KR101048880B1 - Dye-sensitized solar cell with chrome buffer layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속그리드를 포함하는 염료감응형 태양전지에 관한 것으로서, 상,하부 기판과, 그 표면에 형성된 전도성 투명전극과, 상부 전도성 투명전극 위에 형성된 염료가 흡착된 반도체전극, 하부 전도성 투명전극 위에 형성된 촉매역할의 상대전극과, 그 사이에 충전된 전해질과, 상하부 전도성 투명전극 위에 형성된 금속그리드 박막, 상기 금속그리드 박막을 보호하기 위한 보호층으로 구성된 염료감응형 태양전지에 있어서, 상기 상부 또는 하부 전도성 투명전극과 상기 금속그리드 박막 사이에 크롬 버퍼층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지를 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 전도성 투명전극과 금속그리드 박막 사이에 크롬 버퍼층을 형성하여, 전도성 투명전극 및 금속그리드 박막 간의 계면특성을 최적화함으로써, 접착력이 개선되어 금속그리드 박막이 전도성 투명전극으로부터 분리되거나 국부적으로 들뜨는 문제가 해소하였으며, 금속그리드에 사용되는 고가의 은(Ag)을 대체할 수 있는 금속을 이용할 수 있도록 하여 가격이 저렴하면서 단락전류량(short-circuit current) 또는 채움인자(fill factor) 특성이 우수하여 대면적의 염료감응형 태양전지의 상용화에 기여할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell including a metal grid, the upper and lower substrates, the conductive transparent electrode formed on the surface, the semiconductor electrode on which the dye formed on the upper conductive transparent electrode is adsorbed, the lower conductive transparent electrode A dye-sensitized solar cell comprising a counter electrode formed as a catalyst, an electrolyte charged therebetween, a metal grid thin film formed on upper and lower conductive transparent electrodes, and a protective layer for protecting the metal grid thin film. Dye-sensitized solar cell having a chromium buffer layer, characterized in that to form a chromium buffer layer between the conductive transparent electrode and the metal grid thin film as a technical gist. Accordingly, by forming a chromium buffer layer between the conductive transparent electrode and the metal grid thin film and optimizing the interfacial characteristics between the conductive transparent electrode and the metal grid thin film, adhesion is improved and the metal grid thin film is separated from the conductive transparent electrode or lifted locally. The price is low and the short-circuit current or fill factor characteristics are excellent because the metal that can replace the expensive silver used for the metal grid is available. There is an advantage that can contribute to the commercialization of the area of the dye-sensitized solar cell.

염료감응형 태양전지 금속그리드 크롬 버퍼층  Dye-Sensitized Solar Cell Metal Grid Chromium Buffer Layer

Description

크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지{Dye-sensitized solar cells with Cr buffer layer between transparent conducting electrodes and metal grids}Dye-sensitized solar cells with Cr buffer layer between transparent conducting electrodes and metal grids}

본 발명은 염료감응형 태양전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전도성 투명전극과 금속그리드 박막 사이에 크롬 버퍼층을 형성하여 전도성 투명전극과 금속그리드 간의 계면특성을 향상시켜 단락전류량(short-circuit current) 또는 채움인자(fill factor)가 우수하면서도 가격이 저렴한 금속그리드를 적용한 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell, and more specifically, to form a chromium buffer layer between the conductive transparent electrode and the metal grid thin film to improve the interfacial characteristics between the conductive transparent electrode and the metal grid to short-circuit current. Alternatively, the present invention relates to a dye-sensitized solar cell in which a chromium buffer layer is formed by applying a metal grid having excellent fill factor and low cost.

일반적으로, 염료감응형 태양전지는 염료의 태양광 흡수 능력을 이용하여 화학적으로 발전을 일으키는 태양전지의 일종으로, 유리 기판 위에 음극, 염료, 전해질, 상대전극, 전도성 투명 전극 등을 구비하고 있다. 음극은 나노(nano) 다공질막의 형태로 존재하는 TiO2, ZnO, SnO2와 같은 넓은 밴드갭을 가진 n형 산화물 반도체로 구성되어 있고, 이 표면에 단분자 층의 염료가 흡착되어 있다.In general, a dye-sensitized solar cell is a type of solar cell that chemically generates power by utilizing the solar absorption ability of a dye, and includes a cathode, a dye, an electrolyte, a counter electrode, a conductive transparent electrode, and the like on a glass substrate. The cathode is composed of an n-type oxide semiconductor having a wide bandgap such as TiO 2 , ZnO, and SnO 2 present in the form of a nano porous membrane, and a dye of a single molecule layer is adsorbed on this surface.

태양광이 태양전지에 입사되면, 염료 속의 페르미 에너지 부근의 전자가 태 양에너지를 흡수하여 전자가 채워지지 않은 상위 준위로 여기된다. 이때 전자가 빠져나간 하위 준위의 빈 자리는 전해질 속의 이온이 전자를 제공함으로써 다시 채워진다. 염료에 전자를 제공한 이온은 양극인 상대전극으로 이동하여 전자를 제공받게 된다. 이때 양극부의 상대전극은 전해질 속에 있는 이온의 산화환원 반응의 촉매로 작용하여 표면에서의 산화환원 반응을 통하여 전해질 속의 이온에 전자를 제공하는 역할을 한다.When sunlight enters the solar cell, electrons near the Fermi energy in the dye absorb the solar energy and are excited to higher levels where the electrons are not filled. At this time, the empty position of the lower level where the electrons are released is refilled by the ions in the electrolyte providing the electrons. Ions that provide electrons to the dye move to the counter electrode, which is the anode, to receive electrons. At this time, the counter electrode of the anode serves as a catalyst for the redox reaction of the ions in the electrolyte to provide electrons to the ions in the electrolyte through the redox reaction on the surface.

이러한 염료감응형 태양전지의 필수 요소인 전도성 투명전극은 그 저항이 높아 상용화를 위한 대면적 모듈을 제작하고자 할 경우 효율 확보를 위해 금속그리드가 반드시 필요하다.The conductive transparent electrode, which is an essential element of the dye-sensitized solar cell, has a high resistance, and therefore, a metal grid is necessary to secure efficiency when manufacturing a large-area module for commercialization.

일반적으로, 금속그리드는 전기전도도가 우수한 은(Ag)을 주로 사용하는데 은이 비교적 고가이므로 저가형 태양전지를 구현하기 위해서는 은의 사용량을 줄이거나, 가격이 저렴하면서 은과 유사한 전기전도도를 갖는 금속으로 대체할 필요가 있다.In general, the metal grid mainly uses silver (Ag), which has excellent electrical conductivity. Since silver is relatively expensive, a low-cost solar cell may be used to reduce the amount of silver used or to be replaced with a metal having a similar electrical conductivity to that of silver. There is a need.

또한, 금속그리드의 두께를 줄이기 위해 박막형성기법(진공증착 및 전기도금)을 통해 금속그리드를 제조하는 경우, 금속그리드와 전도성 투명전극과 접착력이 약해지거나, 염료감응형 태양전지 제조를 위한 후속 공정의 열처리 과정 중 기판과 금속그리드 사이의 열팽창 계수의 차이로 전도성 투명전극으로부터 분리되거나 국부적으로 들뜨는 문제가 있다.In addition, when the metal grid is manufactured by thin film formation (vacuum deposition and electroplating) to reduce the thickness of the metal grid, the adhesion between the metal grid and the conductive transparent electrode is weakened, or a subsequent process for manufacturing a dye-sensitized solar cell. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the metal grid during the heat treatment process, there is a problem of being separated or locally lifted from the conductive transparent electrode.

또한, 어떤 금속그리드는 전도성 투명전극과 계면특성이 좋지 못해 금속그리드 자체의 전기전도도는 우수하나 태양전지에서 생성된 전자의 포집이 원활하지 못 한 문제가 발생한다.In addition, some metal grids do not have good interfacial properties with conductive transparent electrodes, so the electrical conductivity of the metal grids is excellent, but the collection of electrons generated from solar cells is not smooth.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 금속그리드에 사용되는 고가의 은을 대체할 수 있는 금속을 이용하여 가격이 저렴하면서 단락전류량(short-circuit current)이나, 채움인자(fill factor) 특성이 우수한 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.Therefore, the present invention for solving the above problems, using a metal that can replace the expensive silver used in the metal grid is cheap and short-circuit current (fill-circuit current) or fill factor (fill factor) An object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell having a chromium buffer layer having excellent characteristics.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상,하부 기판과, 그 표면에 형성된 전도성 투명전극과, 상부 전도성 투명전극 위에 형성된 염료가 흡착된 반도체전극, 하부 전도성 투명전극 위에 형성된 촉매역할의 상대전극과, 그 사이에 충전된 전해질과, 상부 및 하부 전도성 투명전극 위에 형성된 금속그리드 박막, 상기 금속그리드 박막을 보호하기 위한 보호층으로 구성된 염료감응형 태양전지에 있어서, 상기 상부 또는 하부 전도성 투명전극과 상기 금속그리드 박막 사이에 크롬 버퍼층이 형성된 것을 특징으로 하는 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지를 기술적 요지로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, the upper and lower substrates, the conductive transparent electrode formed on the surface, the semiconductor electrode on which the dye formed on the upper conductive transparent electrode is adsorbed, the counter electrode of the catalytic role formed on the lower conductive transparent electrode and In the dye-sensitized solar cell composed of an electrolyte filled therebetween, a metal grid thin film formed on the upper and lower conductive transparent electrode, a protective layer for protecting the metal grid thin film, the upper or lower conductive transparent electrode and the Dye-sensitized solar cell having a chromium buffer layer, characterized in that the chromium buffer layer is formed between the metal grid thin film as a technical gist.

또한, 상기 크롬 버퍼층은, 상기 상부 전도성 투명전극과 상기 금속그리드 박막 사이, 상기 하부 전도성 투명전극과 상기 금속그리드 박막 사이에 모두 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the chromium buffer layer is preferably formed between the upper conductive transparent electrode and the metal grid thin film, and between the lower conductive transparent electrode and the metal grid thin film.

또한, 상기 금속그리드 박막은, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 합금 중의 어느 하나인 것이 바람직하다.In addition, the metal grid thin film is preferably any one of gold, silver, copper, nickel, aluminum, or an alloy thereof.

여기에서, 상기 보호층은, 금속그리드 박막 상층에 유기물, 세라믹재, 크롬 및 타이타늄 중 어느 하나를 사용하여 박막 형태로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the protective layer is preferably formed in a thin film form using any one of an organic material, a ceramic material, chromium and titanium on the metal grid thin film.

상술한 바와 같은 구성에 따른 본 발명은, 전도성 투명전극과 금속그리드 박막 사이에 크롬 버퍼층을 형성하여, 전도성 투명전극 및 금속그리드 박막 간의 계면특성을 향상시킴으로써, 접착력이 개선되어 염료감응형 태양전지의 후속 제작 공정 중에 금속그리드 박막이 전도성 투명전극으로부터 분리되거나 국부적으로 들뜨는 문제를 해소하였으며, 금속그리드에 사용되는 고가의 은을 저가의 금속으로 대체할 수 있도록 하여 가격이 저렴하면서 단락전류량이나 채움인자 특성이 우수하여 대면적의 염료감응형 태양전지의 상용화에 기여할 수 있는 효과가 있다.The present invention according to the configuration as described above, by forming a chromium buffer layer between the conductive transparent electrode and the metal grid thin film, thereby improving the interfacial properties between the conductive transparent electrode and the metal grid thin film, the adhesion is improved to improve the dye-sensitized solar cell The metal grid thin film is separated from the conductive transparent electrode during the subsequent fabrication process or locally lifted, and the expensive silver used for the metal grid can be replaced with a low-cost metal so that the short-circuit current amount or fill factor characteristics are low. This is excellent and there is an effect that can contribute to the commercialization of a large area dye-sensitized solar cell.

도 1은 본 발명에 따른 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지의 주요부에 대한 단면도이고, 도 2는 FTO(Fluorine-doped SnO2) 전도성 투명전극 위에 금속그리드로 알루미늄을 적용한 경우, 본 발명에 따른 크롬 버퍼층이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우 염료감응형 태양전지의 전류-전압 특성 곡선을 나타낸 도이다.When Figure 1 is a cross-sectional view of an essential part of the dye-sensitized solar cell chromium buffer layer is formed according to the invention, Figure 2 is a FTO (Fluorine-doped SnO 2) apply the aluminum to the metal grid on the conductive transparent electrode, according to the invention Figures showing the current-voltage characteristic curves of the dye-sensitized solar cell when and when the chromium buffer layer is formed.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지는 상,하부 기판(10), 그 표면에 형성된 전도성 투명전극(20)과, 상부 전도성 투명전극(20) 위에 형성된 염료가 흡착된 반도체전극(30), 하부 전도성 투명전극(20) 위에 형성된 촉매역할의 상대전극(40)과, 그 사이에 충전된 전해질(50)과, 상하부 전도성 투명전극(20) 위에 형성된 금속그리드 박막(100)과, 상기 금속그리드 박막(100)을 보호하기 위한 보호층(60), 그리고 상기 상부 또는 하부 전도성 투명전극(20)과 상기 금속그리드 박막(100) 사이에 형성된 크롬 버퍼층(200)으로 크게 구성된다.As shown, the dye-sensitized solar cell having the chromium buffer layer according to the present invention has upper and lower substrates 10, conductive transparent electrodes 20 formed on surfaces thereof, and dyes formed on upper conductive transparent electrodes 20 adsorbed. The semiconductor electrode 30, the counter electrode 40 serving as a catalyst formed on the lower conductive transparent electrode 20, the electrolyte 50 charged therebetween, and the metal grid thin film formed on the upper and lower conductive transparent electrodes 20 ( 100), a protective layer 60 for protecting the metal grid thin film 100, and a chromium buffer layer 200 formed between the upper or lower conductive transparent electrode 20 and the metal grid thin film 100. It is composed.

일반적인 염료감응형 태양전지에 대한 구성은 공지된 것으로서, 여기에서 상세한 설명은 생략하기로 하며, 본 발명과 관련된 금속그리드 박막(100) 및 크롬 버퍼층(200)에 대해서 설명하고자 한다.A general configuration of the dye-sensitized solar cell is known, and a detailed description thereof will be omitted, and the metal grid thin film 100 and the chromium buffer layer 200 related to the present invention will be described.

상기 금속그리드 박막(100)은 공지된 박막 증착 공정에 의해 제작되며, 도금법, 스파터링 증착법, 펄스레이저 증착법(PLD) 등 다양한 물리적 또는 화학적 증착방법에 의해 형성될 수 있으며, 공정의 편의를 위해 후술할 크롬 버퍼층(200)과 동일한 방법으로 제작되는 것이 바람직하다.The metal grid thin film 100 may be manufactured by a known thin film deposition process, and may be formed by various physical or chemical vapor deposition methods such as plating, spattering, and pulse laser deposition (PLD). It is preferable to be manufactured in the same manner as the chromium buffer layer 200.

또한 상기 금속그리드 박막(100)의 재료물질은 전기전도도가 우수한 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 합금 중의 하나를 사용한다.In addition, the material material of the metal grid thin film 100 uses any one of gold, silver, copper, nickel, aluminum, or an alloy thereof, which has excellent electrical conductivity.

또한, 전해질로부터 부식을 방지하기 위해 금속그리드 박막(100)을 에워싸는 보호층(60)이 형성되며, 상기 보호층(60)은 유기물이나 세라믹재 등으로 금속그리드 박막(100)을 에워싸는 형태로 형성되거나, 금속그리드 박막(100)과 다른, 전해질에 내부식성이 있는 크롬이나 타이타늄 재질로 금속그리드 박막(100)과 동일한 제작방법에 의해 금속 박막 형태로 형성될 수 있다.In addition, a protective layer 60 is formed to surround the metal grid thin film 100 to prevent corrosion from the electrolyte, and the protective layer 60 is formed in a form of surrounding the metal grid thin film 100 with an organic material or a ceramic material. Alternatively, the metal grid thin film 100 may be formed of a metal thin film by the same manufacturing method as the metal grid thin film 100 made of chromium or titanium having corrosion resistance to the electrolyte.

그리고, 상기 크롬 버퍼층(200)은, 상기 금속그리드 박막(100)과 동일한 박막 제조공정으로 제작되며, 상기 상부 및 하부 또는 상부나 하부 중 어느 하나의 전도성 투명전극(20)과 금속그리드 박막(100) 사이에 형성된다.In addition, the chromium buffer layer 200 is manufactured by the same thin film manufacturing process as the metal grid thin film 100, and the conductive transparent electrode 20 and the metal grid thin film 100 of any one of the upper and lower portions or the upper and lower portions thereof. Formed between).

상기 크롬 버퍼층(200)은 상기 금속그리드 박막(100)과 전도성 투명전극(20) 사이의 계면특성을 개선하여, 금속그리드 박막 (100)과 전도성 투명전극(20)의 접착력을 개선할 수 있게 할 뿐만 아니라, 기존의 금속그리드 재료인 고가의 은을 저렴한 금속으로 대체할 수 있도록 하는 것이다.The chromium buffer layer 200 may improve the interface property between the metal grid thin film 100 and the conductive transparent electrode 20, thereby improving the adhesion between the metal grid thin film 100 and the conductive transparent electrode 20. In addition, it is possible to replace expensive silver, which is a conventional metal grid material, with a cheap metal.

즉, 종래에는 금속그리드로 은과 같은 고가의 귀금속을 전도성 투명전극(20) 위에 적어도 5~10㎛ 정도를 확보하여야 하나, 크롬 버퍼층(200)을 도입한 금속그리드 박막(100)은 그 두께가 1~3㎛ 정도면 되므로, 금속그리드의 사용량을 감소시켜 재료비를 절약할 수 있게 된다. 더 나아가서는 고가의 은을 알루미늄이나 구리 등과 같이 저렴한 금속으로 대체할 수 있게 된다.That is, in the related art, an expensive precious metal such as silver should be secured at least about 5 to 10 μm on the conductive transparent electrode 20 as a metal grid. However, the metal grid thin film 100 having the chromium buffer layer 200 has a thickness thereof. Since it is about 1 to 3㎛, it is possible to reduce the amount of metal grid used to save material costs. Furthermore, it is possible to replace expensive silver with inexpensive metal such as aluminum or copper.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 서술하고자 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described.

상부 투명기판(10)으로는 유리나 투명 플라스틱을 사용하며, 하부 기판(10)은 유리, 투명 플라스틱 및 금속 기판(티타늄 기판, 스테인레스스틸 기판) 중에 어느 하나를 사용한다. 그리고 전도성 투명전극(20)으로는 FTO, ITO, SnO2 또는 ZnO 재질의 투명 전도성 산화물 박막을 사용하고, 염료가 흡착된 반도체전극(30)은 TiO2, ZnO를 포함한 다공질 구조, 나노튜브(nanotube), 나노막대(nanorod) 형태를 가지는 것을 사용하며, 상대전극(40)으로 촉매역할의 Pt 또는 탄소계열 재료를 사용하고, 전해질(50)은 요오드 이온을 포함하는 재료를 사용한다.Glass or transparent plastic is used as the upper transparent substrate 10, and the lower substrate 10 is made of any one of glass, transparent plastic, and metal substrate (titanium substrate, stainless steel substrate). And a conductive transparent electrode 20 to the FTO, ITO, SnO 2, or a transparent conductive oxide thin film of ZnO materials, and the semiconductor electrode 30 and the dye adsorption is TiO 2, a porous structure, the nanotube (nanotube including ZnO ), And having a nanorod shape, a Pt or carbon-based material serving as a catalyst is used as the counter electrode 40, and the electrolyte 50 uses a material containing iodine ions.

그리고 크롬 버퍼층(200)을 스파터링 증착법으로 상하부 전도성 투명전극(20) 상층에 각각 형성 후, 상기 크롬 버퍼층(200) 상층에 금속그리드 박막(100)을 가격이 높은 은 대신에 알루미늄을 사용하여 동일한 박막 증착법으로 형성하고, 그 상층에 동일한 박막 증착법으로 보호층(60)을 크롬으로 형성한다. 상기 크롬 버퍼층(200), 금속그리드 박막(100) 및 보호층(60) 모두 스파터링 증착법에 의해 형성되며, 스파터링 타겟 장착부에 알루미늄 및 크롬 타겟을 장착하여 크롬 버퍼층(200), 금속그리드 박막(100), 보호층(60) 순으로 증착한다.After the chromium buffer layer 200 is formed on the upper and lower conductive transparent electrodes 20 by the sputtering deposition method, the metal grid thin film 100 is formed on the chromium buffer layer 200 by using aluminum instead of high-priced silver. It is formed by a thin film deposition method, and the protective layer 60 is formed of chromium on the upper layer by the same thin film deposition method. The chromium buffer layer 200, the metal grid thin film 100, and the protective layer 60 are all formed by the sputtering deposition method, and the chromium buffer layer 200 and the metal grid thin film are formed by mounting aluminum and chromium targets on the spattering target mounting portion. 100) and the protective layer 60 in order.

물론, 상기 보호층(60)을 설린(Surlyn)과 같은 유기물이나, 프릿글라스(flit glass)와 같은 무정형(amorphous)의 세라믹재로 형성하여도 무방하며, 그 제작 방법으로는 설린 시트지를 재단하여 형성하거나 스크린 인쇄 또는 디스펜서 등의 방법을 사용하여 형성할 수도 있다.Of course, the protective layer 60 may be formed of an organic material, such as Surlyn, or an amorphous ceramic material, such as fritted glass. It may be formed using a method such as screen printing or a dispenser.

먼저, 상기 크롬 버퍼층(200)은 두께가 2.3mm 유리 기판에 10Ω/㎠의 면저항을 갖는 0.5㎛ 두께의 상기 상하부 전도성 투명전극(20) FTO 위에 스파터링 증착법으로 1㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성하며, 그 상층에 금속그리드 박막(100)을 스파터링 증착법으로 1~3㎛ 두께로 증착하고, 그 금속그리드 박막(100) 위에 보호층(60)을 스파터링 증착법으로 크롬 박막을 1㎛ 이하로 증착하였다.First, the chromium buffer layer 200 is formed to have a thickness of 1 μm or less by a sputtering deposition method on the upper and lower conductive transparent electrode 20 FTO having a thickness of 10 μm / cm 2 on a 2.3 mm glass substrate. , Depositing the metal grid thin film 100 on the upper layer to a thickness of 1 ~ 3㎛ by the sputtering deposition method, and depositing the chromium thin film to 1㎛ or less on the metal grid thin film 100 by the sputtering deposition method It was.

염료감응 태양전지의 상부측은 상기 기판의 금속그리드 사이에 평균입경이 20nm와 400nm인 다공질 TiO2 나노입자를 형성하기 위해 각각의 나노 TiO2 페이스트를 순차적으로 인쇄 및 건조하여, 480℃에서 1시간 열처리하였다. 이때 다공질 TiO2 를 기판의 유효면적 전체에 패턴없이 인쇄, 건조, 열처리하여도 된다. 열처리 후 산화티타늄을 포함한 상부 전극측은 루테늄계 염료를 흡착시켰다. 염료감응 태양전지의 하부측은 상기 기판을 사용하여 백금 촉매전극을 도포한 후 400℃에서 30분간 열처리하였다. The upper side of the dye-sensitized solar cell is sequentially printed and dried on each of the nano TiO 2 pastes to form porous TiO 2 nanoparticles having an average particle diameter of 20 nm and 400 nm between the metal grids of the substrate, followed by heat treatment at 480 ° C. for 1 hour. It was. At this time, the porous TiO 2 may be printed, dried, and heat treated without a pattern on the entire effective area of the substrate. After the heat treatment, the upper electrode side containing titanium oxide adsorbed the ruthenium dye. The lower side of the dye-sensitized solar cell was heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes after applying the platinum catalyst electrode using the substrate.

그 다음, 상기 상,하부 기판을 외부 연결전극을 제외한 가장자리에 설린을 0.2mm 폭으로 도포한 후 상기 상,하부 기판을 서로 마주보도록 하여 110℃에서 수 초간 눌러 두 기판 사이의 간격이 30 내지 50㎛가 되도록 조립한다. 이후 하부 기판 측에 형성된 전해질 주입구를 통해 전해질을 주입한 후 밀봉하면 된다. 상기 염료감응형 태양전지를 외부에 연결하는 연결 전극은 초음파 납땜을 통해 형성하였다.Next, the upper and lower substrates were coated with a sullen 0.2mm wide at the edge except for the external connection electrode, and the upper and lower substrates faced each other, and then pressed at 110 ° C. for several seconds to form a gap between the two substrates. It is assembled so that it may become micrometer. After the injection of the electrolyte through the electrolyte injection hole formed in the lower substrate side may be sealed. The connection electrode connecting the dye-sensitized solar cell to the outside was formed by ultrasonic soldering.

도 2는 FTO 전도성 투명전극 위에 금속그리드로 알루미늄을 적용한 경우, 본 발명에 따른 크롬 버퍼층이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우 염료감응형 태양전지의 전류-전압 특성 곡선을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제작된 염료감응형 태양전지는 크롬 버퍼층이 있는 경우에 금속그리드의 전자 포집률이 향상되어 단락전류량과 채움인자가 향상되었음을 나타내었다.Figure 2 shows the current-voltage characteristic curve of the dye-sensitized solar cell when aluminum is applied as a metal grid on the FTO conductive transparent electrode, when the chromium buffer layer according to the present invention is formed or not. As shown, the dye-sensitized solar cell manufactured according to the present invention showed that the electron collection rate of the metal grid was improved when the chromium buffer layer was present, thereby improving the amount of short circuit current and filling factor.

도 1 - 본 발명에 따른 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지의 주요부에 대한 단면.1 is a cross-sectional view of an essential part of a dye-sensitized solar cell having a chrome buffer layer according to the present invention.

도 2 - FTO 전도성 투명전극 위에 금속그리드로 알루미늄을 적용한 경우, 본 발명에 따른 크롬 버퍼층이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우 염료감응형 태양전지의 전류-전압 특성 곡선을 나타낸 도.2 is a diagram showing a current-voltage characteristic curve of a dye-sensitized solar cell when aluminum is applied as a metal grid on an FTO conductive transparent electrode, when the chromium buffer layer according to the present invention is formed or not.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>

10 : 상부 또는 하부 기판 20 : 상부 또는 하부 전도성 투명전극10: upper or lower substrate 20: upper or lower conductive transparent electrode

30 : 반도체 전극 40 : 상대전극30 semiconductor electrode 40 counter electrode

50 : 전해질 60 : 보호층50: electrolyte 60: protective layer

100 : 금속그리드 박막 200 : 크롬 버퍼층 100: metal grid thin film 200: chrome buffer layer

Claims (4)

상,하부 기판(10)과, 그 표면에 형성된 전도성 투명전극(20)과, 상부 전도성 투명전극(20) 위에 형성된 염료가 흡착된 반도체전극(30), 하부 전도성 투명전극(20) 위에 형성된 촉매역할의 상대전극(40)과, 그 사이에 충전된 전해질(50)과, 상부 및 하부 전도성 투명전극(20) 위에 형성된 금속그리드 박막(100), 상기 금속그리드 박막(100)을 보호하기 위한 보호층(60)으로 구성된 염료감응형 태양전지에 있어서,A catalyst formed on the upper and lower substrates 10, the conductive transparent electrode 20 formed on the surface thereof, the semiconductor electrode 30 on which the dye formed on the upper conductive transparent electrode 20 is adsorbed, and the lower conductive transparent electrode 20. Protection for protecting the metal grid thin film 100 and the metal grid thin film 100 formed on the counter electrode 40 having a role, the electrolyte 50 charged therebetween, and the upper and lower conductive transparent electrodes 20. In the dye-sensitized solar cell composed of a layer 60, 상기 상부 또는 하부 전도성 투명전극(20)과 상기 금속그리드 박막(100) 사이에 크롬 버퍼층(200)이 형성된 것을 특징으로 하는 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지.Dye-sensitized solar cell with a chromium buffer layer, characterized in that the chromium buffer layer 200 is formed between the upper or lower conductive transparent electrode 20 and the metal grid thin film (100). 제 1항에 있어서, 상기 크롬 버퍼층(200)은,The method of claim 1, wherein the chrome buffer layer 200, 상기 상부 전도성 투명전극(20)과 상기 금속그리드 박막(100) 사이, 상기 하부 전도성 투명전극(20)과 상기 금속그리드 박막(100) 사이에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지.A dye-sensitized chromium buffer layer is formed between the upper conductive transparent electrode 20 and the metal grid thin film 100, and between the lower conductive transparent electrode 20 and the metal grid thin film 100. Solar cells. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속그리드 박막(100)은, The method of claim 1 or 2, wherein the metal grid thin film 100, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 합금 중의 하나인 것을 특징으로 하는 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지. Dye-sensitized solar cell with a chromium buffer layer, characterized in that any one of gold, silver, copper, nickel, aluminum or alloys thereof. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 보호층(60)은,The protective layer 60 according to claim 1 or 2, 금속그리드 박막(100) 상층에 유기물, 세라믹재, 크롬 및 타이타늄 중 어느 하나를 사용하여 박막 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 크롬 버퍼층이 형성된 염료감응형 태양전지.Dye-sensitized solar cell formed with a chromium buffer layer, characterized in that the metal grid thin film 100 is formed in a thin film form using any one of an organic material, a ceramic material, chromium and titanium.
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