KR101096139B1 - dye-sensitized solar cell and method for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전면 투명 기판 상에 전면 투명 기판 보다 좁은 면적으로 형성되며 광감응 염료가 흡착되는 TiO2 광전극층과, TiO2 광전극층 상에 형성되며 전해질이 통과하는 다공질 금속 전극층을 포함하는 염료감응 태양전지는, 다공질 금속 전극층이, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분과, TiO2 광전극층과 전면 투명 기판이 이루는 전면측면의 단차 부분에 더 형성되며, TiO2 광전극층의 테두리 부분이, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법은 제조 비용을 절감하고 제조 공정을 간단히 할 수 있고, TiO2 광전극층에 광감응 염료 흡착 및 전해질의 통과를 용이하게 하며 정상적인 염료감응 태양전지 구동이 가능한 효과가 있으며, 염료감응 태양전지의 전기 에너지 발생 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same.
Is formed in the present invention the front transparent substrate onto a small area than the front transparent substrate in accordance with the sensitive dyes formed on the TiO 2 optical electrode layer is light sensitive dye adsorption and, TiO 2 optical electrode and including a porous metal electrode layer to the electrolyte passes through In the solar cell, the porous metal electrode layer is further formed at the edge portion of the front side surface formed by the edge portion on the front transparent substrate and the TiO 2 photoelectrode layer and the front transparent substrate, and the edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer is formed on the front transparent substrate. It is characterized in that formed on the porous metal electrode layer formed on the edge portion.
The dye-sensitized solar cell and the method of manufacturing the same according to the present invention can reduce the manufacturing cost and simplify the manufacturing process, facilitate the adsorption of the photosensitive dye to the TiO 2 photoelectrode layer and the passage of the electrolyte, and drive the normal dye-sensitized solar cell. There is a possible effect, there is an effect that can improve the electrical energy generation efficiency of the dye-sensitized solar cell.

Description

염료감응 태양전지 및 그 제조 방법{dye-sensitized solar cell and method for manufacturing thereof}Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing

본 발명은 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same.

화석연료는 현재까지 풍부한 매장량과 낮은 가격으로 인류의 주 에너지원으로 사용되어져 왔다. 그러나 그 매장량이 한계를 보이고 있고, 화석연료의 연소 시 배출되는 이산화탄소와 아황산가스 등은 환경 오염의 주범이 되고 있는 실정이다. 이러한 문제를 극복하기 위해 친환경 신재생 에너지원의 개발이 중요시 되고 있으며, 태양에너지를 이용한 태양전지는 갈수록 그 중요성이 더해지고 있다.Fossil fuels have been used as the main energy source for humanity to date with abundant reserves and low prices. However, the reserve is showing a limit, and carbon dioxide and sulfur dioxide emitted during the combustion of fossil fuels are the main causes of environmental pollution. In order to overcome these problems, development of eco-friendly renewable energy sources is becoming important, and solar cells using solar energy are becoming more and more important.

최근, 많은 종류의 태양전지 중 염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cell)가 제조 단가가 저렴하고, 제조 공정이 간단하며, 다양한 응용 가능성을 가지고 있어 세계적으로 관심을 받고 있다. 종래의 염료감응 태양전지는 한 쌍의 투명 기판과, 투명 기판 각각에 형성되는 투명 전도층(TCO, Transparent Conducting Oxide)과, TiO2 광전극층과, 광감응 염료와, 전해질과, 금속박막 촉매전극층으로 구성된다.In recent years, dye-sensitized solar cells (dye-sensitized solar cells) of the many types of solar cells have been attracting worldwide attention because of their low manufacturing cost, simple manufacturing process, and various application possibilities. Conventional dye-sensitized solar cells include a pair of transparent substrates, a transparent conducting oxide (TCO) formed on each of the transparent substrates, a TiO 2 photoelectrode layer, a photosensitive dye, an electrolyte, and a metal thin film catalyst electrode layer. It consists of.

투명전도성 기판은 태양빛을 쉽게 통과시키며, 내부에서 발생된 전기에너지를 외부 회로로 이동시키기 위한 투명 전도층으로 FTO(F:SnO2), ITO(indium tin oxide) 등이 사용되고 있다. 그러나 투명 전도층이 차지하는 가격 비중이 전체 재료비의 45% 정도를 차지하는 문제점이 있어 대체 구조 및 재료에 대한 개발이 시급한 상황이다.The transparent conductive substrate easily passes sunlight, and FTO (F: SnO 2 ), indium tin oxide (ITO), and the like are used as a transparent conductive layer for transferring electric energy generated therein to an external circuit. However, there is a problem that the price portion of the transparent conductive layer accounts for about 45% of the total material cost, so it is urgent to develop alternative structures and materials.

이에 따라, 투명 전도층이 없는 염료감응 태양전지가 현재 개발 중이며, 그 중 하나의 구조가 TiO2 광전극층 뒤쪽에 금속 전극층을 형성하는 것이다. 하지만, 금속 전극층을 형성하는 경우 박막이 치밀하게 형성되기 때문에, 금속 전극층 형성 후 TiO2 광전극층에 광감응 염료 흡착 및 전해질의 통과를 어렵게 하며 정상적인 염료감응 태양전지 구동이 어렵게 되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 염료감응 태양전지는 다른 구조의 태양전지와 비교하여 전기 에너지 발생 효율이 다소 낮은 문제점이 있다.Accordingly, a dye-sensitized solar cell without a transparent conductive layer is currently being developed, one of which is to form a metal electrode layer behind the TiO 2 photoelectrode layer. However, when the metal electrode layer is formed, the thin film is densely formed, making it difficult to adsorb the photosensitive dye and pass the electrolyte to the TiO 2 photoelectrode layer after the metal electrode layer is formed, and to operate the normal dye-sensitized solar cell. In addition, the conventional dye-sensitized solar cell has a problem that the electrical energy generation efficiency is slightly lower than the solar cell of the other structure.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 제조 비용을 절감하고 제조 공정을 간단히 할 수 있고, TiO2 광전극층에 광감응 염료 흡착 및 전해질의 통과를 용이하게 하며 정상적인 염료감응 태양전지 구동이 가능한 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to reduce the manufacturing cost and simplify the manufacturing process, to facilitate the adsorption of photosensitive dyes and electrolyte through the TiO 2 photoelectrode layer and to drive a normal dye-sensitized solar cell It is an object of the present invention to provide a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 염료감응 태양전지의 전기 에너지 발생 효율을 향상시킬 수 있는 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same that can improve the electrical energy generation efficiency of the dye-sensitized solar cell.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another problem to be solved by the present invention not mentioned here is apparent to those skilled in the art from the following description. Can be understood.

본 발명에 따른 전면 투명 기판 상에 전면 투명 기판 보다 좁은 면적으로 형성되며 광감응 염료가 흡착되는 TiO2 광전극층과, TiO2 광전극층 상에 형성되며 전해질이 통과하는 다공질 금속 전극층을 포함하는 염료감응 태양전지는, 다공질 금속 전극층이, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분과, TiO2 광전극층과 전면 투명 기판이 이루는 전면측면의 단차 부분에 더 형성되며, TiO2 광전극층의 테두리 부분이, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.Is formed in the present invention the front transparent substrate onto a small area than the front transparent substrate in accordance with the sensitive dyes formed on the TiO 2 optical electrode layer is light sensitive dye adsorption and, TiO 2 optical electrode and including a porous metal electrode layer to the electrolyte passes through In the solar cell, the porous metal electrode layer is further formed at the edge portion of the front side surface formed by the edge portion on the front transparent substrate and the TiO 2 photoelectrode layer and the front transparent substrate, and the edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer is formed on the front transparent substrate. It is characterized in that formed on the porous metal electrode layer formed on the edge portion.

또한, 본 발명의 다공질 금속 전극층은 Ti, Al, Ag 또는 Cu 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the porous metal electrode layer of the present invention is characterized in that any one of Ti, Al, Ag or Cu.

또한, 본 발명의 다공질 금속 전극층은 TiO2 광전극층 보다 두께가 얇은 것을 특징으로 한다.In addition, the porous metal electrode layer of the present invention is characterized in that the thickness is thinner than the TiO 2 photoelectrode layer.

또한, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지는, 전면 투명 기판과 최외각면을 이루는 후면 투명 기판; 후면 투명 기판 상에 형성되는 투명 전도층; 투명 전도층 상에 형성되는 금속박막 촉매전극층; 전면 투명 기판과 후면 투명 기판 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서; 및 간격 사이에 형성되는 전해질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the dye-sensitized solar cell according to the present invention, the front transparent substrate and the rear transparent substrate forming the outermost surface; A transparent conductive layer formed on the rear transparent substrate; A metal thin film catalyst electrode layer formed on the transparent conductive layer; A spacer forming and sealing a gap between the front transparent substrate and the rear transparent substrate; And an electrolyte formed between the gaps.

또한, 본 발명에 따른 다른 염료감응 태양전지는, 전면 투명 기판과 최외각면을 이루는 후면 투명 기판; 후면 투명 기판 상에 형성되며, 다공질 금속 전극층과 동일한 재질을 갖는 금속 전극층; 금속 전극층 상에 형성되는 금속박막 촉매전극층; 전면 투명 기판과 후면 투명 기판 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서; 및 간격 사이에 형성되는 전해질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another dye-sensitized solar cell according to the present invention, the front transparent substrate and the rear transparent substrate forming the outermost surface; A metal electrode layer formed on the back transparent substrate and having the same material as the porous metal electrode layer; A metal thin film catalyst electrode layer formed on the metal electrode layer; A spacer forming and sealing a gap between the front transparent substrate and the rear transparent substrate; And an electrolyte formed between the gaps.

본 발명에 따른 전면 투명 기판 상에 광감응 염료가 흡착되는 TiO2 광전극층을 형성하며, TiO2 광전극층 상에 전해질이 통과하는 다공질 금속 전극층을 형성하는 염료감응 태양전지의 제조 방법은, TiO2 광전극층 및 다공질 금속 전극층을, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 다공질 금속 전극층을 형성하는 단계와, TiO2 광전극층을 전면 투명 기판 보다 좁은 면적으로 형성하되, TiO2 광전극층의 테두리 부분을, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층 상에 형성하는 단계와, TiO2 광전극층이 형성된 전면 투명 기판을 챔버 내에서 평행하게 설치한 후 금속 전극재를 이빔 증착(electron beam evaporation)법으로 증착하여 다공질 금속 전극층을 더 형성하는 단계와, TiO2 광전극층과 전면 투명 기판이 이루는 전면측면의 단차 부분에 다공질 금속 전극층을 더 형성하는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a dye-sensitized solar cell, which forms a TiO 2 photoelectrode layer on which a photosensitive dye is adsorbed on a front transparent substrate, and forms a porous metal electrode layer through which an electrolyte passes on the TiO 2 photoelectrode layer, is made of TiO 2. Forming the photoelectrode layer and the porous metal electrode layer on the edge of the front transparent substrate, and forming the TiO 2 photoelectrode layer in a narrower area than the front transparent substrate, wherein the edge of the TiO 2 photoelectrode layer is formed on the front transparent substrate. Forming a front transparent substrate in which the TiO 2 photoelectrode layer is formed in parallel in the chamber, and depositing a metal electrode material by electron beam evaporation. a step of further forming a metal electrode layer, a porous to the step portion on the front side of the TiO 2 layer and the light transparent substrate forming the front It characterized by forming, including the step of further forming an electrode layer in.

또한, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법은, 본 발명의 단차 부분의 다공질 금속 전극층을, 금속 전극재가 증착된 전면 투명 기판을 챔버 내에서 예각으로 기울여서 설치한 후 금속 전극재를 이빔 증착법으로 증착하되, 기울이는 방향을 달리하며 증착하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to the present invention, the porous metal electrode layer of the stepped portion of the present invention is installed by tilting the front transparent substrate on which the metal electrode material is deposited at an acute angle in a chamber, and then depositing the metal electrode material by an e-beam deposition method. While depositing, it is characterized in that formed by varying the tilting direction.

또한, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 다른 제조 방법은, 단차 부분의 다공질 금속 전극층을, 금속 전극재와 동일한 재질의 금속 전극재 페이스트를 단차 부분에 사이드 프린트(side print)하여 형성하는 것을 특징으로 한다.Further, another method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to the present invention is characterized in that the porous metal electrode layer of the stepped portion is formed by side printing a metal electrode material paste of the same material as the metal electrode material on the stepped portion. It is done.

또한, 본 발명의 다공질 금속 전극층은 Ti, Al, Ag 또는 Cu 중 어느 하나의 금속 전극재로 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the porous metal electrode layer of the present invention is characterized by being formed of any one of the metal electrode material of Ti, Al, Ag or Cu.

또한, 본 발명의 다공질 금속 전극층은 TiO2 광전극층 보다 두께를 얇게 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the porous metal electrode layer of the present invention is characterized by forming a thinner thickness than the TiO 2 photoelectrode layer.

또한, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법은, 다공질 금속 전극층을 형성한 후, TiO2 광전극층 내에 광감응 염료를 흡착시키는 단계; 전면 투명 기판과 쌍을 이루는 후면 투명 기판 상에 투명 전도층을 형성하는 단계; 투명 전도층 상에 금속박막 촉매전극층을 형성하는 단계; 전면 투명 기판과 후면 투명 기판 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서를 형성하는 단계; 및 간격 사이에서 전해질을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to the present invention, after forming a porous metal electrode layer, adsorbing the photosensitive dye in the TiO 2 photoelectrode layer; Forming a transparent conductive layer on the back transparent substrate paired with the front transparent substrate; Forming a metal thin film catalyst electrode layer on the transparent conductive layer; Forming a spacer between the front transparent substrate and the rear transparent substrate to form a spacer; And injecting an electrolyte between the intervals.

또한, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 또 다른 제조 방법은, 다공질 금속 전극층을 형성한 후, TiO2 광전극층 내에 광감응 염료를 흡착시키는 단계; 전면 투명 기판과 쌍을 이루는 후면 투명 기판 상에 다공질 금속 전극층과 동일한 재질로 금속 전극층을 형성하는 단계; 금속 전극층 상에 금속박막 촉매전극층을 형성하는 단계; 전면 투명 기판과 후면 투명 기판 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서를 형성하는 단계; 및 간격 사이에서 전해질을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to the present invention, after forming a porous metal electrode layer, adsorbing a photosensitive dye in the TiO 2 photoelectrode layer; Forming a metal electrode layer of the same material as the porous metal electrode layer on the rear transparent substrate paired with the front transparent substrate; Forming a metal thin film catalyst electrode layer on the metal electrode layer; Forming a spacer between the front transparent substrate and the rear transparent substrate to form a spacer; And injecting an electrolyte between the intervals.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법은 제조 비용을 절감하고 제조 공정을 간단히 할 수 있고, TiO2 광전극층에 광감응 염료 흡착 및 전해질의 통과를 용이하게 하며 정상적인 염료감응 태양전지 구동이 가능한 효과가 있다.By means of solving the above problems, the dye-sensitized solar cell and the manufacturing method according to the present invention can reduce the manufacturing cost and simplify the manufacturing process, and facilitate the adsorption of the photosensitive dye to the TiO 2 photoelectrode layer and the passage of the electrolyte. It is possible to drive normal dye-sensitized solar cell.

또한, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법은 염료감응 태양전지의 전기 에너지 발생 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the dye-sensitized solar cell and the manufacturing method according to the present invention has the effect of improving the electrical energy generation efficiency of the dye-sensitized solar cell.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
2A to 2F are views for explaining a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific matters including the problem to be solved, the solution to the problem, and the effects of the present invention as described above are included in the following embodiments and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지는 투명 기판(111, 112), TiO2 광전극층(120), 다공질 금속 전극층(130), 투명 전도층(140), 금속박막 촉매전극층(150), 스페이서(160), 전해질(170)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention includes the transparent substrates 111 and 112, the TiO 2 photoelectrode layer 120, the porous metal electrode layer 130, and the transparent conductive layer 140. , A metal thin film catalyst electrode layer 150, a spacer 160, and an electrolyte 170.

투명 기판(111, 112)은 전면 투명 기판(111)과 후면 투명 기판(112)으로 구성되어, 염료감응 태양전지의 최외각면을 이룬다. 투명 기판(111, 112)은 상기의 구성 요소들을 형성하기 위한 토대를 이루며, 외부의 태양광을 염료감응 태양전지 내부로 투과하기 위하여 글라스(glass) 재질 또는 고분자 수지 재질로 형성하는 것이 바람직하다.The transparent substrates 111 and 112 are formed of the front transparent substrate 111 and the rear transparent substrate 112 to form the outermost surface of the dye-sensitized solar cell. The transparent substrates 111 and 112 form a foundation for forming the above components, and are preferably formed of a glass material or a polymer resin material to transmit external sunlight into the dye-sensitized solar cell.

TiO2 광전극층(120)은 전면 투명 기판(111) 상에 전면 투명 기판(111) 보다 좁은 면적으로 형성된다. 아울러, TiO2 광전극층(120)의 외각에는 스페이서(160)에 의해 밀봉되므로, TiO2 광전극층(120)은 도 1과 같이 염료감응 태양전지의 셀 내에만 위치하게 된다. TiO2 광전극층(120)은 다량의 광감응 염료를 흡착시키며 전해질과의 전기화학 반응을 원활히 하기 위해, 나노 다공질 구조를 이루어 그 표면적을 증가시킨다.The TiO 2 photoelectrode layer 120 is formed on the front transparent substrate 111 with a narrower area than the front transparent substrate 111. In addition, since the outer surface of the TiO 2 photoelectrode layer 120 is sealed by the spacer 160, the TiO 2 photoelectrode layer 120 is positioned only in the cell of the dye-sensitized solar cell as shown in FIG. 1. The TiO 2 photoelectrode layer 120 absorbs a large amount of photosensitive dye and increases the surface area by forming a nanoporous structure to facilitate the electrochemical reaction with the electrolyte.

다공질 금속 전극층(130)은 TiO2 광전극층(120) 상에 형성되며 전해질(170)을 원활하게 통과시키기 위해 다공질 구조를 이루며, 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분에 형성되어 외부로 노출됨에 따라, TiO2 광전극층(120)으로부터 전자를 수집하여 외부로 출력한다. The porous metal electrode layer 130 is formed on the TiO 2 photoelectrode layer 120 and forms a porous structure to smoothly pass the electrolyte 170. The porous metal electrode layer 130 is formed on the edge portion of the front transparent substrate 111 and exposed to the outside. The electrons are collected from the TiO 2 photoelectrode layer 120 and output to the outside.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지는 TiO2 광전극층(120)의 테두리 부분이, 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층(130) 상에 형성되는 구조, 즉 다공질 금속 전극층(130)이 전면 투명 기판(111)과 TiO2 광전극층(120) 사이에 더 연장되는 구조를 가진다. 이 구조에 따라, 다공질 금속 전극층(130)은 TiO2 광전극층(120)의 후면 및 측면뿐만 아니라 전면의 일부까지 감싸는 형상을 가지게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지는 종래의 염료감응 태양전지와 비교하여 금속 전극층(130)과 TiO2 광전극층(120)의 접촉 면적이 증가하게 되며, TiO2 광전극층(120)으로부터의 전자 수집 능력을 더욱더 향상시킬 수 있다. 따라서, 염료감응 태양전지의 전기 에너지 발생 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention has a structure in which the edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer 120 is formed on the porous metal electrode layer 130 formed on the edge portion on the front transparent substrate 111, That is, the porous metal electrode layer 130 has a structure extending further between the front transparent substrate 111 and the TiO 2 photoelectrode layer 120. According to this structure, the porous metal electrode layer 130 has a shape that covers not only the rear and side surfaces of the TiO 2 photoelectrode layer 120 but also a part of the front surface. Accordingly, in the dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention, the contact area between the metal electrode layer 130 and the TiO 2 photoelectrode layer 120 is increased as compared with the conventional dye-sensitized solar cell, and the TiO 2 photoelectrode layer The ability to collect electrons from 120 can be further improved. Therefore, the electrical energy generation efficiency of the dye-sensitized solar cell can be improved.

또한, 다공질 금속 전극층(130)은 종래의 전면의 투명 전도층을 삭제하기 위해 채용된 전극층으로서, 염료감응 태양전지의 제조 비용을 감소시키는 한편, 종래의 투명 전도층과 비교하여 전기 전도성을 상승시키고, 전면으로부터 투명 전도층을 제거하여 광투과성을 상승시켜 전기 에너지 발생 효율을 상승시킨다. 다공질 금속 전극층(130)은 전기 전도성이 우수한 Ti(titanium), Al(aluminum), Ag(argentum) 또는 Cu(cuprum) 중 어느 하나의 금속 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, TiO2 광전극층(120)은 표면적을 넓히기 위해 두껍게 형성하는 반면, 다공질 금속 전극층(130)은 다공질 구조를 손쉽게 형성하며 전해질 통과를 용이하게 하는 등의 작동 효율을 향상시킬 수 있도록 TiO2 광전극층(120) 보다 상대적으로 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the porous metal electrode layer 130 is an electrode layer employed to eliminate the transparent front layer of the conventional front, while reducing the manufacturing cost of the dye-sensitized solar cell, while increasing the electrical conductivity compared to the conventional transparent conductive layer In addition, the transparent conductive layer is removed from the front surface to increase light transmittance, thereby increasing electrical energy generation efficiency. The porous metal electrode layer 130 is preferably formed of any one metal material of titanium (Titanium), Al (aluminum), Ag (argentum), or Cu (cuprum) having excellent electrical conductivity. In addition, TiO 2 optical electrode layer 120 while the thickly formed to widen a surface area, porous metal electrode layer 130 is TiO 2 light so as to improve the operating efficiency of such forming easy access to the porous structure and which facilitate the electrolyte passes through It is preferable to form a thickness thinner than the electrode layer 120.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 다공질 금속 전극층(130)이 TiO2 광전극층(120)과 전면 투명 기판(111)이 이루는 전면측면의 단차 부분과, 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분에 연장되어 형성된다. 이는 앞서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다공질 금속 전극층(130)이 단차 부분에서 끊어짐 없이 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분까지 형성됨으로써, 염료감응 태양전지를 정상 구동시킬 수 있다. 나아가, TiO2 광전극층(120)의 테두리 부분이 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층(130) 상에 형성되는 구조는, 단차 부분의 끊어짐 방지를 한층더 보완할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the porous metal electrode layer 130 extends to the step portion of the front side surface formed by the TiO 2 photoelectrode layer 120 and the front transparent substrate 111 and the edge portion on the front transparent substrate 111. It is formed. This is to solve the above-mentioned problem, the porous metal electrode layer 130 is formed to the edge portion on the front transparent substrate 111 without breaking in the step portion, it is possible to drive the dye-sensitized solar cell normally. Furthermore, the structure in which the edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer 120 is formed on the porous metal electrode layer 130 formed on the edge portion on the front transparent substrate 111 may further prevent breakage of the stepped portion.

한편, 다공질 구조로 형성하는 방법은 이빔 증착(electron beam evaporation)법으로 이루어지며, 다공질 구조의 금속 전극층을 형성하는 방법과, 상기 단차 부분에 금속 전극층을 형성하는 방법 등에 관한 보다 상세한 설명은 다음의 도 2a 내지 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.On the other hand, the porous structure is formed by an electron beam evaporation (electron beam evaporation) method, the method of forming a metal electrode layer of the porous structure, the method of forming a metal electrode layer on the step portion, and the like for more detailed description With reference to Figures 2a to 3 will be described later.

투명 전도층(140)은 후면 투명 기판(112) 상에 형성되며, 그 재질은 FTO(F:SnO2), ITO(indium tin oxide) 등이 사용된다.The transparent conductive layer 140 is formed on the rear transparent substrate 112, and a material thereof is FTO (F: SnO 2 ), indium tin oxide (ITO), or the like.

금속박막 촉매전극층(150)은 투명 전도층(140) 상에 형성되며, 그 재질은 촉매 기능을 갖는 Pt(platinum), 흑연 등이 사용된다.The metal thin film catalyst electrode layer 150 is formed on the transparent conductive layer 140, and the material is Pt (platinum), graphite, or the like having a catalytic function.

스페이서(160)는 전면 투명 기판(111)과 후면 투명 기판(112) 사이에 전해질(170)을 주입하기 위한 간격을 형성하는 한편, 간격 사이를 외부로부터 밀봉한다. 스페이서(160)는 고분자 수지 필름재로 형성된다. The spacer 160 forms a gap for injecting the electrolyte 170 between the front transparent substrate 111 and the rear transparent substrate 112, while sealing the gap from the outside. The spacer 160 is formed of a polymer resin film material.

전해질(170)은 스페이서(160)가 형성하는 간격 사이에 형성되며, 상술한 전극층들과 함께 전기화학 반응을 일으켜 전기에너지를 발생시킨다. 전해질(170)은 요오드화물 이온(I-) 및 삼요오드화물 이온(I3 -)을 함유한다.The electrolyte 170 is formed between the gaps formed by the spacers 160 and generates an electric energy by causing an electrochemical reaction together with the electrode layers described above. Electrolyte 170 contains iodide ions (I ) and triiodide ions (I 3 ).

이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지의 작동 원리는 다음과 같다. 먼저, 광감응 염료가 빛을 흡수하여 발생한 광여기 전자는 TiO2 광전극층(120)에 주입되어, 다공질 금속 전극층(130)에서 외부 회로를 통하여 투명 전도층(140)과 금속박막 촉매전극층(150)으로 이루어지는 상대 전극(TiO2 광전극층(120)과 다공질 금속 전극층(130)으로 이루어지는 전극을 동작 전극이라고도 함)으로 이동한다. 또한, 전자를 방출하여 산화상태에 있는 광감응 염료는 전해질(170) 용액 중의 I-로부터 전자를 받아 재생된다. 이때, I-는 I2로 산화되어 과잉의 I-과의 결합으로 I3 -로 된다. 상대 전극 표면에 도달한 I3 -는 상대 전극으로부터 전자를 받아 환원되어 I-로 재생된다.The operating principle of the dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention configured as described above is as follows. First, photo-excited electrons generated by photosensitive dye absorbing light are injected into the TiO 2 photoelectrode layer 120, and the transparent conductive layer 140 and the metal thin film catalyst electrode layer 150 are formed through the external circuit in the porous metal electrode layer 130. The counter electrode (TiO 2 photoelectrode layer 120 and the electrode consisting of the porous metal electrode layer 130 is also referred to as an operating electrode) made of (). In addition, the photosensitive dye, which emits electrons and is in an oxidized state, receives electrons from I in the electrolyte 170 solution and is regenerated. At this time, I is oxidized to I 2 and becomes I 3 by bonding with excess I . I 3 −, which has reached the surface of the counter electrode, receives electrons from the counter electrode and is reduced to regenerate into I .

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.2A to 2F are views for explaining a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2a를 참조하면, 소다석회 글라스(sodalime Glass) 재질의 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분에 다공질 금속 전극층(130)을 형성한다. 이때, 테두리 부분에 다공질 금속 전극층(130) 패턴을 형성하기 위한 방법으로는, 다공질 금속 전극층(130) 증착 전 마스크 등을 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 이용하거나, 투명 기판의 전면(全面)에 다공질 금속 전극층(130)을 형성한 후 포토리소그라피 방법 등으로 원하는 부분을 제거하는 방법을 이용한다.First, referring to FIG. 2A, the porous metal electrode layer 130 is formed on the edge portion of the front transparent substrate 111 made of soda lime glass. In this case, as a method for forming the porous metal electrode layer 130 pattern on the edge portion, a method of forming a pattern using a mask before deposition of the porous metal electrode layer 130 may be used, or the entire surface of the transparent substrate may be used. After forming the porous metal electrode layer 130, a method of removing a desired portion by a photolithography method is used.

다음으로, 도 2b를 참조하면, 닥터 블레이드(Dr.Blade)법으로 TiO2 전극재 페이스트를 전면 투명 기판(111) 보다 좁은 면적으로 도포하되, TiO2 광전극층(120)의 테두리 부분이, 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층(130) 상에 형성되도록 도포한 후, 대략 450℃의 고온에서 열처리한다. 고온 열처리를 통해 15nm ~ 20nm 크기의 고른 나노 다공질 입자분포를 가지는 아나타제(anatase) 결정 구조의 TiO2 광전극층(120)이 형성된다.Next, referring to FIG. 2B, the TiO 2 electrode material paste is applied to a narrower area than the front transparent substrate 111 by a doctor blade (Dr. Blade) method, but the edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer 120 is formed on the front surface thereof. After coating so as to form on the porous metal electrode layer 130 formed on the edge portion on the transparent substrate 111, it is heat-treated at a high temperature of approximately 450 ℃. TiO 2 with anatase crystal structure with even nanoporous particle distribution of 15nm ~ 20nm size through high temperature heat treatment The photoelectrode layer 120 is formed.

다음으로, 도 2c를 참조하면, TiO2 광전극층(120)이 형성된 전면 투명 기판(111)을 챔버(도시하지 않음) 내에서 평행하게 설치한 후, 전면 투명 기판(111) 상에 이빔 증착(electron beam evaporation)법으로 Ti 재질의 다공질 금속 전극층(130)을 형성한다. 박막 증착법에는 스퍼터링(sputtering), 진공 증착법 등 여러 가지 종류가 있다. 그 중 이빔 증착법은 원리가 단순하며, 증착 장비가 간단한 장점이 있다. 또한, 이빔 증착법으로 얻어지는 박막은 다른 증착법에 의한 박막보다 다공성(porosity)이 우수하여, 염료감응 태양전지에 적용시 광감응 염료 및 전해질이 금속 전극층을 통과할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에서는 TiO2 광전극층에 광감응 염료 흡착 및 전해질의 통과를 용이하게 하는 다공질 금속 전극층(130)을 형성할 수 있다. 한편, 다공질 금속 전극층(130)은 Ti 재질 이외에도 전기 전도성이 우수한 Al, Ag 또는 Cu 재질로 형성하는 것이 가능하다. 또한, 다공질 금속 전극층(130)은 TiO2 광전극층(120) 보다 상대적으로 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직하다.Next, referring to FIG. 2C, TiO 2 After the front transparent substrate 111 on which the photoelectrode layer 120 is formed is installed in parallel in a chamber (not shown), the porous metal of Ti material is formed on the front transparent substrate 111 by electron beam evaporation. The electrode layer 130 is formed. There are various kinds of thin film deposition methods, such as sputtering and vacuum deposition. Among them, the two-beam deposition method has a simple principle, and the deposition equipment has a simple advantage. In addition, the thin film obtained by the e-beam evaporation method is excellent in porosity (porosity) than the thin film by the other deposition method, the photosensitive dye and electrolyte can pass through the metal electrode layer when applied to the dye-sensitized solar cell. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the porous metal electrode layer 130 may be formed on the TiO 2 photoelectrode layer to facilitate the adsorption of the photosensitive dye and the passage of the electrolyte. Meanwhile, the porous metal electrode layer 130 may be formed of Al, Ag, or Cu material having excellent electrical conductivity in addition to the Ti material. In addition, the porous metal electrode layer 130 may be formed to be relatively thinner than the TiO 2 photoelectrode layer 120.

이때, 기판을 평행하게 하여 증착할 경우, 도 2c와 같이 TiO2 광전극층(120)의 두께에 의해 전면 투명 기판(111) 상의 다공질 금속 전극층(130)과, TiO2 광전극층(120) 상의 다공질 금속 전극층(130)이 오픈(open)되는 스텝 커버리지(step coverage)가 발생한다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 종래의 염료감응 태양전지 구동을 저해하는 문제점을 야기시키는 요소이기도 하다.At this time, when the substrate is deposited in parallel, as shown in Figure 2c TiO 2 The porous metal electrode layer 130 and the TiO 2 on the front transparent substrate 111 may be formed by the thickness of the photoelectrode layer 120. Step coverage occurs in which the porous metal electrode layer 130 on the photoelectrode layer 120 is opened. As mentioned above, this is also a factor causing a problem of inhibiting the conventional dye-sensitized solar cell driving.

이를 개선하기 위해 도 2d와 같이, 금속 전극재가 증착된 전면 투명 기판(111)을 챔버 내에서 예각, 바람직하게는 약 45°로 기울여서 설치한 후 Ti 금속 전극재(131)를 추가로 증착하여, 다공질 금속 전극층(130)의 형성을 완성한다. 이때, TiO2 광전극층(120)과 전면 투명 기판(111)이 이루는 전면측면의 단차 부분에 금속 전극재(131)가 증착되도록 기울이는 방향을 달리하며 증착하는 것이 바람직하다. 이로써, 다공질 금속 전극층(130)이 단차 부분에서 끊어짐 없이 전면 투명 기판(111) 상의 테두리 부분까지 형성됨으로써, 염료감응 태양전지를 정상 구동시킬 수 있다. 또한, 전면 투명 기판(111)을 기울여 금속 전극재를 증착하는 경우, 다공성이 더욱 우수해지므로 염료감응 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. To improve this, as shown in FIG. 2D, the front transparent substrate 111 on which the metal electrode material is deposited is installed at an acute angle, preferably at about 45 °, in the chamber, and further Ti metal electrode material 131 is deposited. The formation of the porous metal electrode layer 130 is completed. In this case, the TiO 2 photoelectrode layer 120 and the front transparent substrate 111 may be deposited at different inclination directions so that the metal electrode material 131 is deposited on the stepped portion of the front side surface. As a result, the porous metal electrode layer 130 is formed to the edge portion on the front transparent substrate 111 without being cut off at the stepped portion, whereby the dye-sensitized solar cell can be normally driven. In addition, when the metal electrode material is deposited by tilting the front transparent substrate 111, the porosity may be further improved, thereby improving the efficiency of the dye-sensitized solar cell.

다음으로, 다공질 금속 전극층(130)을 형성한 전면 투명 기판(111)은 광감응 염료 용액(Ruthenium 535-bisTBA, Acetonitrile, tert-Butanol 혼합 용액) 내에 침지하여 광감응 염료를 TiO2 광전극층(120)에 흡착시킨다.Next, the front transparent substrate 111 on which the porous metal electrode layer 130 is formed is immersed in a photosensitive dye solution (Ruthenium 535-bisTBA, Acetonitrile, tert-Butanol mixed solution) to immerse the photosensitive dye in TiO 2. The photoelectrode layer 120 is adsorbed.

다음으로, 도 2e를 참조하면, 전면 투명 기판(111)과 쌍을 이루는 후면 투명 기판(112) 상에 FTO 또는 ITO 재질의 투명 전도층(140)을 형성하고, 투명 전도층(140) 상에 Pt 재질의 금속박막 촉매전극층(150)을 형성한다.Next, referring to FIG. 2E, a transparent conductive layer 140 made of FTO or ITO material is formed on the rear transparent substrate 112 paired with the front transparent substrate 111, and on the transparent conductive layer 140. A metal thin film catalytic electrode layer 150 is formed of Pt.

다음으로, 도 2f를 참조하면, 전면 투명 기판(111)과 후면 투명 기판(112) 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서(160)를 형성한 후, 간격 사이에서 전해질(170)을 주입하여 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지를 완성한다.Next, referring to FIG. 2F, after forming a spacer 160 to form and seal a gap between the front transparent substrate 111 and the rear transparent substrate 112, an electrolyte 170 is injected between the gaps. Complete the dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the invention.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 TiO2 광전극층의 테두리 부분을, 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층 상에 형성시키는 방법에 의하여 스텝 커버리지 개선을 보완하는 한편, 염료감응 태양전지의 전기 에너지 발생 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법은 이빔 증착법에 의한 금속 전극층의 다공질 형성과, 기울여서 증착하는 방법에 의한 스텝 커버리지 개선을 통하여, 제조 비용을 절감하고 제조 공정을 간단히 할 수 있고, TiO2 광전극층에 광감응 염료 흡착 및 전해질의 통과를 용이하게 하며 정상적인 염료감응 태양전지 구동이 가능하게 된다.As described above, in one embodiment of the present invention, the step coverage improvement is complemented by a method of forming the edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer on the porous metal electrode layer formed on the edge portion on the front transparent substrate. The electrical energy generation efficiency can be further improved. In addition, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention is to reduce the manufacturing cost and simplify the manufacturing process through the porous formation of the metal electrode layer by the two-beam evaporation method, and step coverage improvement by the tilting deposition method It is possible to facilitate the adsorption of the photosensitive dye and the electrolyte to the TiO 2 photoelectrode layer and to allow normal dye-sensitized solar cell driving.

<다른 실시예><Other Embodiments>

(A) 본 발명의 다른 실시예로서, 도 2d의 기울여서 증착하는 방법을 사이드 프린트(side print) 방법으로 대체하여도 스텝 커버리지를 개선할 수 있다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 다음의 도 3을 통해 기술하기로 한다.(A) As another embodiment of the present invention, the step coverage can be improved by replacing the tilt deposition method of FIG. 2D with the side print method. A more detailed description thereof will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2c의 평행하게 증착하는 단계의 다음 단계로서, TiO2 광전극층과 전면 투명 기판이 이루는 전면측면의 단차 부분에 상기 금속 전극재와 동일한 재질의 금속 전극재 페이스트(132)를 사이드 프린트하여, 다공질 금속 전극층의 형성을 완성한다. 사이드 프린트 방법은 반도체 기판 등의 측면에 별도의 층을 형성으로는 방법으로서, 패턴 인쇄 방법 또는 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방법 등이 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 스텝 커버리지를 방지할 수 있다면, 어떤 방법을 사용하여도 무방하다. 이와 같이, 간단한 제조 공정을 통하여, 다공질 금속 전극층이 단차 부분에서 끊어짐 없이 전면 투명 기판 상의 테두리 부분까지 형성됨으로써, 염료감응 태양전지를 정상 구동시킬 수 있다.3 is a view for explaining a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, as a next step of the parallel deposition of FIG. 2C, a metal electrode material paste of the same material as that of the metal electrode material is formed on a step portion of the front side surface formed by the TiO 2 photoelectrode layer and the front transparent substrate. Side print 132 is completed to form the porous metal electrode layer. The side printing method is a method of forming a separate layer on a side surface of a semiconductor substrate, and the like, and there is a pattern printing method or an ink-jet printing method. In one embodiment of the present invention, step coverage can be prevented. If so, you can use any method. As described above, through the simple manufacturing process, the porous metal electrode layer is formed to the edge portion on the front transparent substrate without disconnection at the stepped portion, whereby the dye-sensitized solar cell can be normally driven.

(B) 본 발명의 또 다른 실시예로서 후면 투명 기판에 형성되는 투명 전도층(도 1 내지 도 2f의 도면 부호 140번 참조) 대신에 금속 전극층을 형성하는 것이 가능하다. 이는 후면 투명 기판에서도 고비용의 투명 전도층을 삭제하기 위한 것으로, 본 발명의 다른 실시예에서는 다공질 금속 전극층(도 1 내지 도 2f의 도면 부호 130번 참조)과 동일한 재질의 금속 전극재를 이용하여 금속 전극층을 형성하도록 한다. 이때, 금속 전극층은 다공질 구조를 가지지 않아도 무방하므로, 이빔 증착법 이외에 다른 박막 증착법으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 투명 전도층을 금속 전극층으로 대체하여도 염료감응 태양전지가 문제없이 동작함을 실험을 통해 확인할 수 있다. (B) As another embodiment of the present invention, it is possible to form a metal electrode layer instead of the transparent conductive layer (see numeral 140 in FIGS. 1 to 2F) formed on the rear transparent substrate. This is to remove the expensive transparent conductive layer from the rear transparent substrate, and in another embodiment of the present invention, the metal is made of a metal electrode material of the same material as the porous metal electrode layer (see reference numeral 130 in FIGS. 1 to 2F). An electrode layer is formed. In this case, since the metal electrode layer does not have to have a porous structure, the metal electrode layer may be formed by another thin film deposition method in addition to the two-beam deposition method. In addition, it can be confirmed through experiments that the dye-sensitized solar cell operates without any problem even when the transparent conductive layer is replaced with the metal electrode layer.

(C) 도 2d와 같이 기울여서 증착하는 방법만으로 상기 TiO2 광전극층(120) 상면에도 다공질 금속 전극층(130)을 충분히 형성할 수 있다면, 도 2c의 평행하게 설치하여 증착하는 단계를 생략하는 것도 가능하다.(C) TiO 2 by the method of only tilting as shown in Figure 2d If the porous metal electrode layer 130 can be sufficiently formed on the upper surface of the photoelectrode layer 120, it is also possible to omit the step of installing and depositing in parallel in FIG. 2C.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 염료감응 태양전지의 제조 비용을 보다 효과적으로 낮출 수 있고 제조 공정을 간단히 할 수 있다.As such, according to other embodiments of the present invention, the manufacturing cost of the dye-sensitized solar cell can be lowered more effectively and the manufacturing process can be simplified.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it is to be understood that the technical structure of the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from an equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

111, 112 : 투명 기판
120 : TiO2 광전극층
130 : 다공질 금속 전극층
131 : 금속 전극재
132 : 금속 전극재 페이스트
140 : 투명 전도층
150 : 금속박막 촉매전극층
160 : 스페이서
170 : 전해질
111, 112: transparent substrate
120: TiO 2 photoelectrode layer
130: porous metal electrode layer
131: metal electrode material
132: metal electrode paste
140: transparent conductive layer
150: thin metal catalyst electrode layer
160: spacer
170: electrolyte

Claims (12)

전면 투명 기판과, 최외각면을 이루는 후면 투명 기판과, 상기 전면 투명 기판상에 상기 전면 투명 기판보다 좁은 면적으로 형성되며 광감응 염료가 흡착되는 TiO2 광전극층과, 상기 TiO2 광전극층 상에 형성되며 전해질이 통과하는 다공질 금속 전극층과, 상기 후면 투명 기판상에 형성되는 전도층과, 상기 전도층 상에 형성되는 금속박막 촉매전극층과, 상기 전면 투명 기판과 상기 후면 투명 기판 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서 및 상기 간격 사이에 형성되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지에 있어서,
상기 다공질 금속 전극층이, 상기 전면 투명 기판 상의 테두리 부분과, 상기 TiO2 광전극층과 상기 전면 투명 기판이 이루는 전면측면의 단차 부분에 더 형성되며,
상기 TiO2 광전극층의 테두리 부분이, 상기 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
A front transparent substrate, a rear transparent substrate forming an outermost surface, a TiO 2 photoelectrode layer formed on the front transparent substrate with a narrower area than the front transparent substrate, and having a photosensitive dye adsorbed thereon, and on the TiO 2 photoelectrode layer A gap formed between the porous metal electrode layer formed through the electrolyte, the conductive layer formed on the rear transparent substrate, the metal thin film catalyst electrode layer formed on the conductive layer, and the front transparent substrate and the rear transparent substrate. In the dye-sensitized solar cell comprising a spacer to seal by and an electrolyte formed between the gap,
The porous metal electrode layer is further formed on the edge portion on the front transparent substrate, the stepped portion on the front side of the TiO 2 photoelectrode layer and the front transparent substrate,
The edge portion of the TiO 2 photoelectrode layer, the dye-sensitized solar cell, characterized in that formed on the porous metal electrode layer formed on the edge portion on the front transparent substrate.
제1항에 있어서,
상기 다공질 금속 전극층은 Ti, Al, Ag 또는 Cu 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
The method of claim 1,
The porous metal electrode layer is a dye-sensitized solar cell, characterized in that any one of Ti, Al, Ag or Cu.
제1항에 있어서,
상기 다공질 금속 전극층은 상기 TiO2 광전극층 보다 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
The method of claim 1,
The porous metal electrode layer is a dye-sensitized solar cell, characterized in that thinner than the TiO 2 photoelectrode layer.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도층은 투명 전도층인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive layer is a transparent conductive layer. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도층은 금속 전극층인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive layer is a metal electrode layer. 전면 투명 기판 상에 광감응 염료가 흡착되는 TiO2 광전극층을 형성하고, 상기 TiO2 광전극층 상에 전해질이 통과하는 다공질 금속 전극층을 형성하는 단계; 상기 다공질 금속 전극층을 형성한 후, 상기 TiO2 광전극층 내에 상기 광감응 염료를 흡착시키는 단계; 상기 전면 투명 기판과 쌍을 이루는 후면 투명 기판 상에 전도층을 형성하는 단계; 상기 전도층 상에 금속박막 촉매전극층을 형성하는 단계; 상기 전면 투명 기판과 상기 후면 투명 기판 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 간격 사이에 전해질을 주입하는 단계;를 포함하는 염료감응 태양전지의 제조 방법에 있어서,
상기 TiO2 광전극층 및 상기 다공질 금속 전극층은,
상기 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 상기 다공질 금속 전극층을 형성하는 단계와,
상기 TiO2 광전극층을 상기 전면 투명 기판 보다 좁은 면적으로 형성하되, 상기 TiO2 광전극층의 테두리 부분을, 상기 전면 투명 기판 상의 테두리 부분에 형성된 다공질 금속 전극층 상에 형성하는 단계와,
상기 TiO2 광전극층이 형성된 전면 투명 기판을 챔버 내에서 기판홀더에 평행하게 설치한 후 금속 전극재를 이빔 증착(electron beam evaporation)법으로 증착하여 상기 다공질 금속 전극층을 더 형성하는 단계와,
상기 TiO2 광전극층과 상기 전면 투명 기판이 이루는 전면 측면의 단차 부분에 상기 다공질 금속 전극층을 더 형성하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.
Forming a TiO 2 photoelectrode layer on which the photosensitive dye is adsorbed on a front transparent substrate, and forming a porous metal electrode layer through which an electrolyte passes on the TiO 2 photoelectrode layer; After forming the porous metal electrode layer, adsorbing the photosensitive dye into the TiO 2 photoelectrode layer; Forming a conductive layer on a rear transparent substrate paired with the front transparent substrate; Forming a metal thin film catalyst electrode layer on the conductive layer; Forming a spacer between the front transparent substrate and the rear transparent substrate to form a gap; Injecting an electrolyte between the interval; In the manufacturing method of a dye-sensitized solar cell comprising,
The TiO 2 photoelectrode layer and the porous metal electrode layer,
Forming the porous metal electrode layer on an edge portion of the front transparent substrate;
And the step of forming the TiO 2 electrode layer to the optical edge portion of the TiO 2 electrode, but the light is formed by the front narrower area than the transparent substrate, and, on the porous metal electrode layer formed on the rim portion on the front transparent substrate,
Installing a front transparent substrate on which the TiO 2 photoelectrode layer is formed in parallel to a substrate holder in a chamber, and then depositing a metal electrode material by electron beam evaporation to further form the porous metal electrode layer;
And forming the porous metal electrode layer on the stepped portion of the front side surface formed by the TiO 2 photoelectrode layer and the front transparent substrate.
제6항에 있어서,
상기 단차 부분의 다공질 금속 전극층은, 상기 금속 전극재가 증착된 전면 투명 기판을 챔버 내에서 기판홀더에 예각으로 기울여서 설치한 후 금속 전극재를 이빔 증착법으로 증착하되, 기울이는 방향을 달리하며 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 6,
The stepped porous metal electrode layer is formed by tilting the front transparent substrate on which the metal electrode material is deposited at an acute angle to the substrate holder in the chamber, and then depositing the metal electrode material by an e-beam evaporation method. Method for producing a dye-sensitized solar cell, characterized in that.
제6항에 있어서,
상기 단차 부분의 다공질 금속 전극층은, 상기 금속 전극재와 동일한 재질의 금속 전극재 페이스트를 상기 단차 부분에 사이드 프린트(side print)하여 형성하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 6,
The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, wherein the porous metal electrode layer of the stepped portion is formed by side printing a metal electrode material paste of the same material as the metal electrode material on the stepped portion.
제6항에 있어서,
상기 다공질 금속 전극층은 Ti, Al, Ag 또는 Cu 중 어느 하나의 금속 전극재로 형성하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 6,
The porous metal electrode layer is a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, characterized in that formed of any one of the metal electrode material of Ti, Al, Ag or Cu.
제6항에 있어서,
상기 다공질 금속 전극층은 상기 TiO2 광전극층 보다 두께를 얇게 형성하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 6,
The porous metal electrode layer is a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, characterized in that to form a thinner than the TiO 2 photoelectrode layer.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도층은, 투명 전도층인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.The method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 6 to 10, wherein the conductive layer is a transparent conductive layer. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도층은, 금속 전극층인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조 방법.The method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 6 to 10, wherein the conductive layer is a metal electrode layer.
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