KR101068206B1 - Color changeable solar cell - Google Patents

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Abstract

색 가변성 태양전지가 개시된다. 본 발명에 따른 색 가변성 태양전지는, 광을 이용하여 에너지를 발생시키는 태양전지부, 및 상기 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 구동되어 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하는 반사형 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A color variable solar cell is disclosed. The color variable solar cell according to the present invention includes a solar cell unit generating energy using light, and a reflective display unit driven by energy generated by the solar cell unit to selectively reflect light having an arbitrary wavelength. It is characterized by including.

태양전지, 반사형 디스플레이, 광결정, 전기장, 디스플레이 Solar cell, reflective display, photonic crystal, electric field, display

Description

색 가변성 태양전지{COLOR CHANGEABLE SOLAR CELL}Color variable solar cell {COLOR CHANGEABLE SOLAR CELL}

본 발명은 색 가변성 태양전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 태양전지와 태양전지에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 구동되어 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하는 반사형 디스플레이를 혼합적 또는 비혼합적으로 결합함으로써, 다양한 색상을 표현할 수 있는 색 가변성 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a color variable solar cell. More specifically, colors capable of expressing various colors by mixing or non-mixing a solar cell and a reflective display driven by energy generated by the solar cell and selectively reflecting light of arbitrary wavelengths. It relates to a variable solar cell.

염료감응형 태양전지(Dye-sensitized Solar Cell; DSSC)는 식물의 광합성 원리를 응용한 태양전지로서 엽록체에서 광 에너지를 흡수하는 기능을 하는 색소를 고분자와 결합시키는 것을 주요 구성으로 하는 태양전지이다. 염료감응형 태양전지는 태양광 흡수용 염료, n형 반도체 역할을 하는 넓은 밴드갭을 갖는 반도체 산화물, p형 반도체 역할을 하는 전해질, 태양광 투과용 투명전극 및 촉매용 상대전극을 포함할 수 있고, 광을 흡수한 염료가 여기 상태가 되어 전자를 발생시키고 이렇게 발생된 전자가 반도체 산화물 전도대로 이송되어 투명전극을 통해 외부 회로로 흘러나가 전기 에너지를 전달하게 된다.Dye-sensitized Solar Cell (DSSC) is a solar cell that applies the photosynthesis principle of plants. It is a solar cell whose main composition is to combine dyes, which function to absorb light energy in chloroplasts, with polymers. The dye-sensitized solar cell may include a dye for absorbing sunlight, a semiconductor oxide having a wide band gap serving as an n-type semiconductor, an electrolyte serving as a p-type semiconductor, a transparent electrode for solar transmission, and a counter electrode for a catalyst. In addition, the dye that absorbs the light is excited to generate electrons. The generated electrons are transferred to the semiconductor oxide conduction band and flow out to the external circuit through the transparent electrode to transfer electrical energy.

또한, 근래에는 염료감응형 태양전지를 전기변색(electrochromism) 소자와 결합함으로써 염료감응형 태양전지를 전기변색 소자를 동작시키기 위한 전압 소스 로서 활용하는 기술이 소개된 바 있다. 여기서, 전기변색이란, 외부 전압이 인가되었을 때 빛 투과율이나 색이 가역적으로 변화하는 현상을 의미하는 것으로서, 전기변색 소자로는 전기 화학적 산화 반응 또는 환원 반응에 의하여 재료의 광 특성이 가역적으로 변화할 수 있는 물질이 사용되는데, 구체적으로는, 환원 상태에서 소정의 색상이 발현되는 WO3, MoO3, TiO3 등의 환원 발색 재료 및 산화 상태에서 소정의 색상이 발현되는 V2O5, IrO2, Nb2O5, NiO 등의 산화 발색 재료가 있다. 전기변색 소자는 작동 전압이 낮고, 광 변색 효율이 크며, 전압이 가해지고 있지 않은 상태에서도 소정 시간 동안 변색 현상이 유지되는 유리한 특성을 갖고 있기 때문에, 스마트 윈도우, 거울, 디스플레이, 광 스위칭 소자 등의 다양한 분야에 널리 활용되고 있다. 특히, 기존의 pn 접합형 태양전지에 비해 높은 광 투과도를 확보할 수 있고, 전기변색 소자를 작동시킬 수 있는 수준의 전압(약 0.7 내지 0.9V)을 발생시킬 수 있는 염료감응형 태양전지는 전기변색 소자와 결합하여 뛰어난 디스플레이 성능을 발휘할 수 있게 된다.In addition, recently, a technique of using a dye-sensitized solar cell as a voltage source for operating the electrochromic device by introducing a dye-sensitized solar cell with an electrochromism device has been introduced. Here, the electrochromic color refers to a phenomenon in which light transmittance or color is reversibly changed when an external voltage is applied, and the electrochromic device may reversibly change the optical properties of a material by electrochemical oxidation or reduction. Substances that can be used are used, specifically, a reducing color material such as WO 3 , MoO 3 , TiO 3, etc., in which a predetermined color is expressed in a reduced state, and V 2 O 5 , IrO 2 in which a predetermined color is expressed in an oxidized state. And oxidic coloring materials such as Nb 2 O 5 and NiO. The electrochromic device has low operating voltage, high photochromic efficiency, and has a favorable characteristic that the color fading phenomenon is maintained for a predetermined time even when no voltage is applied, and thus, such as a smart window, a mirror, a display, an optical switching device, etc. It is widely used in various fields. In particular, the dye-sensitized solar cell that can secure a high light transmittance compared to the conventional pn junction solar cell, and can generate a voltage (about 0.7 to 0.9V) to operate the electrochromic device is an electric Combined with discoloration elements, it is possible to achieve excellent display performance.

하지만, 종래의 염료감응형 태양전지와 전기변색 소자를 결합하는 기술에 따르면, 다양한 색상을 구현하는 것이 용이하지 않고, 전기변색 소자가 염료감응형 태양전지 내에서 이루어지는 산화 환원 반응에 관여하기 때문에 염료감응형 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들면, 전기변색 소자는 염료감응형 태양전지의 환원전극에 연결되어야 하기 때문에 기존의 연료감응형 태양전지의 환원전극에 연결되어 있던 촉매층(Pt 등으로 이루어짐)이 제외되거나 정상 적으로 작용하지 못하게 될 수 있으며, 이에 따라 연료감응형 태양전지의 성능이 현저히 저하되어 전기변색 소자의 변색에 소요되는 시간이 증가하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.However, according to the technique of combining the conventional dye-sensitized solar cell and the electrochromic device, it is not easy to implement a variety of colors, dyes because the electrochromic device is involved in the redox reaction that occurs in the dye-sensitized solar cell Degradation of the performance of the sensitive solar cell may occur. For example, since the electrochromic device should be connected to the cathode of a dye-sensitized solar cell, the catalyst layer (consisting of Pt, etc.) connected to the cathode of a conventional fuel-sensitized solar cell is excluded or does not function normally. As a result, the performance of the fuel-sensitized solar cell may be remarkably degraded, thereby increasing the time required for discoloration of the electrochromic device.

한편, 상기와 같이 소정의 색상을 발생시키는 과정에서 전시변색 소자의 한계 및 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방법이 제안되어 왔으며, 그 중에서 광결정(photonic crystal)의 원리를 이용하는 방법을 생각해 볼 수 있다.On the other hand, various methods have been proposed to solve the limitations and problems of the display discoloration device in the process of generating a predetermined color as described above, a method of using the principle of the photonic crystal can be considered.

광결정이란 입사되는 광 중 특정한 파장의 광만을 반사하고 나머지 파장의 광은 통과시킴으로써 특정한 파장에 해당하는 색을 띠는 성질을 갖는 물질 혹은 결정을 의미하는데, 광결정의 대표적인 예로는 나비의 날개, 딱정벌레의 등껍질 등이 있다. 이들은 색소를 포함하고 있지는 않지만 특유의 광결정 구조를 포함하고 있기 때문에 특유의 색을 낼 수 있다.Photonic crystal refers to a material or crystal having a characteristic of having a color corresponding to a specific wavelength by reflecting only light of a specific wavelength of incident light and passing light of the remaining wavelength. Representative examples of the photonic crystal include a wing of a butterfly and a beetle. Shells; Although they do not contain a pigment, they contain a unique photonic crystal structure, and thus they can give a unique color.

최근 광결정에 관한 연구에 따르면, 자연계에 존재하는 기존의 광결정의 경우에 특정 파장의 광만을 반사하던 것에 비하여, 소정의 물질을 포함하여 인공적으로 합성된 광결정의 경우에는 다양한 외부 자극에 의하여 광결정의 결정 구조(예를 들면, 광결정을 구성하는 층간 두께)나 광결정이 분산되는 매체의 굴절률을 임의로 변화시킬 수 있고, 그 결과 가시광선 영역뿐만 아니라 자외선 또는 적외선 영역까지 반사되는 광의 파장을 자유롭게 조절할 수 있는 것으로 밝혀졌다.According to a recent study on photonic crystals, photonic crystals containing a certain material are crystallized by various external stimuli, in contrast to conventional photonic crystals in nature, which reflect only light of a specific wavelength. It is possible to arbitrarily change the structure (for example, the interlayer thickness constituting the photonic crystal) or the refractive index of the medium in which the photonic crystal is dispersed, and as a result, the wavelength of light reflected to the ultraviolet or infrared region as well as the visible region can be freely adjusted. Turned out.

이에 본 발명자는 전하를 갖는 입자에 전기장을 인가하여 광결정의 구조 나 굴절률을 제어함으로써 임의의 파장의 광을 반사하는 광결정성 디스플레이 수단을 이용하여 임의의 색상을 표현할 수 있는 염료감응형 태양전지를 구현할 수 있을 것 이라는 점을 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.Accordingly, the present inventors can implement a dye-sensitized solar cell capable of expressing any color by using an crystalline display means that reflects light of an arbitrary wavelength by applying an electric field to particles having an electric charge to control the structure or refractive index of the photonic crystal. The present invention has been made with the idea that it will be possible.

본 발명은, 염료감응형 태양전지와 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자를 혼합적 또는 비혼합적으로 결합하고, 염료감응형 태양전지에 의하여 발생되는 에너지(즉, 전위차 또는 전압)을 직간접적으로 이용하여 상기 광결정성 입자에 대하여 전기장을 인가함으로써, 풀 컬러(full color)의 구조색을 표현할 수 있는 색 가변성 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, a dye-sensitized solar cell and a plurality of photocrystalline particles having charges are mixed or non-mixed, and energy (ie, potential difference or voltage) generated by the dye-sensitized solar cell is directly or indirectly. An object of the present invention is to provide a color variable solar cell capable of expressing a full color structural color by applying an electric field to the photonic crystal particles.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 색 가변성 태양전지는 광을 이용하여 에너지를 발생시키는 태양전지부, 및 상기 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 구동되어 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하는 반사형 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the color-tunable solar cell according to the present invention is driven by the energy generated by the solar cell unit, and the energy generated by the solar cell unit using light to select light of an arbitrary wavelength It characterized in that it comprises a reflective display unit that reflects.

상기 반사형 디스플레이부는 임의의 매체 내에서 규칙적으로 배열되어 있는 복수개의 입자 또는 복수개의 공공(vacancy)을 포함하고, 상기 에너지에 의해 생성된 전기장을 인가하여 상기 입자 또는 공공 사이의 간격 및 상기 매체의 굴절률을 제어함으로써 광결정색을 조절할 수 있다.The reflective display unit includes a plurality of particles or a plurality of vacancies that are regularly arranged in any medium, and the spacing between the particles or the voids and the medium by applying an electric field generated by the energy. By controlling the refractive index, the photonic crystal color can be adjusted.

상기 반사형 디스플레이부는 전하를 갖는 복수개의 입자를 포함하고, 상기 입자가 분산된 상태에서 상기 전위차에 의하여 생성된 전기장을 인가하여 상기 입자 사이의 간격을 제어함으로써 광결정색을 조절할 수 있다.The reflective display unit may include a plurality of particles having a charge, and may control the photonic crystal color by controlling an interval between the particles by applying an electric field generated by the potential difference in the dispersed state.

상기 전기장의 세기 또는 방향 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 입 자 사이의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변할 수 있다.An interval between the particles may be changed according to at least one of the intensity or direction of the electric field, and the wavelength of light reflected from the particles may be changed according to the change of the gap.

상기 태양전지부와 상기 반사형 디스플레이부는 광 투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 상기 태양전지부는 상기 반사형 디스플레이부를 통과한 광을 이용하여 에너지를 발생시킬 수 있다.The solar cell unit and the reflective display unit may be layered by a light transmitting member, and the solar cell unit may generate energy by using light passing through the reflective display unit.

상기 태양전지부와 상기 반사형 디스플레이부는 광 불투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 상기 태양전지부 및 상기 반사형 디스플레이부에 입사되는 광의 입사 방향은 서로 반대일 수 있다.The solar cell unit and the reflective display unit may be coupled in a layered manner by a light impermeable member, and incident directions of light incident on the solar cell unit and the reflective display unit may be opposite to each other.

상기 태양전지부의 상측으로는 제1 반사형 디스플레이부가 광 투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 상기 태양전지부의 하측으로는 제2 반사형 디스플레이부가 광 불투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되며, 상기 태양전지부에 의하여 발생된 에너지에 의하여 상기 제1 및 제2 반사형 디스플레이부의 광결정색이 독립적으로 조절될 수 있다.On the upper side of the solar cell unit, a first reflective display unit is coupled in a layer by a light transmitting member, and on the lower side of the solar cell unit, a second reflective display unit is coupled in a layer by a light impermeable member. Photonic crystal colors of the first and second reflective display units may be independently controlled by energy generated by the solar cell unit.

상기 태양전지부와 상기 반사형 디스플레이부는 동일 평면 상에 배열될 수 있다.The solar cell unit and the reflective display unit may be arranged on the same plane.

상기 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지를 이용하여 전하를 저장하고, 상기 저장된 전하를 이용하여 상기 입자에 전기장을 인가하게 하는 축전부를 더 포함할 수 있다.The battery may further include a storage unit configured to store charge using energy generated by the solar cell unit and to apply an electric field to the particles using the stored charge.

그리고, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 색 가변성 태양전지는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 제1 입자, 상기 제1 입자를 구동 하는 제1 전극과 공통 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 공통 전극 사이의 공간에 채워지는 전해질층을 포함하는 염료감응형 태양전지부를 포함하고, 상기 전해질층 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 제2 입자 및 상기 제2 입자를 구동하는 제2 전극을 더 포함하며, 상기 제2 입자가 상기 전해질층 내에 분산된 상태에서 상기 연료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 생성된 전기장을 이용하여 상기 제2 입자 사이의 간격을 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the color variable solar cell according to the present invention includes a plurality of first particles for absorbing light to generate electrons, a first electrode and a common electrode for driving the first particles, and the first agent. A dye-sensitized solar cell unit including an electrolyte layer filled in a space between the first electrode and the common electrode, the plurality of second particles having a charge dispersed in the electrolyte layer and a second driving the second particles The method further includes controlling an interval between the second particles by using an electric field generated by energy generated by the fuel-sensitized solar cell unit while the second particles are dispersed in the electrolyte layer. It features.

그리고, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 색 가변성 태양전지는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 제1 입자, 상기 제1 입자를 구동하는 두 개의 전극, 및 상기 두 개의 전극 사이의 공간에 채워지는 전해질층을 포함하는 염료감응형 태양전지부를 포함하고, 상기 전해질층 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 제2 입자를 더 포함하며, 상기 제2 입자가 상기 전해질층 내에 분산된 상태에서 상기 연료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 생성된 전기장을 이용하여 상기 제2 입자 사이의 간격을 제어하는 것을 특징으로 한다.And, in order to achieve the above object, the color-tunable solar cell according to the present invention absorbs light to generate a plurality of first particles, two electrodes for driving the first particles, and between the two electrodes And a dye-sensitized solar cell unit including an electrolyte layer filled in a space of the battery, and further comprising a plurality of second particles dispersed in the electrolyte layer and having charges, wherein the second particles are dispersed in the electrolyte layer. At is characterized in that for controlling the interval between the second particles by using an electric field generated by the energy generated by the fuel-sensitized solar cell unit.

상기 제1 입자와 상기 제2 입자를 순차적으로 구동할 수 있는 구동 수단을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include driving means for sequentially driving the first particles and the second particles.

상기 전해질층 내에서 상기 제1 입자와 상기 제2 입자가 구획될 수 있다.The first particles and the second particles may be partitioned in the electrolyte layer.

상기 전해질층 내에서 상기 제1 입자와 상기 제2 입자가 혼재할 수 있다.The first particles and the second particles may be mixed in the electrolyte layer.

상기 제1 입자와 상기 제2 입자는 동일한 재질로 제조될 수 있다.The first particles and the second particles may be made of the same material.

상기 전해질층 내에서 분산된 상기 제2 입자는 광 투과성 물질의 캡슐로 캡슐화될 수 있다.The second particles dispersed in the electrolyte layer may be encapsulated in a capsule of a light transmissive material.

상기 전해질층 내에서 분산된 상기 제2 입자는 복수개의 캡슐로 캡슐화되고, 상기 복수개의 캡슐마다 상기 두 개의 전극 중 어느 하나의 전극이 분리되어 대응할 수 있다.The second particles dispersed in the electrolyte layer may be encapsulated into a plurality of capsules, and one of the two electrodes may be separated and correspond to each of the plurality of capsules.

상기 전해질층이 소정의 임계치 이상의 점성을 가짐에 따라 상기 전기장에 의하여 설정된 상기 제2 입자의 간격이 상기 전기장을 차단하여도 유지될 수 있다.As the electrolyte layer has a viscosity of more than a predetermined threshold, the spacing of the second particles set by the electric field may be maintained even when the electric field is blocked.

상기 연료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지를 이용하여 전하를 저장하고, 상기 저장된 전하를 이용하여 상기 제2 입자에 전기장을 인가하게 하는 축전부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a storage unit configured to store charge by using energy generated by the fuel-sensitized solar cell unit and to apply an electric field to the second particles by using the stored charge.

상기와 같이 구성된 본 발명의 색 가변성 태양전지에 따르면, 염료감응형 태양전지의 본질적인 구성을 변경시키지 않으면서 염료감응형 태양전지와 반사형 디스플레이를 결합시켜서 염료감응형 태양전지에 의해 발생된 에너지를 이용하여 풀 컬러의 색상을 구현할 수 있게 되는 효과가 달성된다.According to the color-variable solar cell of the present invention configured as described above, the energy generated by the dye-sensitized solar cell is combined by combining the dye-sensitized solar cell and the reflective display without changing the essential configuration of the dye-sensitized solar cell. The effect of being able to implement full color colors is achieved.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시 된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.1 to 3 are views exemplarily illustrating a configuration of a non-mixable color variable solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지(100, 200, 300)는 광을 이용하여 소정의 전위차(electrical potential)을 발생시키는 태양전지부(110, 210, 310) 및 태양전지부(110, 210, 310)에 의하여 발생되는 전위차에 의하여 구동되어 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하는 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)를 포함할 수 있다.1 to 3, the non-mixable color variable solar cell 100, 200, 300 according to an embodiment of the present invention uses solar light to generate a predetermined electrical potential 110. , 210, 310 and reflective display units 120, 220, and 320 that are driven by the potential difference generated by the solar cell units 110, 210, and 310 to selectively reflect light of an arbitrary wavelength. have.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양전지부(110, 210, 310)는 외부로부터 입사되는 광을 이용하여 에너지(소정의 전위차 또는 전압)를 발생시킬 수 있는 모든 유형의 태양전지를 포함할 수 있으며, 예를 들면 실리콘 태양전지, 염료감응형 태 양전지(Dye-sensitized Solar Cell; DSSC), CIGS(CuInGaSe2) 태양전지 등을 포함할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the solar cell units 110, 210, and 310 may include all types of solar cells capable of generating energy (a predetermined potential difference or voltage) by using light incident from the outside. For example, the solar cell may include a silicon solar cell, a dye-sensitized solar cell (DSSC), a CIGS (CuInGaSe 2 ) solar cell, or the like.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)는 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하여 소정의 디스플레이를 구현할 수 있는 모든 유형의 반사형 디스플레이를 포함할 수 있으며, 예를 들면 광결정성 디스플레이(Photonic Crystal Display), 전기영동 디스플레이(Electrophresis Display), 콜레스트릭 디스플레이(Cholesteric Display), 전기습윱 디스플레이(Electrowetting Display), 멤스 디스플레이(MEMS Display) 등을 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the reflective display unit 120, 220, 320 may include any type of reflective display capable of implementing a predetermined display by selectively reflecting light of an arbitrary wavelength. For example, it may include a photonic crystal display, an electrophoretic display, a Cholesteric display, an electrowetting display, a MEMS display, and the like. have.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양전지부(110, 210, 310)에 의하여 발생되어 태양전지부(110, 210, 310)의 전극(130, 230, 330)간에 유지되는 전위차(electric potential)는 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)의 전극(140, 240, 340)에 직접적으로 인가되거나, 소정의 축전지에 축전된 후 간접적으로 인가될 수 있으며, 이에 따라 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)는 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하여 소정의 디스플레이를 구현할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the electric potential generated by the solar cell unit 110, 210, 310 and maintained between the electrodes 130, 230, 330 of the solar cell unit (110, 210, 310) (electric potential) may be directly applied to the electrodes 140, 240, and 340 of the reflective display units 120, 220, and 320, or indirectly after being stored in a predetermined battery. 120, 220, and 320 may selectively reflect light of any wavelength to implement a predetermined display.

보다 구체적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)는 광 투과성 부재(130)를 이용하여 태양전지부(110)과 반사형 디스플레이부(120)를 층상으로 결합함으로써 구성될 수 있다. 도 1의 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)에 의하면, 반사형 디스플레이부(120)에 입사되는 광의 일부는 광 투과성 부재(130)를 통하여 태양전지부(110)에 입사될 수 있으며, 태양 전지부(110)에 입사된 광에 의하여 발생된 에너지에 의하여 반사형 디스플레이부(120)가 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하도록 조절하여 소정의 디스플레이를 구현할 수 있다. 또한, 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)는 반사형 디스플레이부(120)에서 반사되는 파장의 광을 제외한 대부분의 파장의 광이 태양전지부(110)에 입사되기 때문에 태양전지부(110)의 광전 효율을 크게 저하시키지 않는 상태에서 반사형 디스플레이부(120)를 구동시킬 수 있다. 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)는 태양전지부(110) 및 반사형 디스플레이부(120)를 광이 입사되는 방향으로 배치하여(예를 들어, 빌딩의 외벽에 설치하여) 광전 에너지를 발생하면서도 다양한 칼라를 표현할 수 있는 친환경 인테리어 기능을 갖는 태양전지로서의 구현이 가능하다. 한편, 도 1에서 광투과성 부재(130)를 별도로 사용하지 않고 태양전지부(110)의 전극(116)과 반사형 디스플레이부(120)의 전극(128)을 동일한 구성으로 하는 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)를 제조할 수도 있다.More specifically, referring to FIG. 1, the non-mixable color variable solar cell 100 according to an embodiment of the present invention uses the light transmitting member 130 to form the solar cell unit 110 and the reflective display unit 120. ) Can be configured by layering. According to the non-mixed color variable solar cell 100 of FIG. 1, a part of the light incident on the reflective display unit 120 may be incident on the solar cell unit 110 through the light transmissive member 130. The reflective display 120 may be selectively reflected by light generated by the light incident on the branch 110 to implement a predetermined display. In addition, in the non-mixable color variable solar cell 100, light of most wavelengths is incident on the solar cell unit 110 except for light having a wavelength reflected from the reflective display unit 120. The reflective display unit 120 may be driven in a state in which the photoelectric efficiency is not significantly reduced. The non-mixable color variable solar cell 100 generates photoelectric energy by arranging the solar cell unit 110 and the reflective display unit 120 in a direction in which light is incident (for example, by installing it on an outer wall of a building). It can be implemented as a solar cell having an eco-friendly interior function that can express various colors. Meanwhile, in FIG. 1, a non-mixable color-variable embodiment in which the electrode 116 of the solar cell unit 110 and the electrode 128 of the reflective display unit 120 have the same configuration without using the light transmitting member 130 separately. The battery 100 may be manufactured.

또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지(200)는 광 불투과성 부재(230)를 이용하여 태양전지부(210)과 반사형 디스플레이부(220)를 층상으로 결합함으로써 구성될 수 있다. 도 2의 비혼합형 색 가변성 태양전지(200)에 의하면, 태양전지부(210)에 입사되는 광은 태양전지부(210)의 동작에만 관여할 뿐 광 불투과성 부재(230)의 반대편에 위치하는 반사형 디스플레이부(220)로 진행하지 않게 되고, 반사형 디스플레이부(220)에 입사되는 광은 반사형 디스플레이부(220)의 동작에만 관여할 뿐 광 불투과성 부재(230)의 반대편에 위치하는 태양전지부(210)로 진행하지 않게 된다. 따라서, 비혼합형 색 가변성 태 양전지(200)는 태양전지부(210)가 실외를 향하도록 하고 반사형 디스플레이부(220)는 실내를 향하도록 배치하여 사용하는 것이 바람직하다.In addition, referring to FIG. 2, the non-mixable color variable solar cell 200 according to the exemplary embodiment of the present invention may use the solar cell unit 210 and the reflective display unit 220 using the light impermeable member 230. It can be configured by combining in a layer. According to the non-mixed color variable solar cell 200 of FIG. 2, the light incident on the solar cell unit 210 is only involved in the operation of the solar cell unit 210, and is located opposite to the light impermeable member 230. Since the light does not proceed to the reflective display unit 220, the light incident on the reflective display unit 220 only participates in the operation of the reflective display unit 220 and is located on the opposite side of the light opaque member 230. The solar cell unit 210 does not proceed. Therefore, the non-mixable color variable solar cell 200 is preferably used so that the solar cell unit 210 faces the outdoor and the reflective display unit 220 faces the room.

또한, 도시되지는 않았지만, 도 1 및 도 2의 변형예로서, 태양전지부의 상측으로는 제1 반사형 디스플레이부가 광 투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 태양전지부의 하측으로는 제2 반사형 디스플레이부가 광 불투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되며, 태양전지부에 의하여 발생된 에너지에 의하여 제1 및 제2 반사형 디스플레이부의 광결정색이 독립적으로 조절될 수 있는 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)를 제조할 수도 있다.In addition, although not shown, as a modification of FIGS. 1 and 2, the first reflective display unit is coupled in a layered manner by a light transmitting member on the upper side of the solar cell unit, and the second reflection is below the solar cell unit. The non-mixed color variable solar cell 100 in which the display unit is coupled in a layer by a light impermeable member, and the photonic crystal color of the first and second reflective display units can be independently controlled by energy generated by the solar cell unit. ) May also be prepared.

또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지(300)는 태양전지부(310)와 반사형 디스플레이부(320)가 동일 평면 상에 배열되도록 결합될 수 있고, 소정의 전압 분배 회로에 의하여 태양전지부(310)에 의하여 발생된 에너지가 반사형 디스플레이부(320)에 공급될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 반사형 디스플레이부(320)를 단위 픽셀로 구성하고, 상기 단위 픽셀 사이에 태양전지부(310)를 배치함으로써 태양전지의 기능 및 디스플레이의 기능을 모두 수행하는 비혼합형 색 가변성 태양전지(300)를 구현할 수 있게 된다.In addition, referring to FIG. 3, the non-mixable color variable solar cell 300 according to the exemplary embodiment of the present invention may be coupled such that the solar cell unit 310 and the reflective display unit 320 are arranged on the same plane. In addition, the energy generated by the solar cell unit 310 may be supplied to the reflective display unit 320 by a predetermined voltage distribution circuit. According to one embodiment of the present invention, each reflective display unit 320 is composed of unit pixels, and the solar cell unit 310 is disposed between the unit pixels to perform both a solar cell function and a display function. The non-mixable color variable solar cell 300 can be implemented.

도 1 내지 도 3의 실시예에 있어서, 태양전지부(110, 210, 310) 및 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)의 전극(130, 140, 230) 중 적어도 일부는 광의 진행을 방해하지 않기 위하여 광 투과성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 광 투과 성 전극 재료인 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 산화티타늄(TiO2), 탄소나노튜브 및 기타 전도성 폴리머 등으로 구성될 수 있다.1 to 3, at least some of the electrodes 130, 140, and 230 of the solar cell units 110, 210, and 310 and the reflective display units 120, 220, and 320 interfere with the progress of light. May be made of a light transmissive material. For example, it may be composed of indium tin oxide (ITO), titanium oxide (TiO 2 ), carbon nanotubes, and other conductive polymers, which are light transmitting electrode materials.

한편, 도 1 내지 도 3의 실시예에 있어서, 태양전지부(110, 210, 310)는 연료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)로서 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지부(110, 210, 310)는 표면에 염료 고분자가 코팅된 입자, 예를 들어 표면에 염료가 코팅된 TiO2와 같은 염료감응형 입자(112, 212, 312), 염료감응형 입자(112, 212, 312)가 분산되는 전해질층(114, 214, 314) 및 전해질층(114, 214, 314)의 상하측에 배치되는 두 개의 전극(116, 118, 216, 218, 316, 318)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 두 개의 전극(116, 118, 216, 218, 316, 318)은 투명 전극인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 연료감응형 태양전지의 구체적인 동작 원리는 공지의 기술이므로 이와 관련된 내용은 본 명세서에서 생략하기로 한다.Meanwhile, in the embodiments of FIGS. 1 to 3, the solar cell units 110, 210, and 310 may be configured as fuel-sensitized solar cells (DSSCs). That is, the solar cell units 110, 210, and 310 according to the embodiment of the present invention are dye-sensitized particles 112, such as TiO 2 coated with a dye polymer on the surface, for example, a dye coated on the surface. 212 and 312, the electrolyte layers 114, 214, and 314 in which the dye-sensitized particles 112, 212, and 312 are dispersed, and two electrodes 116 disposed on the upper and lower sides of the electrolyte layers 114, 214, and 314. 118, 216, 218, 316, 318. Here, the two electrodes 116, 118, 216, 218, 316, and 318 are preferably transparent electrodes, but are not necessarily limited thereto. Since the specific operating principle of the fuel-sensitized solar cell is a well-known technique, the description thereof will be omitted herein.

한편, 도 1 내지 도 3실시예에 있어서, 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)는 광결정성 디스플레이(Photonic Crystal Display)로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 디스플레이부(120, 220, 320)는 광결정성 입자(122, 222, 322), 광결정성 입자(122, 222, 322)가 분산되는 매체층(124, 224, 324) 및 매체층(124, 224, 324)의 상하측에 배치되는 두 개의 전극(126, 128, 226, 228, 326, 328)을 포함하여 구성될 수 있다. 광결정성 입자 및 매체층에 대해서는 후술하기로 한다. 두 개의 전극(126, 128, 226, 228, 326, 328)은 투명 전극인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the embodiments of FIGS. 1 to 3, the reflective display units 120, 220, and 320 may be configured as a photonic crystal display. That is, the reflective display unit 120, 220, or 320 according to the exemplary embodiment of the present invention may include a media layer 124 in which the photonic crystal particles 122, 222, and 322 and the photonic crystal particles 122, 222, and 322 are dispersed. , 224, 324, and two electrodes 126, 128, 226, 228, 326, and 328 disposed above and below the media layers 124, 224, and 324. The photocrystalline particles and the media layer will be described later. The two electrodes 126, 128, 226, 228, 326, and 328 are preferably transparent electrodes, but are not necessarily limited thereto.

광결정성 디스플레이의 동작 원리는 다음과 같다. 먼저, 광결정성 입자(122, 222, 322)에 전기장이 인가되는 경우, 광결정성 입자(122, 222, 322)가 갖는 전하로 인하여 광결정성 입자(122, 222, 322)에는 소정의 방향의 전기력이 작용하게 되고 이에 따라 한 쪽으로 치우쳐진 광결정성 입자(122, 222, 322) 사이의 간격이 좁아지게 됨과 동시에, 동일한 전하를 갖는 광결정성 입자(510) 사이에는 척력이 작용하게 된다. 따라서, 전기장으로 인한 전기력과 광결정성 입자(122, 222, 322) 사이의 척력의 상대적인 세기에 따라 광결정성 입자(122, 222, 322)간의 간격이 결정될 수 있으며, 이에 따라 소정의 간격을 두고 배열된 광결정성 입자(122, 222, 322)는 광결정성을 나타내게 된다. 다시 말하면, Bragg 법칙에 의하면 광결정성 입자(122, 222, 322)로부터 반사되는 광의 파장은 광결정성 입자(122, 222, 322)간의 거리에 의해 결정되기 때문에, 광결정성 입자(122, 222, 322)에 인가되는 전기장의 세기 및/또는 방향에 따라 광결정성 입자(122, 222, 322)간의 거리를 제어할 수 있고 그 결과 광결정성 입자(122, 222, 322)로부터 반사되는 광의 파장이 변경될 수 있는(즉, 광결정색을 조절할 수 있는) 것이다.The operating principle of the photonic crystal display is as follows. First, when an electric field is applied to the photonic crystal particles 122, 222, and 322, an electric force in a predetermined direction is applied to the photonic crystal particles 122, 222, and 322 due to the electric charges of the photonic crystal particles 122, 222, and 322. As a result, the distance between the photonic crystal particles 122, 222, and 322 biased to one side becomes narrow, and a repulsive force is applied between the photocrystalline particles 510 having the same charge. Therefore, the distance between the photonic crystal particles 122, 222, and 322 may be determined according to the relative strength of the electric force due to the electric field and the repulsive force between the photonic crystal particles 122, 222, and 322, and thus arranged at a predetermined interval. The photonic crystal particles 122, 222, and 322 exhibit photonic crystallinity. In other words, according to Bragg's law, since the wavelength of light reflected from the photonic crystal particles 122, 222, and 322 is determined by the distance between the photonic crystal particles 122, 222, and 322, the photocrystalline particles 122, 222, and 322 are determined. The distance between the photonic crystal particles 122, 222, and 322 can be controlled according to the intensity and / or the direction of the electric field applied thereto. As a result, the wavelength of the light reflected from the photonic crystal particles 122, 222, and 322 can be changed. It is able to control the color of the photonic crystal.

한편, 광결정성 디스플레이에서 광결정색을 조절하는 원리는 상술한 바로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 적용될 수 있는 반사형 디스플레이부는 임의의 매체층 내에서 규칙적으로 복수개의 입자를 배열시킨 후 상기 입자를 제거하여 생성되는 복수개의 공공(vacancy)에 전기장을 인가하여 상기 매체층의 물성을 제어함으로써 광결정색을 조절하는 것도 가능하다. 또한, 상기 매체층 내에 소정의 다른 물질을 첨가하여 상기 매체층의 굴절률을 제어함으로써 광결정색을 조절하는 것도 가능하다.On the other hand, the principle of adjusting the photonic crystal color in the photonic crystal display is not limited to the above. That is, the reflective display unit which can be applied to the present invention arranges a plurality of particles regularly in an arbitrary media layer, and then applies an electric field to a plurality of vacancy generated by removing the particles, thereby physical properties of the media layer. It is also possible to adjust the photonic crystal color by controlling. It is also possible to adjust the photonic crystal color by adding a predetermined other material to the media layer to control the refractive index of the media layer.

한편, 도시되지는 않았지만, 도 1 내지 도 3의 비혼합형 색 가변성 태양전지(100, 200, 300)는 태양전지부(110, 210, 310)에 의하여 발생되는 전위차를 이용하여 전하를 저장하고, 상기 저장된 전하를 이용하여 광결정성 입자(122, 222, 322)에 전기장을 인가하게 하는 축전부를 더 포함할 수 있다.Although not shown, the non-mixed color variable solar cells 100, 200, and 300 of FIGS. 1 to 3 store electric charges by using a potential difference generated by the solar cell units 110, 210, and 310. The battery may further include a capacitor configured to apply an electric field to the photonic crystal particles 122, 222, and 322 by using the stored charge.

한편, 도 3의 비혼합형 색 가변성 태양전지(300)는 태양전지부(310)와 반사형 디스플레이부(320)가 격벽 부재(330)에 의하여 구획되는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 태양전지부(310)의 염료감응형 입자(312)와 반사형 디스플레이부(320)의 광결정성 입자(322)가 캡슐(미도시)에 의하여 구획되는 것도 가능하다. 염료감응형 입자 및/또는 광결정성 입자의 캡슐화 과정에 대해서는 후술하기로 한다.Meanwhile, the non-mixable color variable solar cell 300 of FIG. 3 is illustrated as being partitioned by the partition member 330 from the solar cell unit 310 and the reflective display unit 320, but is not necessarily limited thereto. In some cases, the dye-sensitized particles 312 of the solar cell unit 310 and the photonic crystal particles 322 of the reflective display unit 320 may be partitioned by a capsule (not shown). The encapsulation process of the dye-sensitized particles and / or photonic crystal particles will be described later.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 디스플레이에 포함되는 광결정성 입자 및 매체층의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 참고로 도 4 및 도 5에서는 도 1의 광결정성 디스플레이(120)에 포함되는 광결정성 입자(122) 및 매체층(124)을 예로 들어 도시하였다.4 and 5 are views exemplarily showing the configuration of the photonic crystal particles and the media layer included in the photonic crystal display according to an embodiment of the present invention. For reference, FIGS. 4 and 5 illustrate the photonic crystal particles 122 and the media layer 124 included in the photonic crystal display 120 of FIG. 1 as an example.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 입자(122)는 음전하 또는 양전하를 갖는 콜로이드 입자로서 매체층(124)인 콜로이드 용매(420)에 분산되어 존재할 수 있다. 이때, 광결정성 입자(122)는 상호간의 척력으로 인하여 서로간에 소정의 간격을 두고 배열되어 있을 수 있다. 광결정성 입자(122)의 직경은 수 nm 내지 수천 nm의 범위 내일 수 있으나, 반드시 상기 범위 내로 한정되는 것은 아니다.First, referring to FIG. 4, the photonic crystal particles 122 according to the exemplary embodiment of the present invention may be dispersed in the colloidal solvent 420 which is the media layer 124 as colloidal particles having negative or positive charges. In this case, the photonic crystal particles 122 may be arranged at a predetermined interval from each other due to mutual repulsive force. The diameter of the photonic crystal particle 122 may be in the range of several nm to thousands of nm, but is not necessarily limited to the above range.

또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 입자는 복수개의 단위 광결정성 입자(122a)로 이루어진 클러스터(122)일 수 있으며, 클러스터(122)의 외부는 양전하 또는 음전하를 갖는 전하층(122b)으로 코팅될 수 있다.In addition, referring to FIG. 5, the photonic crystal particle according to the exemplary embodiment of the present invention may be a cluster 122 composed of a plurality of unit photocrystalline particles 122a, and the outside of the cluster 122 may be positively charged or negatively charged. It can be coated with a charge layer (122b) having.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 입자는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 은(Ag), 주석(Tin), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 코발트(Co) 등의 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 입자는 PS(polystyrene), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylen terephthalate) 등의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 입자는 전하를 갖지 않는 입자 혹은 클러스터(cluster)에 전하를 갖는 물질이 코팅된 형태로서 구성될 수도 있는데, 예를 들면, 실리콘산화물(SiOx), 티타늄산화물(TiOx)등의 금속 무기 산화물로 코팅된 입자, PS(polystyrene), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl Chloride), PET(polyethylen terephthalate), 이온 교환 수지 등을 포함하는 고분자 물질로 코팅된 입자, 탄화수소기를 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 카르복실산(carboxylic acid)기, 에스테르(ester)기, 아실(acyl)기를 가지는 유기 화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)되어 음전하를 갖는 입자, 할로겐(F, Cl, Br, I 등) 원소를 포함하는 착화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 아민(amine), 티올(thiol), 포스핀(phosphine)을 포함하는 배위화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 표면에 라디칼을 형성함으로써 전하를 갖는 입자가 이에 해당될 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 광결정성 입자의 구성이 상기 열거한 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서, 즉, 전기장에 의하여 입자들간의 간격이 제어될 수 있는 범위 내에서 적절히 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.More specifically, the photonic crystal particles according to the embodiment of the present invention are aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), silver (Ag), tin (Tin), titanium (Ti) , Metal tungsten (W), cobalt (Co) and the like. In addition, the photonic crystal particles according to the embodiment of the present invention may be made of a polymer material such as polystyrene (PS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), and polyethylen terephthalate (PET). In addition, the photonic crystal particles according to an embodiment of the present invention may be configured as a form in which a material having a charge on a particle or a cluster that does not have a charge, for example, silicon oxide (SiO x ), Particles coated with a metal inorganic oxide such as titanium oxide (TiO x ), PS (polystyrene), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PVC (polyvinyl Chloride), PET (polyethylen terephthalate), ion exchange resin, etc. Particles coated with a polymer material, particles whose surface is processed (or coated) by organic compounds having hydrocarbon groups, surfaces by organic compounds having carboxylic acid groups, ester groups and acyl groups These processed (or coated) particles having negative charges, particles whose surfaces are processed (coated) by complex compounds containing halogen (F, Cl, Br, I, etc.) elements, amines, thiols, phos Coordination Compounds Containing Phosphorus By this, the surface is processed (coated), particles having a charge by forming a radical on the surface may correspond to this. However, the configuration of the photonic crystal particles according to the present invention is not limited to those listed above, but within the range in which the object of the present invention can be achieved, that is, within the range in which the distance between the particles can be controlled by an electric field. Note that changes can be made accordingly.

한편, 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 매체층(콜로이드 용매)는 에탄올, EG(ethylene glycol)과 같은 유기 용매를 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, more specifically, the media layer (colloidal solvent) according to an embodiment of the present invention may include an organic solvent such as ethanol, EG (ethylene glycol), but is not necessarily limited thereto.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.6 and 7 are views exemplarily illustrating a configuration of a mixed color variable solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 6을 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(600)는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 염료감응형 입자(620), 염료감응형 입자(620)를 구동하는 태양전지 전극(650)과 공통 전극(670), 및 태양전지 전극(650)과 공통 전극(670) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(640)을 포함하는 염료감응형 태양전지부(610)를 포함하고, 전해질층(640) 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자(630) 및 광결정성 입자(630)를 구동하는 디스플레이 전극(660)을 더 포함하며, 광결정성 입자(630)가 전해질층(640) 내에 분산된 상태에서 염료감응형 태양전지부(610)에 의하여 발생되는 전위차에 의하여 생성된 전기장을 이용하여 광결정성 입자(630) 사이의 간격을 제어한다.First, referring to FIG. 6, the mixed color variable solar cell 600 absorbs light and generates a plurality of dye-sensitized particles 620 and dye-sensitized particles 620 to generate electrons. And a dye-sensitized solar cell unit 610 including a common electrode 670, and an electrolyte layer 640 filled in a space between the solar cell electrode 650 and the common electrode 670. It further includes a plurality of photocrystalline particles 630 dispersed in 640 and having a charge and a display electrode 660 for driving the photocrystalline particles 630, the photocrystalline particles 630 in the electrolyte layer 640 In the dispersed state, the distance between the photonic crystal particles 630 is controlled by using the electric field generated by the potential difference generated by the dye-sensitized solar cell unit 610.

혼합형 색 가변성 태양전지(600)에 포함되는 전극은 태양전지의 기능을 수행하는 태양전지 전극(650), 디스플레이의 기능을 수행하는 디스플레이 전극(660) 및 태양전지 전극(650)과 디스플레이 전극(660)의 상대 전극으로서의 기능을 수행하는 공통 전극(670)으로 구분되어 구성될 수 있다. 즉, 상기와 같은 전극 구조를 이용하여 색 가변성 태양전지(600)의 기능을 공간적으로 구분시킴으로써 하나의 셀 내에서 태양전지의 기능 및 광결정성 디스플레이의 기능을 모두 수행될 수 있도록 한다.The electrode included in the mixed color variable solar cell 600 includes a solar cell electrode 650 performing a function of a solar cell, a display electrode 660 performing a function of a display, and a solar cell electrode 650 and a display electrode 660. ) May be divided into a common electrode 670 which functions as a counter electrode. That is, by spatially separating the functions of the color variable solar cell 600 using the electrode structure as described above, it is possible to perform both the function of the solar cell and the function of the photonic crystal display in one cell.

이때, 태양전지 전극(650)은 광을 흡수한 염료감응형 입자(620)로부터 생성된 전자를 전해질층(640)에 전달하여 혼합형 색 가변성 태양전지(600)가 태양전지로서의 기능을 수행하도록 한다. 또한, 디스플레이 전극(660)은 광결정성 입자(630)에 대하여 전기장을 인가하여 광결정성 입자(630)의 사이의 간격을 제어하고 그 결과 임의의 파장의 광이 반사되도록 하여 혼합형 색 가변성 태양전지(600)가 디스플레이로서의 기능을 수행하도록 한다.In this case, the solar cell electrode 650 transfers the electrons generated from the dye-sensitized particles 620 that absorb light to the electrolyte layer 640 to allow the mixed color variable solar cell 600 to function as a solar cell. . In addition, the display electrode 660 applies an electric field to the photonic crystal particles 630 to control the interval between the photonic crystal particles 630, and as a result, light of an arbitrary wavelength is reflected so that the mixed color variable solar cell ( 600 to perform the function as a display.

이와 같은 혼합형 색 가변성 태양전지(600)는 하측에 배치되는 광기전력을 발생시키는 공통 전극(670)의 면적을 크게 하여 태양전지의 기능이 증대될 수 있고, 상측에 배치되는 디스플레이 전극(660)의 면적은 상대적으로 크게 하고 태양전지 전극(650)의 면적은 상대적으로 작게 하여 디스플레이로서의 기능을 증대시킬 수 있다.The mixed color variable solar cell 600 may increase the area of the common electrode 670 that generates photovoltaic power disposed on the lower side thereof, thereby increasing the function of the solar cell, and the display electrode 660 of the display electrode 660 disposed on the upper side thereof. The area of the solar cell electrode 650 is relatively large and the area of the solar cell electrode 650 is relatively small, thereby increasing the function as a display.

다음으로, 도 8을 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(700)는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 염료감응형 입자(720), 염료감응형 입자(720)를 구 동하는 두 개의 전극(750, 760), 및 두 개의 전극(750, 760) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(740)을 포함하는 염료감응형 태양전지부(710)를 포함하고, 전해질층(740) 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자(730)를 더 포함하며, 광결정성 입자(730)가 전해질층(740) 내에 분산된 상태에서 염료감응형 태양전지부(710)에 의하여 발생되는 전위차에 의하여 생성된 전기장을 이용하여 광결정성 입자(730) 사이의 간격을 제어한다.Next, referring to FIG. 8, the mixed color variable solar cell 700 includes two electrodes for driving the plurality of dye-sensitized particles 720 and the dye-sensitized particles 720 that absorb electrons to generate electrons. A dye-sensitized solar cell unit 710 including 750, 760, and an electrolyte layer 740 that fills the space between two electrodes 750, 760, and is dispersed within the electrolyte layer 740. Further comprising a plurality of photonic crystal particles 730 having a charge, generated by the potential difference generated by the dye-sensitized solar cell unit 710 in a state in which the photocrystalline particles 730 are dispersed in the electrolyte layer 740. The gap between the photonic crystal particles 730 is controlled using the electric field.

혼합형 색 가변성 태양전지(700)는 태양전지의 기능 및 디스플레이의 기능을 모두 수행할 수 있는 두 개의 공통 전극(750, 760)을 포함하되, 소정의 스위치 회로를 이용하여 상기 두 가지 기능을 동시에 중 어느 하나만이 선택적으로 수행되도록 제어할 수 있다. 즉, 상기와 같은 구성을 이용하여 혼합형 색 가변성 태양전지(700)의 기능을 시간적으로 구분시킴으로써 하나의 셀 내에서 태양전지의 기능 및 광결정성 디스플레이의 기능을 모두 수행될 수 있도록 한다.The mixed color variable solar cell 700 includes two common electrodes 750 and 760 capable of performing both a solar cell function and a display function, and simultaneously perform the two functions by using a predetermined switch circuit. Only one can be controlled to be selectively performed. That is, by using the configuration as described above to distinguish the functions of the mixed color variable solar cell 700 in time to perform both the function of the solar cell and the function of the photonic crystal display in one cell.

보다 구체적으로, 혼합형 색 가변성 태양전지(700)는 태양전지 스위치(770)가 닫히고 디스플레이 스위치(780)가 열리는 경우 색 가변성 태양전지(700)는 태양전지의 기능을 수행할 수 있고, 반대로 태양전지 스위치(770)가 열리고 디스플레이 스위치(780)가 닫히는 경우 색 가변성 태양전지(700)는 디스플레이의 기능을 수행할 수 있게 된다. 이때, 상기와 같은 스위치 상태의 전환 속도를 사람의 눈의 광 점멸 인지 속도보다 빠르게 설정함으로써, 색 가변성 태양전지(700)가 태양전지의 기능 및 디스플레이의 기능을 동시에 수행하는 것으로 보이는 것과 같은 효과를 달성할 수 있게 된다.More specifically, in the mixed color variable solar cell 700, when the solar cell switch 770 is closed and the display switch 780 is opened, the color variable solar cell 700 may perform the function of the solar cell, and conversely, the solar cell. When the switch 770 is opened and the display switch 780 is closed, the color variable solar cell 700 may perform a function of a display. At this time, by setting the switching speed of the switch state as faster than the light blinking recognition speed of the human eye, the color-variable solar cell 700 has the same effect as it seems to perform the function of the solar cell and the display at the same time. Will be achieved.

혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)에 있어서 염료감응형 입자(620, 720)와 광결정성 입자(630, 730)의 재질은 비혼합형 색 가변성 태양전지(100, 200, 300)에서 설명한 바와 동일하다. 다만, 혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)의 제조 과정을 용이하게 하고 제조 단가를 저렴하게 하기 위해서는 염료감응형 입자(620, 720)와 광결정성 입자(630, 730)의 재질은 동일하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 염료감응형 입자(620, 720)와 광결정성 입자(630, 730)의 재질은 TiOx와 같은 금속 산화물 입자일 수 있다. 다만, 염료감응형 입자(620, 720)는 TiOx 입자는 표면에 염료 고분자층이 코팅되어 있어야 하며, 광결정성 입자(630, 730)는 TiOx 입자는 전하를 가지고 있어야 한다.In the mixed color variable solar cells 600 and 700, the materials of the dye-sensitized particles 620 and 720 and the photonic crystal particles 630 and 730 are the same as those described in the non-mixed color variable solar cells 100, 200 and 300. Do. However, the dye-sensitized particles 620 and 720 and the photonic crystal particles 630 and 730 are made of the same material in order to facilitate the manufacturing process of the mixed color variable solar cells 600 and 700 and to reduce the manufacturing cost. It is preferable. For example, the materials of the dye-sensitized particles 620 and 720 and the photonic crystal particles 630 and 730 may be metal oxide particles such as TiO x . However, the dye-sensitized particles 620 and 720 should be coated with a dye polymer layer on the surface of the TiO x particles, and the photonic crystal particles 630 and 730 should be charged with TiO x particles.

도 6과 도 7의 혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)의 전극(650, 660, 670, 750, 760)은 ITO와 같은 재질의 투명 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 전극(670, 760)은 반드시 투명 전극에 한정되지 않으며 경우에 따라서는 백금과 같은 불투명 금속 전극이나 CNT(Carbon Nanotube) 전극이 사용될 수 있다. 특히, 검은 색깔의 CNT 전극을 사용하면 혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)의 반사광 특성을 배가시킬 수 있다.The electrodes 650, 660, 670, 750, and 760 of the mixed color variable solar cells 600 and 700 of FIGS. 6 and 7 may preferably use a transparent electrode made of ITO. However, the electrodes 670 and 760 are not necessarily limited to transparent electrodes, and in some cases, an opaque metal electrode such as platinum or a carbon nanotube (CNT) electrode may be used. In particular, the use of a black CNT electrode can double the reflected light characteristics of the mixed color variable solar cells 600 and 700.

한편, 도시되지는 않았지만, 도 6과 도 7의 혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)는 염료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 전위차를 이용하여 전하를 저장하고, 상기 저장된 전하를 이용하여 광결정성 입자(630, 730)에 전기장을 인가하게 하는 축전부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, although not shown, the mixed color variable solar cells 600 and 700 of FIGS. 6 and 7 store electric charges using the potential difference generated by the dye-sensitized solar cell unit, and use the stored charges to photonic crystals. The battery may further include a power storage unit configured to apply an electric field to the particles 630 and 730.

한편, 도시되지는 않았지만 도 6과 도 7의 혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)에서 전해질층(640, 740)이 소정의 임계치 이상의 점성(viscosity)을 가지거나 젤(gel) 형태가 되도록 할 수 있다. 그렇게 되면 전기장에 의하여 설정된 광결정성 입자(630, 730)의 간격이 상기 전기장을 차단하여도 그대로 유지됨에 따라 특정 파장의 광을 계속적으로 반사할 수 있다. 이는 혼합형 색 가변성 태양전지(600, 700)가 전원 공급이 없어도 이미지를 표시할 수 있는 쌍안정(bistable) 디스플레이 기능을 구현할 수 있도록 한다.Although not shown, the electrolyte layers 640 and 740 in the mixed color-variable solar cells 600 and 700 of FIGS. 6 and 7 may have a viscosity or a gel form above a predetermined threshold. Can be. As a result, the distance between the photonic crystal particles 630 and 730 set by the electric field is maintained even when the electric field is blocked, thereby continuously reflecting light having a specific wavelength. This allows the mixed color variable solar cells 600 and 700 to implement a bistable display function that can display an image even without a power supply.

이하에서는 도 8 내지 도 12를 참조하여 도 7의 혼합형 색 가변성 태양전지(700)의 다양한 변형예를 설명하기로 한다.Hereinafter, various modifications of the mixed color variable solar cell 700 of FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 8 to 12.

도 8은 본 발명의 제1 변형예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지(800)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(800)는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 염료감응형 입자(820), 염료감응형 입자(820)를 구동하는 두 개의 전극(850, 860), 두 개의 전극(850, 860) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(840)을 포함하는 염료감응형 태양전지부(810), 및 전해질층(840) 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자(930)을 포함하여 구성된다. 혼합형 색 가변성 태양전지(800)는 염료감응형 입자(820)가 광결정성 입자(830) 사이에 배치된다는 점에서 혼합형 색 가변성 태양전지(700)와 차이가 있다. 본 변형예에 의하면 염료감응형 입자(820)를 광이 입사되는 측의 전극(850)에 접하도록 배치함으로써 태양전지의 광 변환 효율을 높일 수 있다.8 is a diagram illustrating a configuration of a mixed color variable solar cell 800 according to a first modified example of the present invention. Referring to FIG. 8, the mixed color variable solar cell 800 includes a plurality of dye-sensitized particles 820 for absorbing light and generating electrons, and two electrodes 850 and 860 for driving the dye-sensitized particles 820. ), A dye-sensitized solar cell unit 810 including an electrolyte layer 840 filled in a space between two electrodes 850 and 860, and a plurality of photonic crystals dispersed in the electrolyte layer 840 and having charges. And particles 930. The mixed color variable solar cell 800 is different from the mixed color variable solar cell 700 in that the dye-sensitized particles 820 are disposed between the photonic crystal particles 830. According to the present modification, the dye-sensitized particles 820 may be disposed to be in contact with the electrode 850 on which light is incident, thereby improving light conversion efficiency of the solar cell.

도 9는 본 발명의 제2 변형예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지(900)의 구 성을 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(900)는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 염료감응형 입자(920), 염료감응형 입자(920)를 구동하는 두 개의 전극(950, 960), 두 개의 전극(950, 960) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(940)를 포함하는 염료감응형 태양전지부(910), 및 전해질층(940) 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자(930)을 포함하여 구성된다. 혼합형 색 가변성 태양전지(900)는 염료감응형 입자(920)가 전극(950)에 접하도록 배치되고 이어서 광결정성 입자(930)가 배치된다는 점에서 혼합형 색 가변성 태양전지(700)와 차이가 있다. 본 변형예에 의하면 염료감응형 입자(920)를 광이 입사되는 전극(950) 측에 배치함으로써 태양전지의 광 변환 효율을 높일 수 있다.9 is a view showing the configuration of the hybrid color-tunable solar cell 900 according to a second modification of the present invention. Referring to FIG. 9, the mixed color variable solar cell 900 includes a plurality of dye-sensitized particles 920 for absorbing light and generating electrons, and two electrodes 950 and 960 for driving the dye-sensitized particles 920. ), A dye-sensitized solar cell unit 910 including an electrolyte layer 940 filled in a space between two electrodes 950 and 960, and a plurality of photonic crystals dispersed in the electrolyte layer 940 and having charges. And particles 930. The mixed color variable solar cell 900 is different from the mixed color variable solar cell 700 in that the dye-sensitized particles 920 are disposed to contact the electrode 950 and then the photonic crystal particles 930 are disposed. . According to the present modification, by placing the dye-sensitized particles 920 on the electrode 950 side to which light is incident, the light conversion efficiency of the solar cell can be improved.

도 10은 본 발명의 제3 변형예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지(1000)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(1000)는 복수개의 입자(1020), 입자(1020)를 구동하는 두 개의 전극(1040, 1050), 및 두 개의 전극(1040, 1050) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(1030)을 포함하는 염료감응형 태양전지부(1010)을 포함한다. 혼합형 색 가변성 태양전지(1000)는 입자(1020)가 광에 의하여 광전 현상을 유도하는 염료 및 외부 전기장에 의하여 광결정성을 유도하는 전하를 포함하여, 상술한 바 있는 염료감응형 입자와 광결정성 입자의 성질을 동시에 가지고 있다는 점에서 색 가변성 태양전지(700)와 차이가 있다. 본 변형예에 의하면 염료감응성 및 광결정성을 모두 갖는 단일 종류의 입자(1020)만 전해질층(1030) 내에 배치함으로써 태양전지의 제조 과정이 간단해지고 제조 단가가 저렴해질 수 있다.10 is a view showing the configuration of the hybrid color-tunable solar cell 1000 according to a third modification of the present invention. Referring to FIG. 10, the mixed color variable solar cell 1000 includes a plurality of particles 1020, a space between two electrodes 1040 and 1050 driving the particles 1020, and two electrodes 1040 and 1050. The dye-sensitized solar cell unit 1010 including the electrolyte layer 1030 is filled in. The mixed color variable solar cell 1000 includes dye-sensitized particles and photocrystalline particles as described above, including the particles 1020 inducing photoelectric development by light and electric charges inducing photo crystallinity by an external electric field. It is different from the color-tunable solar cell 700 in that it has the property of at the same time. According to the present modification, by arranging only a single kind of particles 1020 having both dye sensitivity and photonic crystallinity in the electrolyte layer 1030, the manufacturing process of the solar cell can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

도 11은 본 발명의 제4 변형예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지(1100)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(1100)는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 염료감응형 입자(1120), 염료감응형 입자(1120)를 구동하는 두 개의 전극(1150, 1160), 두 개의 전극(1150, 1160) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(1140)을 포함하는 염료감응형 태양전지부(1110), 및 전해질층(1140) 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자(1130)을 포함하여 구성된다. 혼합형 색 가변성 태양전지(1100)는 광결정성 입자(1130)가 복수개의 캡슐(1170)로 캡슐화 되어 전해질층(1140) 내에 배치된다는 점에서 혼합형 색 가변성 태양전지(700)와 차이가 있다. 이때, 광결정성 입자(1130)는 캡슐(1170) 내에서 임의의 매체(1180), 예를 들어 광결정성 입자(1130)가 광결정성을 나타나는 데에 적합한 콜로이드 용매에 포함될 수 있다. 본 변형예에 의하면 광결정성 입자(1130)가 전해질층(1140)과 격리되어 광결정성 입자(1130)에 적합한 매체(1180) 내에 존재하게 함으로써 태양전지의 색 가변 효율을 향상시킬 수 있다.FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a mixed color variable solar cell 1100 according to a fourth modified example of the present invention. Referring to FIG. 11, the mixed color variable solar cell 1100 may include a plurality of dye-sensitized particles 1120 and two electrodes 1150 and 1160 driving the dye-sensitized particles 1120 to absorb electrons to generate electrons. ), A dye-sensitized solar cell 1110 including an electrolyte layer 1140 filled in a space between two electrodes 1150 and 1160, and a plurality of photonic crystals dispersed in the electrolyte layer 1140 and having a charge. And particles 1130. The mixed color variable solar cell 1100 is different from the mixed color variable solar cell 700 in that the photonic crystal particles 1130 are encapsulated into a plurality of capsules 1170 and disposed in the electrolyte layer 1140. In this case, the photonic crystal particles 1130 may be included in a colloidal solvent suitable for any medium 1180, for example, the photonic crystal particles 1130 in the capsule 1170, to exhibit photonic crystallinity. According to this modification, the photonic crystal particles 1130 are isolated from the electrolyte layer 1140 and present in the medium 1180 suitable for the photocrystalline particles 1130, thereby improving the color variable efficiency of the solar cell.

한편, 도시되지는 않았지만, 혼합형 색 가변성 태양전지(1100)는 상술한 구성에 반드시 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 염료감응형 입자(1120)와 광결정성 입자(1130)가 동시에 하나의 캡슐로 캡슐화되어 두 개의 전극(1150, 1160) 사이에 복수개 배치될 수도 있다. 이러한 경우에도 하나의 캡슐 내에서 염료감응형 입자(1120)와 광결정성 입자(1130)가 분리되어 있을 수도 있고 서로 혼재되어 있을 수도 있다. 또한, 염료감응형 입자(1120)와 광결정성 입자(1130)가 별도의 캡슐로 캡슐화되어 두 개의 전극(1150, 1160) 사이에 교대로 배치될 수도 있다.Although not shown, the mixed color variable solar cell 1100 is not necessarily limited to the above-described configuration, and in some cases, the dye-sensitized particles 1120 and the photonic crystal particles 1130 may be simultaneously formed as one capsule. It may be encapsulated and disposed in plurality between two electrodes 1150 and 1160. Even in this case, the dye-sensitized particles 1120 and the photonic crystal particles 1130 may be separated or mixed in one capsule. In addition, the dye-sensitized particles 1120 and the photonic crystal particles 1130 may be encapsulated in separate capsules and alternately disposed between the two electrodes 1150 and 1160.

한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광결정성 입자(콜로이드 입자; 1130)는 매체(콜로이드 용매; 1180)와 같이 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐(1170)에 의하여 캡슐화될 수 있다. 이와 같은 캡슐화 과정을 통하여 서로 다른 캡슐에 포함되는 광결정성 입자 사이에서 혼입 등의 직접적인 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 광결정성 입자의 동작에 더 유리한 전해질층과 다른 재질의 매체를 사용할 수 있다. 캡슐(1170)의 재질은 광 투과성을 갖는다면 특별하게 제한되지 않으나 광결정성 입자(1130)와 화학적으로 반응하지 않는 재질인 것이 바람직하다.Meanwhile, as described above, according to an embodiment of the present invention, the photonic crystal particles (colloid particles) 1130 may be encapsulated by a capsule 1170 made of a light transmitting material such as a medium (colloid solvent) 1180. . Through this encapsulation process, it is possible to prevent direct interference such as mixing between photonic crystal particles included in different capsules, and to use an electrolyte layer and a medium of a different material which is more advantageous for the operation of the photonic crystal particles. . The material of the capsule 1170 is not particularly limited as long as it has light transmittance, but is preferably a material that does not chemically react with the photonic crystal particles 1130.

도 12는 본 발명의 제5 변형예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지(1200)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 혼합형 색 가변성 태양전지(1200)는 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 염료감응형 입자(1220), 염료감응형 입자(1220)를 구동하는 두 개의 전극(1250, 1260), 두 개의 전극(1250, 1260) 사이의 공간에 채워지는 전해질층(1240)를 포함하는 염료감응형 태양전지부(1210), 및 전해질층(1330) 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 광결정성 입자(1320)을 포함하여 구성된다. 이때, 광결정성 입자(1230)는 임의의 매체(1280) 내에 포함되어 복수개의 캡슐(1270)로 캡슐화 된다. 혼합형 색 가변성 태양전지(1200)는 전극(1250)이 복수개의 캡슐(1270)마다 독립하여 대응되도록 복수개로 패터닝된다는 점에서 색 가변성 태양전지(700)와 차이가 있다. 본 변형예에 의하면 각 캡슐(1270)마다 상이한 전기장이 인가되게 하여 각 캡슐(1270)마다 광결정성 입 자(1230)간의 간격을 상이하게 하고 그 결과 각 캡슐(1270)마다 상이한 파장의 광을 반사하게 함으로써 태양전지의 색 가변 특성을 향상시킬 수 있다.12 is a diagram illustrating a configuration of a mixed color variable solar cell 1200 according to a fifth modified example of the present invention. Referring to FIG. 12, the mixed color variable solar cell 1200 may include a plurality of dye-sensitized particles 1220 and two electrodes 1250 and 1260 driving the dye-sensitized particles 1220 to absorb light to generate electrons. ), A dye-sensitized solar cell unit 1210 including an electrolyte layer 1240 filled in a space between two electrodes 1250 and 1260, and a plurality of photonic crystals dispersed in the electrolyte layer 1330 and having charges. And particles 1320. In this case, the photonic crystal particles 1230 are encapsulated into a plurality of capsules 1270 included in any medium 1280. The mixed color variable solar cell 1200 is different from the color variable solar cell 700 in that a plurality of electrodes 1250 are patterned to correspond to each of the plurality of capsules 1270 independently. According to the present modification, different electric fields are applied to each capsule 1270, so that the interval between the photonic crystal particles 1230 is different for each capsule 1270, and as a result, light of different wavelengths is reflected for each capsule 1270. By doing so, the color variable characteristics of the solar cell can be improved.

도 13은 도 1의 비혼합형 색 가변성 태양전지(100)를 구현한 후 색 가변성을 평가하기 위하여 반사광의 파장을 측정한 색 좌표이다.FIG. 13 illustrates color coordinates of wavelengths of reflected light to evaluate color variability after implementing the non-mixed color tunable solar cell 100 of FIG. 1.

이때, 태양전지부(110)는 염료감응형 색소가 코팅되어 있는 티타늄산화물(TiOx) 입자(112), 이온화된 요오드 용액의 전해질층(114), ITO 전극(116, 118)을 기본적인 구성으로 제작되었다. 또한, 반사형 디스플레이부(120)는 음전하를 갖는 산화철(Fe3O4) 클러스터 입자(122), 유기 용매인 매체층(124), 및 ITO 전극(126, 128)을 기본적인 구성으로 제작되었다.In this case, the solar cell unit 110 has a titanium oxide (TiO x ) particles 112 coated with a dye-sensitizing dye, an electrolyte layer 114 of an ionized iodine solution, and ITO electrodes 116 and 118. Produced. In addition, the reflective display unit 120 is made of iron oxide (Fe 3 O 4 ) cluster particles 122 having a negative charge, the medium layer 124 as an organic solvent, and the ITO electrodes 126 and 128 in a basic configuration.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지는 태양전지에 의해 발생하는 에너지[전위차(전압)]를 이용하여 광결정성 입자의 간격을 제어함으로써 표현되는 색상을 가변적으로 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.As shown, the non-mixed color variable solar cell according to the present invention can variably control the color represented by controlling the spacing of the photonic crystal particles using the energy [potential difference (voltage)] generated by the solar cell. You can check it.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art to which the present invention pertains, various modifications and variations are possible.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있 는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention. will be.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비혼합형 색 가변성 태양전지의 구성을 나타내는 도면.1 to 3 is a view showing the configuration of a non-mixable color variable solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정성 디스플레이에 포함되는 광결정성 입자 및 매체의 구성을 예시적으로 나타내는 도면.4 and 5 are views exemplarily showing the configuration of the photonic crystal particles and the media included in the photonic crystal display according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 색 가변성 태양전지의 구성을 나타내는 도면.6 and 7 are views showing the configuration of a mixed color variable solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 12는 도 7의 혼합형 색 가변성 태양전지의 다양한 변형예를 나타내는 도면.8 to 12 are views showing various modifications of the mixed color variable solar cell of FIG.

도 13은 도 1의 비혼합형 색 가변성 태양전지의 색 가변성을 평가하기 위하여 반사광의 파장을 측정한 색 좌표.FIG. 13 is a color coordinate obtained by measuring a wavelength of reflected light in order to evaluate color variability of the non-mixed color tunable solar cell of FIG. 1.

<주요 도면부호에 관한 간단한 설명><Brief description of the major reference numerals>

100, 200, 300: 비혼합형 색 가변성 태양전지100, 200, 300: unmixed color variable solar cell

110, 210, 310: 태양전지부110, 210, 310: solar cell unit

112, 212, 312: 염료감응형 입자112, 212, 312: dye-sensitized particles

114, 214, 314: 전해질층114, 214, and 314: electrolyte layer

116, 118, 216, 218, 316, 318: 전극116, 118, 216, 218, 316, 318: electrode

120, 220, 320: 반사형 디스플레이부120, 220, 320: reflective display unit

122, 222, 322: 광결정성 입자122, 222, and 322: photocrystalline particles

122a: 광결정 단위 입자122a: photonic crystal unit particle

122b: 전하층122b: charge layer

124, 224, 324: 매체층124, 224, 324: media layer

126, 128, 226, 228, 326, 328: 전극126, 128, 226, 228, 326, 328: electrode

130: 광 투과성 부재130: light transmitting member

230: 광 불투과성 부재230: light impermeable member

330: 격벽 부재330: partition member

600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200: 혼합형 색 가변성 태양전지600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200: Mixed Color Variable Solar Cell

610, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210: 염료감응형 태양전지부610, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210: dye-sensitized solar cell unit

620, 720, 820, 920, 1020, 1120, 1220: 염료감응형 입자620, 720, 820, 920, 1020, 1120, 1220: dye-sensitized particles

630, 730, 830, 930, 1020, 1130, 1230: 광결정 입자630, 730, 830, 930, 1020, 1130, 1230: photonic crystal particles

640, 740, 840, 940, 1030, 1140, 1240: 전해질층640, 740, 840, 940, 1030, 1140, 1240: electrolyte layer

650, 750, 850, 950, 1040, 1150, 1250: 전극650, 750, 850, 950, 1040, 1150, 1250: electrode

660, 760, 860, 960, 1050, 1160, 1260: 전극660, 760, 860, 960, 1050, 1160, 1260: electrode

1160, 1260: 캡슐1160, 1260: Capsule

1170, 1270: 매체1170, 1270: Medium

Claims (19)

삭제delete 삭제delete 광을 이용하여 에너지를 발생시키는 태양전지부, 및Solar cell unit for generating energy using light, And 상기 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 구동되어 임의의 파장의 광을 선택적으로 반사하는 반사형 디스플레이부Reflective display unit which is driven by the energy generated by the solar cell unit to selectively reflect light of an arbitrary wavelength 를 포함하되,Including, 상기 반사형 디스플레이부는 전하를 갖는 복수개의 입자를 포함하고, 상기 입자가 분산된 상태에서 전기장을 인가하여 상기 입자 사이의 간격을 제어함으로써 광결정색을 조절하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The reflective display unit includes a plurality of particles having a charge, the color variable solar cell, characterized in that for controlling the distance between the particles by applying an electric field in the dispersed state of the particles to control the photonic crystal color. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 전기장의 세기 또는 방향 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 입자 사이의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The spacing between the particles is changed according to at least one of the intensity or direction of the electric field, and the wavelength of the light reflected from the particles is changed according to the change of the spacing. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 태양전지부와 상기 반사형 디스플레이부는 광 투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 상기 태양전지부는 상기 반사형 디스플레이부를 통과한 광을 이용하여 에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The solar cell unit and the reflective display unit are coupled in layers by a light transmitting member, and the solar cell unit generates energy using light passing through the reflective display unit. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 태양전지부와 상기 반사형 디스플레이부는 광 불투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 상기 태양전지부 및 상기 반사형 디스플레이부에 입사되는 광의 입사 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The solar cell unit and the reflective display unit are coupled in a layered manner by a light impermeable member, the incident direction of the light incident on the solar cell unit and the reflective display unit, the color variable solar cell characterized in that the opposite. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 태양전지부의 상측으로는 제1 반사형 디스플레이부가 광 투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되고, 상기 태양전지부의 하측으로는 제2 반사형 디스플레이부가 광 불투과성 부재에 의하여 층상으로 결합되며, 상기 태양전지부에 의하여 발생된 에너지에 의하여 상기 제1 및 제2 반사형 디스플레이부의 광결정색이 독립적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지On the upper side of the solar cell unit, a first reflective display unit is coupled in a layer by a light transmitting member, and on the lower side of the solar cell unit, a second reflective display unit is coupled in a layer by a light impermeable member. Color-variable solar cell, characterized in that the photonic crystal color of the first and second reflective display unit is independently controlled by the energy generated by the solar cell unit 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 태양전지부와 상기 반사형 디스플레이부는 동일 평면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The solar cell unit and the reflective display unit is a color variable solar cell, characterized in that arranged on the same plane. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지를 이용하여 전하를 저장하고, 상기 저장된 전하를 이용하여 상기 입자에 전기장을 인가하게 하는 축전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.And a storage unit configured to store charge using energy generated by the solar cell unit, and to apply an electric field to the particles using the stored charge. 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 제1 입자, 상기 제1 입자를 구동하는 제1 전극과 공통 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 공통 전극 사이의 공간에 채워지는 전해질층을 포함하는 염료감응형 태양전지부를 포함하고,A dye-sensitized method comprising a plurality of first particles absorbing light to generate electrons, a first electrode and a common electrode driving the first particles, and an electrolyte layer filled in a space between the first electrode and the common electrode. Including a type solar cell unit, 상기 전해질층 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 제2 입자 및 상기 제2 입자를 구동하는 제2 전극을 더 포함하며,A plurality of second particles dispersed in the electrolyte layer and having a charge, and a second electrode driving the second particles; 상기 제2 입자가 상기 전해질층 내에 분산된 상태에서 상기 염료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 생성된 전기장을 이용하여 상기 제2 입자 사이의 간격을 제어하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.A color tunable aspect of the present invention, wherein the distance between the second particles is controlled by using an electric field generated by energy generated by the dye-sensitized solar cell unit while the second particles are dispersed in the electrolyte layer. battery. 광을 흡수하여 전자를 발생시키는 복수개의 제1 입자, 상기 제1 입자를 구동하는 두 개의 전극, 및 상기 두 개의 전극 사이의 공간에 채워지는 전해질층을 포함하는 염료감응형 태양전지부를 포함하고,A dye-sensitized solar cell unit including a plurality of first particles absorbing light to generate electrons, two electrodes driving the first particles, and an electrolyte layer filled in a space between the two electrodes, 상기 전해질층 내에 분산되고 전하를 갖는 복수개의 제2 입자를 더 포함하며,Further comprising a plurality of second particles dispersed in the electrolyte layer and having a charge, 상기 제2 입자가 상기 전해질층 내에 분산된 상태에서 상기 염료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지에 의하여 생성된 전기장을 이용하여 상기 제2 입자 사이의 간격을 제어하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.A color tunable aspect of the present invention, wherein the distance between the second particles is controlled by using an electric field generated by energy generated by the dye-sensitized solar cell unit while the second particles are dispersed in the electrolyte layer. battery. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제1 입자와 상기 제2 입자를 순차적으로 구동할 수 있는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The color variable solar cell further comprises a driving means for sequentially driving the first particles and the second particles. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 전해질층 내에서 상기 제1 입자와 상기 제2 입자가 구획되는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The color variable solar cell, wherein the first particles and the second particles are partitioned in the electrolyte layer. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 전해질층 내에서 상기 제1 입자와 상기 제2 입자가 혼재하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The color variable solar cell, wherein the first particles and the second particles are mixed in the electrolyte layer. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제1 입자와 상기 제2 입자는 동일한 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The first particles and the second particles are color-tunable solar cell, characterized in that made of the same material. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 전해질층 내에서 분산된 상기 제2 입자는 광 투과성 물질의 캡슐로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The second particle dispersed in the electrolyte layer is a color-tunable solar cell, characterized in that encapsulated in a capsule of a light transmitting material. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 전해질층 내에서 분산된 상기 제2 입자는 복수개의 캡슐로 캡슐화되고, 상기 복수개의 캡슐마다 상기 두 개의 전극 중 어느 하나의 전극이 분리되어 대응하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.The second particle dispersed in the electrolyte layer is encapsulated in a plurality of capsules, the color-variable solar cell, characterized in that for each of the plurality of capsules any one electrode of the two electrodes are separated. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 전해질층이 소정의 임계치 이상의 점성을 가짐에 따라 상기 전기장에 의하여 설정된 상기 제2 입자의 간격이 상기 전기장을 차단하여도 유지되는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.And the interval of the second particles set by the electric field is maintained even when the electric field is blocked as the electrolyte layer has a viscosity higher than a predetermined threshold. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 염료감응형 태양전지부에 의하여 발생되는 에너지를 이용하여 전하를 저장하고, 상기 저장된 전하를 이용하여 상기 제2 입자에 전기장을 인가하게 하는 축전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 가변성 태양전지.And a storage unit configured to store charge using energy generated by the dye-sensitized solar cell unit and to apply an electric field to the second particles using the stored charge.
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