격벽을 통해 부착된 상기 산화물 반도체 전극 및 대향 전극의 사이 공간에 충진되는 산화 환원 전해질을 포함하는
염료 감응 태양 전지.
An oxide semiconductor electrode comprising a transparent conductive substrate and a dye adsorption metal oxide layer coated with a dye using a saturated dye solution having a saturated concentration on the transparent conductive substrate;
A counter electrode corresponding to the oxide semiconductor electrode and including a transparent conductive film and a platinum layer;
It includes a redox electrolyte filled in the space between the oxide semiconductor electrode and the opposite electrode attached through the partition wall
Dye-sensitized solar cells.
제 1 항에 있어서,
상기 포화 염료 용액은, 알콜기 용액, 액체 이온염, 끓는점이 60℃ - 150℃인 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물을 용매로 하여 상기 포화 농도를 갖도록 상기 염료를 녹이는 방식으로 제조되는
염료 감응 태양 전지.
The method of claim 1,
The saturated dye solution may be prepared by using the dye to have the saturation concentration by using an alcohol group solution, a liquid ion salt, a polymer having a boiling point of 60 ° C. to 150 ° C. or a mixture containing at least two of them as a solvent. Manufactured by dissolving
Dye-sensitized solar cells.
제 2 항에 있어서,
상기 포화 염료 용액은, 10 mM - 1 M의 농도 범위를 갖는
염료 감응 태양 전지.
The method of claim 2,
The saturated dye solution has a concentration range of 10 mM-1 M
Dye-sensitized solar cells.
제 3 항에 있어서,
상기 알콜기 용액은, 에틸렌글라이콜(ethylene glycol) 또는 글리세린(glycerol)을 포함하는
염료 감응 태양 전지.
The method of claim 3, wherein
The alcohol group solution includes ethylene glycol or glycerol
Dye-sensitized solar cells.
제 3 항에 있어서,
상기 액체 이온염은, 요오드화이미다졸리움(imidazolium iodide)을 포함하는
염료 감응 태양 전지.
The method of claim 3, wherein
The liquid ionic salt includes imidazolium iodide
Dye-sensitized solar cells.
제 3 항에 있어서,
상기 점성을 갖는 고분자는, 폴리에틸렌글라이콜을 포함하는
염료 감응 태양 전지.
The method of claim 3, wherein
The polymer having the viscosity includes polyethylene glycol
Dye-sensitized solar cells.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염료 흡착 금속 산화물층은, 80℃ - 250℃의 온도 범위를 유지하면서 30초 내지 10분의 시간 범위에 따라 상기 포화 염료 용액을 금속 산화물층에 흘려 내리는 방식으로 제조되는
염료 감응 태양 전지.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The dye adsorption metal oxide layer is prepared by flowing the saturated dye solution into the metal oxide layer over a time range of 30 seconds to 10 minutes while maintaining a temperature range of 80 ° C to 250 ° C.
Dye-sensitized solar cells.
투명 전도성 기판 상에 형성된 금속 산화물층에 포화 농도를 갖는 포화 염료 용액을 이용하여 염료를 코팅시켜 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 방식으로 산화물 반도체 전극을 제조하는 단계와,
상기 제조된 산화물 반도체 전극에 대응되는 대향 전극을 제조하는 단계와,
상기 산화물 반도체 전극 및 대향 전극을 정렬시킨 후에 격벽을 통해 부착시키는 단계와,
상기 산화물 반도체 전극 및 대향 전극의 사이 공간에 산화 환원 전해질을 충진하는 단계를 포함하는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
Preparing an oxide semiconductor electrode by coating a dye using a saturated dye solution having a saturated concentration on a metal oxide layer formed on the transparent conductive substrate to form a dye adsorption metal oxide layer;
Preparing a counter electrode corresponding to the prepared oxide semiconductor electrode;
Aligning the oxide semiconductor electrode and the opposite electrode and then attaching the oxide semiconductor electrode through the partition wall;
Filling a space between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode with a redox electrolyte;
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 8 항에 있어서,
상기 산화물 반도체 전극을 제조하는 단계는,
알콜기 용액, 액체 이온염, 끓는점이 60℃ - 150℃인 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물을 용매로 하여 상기 포화 농도를 갖도록 상기 염료를 녹이는 단계와,
상기 염료를 녹인 상기 포화 염료 용액을 상기 금속 산화물층에 흘려 내리는 방식으로 상기 염료를 코팅하는 단계와,
상기 염료을 코팅하는 단계 이후에 클리닝하는 단계를 포함하는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 8,
The step of manufacturing the oxide semiconductor electrode,
Dissolving the dye so as to have the saturation concentration by using an alcohol group solution, a liquid ion salt, a boiling point of 60 ° C. to 150 ° C. as a solvent, or a mixture containing at least two of them;
Coating the dye by flowing the saturated dye solution in which the dye is dissolved into the metal oxide layer;
Cleaning after the coating of the dye
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 9 항에 있어서,
상기 포화 염료 용액은, 10 mM - 1 M의 농도 범위를 갖는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 9,
The saturated dye solution has a concentration range of 10 mM-1 M
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 10 항에 있어서,
상기 알콜기 용액은, 에틸렌글라이콜(ethylene glycol) 또는 글리세린(glycerol)을 포함하는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 10,
The alcohol group solution includes ethylene glycol or glycerol
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 10 항에 있어서,
상기 액체 이온염은, 요오드화이미다졸리움(imidazolium iodide)을 포함하는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 10,
The liquid ionic salt includes imidazolium iodide
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 10 항에 있어서,
상기 점성을 갖는 고분자는, 폴리에틸렌글라이콜을 포함하는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 10,
The polymer having the viscosity includes polyethylene glycol
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클리닝하는 단계는, 에탄올을 이용하여 수행되는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
14. The method according to any one of claims 9 to 13,
The cleaning step is performed using ethanol
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염료를 코팅하는 단계는, 80℃ - 250℃의 온도 범위를 유지하면서 30초 내지 10분의 시간 범위에 따라 수행되는
염료 감응 태양 전지의 제조 방법.
14. The method according to any one of claims 9 to 13,
Coating the dye is carried out according to a time range of 30 seconds to 10 minutes while maintaining a temperature range of 80 ℃-250 ℃
Method for producing a dye-sensitized solar cell.
알콜기 용액, 액체 이온염, 끓는점이 60℃ - 150℃인 점성을 갖는 고분자 중 어느 하나 또는 이들 중에 적어도 2개가 포함된 혼합물을 용매로 하여 포화 농도를 갖도록 염료를 녹이는 단계와,
상기 염료를 녹인 포화 염료 용액을 금속 산화물층에 흘려 내리는 방식으로 상기 염료를 코팅하여 염료 감응 태양 전지를 구성하는 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
Dissolving the dye to have a saturation concentration by using a solvent containing one or a mixture of at least two of the alcohol group solution, the liquid ionic salt and the boiling point of 60 ° C. to 150 ° C .;
Coating the dye by flowing a saturated dye solution in which the dye is dissolved into a metal oxide layer to form a dye adsorption metal oxide layer constituting a dye-sensitized solar cell;
Dye coating method of metal oxide layer.
제 16 항에 있어서,
상기 염료 코팅 방법은,
상기 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 단계 이후에 클리닝 및 건조시키는 단계를 더 포함하는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
17. The method of claim 16,
The dye coating method,
Cleaning and drying after forming the dye adsorption metal oxide layer further;
Dye coating method of metal oxide layer.
제 17 항에 있어서,
상기 포화 염료 용액은, 10 mM - 1 M의 농도 범위를 갖는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
The method of claim 17,
The saturated dye solution has a concentration range of 10 mM-1 M
Dye coating method of metal oxide layer.
제 18 항에 있어서,
상기 염료 흡착 금속 산화물층을 형성하는 단계는, 80℃ - 250℃의 온도 범위를 유지하면서 30초 내지 10분의 시간 범위에 따라 수행되는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
The method of claim 18,
Forming the dye adsorption metal oxide layer is carried out according to a time range of 30 seconds to 10 minutes while maintaining a temperature range of 80 ℃-250 ℃
Dye coating method of metal oxide layer.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알콜기 용액은, 에틸렌글라이콜(ethylene glycol) 또는 글리세린(glycerol)을 포함하는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
20. The method according to any one of claims 16 to 19,
The alcohol group solution includes ethylene glycol or glycerol
Dye coating method of metal oxide layer.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 이온염은, 요오드화이미다졸리움(imidazolium iodide)을 포함하는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
20. The method according to any one of claims 16 to 19,
The liquid ionic salt includes imidazolium iodide
Dye coating method of metal oxide layer.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점성을 갖는 고분자는, 폴리에틸렌글라이콜을 포함하는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
20. The method according to any one of claims 16 to 19,
The polymer having the viscosity includes polyethylene glycol
Dye coating method of metal oxide layer.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클리닝 및 건조시키는 단계는, 에탄올을 이용하여 클리닝하는
금속 산화물층의 염료 코팅 방법.
20. The method according to any one of claims 16 to 19,
The cleaning and drying step, the cleaning using ethanol
Dye coating method of metal oxide layer.
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