KR101101117B1 - Method for manufacturing electrode for dye-sensitized solar cell, the electrode manufactured by the same, and dye-sensitized solar cell comprising the electrode - Google Patents
Method for manufacturing electrode for dye-sensitized solar cell, the electrode manufactured by the same, and dye-sensitized solar cell comprising the electrode Download PDFInfo
- Publication number
- KR101101117B1 KR101101117B1 KR1020090066802A KR20090066802A KR101101117B1 KR 101101117 B1 KR101101117 B1 KR 101101117B1 KR 1020090066802 A KR1020090066802 A KR 1020090066802A KR 20090066802 A KR20090066802 A KR 20090066802A KR 101101117 B1 KR101101117 B1 KR 101101117B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- dye
- sensitized solar
- solar cell
- metal mesh
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 97
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 97
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 23
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 15
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 10
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 9
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 zigconium Substances 0.000 claims description 6
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N [F].[Sn]=O Chemical compound [F].[Sn]=O NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JODIJOMWCAXJJX-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Al+3].[O-2].[Zn+2] Chemical compound [O-2].[Al+3].[O-2].[Zn+2] JODIJOMWCAXJJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- WMHSAFDEIXKKMV-UHFFFAOYSA-N oxoantimony;oxotin Chemical compound [Sn]=O.[Sb]=O WMHSAFDEIXKKMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 8
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 91
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 23
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 19
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical group CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- OOWFYDWAMOKVSF-UHFFFAOYSA-N 3-methoxypropanenitrile Chemical compound COCCC#N OOWFYDWAMOKVSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N D-Lyxoflavin Natural products OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- QDLAGTHXVHQKRE-UHFFFAOYSA-N lichenxanthone Natural products COC1=CC(O)=C2C(=O)C3=C(C)C=C(OC)C=C3OC2=C1 QDLAGTHXVHQKRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000040 m-tolyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(*)=C([H])C(=C1[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002151 riboflavin Substances 0.000 description 1
- 229960002477 riboflavin Drugs 0.000 description 1
- 235000019192 riboflavin Nutrition 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Chemical class 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical class [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 description 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2036—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising mixed oxides, e.g. ZnO covered TiO2 particles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
염료감응 태양전지용 전극의 제조방법, 이에 의하여 제조된 전극 및 그 전극을 포함하는 염료감응 태양전지가 제공된다.A method of manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell, an electrode manufactured thereby, and a dye-sensitized solar cell including the electrode are provided.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 액체상의 가교성 수지에 금속 메쉬층의 일면을 침지하는 단계 및 상기 가교성 수지를 가교시키는 단계를 포함한다. 상기의 방법으로 제조된 염료감응 태양전지용 전극은 금속 메쉬층을 구성하는 선의 두께를 조절하여 전극의 전기저항도를 종래보다 용이하게 낮출 수 있으므로 광흡수층으로부터 생성된 여기 전자를 외부회로로 보다 원활하게 흐르도록 유도할 수 있다. 또한 이러한 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 기존의 방식 보다 제조공정이 간단하고 저렴한 제조비용으로 염료감응 태양전지의 전극을 제조할 수 있고, 이에 의하여 효율이 향상된 염료감응 태양전지를 제작할 수 있어 염료감응 태양전지 분야에 상당한 산업상 이점을 제공할 것이다. The method for manufacturing an electrode for dye-sensitized solar cells according to the present invention includes immersing one surface of a metal mesh layer in a liquid crosslinkable resin and crosslinking the crosslinkable resin. The electrode for a dye-sensitized solar cell manufactured by the above method can lower the electrical resistance of the electrode by adjusting the thickness of the wire constituting the metal mesh layer more easily than the conventional method, so that the excitation electrons generated from the light absorption layer can be smoothly transferred to the external circuit. It can be induced to flow. In addition, the dye-sensitized solar cell electrode manufacturing method is simpler than the conventional method, and the dye-sensitized solar cell electrode can be manufactured at a lower manufacturing cost, and thus dye-sensitized solar cell can be manufactured with improved efficiency. It will provide significant industrial benefits for the field of sensitized solar cells.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법, 이에 의하여 제조된 전극 및 그 전극을 포함하는 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기저항도가 낮고 제조공정이 간단한 염료감응형 태양전지용 전극의 제조방법, 이에 의하여 제조된 전극 및 그 전극을 포함하는 염료감응 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell, an electrode manufactured by the same, and a dye-sensitized solar cell including the electrode, and more particularly, a dye-sensitized solar cell electrode having low electrical resistance and a simple manufacturing process. The present invention relates to a method for producing an electrode, and a dye-sensitized solar cell comprising the electrode.
화석 연료의 지속적인 사용으로 인한 지구 온난화와 같은 환경 문제가 대두되고 있다. 또한 우라늄의 사용은 방사능의 오염 및 핵폐기물 처리 시설과 같은 문제를 일으키고 있다. 이에 따라 대체 에너지에 대한 요구 및 연구가 진행되고 있는데, 그 중 대표적인 것이 태양 에너지를 이용하는 태양 전지 소자이다. Environmental issues such as global warming due to the continued use of fossil fuels are emerging. The use of uranium also creates problems such as radioactive contamination and nuclear waste disposal facilities. Accordingly, the demand for and research on alternative energy is in progress, and a representative one of them is a solar cell device using solar energy.
태양 전지 소자란 빛이 조사되었을 때 전자와 정공을 발생시키는 광-흡수 물질을 사용하여 직접적으로 전기를 생산하는 소자를 의미한다. 1839년 프랑스의 물리학자 Becquerel이 최초로 빛으로 유도된 화학적 반응이 전류를 발생시킨다는 광 기전력을 발견하였고, 그 후 셀레늄과 같은 고체에서도 유사한 현상이 발견된 사실에 기인한다. 그 후 1954년 Bell 연구소에서 약 6%의 효율을 보인 실리콘계열의 태양전지가 최초로 개발된 이후에 무기 실리콘을 중심으로 태양 전지의 연구가 계속되었다. The solar cell device refers to a device that directly generates electricity by using a light-absorbing material that generates electrons and holes when light is irradiated. In 1839, French physicist Becquerel discovered the first photovoltaic force that caused a light-induced chemical reaction to generate an electric current, after which a similar phenomenon was found in solids such as selenium. Later, after the first silicon-based solar cell was developed at Bell Labs in 1954 with about 6% efficiency, solar cell research continued.
이와 같은 무기계 태양 전지 소자는 실리콘과 같은 무기물 반도체의 p-n 접합으로 이루어진다. 태양 전지의 소재로 사용된 실리콘은 크게 단결정 또는 다결정 실리콘과 같은 결정 실리콘 계열과 비정질 실리콘 계열로 구분될 수 있다. 이 중 결정 실리콘계열은 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 에너지 전환 효율이 비정질 실리콘계열에 비하여 우수하지만 결정을 성장시키기 위하여 소용되는 시간과 에너지로 인하여 생산성이 떨어진다. 한편, 비정질 실리콘 계열의 경우 결정 실리콘과 비교하여 광흡수성이 좋고 대면적화가 용이하고 생산성이 좋지만 진공 프로세서가 요구되는 등 설비 면에서 비효율적이다. 특히, 무기계 태양 전지 소자의 경우, 제조비용이 높고 소자가 진공 상태에서 제조되기 때문에 가공 및 성형이 어려운 문제점이 있다. Such an inorganic solar cell device is composed of a p-n junction of an inorganic semiconductor such as silicon. Silicon used as a solar cell material can be largely divided into crystalline silicon such as monocrystalline or polycrystalline silicon and amorphous silicon. Among them, the crystalline silicon series has an excellent energy conversion efficiency for converting solar energy into electrical energy compared to the amorphous silicon series, but the productivity is decreased due to the time and energy used to grow the crystal. On the other hand, in the case of amorphous silicon series, compared with crystalline silicon, light absorption is good, large area is easy and productivity is good, but it is inefficient in terms of equipment such as requiring a vacuum processor. In particular, in the case of the inorganic solar cell device, there is a problem in that processing and molding are difficult because the manufacturing cost is high and the device is manufactured in a vacuum state.
이와 같은 문제점으로 실리콘을 대신하여 유기물질의 광기전 현상을 이용한 태양전지 소자에 대한 연구가 시도된 바 있다. 유기물 광기전 현상이란 유기물질에 빛을 조사하면 광자(photon)를 흡수하여 전자(electron)-정공(hole) 쌍이 생성되어 이를 분리하여 각각 음극 및 양극으로 전달하고 이와 같은 전하의 흐름에 의하여 전류를 발생시키는 현상이다. 즉, 통상적으로 유기계 태양전지에 있어서 전자 주개(electron donor)와 전자 받개(electron acceptor) 물질의 접합구조로 이루어진 유기물질에 빛을 조사하였을 때 전자 주개(electron donor)에서 전자-정공쌍이 형성되고 전자 받개(electron acceptor)로 전자가 이동함으로써 전자-정공의 분리가 이루어진다. 이와 같은 과정을 통상 “빛에 의한 전하 캐리어(charge carrier)의 여기”또는 “광여기 전하 이동현상(photoinduced charge transfer, PICT)”라고 하는데, 빛에 의하여 생성된 캐리어들은 전자-정공으로 분리되고 외부 회로를 통하여 전력을 생산하게 된다. As a result of this problem, a research has been made on a solar cell device using a photovoltaic phenomenon of an organic material instead of silicon. In organic photovoltaic phenomenon, when light is irradiated to an organic material, photons are absorbed to generate electron-hole pairs, which are separated and transferred to the cathode and the anode, respectively. It is a phenomenon that occurs. In other words, in the organic solar cell, when light is irradiated to an organic material having a junction structure of an electron donor and an electron acceptor material, electron-hole pairs are formed on the electron donor and electrons are formed. Electron-hole separation is achieved by moving electrons to an electron acceptor. This process is commonly referred to as “excitation of charge carriers by light” or “photoinduced charge transfer (PICT)”, in which carriers produced by light are separated into electron-holes and Power is generated through the circuit.
기초 물리학의 관점에서 볼 때, 태양전지를 포함한 모든 태양 발전에서 생산되는 출력 전력은 빛에 의하여 발생한 광여기자의 흐름(flow)과 구동력(driving force)에 의한 생산물로 간주된다. 태양전지에서 흐름(flow)은 전류와 관계가 있으며 구동력(driving force)은 전압과 직접적으로 관련된다. 일반적으로 태양전지에서의 전압은 사용된 전극재료에 의하여 결정되며, 태양광 전환 효율은 출력 전압을 입사된 태양에너지고 나눈 값으로서 총 출력 전류는 흡수된 광자의 수에 의하여 결정된다. From the point of view of basic physics, the output power produced by all solar power generation, including solar cells, is regarded as the product of the flow and driving force of the photoexciter generated by light. In solar cells, the flow is related to the current and the driving force is directly related to the voltage. In general, the voltage in a solar cell is determined by the electrode material used, and the solar conversion efficiency is the output voltage divided by the incident solar energy, and the total output current is determined by the number of photons absorbed.
상술한 유기물질의 광여기 현상을 이용하여 제조되는 유기 태양전지는 투명 전극과 금속 전극 사이에 전자 주개(electron donor)와 전자 받개(electron acceptor) 층을 도입하는 다층형 태양전지 소자와 전자 주개(electron donor)와 전자 받개(electron acceptor)를 블렌딩(blending)하여 삽입한 단층형 태양전지로 구분될 수 있다. The organic solar cell manufactured by using the photo-excited phenomenon of the organic material described above is a multilayer solar cell device and an electron donor which introduce an electron donor and an electron acceptor layer between a transparent electrode and a metal electrode. It may be classified into a single layer solar cell inserted by blending an electron donor and an electron acceptor.
그런데 통상적인 유기물질을 이용한 태양전지의 경우에 에너지 전환효율이 떨어지고 내구성에도 문제가 있었으나, 1991년 스위스의 그라첼(Gratzel) 연구팀에 의하여 염료를 감광제로 이용하여 광전기화학형의 태양전지인 염료감응형 태양전지가 개발된 바 있다. 그라첼 등에 의하여 제안된 광전기화학형의 태양전지는 감광성 염료 분자와 나노 입자의 이산화티탄으로 이루어지는 산화물 반도체를 이용한 광전기화학형 태양 전지이다. 즉, 염료감응형 태양전지라 하면 투명 전극과 금속 전극 사이에 염료가 흡착된 산화티타늄과 같은 무기 산화물층에 전해질을 삽입하여 광전기화학 반응을 이용하여 제조되는 태양전지이다. 일반적으로 염료감응형 태양전지는 2가지 전극(반도체 전극과 상대 전극)과, 무기 산화물, 염료 및 전해질로 구성되어 있는데, 염료감응형 태양전지는 환경적으로 무해한 물질/재료를 사용하기 때문에 환경친화적이고, 기존의 무기 태양전지 중 비정질 실리콘 계열의 태양전지에 버금가는 10% 정도의 높은 에너지 전환효율을 가지고 있고, 제조단가가 실리콘 태양전지의 20% 정도에 불과하여 상업화의 가능성이 매우 높은 것으로 보고된 바 있다.However, in the case of solar cells using conventional organic materials, the energy conversion efficiency and the durability were inferior. However, in 1991, Gratzel, a Swiss research team, used dyes as a photoresist to dye photoresist, a photoelectrochemical type solar cell. Type solar cells have been developed. The photoelectrochemical solar cell proposed by Gratzel et al. Is a photoelectrochemical solar cell using an oxide semiconductor composed of photosensitive dye molecules and nanoparticle titanium dioxide. That is, a dye-sensitized solar cell is a solar cell manufactured by using an electroelectrochemical reaction by inserting an electrolyte into an inorganic oxide layer such as titanium oxide in which dye is adsorbed between a transparent electrode and a metal electrode. In general, dye-sensitized solar cells are composed of two electrodes (semiconductor electrode and counter electrode), inorganic oxides, dyes, and electrolytes, which are environmentally friendly because they use environmentally harmless materials / materials. It has a high energy conversion efficiency of about 10%, which is comparable to that of amorphous silicon-based solar cells among existing inorganic solar cells, and the manufacturing cost is only about 20% of silicon solar cells. It has been.
상술한 것과 같은 광화학 반응을 이용하여 제조되는 염료감응형 태양전지 소자는 캐소드(cathode)와 애노드(anode) 사이에 빛을 흡수하는 염료들이 흡착되어 있는 무기 산화물층과 전자를 환원시키는 전해질층이 도입된 다층형 전지 소자 구조로서, 종래의 염료감응형 태양전지 소자를 간단하게 설명하면 다음과 같다. The dye-sensitized solar cell device manufactured using the photochemical reaction as described above introduces an inorganic oxide layer in which dyes absorbing light are absorbed between a cathode and an anode, and an electrolyte layer for reducing electrons. As a multilayered battery element structure, a conventional dye-sensitized solar cell element is briefly described as follows.
일반적으로 염료감응 태양전지는 도 1에 나타낸 바와 같이 가시광선 영역의 태양에너지를 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성하는 염료분자와 염료를 흡착하고 염료에서 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물 반도체층(110), 태양에너지 흡수를 가능케 하면서 외부회로로 전자를 전달하는 투명 전도성 기판(120), 산화된 염료 분 자를 환원시켜 주는 산화-환원 전해질층(130), 태양광의 반사도가 좋으면서 전해질의 촉매역활을 통해 환원작용을 촉진시키는 백금 박막이 증착된 전도성 기판(140)으로 구성되어 있다.In general, a dye-sensitized solar cell absorbs dye molecules and electrons to form electron-hole pairs by absorbing solar energy in the visible light region as shown in FIG. 1, and a transition metal oxide semiconductor layer transferring electrons generated from the dye ( 110), a transparent
이와 같이 구성된 태양전지에 태양광이 흡수되면 도 1에 나타낸 바와 같이 염료분자은 바닥상태(S+/S)에서 여기상태(S+/S*)로 들뜨게 되어 여기된 염료는 전자(e-)를 내놓아 산화된다. 여기 상태의 전자는 금속산화물 반도체의 전도띠로 주입되어 투명 전도성 박막 그리고, 외부회로를 지나 백금 전극으로 이동된다. 산화물 반도체 전극과 백금전극 사이에 위치하고 있는 산화-환원 전해질(I-/I3-)에서 산화된 염료분자는 전해질 내의 요오드 이온의 산화에 의해 다시 환원되며 산화된 요오드 이온은 백금 전극에 도달한 전자에 의해 다시 환원되어 결국 태양광의 흡수로 전자의 이동 즉 전류의 흐름을 유도하여 태양전지의 역활을 수행하게 된다.In this manner is excited to a configured solar dye bunjaeun ground state (S + / S) excited state (S + / S *) in as shown in Fig. 1 when the sunlight is absorbed by the dyes herein are electron (e -) a It is oxidized. Electrons in the excited state are injected into the conduction band of the metal oxide semiconductor and are moved to the platinum electrode through the transparent conductive thin film and the external circuit. Oxide located between the oxide semiconductor electrode and the platinum electrode-reduction electrolyte (I - / I 3-) The dye molecules oxidized in is again reduced by the oxidation of iodide ion oxidized iodine ions in the electrolyte is an electron reaches the platinum electrode It is reduced again by the absorption of the sunlight eventually leads to the movement of electrons, that is, the current flow to perform the role of a solar cell.
상기 태양전지의 광전변환효율은 태양광의 흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하므로 효율을 증가시키기 위해서는 백금 전극의 반사율을 향상시키거나, 수 마이크로 크기의 반도체 산화물 광산란자를 혼합하여 태양광의 흡수를 증가시키거나 염료의 흡착량을 높여 전자의 생성량을 증가시키는 방법, 생성된 여기전자가 다시 전자-홀 재결합이 일어나 소멸되는 것을 막아주는 방법, 여기전자의 이동속도를 증가시키기 위한 각 계면 및 전극의 표면저항을 개선하는 방법 등이 있다.Since the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is proportional to the amount of electrons generated by the absorption of sunlight, in order to increase the efficiency, the reflectance of the platinum electrode is improved, or a mixture of several micro-sized semiconductor oxide light scatterers is used to increase the absorption of sunlight. Method to increase the amount of electrons generated by increasing the amount of adsorption of dyes or dyes, to prevent the generated exciton from being re-dissipated by electron-hole recombination, and to the surface of each interface and electrode to increase the speed of excitation electrons. Ways to improve resistance;
상기 방법 중 여기전자의 이동속도를 증가시키기 위한 각 계면 및 전극의 표면저항을 개선하는 방법을 제외한 다른 방법들은 염료 감응 태양 전지의 광전변환 효율을 향상시키는 데 한계가 있다. 따라서 태양전지의 문제점 중 하나인 대면적화 및 모듈제조시 산화물 반도체 투명전극의 선저항 증가에 기인한 여기전자의 이동속도의 감소로 인해 광전변화효율이 급격히 떨어지는 단점을 해결하기 위한 방법이 요구되고 있었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 염료감응형 태양전지의 투명 전극은 투명 기판 위에 전도성 물질이 코팅된 것이 있다. 즉, 투명 전극으로서 인듐 틴 옥사이드가 코팅된 유리 전극이 주로 사용되었다. 그러나 인듐 틴 옥사이드 전극의 높은 저항으로 인하여 전자이동이 저해되어 균일한 기전력을 얻을 수 없고, 제조비용이 고가이고 제조공정이 복잡한 문제점을 가진다.The other methods except the method of improving the surface resistance of each interface and electrode to increase the moving speed of the excitation electrons have a limit in improving the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell. Therefore, there has been a demand for a method to solve the shortcomings of photovoltaic change efficiency due to the reduction of the moving speed of excitation electrons due to the large area, which is one of the problems of solar cells, and the increased line resistance of the oxide semiconductor transparent electrode. In order to solve this problem, the transparent electrode of the conventional dye-sensitized solar cell has a conductive material coated on a transparent substrate. That is, a glass electrode coated with indium tin oxide was mainly used as the transparent electrode. However, due to the high resistance of the indium tin oxide electrode electron movement is inhibited to obtain a uniform electromotive force, manufacturing cost is expensive and the manufacturing process has a complex problem.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술은 산화티타늄 전극(반도체 전극)의 투명기판과 투명산화물 박막 사이에 도금 또는 물리기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD) 등의 방법으로 증착된 금속막에 대하여 소정 형태의 패턴 부분을 에칭하는 방식 또는 포토레지스트법을 사용하여 메쉬 패턴으로 전해 또는 무전해 도금을 통해 금속 메쉬층을 설치하는 방식으로써, 염료에서 생성된 여기 전자의 이동도를 높여 주어 대면적 또는 모듈 제조시 발생하는 선저항 증가로 인하 효율저하 현상을 억제하여 기존의 효율을 향상시키는 것이었다. The prior art to solve this problem is a metal film deposited by a method such as plating or physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) between the transparent substrate and the transparent oxide thin film of the titanium oxide electrode (semiconductor electrode). A method of etching a portion of a pattern of a predetermined form or by installing a metal mesh layer through electrolytic or electroless plating in a mesh pattern using a photoresist method to increase the mobility of excitation electrons generated in the dye, thereby increasing the large area or Increasing the line resistance generated during module manufacturing suppressed the reduction in efficiency and improved the existing efficiency.
그러나, 이러한 종래기술도 포토레지스트법 또는 식각 방식으로 메쉬 패턴을 형성하므로 여전히 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높다는 단점이 있다. However, such a prior art also forms a mesh pattern by a photoresist method or an etching method, which still has a disadvantage in that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is high.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 제조공정이 간단하고 제 조비용이 저렴한 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the first problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a electrode for a dye-sensitized solar cell having a simple manufacturing process and low manufacturing cost.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 제조방법에 의해 제조된 염료감응 태양전지용 전극을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide an electrode for a dye-sensitized solar cell prepared by the above manufacturing method.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 상기 염료감응 태양전지용 전극을 포함하는 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.The third problem to be solved by the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell comprising the electrode for the dye-sensitized solar cell.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위해서,In order to achieve the first object of the present invention,
(a) 액체상의 가교성 수지에 금속 메쉬층의 일면을 침지시키는 단계 및 (a) immersing one side of the metal mesh layer in the liquid crosslinkable resin, and
(b) 상기 가교성 수지를 가교시키는 단계를 포함하는 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법을 제공한다.(B) provides a method for producing an electrode for a dye-sensitized solar cell comprising the step of crosslinking the crosslinkable resin.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 (a) 단계 이전에 상기 액체상 가교성 수지를 주형에 주입 또는 기판 상에 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method of manufacturing the electrode for a dye-sensitized solar cell may further include the step of injecting the liquid-phase crosslinkable resin into a mold or coating the substrate before the step (a).
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 액체상 가교성 수지를 주형에 주입 또는 기판에 코팅하는 단계 이후에 상기 액체상의 가교성 수지를 반가교시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method for manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell further includes the step of semi-crosslinking the liquid crosslinkable resin after the step of injecting the liquid crosslinkable resin into a mold or coating the substrate. can do.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 (a) 단계 이전에 상기 액체상의 가교성 수지에 침지되지 않을 다른 일면을 마스크로 마스킹하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method for manufacturing the electrode for a dye-sensitized solar cell may further comprise masking another surface which will not be immersed in the liquid cross-linkable resin before the step (a) with a mask. have.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조 방법은 상기 (b)단계 이후에 상기 마스크을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method of manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell may further include removing the mask after step (b).
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 마스크를 제거하는 단계 이후에 상기 금속 메쉬층 위에 전도성 물질을 코팅하여 도전층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method of manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell may further include forming a conductive layer by coating a conductive material on the metal mesh layer after removing the mask. .
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 The present invention to achieve the first object
(a') 금속 메쉬층의 일면에 액체상의 가교성 수지를 도포하는 단계 및 (a ') applying a liquid crosslinkable resin to one surface of the metal mesh layer, and
(b') 상기 가교성 수지를 가교시키는 단계를 포함하는 또 다른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법을 제공한다.(B ') provides a method for manufacturing another electrode for dye-sensitized solar cells comprising the step of crosslinking the crosslinkable resin.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 (a') 단계 이전에 상기 액체상 가교성 수지에 도포되지 않을 금속 메쉬층의 다른 일면을 주형 내부의 밑면 또는 기판상에 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method for manufacturing the electrode for a dye-sensitized solar cell is a bottom surface of the inside of the mold or the substrate on the other surface of the metal mesh layer that will not be applied to the liquid phase crosslinkable resin before the step (a ') It may further comprise the step of fixing to.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 금속 메쉬층의 다른 일면을 주형 내부의 밑면 또는 기판상에 고정시키는 단계 이전에 상기 액체상의 가교성 수지에 도포되지 않을 다른 일면을 마스크로 마스킹하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method for manufacturing the electrode for dye-sensitized solar cells is not applied to the liquid crosslinkable resin before the step of fixing the other side of the metal mesh layer on the bottom surface or the substrate inside the mold. The method may further include masking another surface with a mask.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 (b') 단계 이후에 상기 마스크을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method of manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell may further include removing the mask after the step (b ').
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 마스크를 제거하는 단계 이후에 상기 금속 메쉬층 위에 전도성 물질을 코팅하여 도전층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method of manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell may further include forming a conductive layer by coating a conductive material on the metal mesh layer after removing the mask. .
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 도포 방법은 상기 주형에 주입하거나 기판에 코팅하는 방법 중 어느 하나일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the coating method may be any one of a method of injecting into the mold or coating on the substrate.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 (a') 단계에서 금속 메쉬층의 일면에 도포되는 가교성 수지는 반가교된 상태로 도포될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the crosslinkable resin applied to one surface of the metal mesh layer in the step (a ') may be applied in a semi-crosslinked state.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 가교성 수지는 열가교성 수지 또는 광가교성 수지일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the crosslinkable resin may be a thermal crosslinkable resin or a photocrosslinkable resin.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 금속 메쉬층의 선폭은 5∼10㎛ 이며, 선두께는 3∼50㎛일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the line width of the metal mesh layer may be 5 to 10㎛, the leading may be 3 to 50㎛.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면,상기 금속 메쉬층의 개구율은 50 내지 90%일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the opening ratio of the metal mesh layer may be 50 to 90%.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 금속 메쉬층은 스테인리스 스틸,백금,금,은,크롬,납,알루미늄,구리.철,티타늄,지그코늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal mesh layer is at least one selected from the group consisting of stainless steel, platinum, gold, silver, chromium, lead, aluminum, copper, iron, titanium, zigconium and alloys thereof. Can be.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 금속 메쉬층의 메쉬 형상은 사각형, 삼각형, 지그재그형, 원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mesh shape of the metal mesh layer may be any one or more selected from the group consisting of square, triangle, zigzag, circular and polygonal.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 금속 메쉬층은 비대칭 직물 또는 사틴조직의 직물 형태로 직조될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal mesh layer may be woven in the form of asymmetrical fabric or satin fabric.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 전도성 물질은 인듐 주석 산화 물(ITO), 불소 주석 산화물(FTO), 산화아연-산화갈륨(ZnO-Ga2O3), 산화아연-산화알루미늄(ZnO-Al2O3), 산화주석-산화안티모니(SnO2-Sb2O3) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the conductive material is indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), zinc oxide-gallium oxide (ZnO-Ga 2 O 3 ), zinc oxide-aluminum oxide (ZnO -Al 2 O 3 ), tin oxide-antimony oxide (SnO 2 -Sb 2 O 3 ) and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT) It may be any one or more selected.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법에 따라 제조된 염료감응 태양전지용 전극을 제공한다.The present invention provides a dye-sensitized solar cell electrode prepared according to the method of manufacturing the electrode for a dye-sensitized solar cell in order to achieve the second object.
본 발명의 상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여, 상기 염료감응 태양전지용 전극을 포함하는 염료감응 태양전지를 제공한다.In order to achieve the third object of the present invention, it provides a dye-sensitized solar cell comprising the electrode for the dye-sensitized solar cell.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법으로 제조된 염료감응 태양전지용 전극은 금속 메쉬층을 구성하는 선의 두께를 조절하여 전극의 전기저항도를 종래보다 용이하게 낮출 수 있으므로 광흡수층으로부터 생성된 여기 전자를 외부회로로 보다 원활하게 흐르도록 유도할 수 있다. 또한 이러한 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 기존의 방식 보다 제조공정이 간단하고 저렴한 제조비용으로 염료감응 태양전지의 전극을 제조할 수 있고, 이에 의하여 효율이 향상된 염료감응 태양전지를 제작할 수 있으며, 가교된 고분자와 금속 메쉬층은 가요성(flexibility)을 가지므로 플렉서블 태양전지를 제조하는 것이 가능해진다.The dye-sensitized solar cell electrode manufactured by the method for manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell according to the present invention is produced from the light absorbing layer because the electric resistance of the electrode can be easily lowered by adjusting the thickness of the wire constituting the metal mesh layer. The excitation electrons can be induced to flow more smoothly to the external circuit. In addition, the manufacturing method of the electrode for dye-sensitized solar cell is a simple manufacturing process than the conventional method and can produce the electrode of the dye-sensitized solar cell at a low manufacturing cost, thereby producing a dye-sensitized solar cell with improved efficiency, Since the crosslinked polymer and the metal mesh layer have flexibility, it is possible to manufacture a flexible solar cell.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이 들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다. 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. In the drawings, the size or thickness of films or regions is exaggerated for clarity.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 염료감응 태양전지용 전극의 제조 공정의 비용절감과 효율향상을 목적으로 스퍼터링법을 이용한 증착단계, 포토리쏘그라피 및 습식 식각공정을 이용하지 않고, 가교성 수지의 가교화 반응을 이용한 간단한 공정을 통하여 염료감응 태양전지의 전극을 제조할 수 있다. 상기 본 명세서에서 사용되는 "가교화 반응"이라는 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 사용되는 용어로서, 이는 액체성의 수지에 열을 가하거나 광을 조사하면 가교 반응이 일어나 견고한 고체상의 수지를 형성하는 것을 의미한다. In order to solve the problems of the prior art, the present invention does not use a deposition step using a sputtering method, a photolithography and a wet etching process for the purpose of reducing the cost and improving the efficiency of the manufacturing process of the electrode for dye-sensitized solar cells. An electrode of a dye-sensitized solar cell can be manufactured through a simple process using a crosslinking reaction of a resin. As used herein, the term "crosslinking reaction" is a term widely used in the technical field to which the present invention belongs, and when a heat or light is applied to a liquid resin, a crosslinking reaction occurs to form a solid solid resin. I mean.
고분자 재료 중에서 가교성 수지는 상온에서 액체 상태로 있어도 가열하거나 광을 조사하면 분자 간에 가교 반응이 일어나서 분자량이 증가하고 결국 3차원의 망상 구조를 형성하여, 열에 의하여 쉽게 용융되거나 용매에 용해되지 않는 상태로 경화된다. 이러한 가교 반응은 한 번 일어나면 원래로 돌아가지 않는 비가역적인 반응이다. 이러한 가교성 수지의 성질에 대하여 발명자는 예의 주시하여 가교성 수지를 이용한 금속 메쉬층를 포함하는 염료감응 태양전지용 전극을 발명하게 되었다.In the polymer material, the crosslinkable resin, even in the liquid state at room temperature, is heated or irradiated with light to cause crosslinking reaction between molecules, thereby increasing molecular weight and eventually forming a three-dimensional network structure, which is not easily melted or dissolved in a solvent by heat. To harden. This crosslinking reaction is an irreversible reaction that once occurs does not return to its original state. With respect to the properties of such crosslinkable resins, the inventors have paid utmost attention to the invention for dye-sensitized solar cells comprising a metal mesh layer using a crosslinkable resin.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 전극은 투명한 가교성 수지를 사용하여 종래 기술에서 요구되는 유리와 같은 가요성이 없는 투명 기판 없이 그 자체로 기 판으로써 기능을 할 수 있는 가요성 있는 박막 형태의 전극을 제공할 수 있다. The electrode of the dye-sensitized solar cell according to the present invention uses a transparent crosslinkable resin in the form of a flexible thin film that can function as a substrate itself without a transparent substrate such as glass required in the prior art. An electrode can be provided.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 반도체 전극(120)은 금속 메쉬층(122)을 포함하는 투명한 가교성 수지(121)로 이루어진 투명 전극(120a)으로 그 상면에 금속산화물층(111) 및 금속 산화물 다공성막 표면에 흡착된 염료(112)로 이루어진 광흡수층(110)이 형성되는 전극이며 본 실시예의 경우에는 투명전극(120a)이 반도체 전극(120)이 된다.2 illustrates a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the
본 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 상대 전극(140)은 금속 메쉬층(142)을 포함하는 가교성 수지(141)로 이루어진 투명 전극(140a)과 촉매 전극(144)을 포함한다. 상기 반도체 전극(120)과 상대 전극(140) 사이에 위치한 공간에는 전해질(130)이 채워진다. 여기서 염료(112)가 흡착된 금속 산화물 다공성막(111)은 입사된 광에 의해 전자를 생성하여 투명 전극(120)으로 이동시키는 역할을 하므로 광흡수층(110)이라 한다. The
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응형 태양전지를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 다른 구성은 도 2와 동일하지만 상기 투명 전극(120b, 140b)이 도전층(123, 143)을 포함하고 있는 점에서만 차이가 있다. 즉, 본 실시예의 반도체 전극(120)은 상기 투명 전극(120b)이 되며, 상대 전극(140)은 상기 투명 전극(140b)과 촉매 전극(144)을 포함한다. 상기 도전층(123, 143)은 반도체 전극(120)의 투명 전극(120b)과 상대 전극(140)의 투명 전극(140b) 중 어느 하나에만 포함되거나 양 쪽 모두에 포함될 수 있다. 도 3은 도전층이 양 쪽에 모두에 포함된 경우를 도시한 것이다.3 illustrates a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the other configuration is the same as that of FIG. 2, except that the
상기 설명한 본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법을 하기 도면을 이용하여 보다 상세히 설명한다.The manufacturing method of the electrode for dye-sensitized solar cells according to the present invention described above will be described in more detail with reference to the following drawings.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.4 is a schematic view of an electrode for dye-sensitized solar cells according to the present invention. Referring to Figure 4, the manufacturing method of the electrode for dye-sensitized solar cells according to the invention is characterized in that it comprises the following steps.
(a) 액체상의 가교성 수지에 금속 메쉬층의 일면을 침지시키는 단계(a) immersing one side of the metal mesh layer in the liquid crosslinkable resin
(b) 상기 가교성 수지를 가교시키는 단계(b) crosslinking the crosslinkable resin;
상기 액체상의 가교성 수지(121, 141)를 원하는 형태의 주형에 주입하거나 기판에 코팅한 후 상기 금속 메쉬층(122, 142)의 일부를 상기 액체상의 가교성 수지의 상면에 침지시킨다. 이 후 상기 금속 메쉬층(122, 142)의 일부가 침지된 상태의 가교성 수지(121,141)를 가교 반응시킨다.After the liquid
본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 가교성 수지로 열가교성 수지를 사용할 경우 상기 액체상 열가교성 수지를 주형에 주입 또는 기판에 코팅하는 단계 이후에 상기 액체상의 열가교성 수지를 반가교시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the method for manufacturing the electrode for dye-sensitized solar cell according to the present invention, when the thermal crosslinkable resin is used as a crosslinkable resin, the liquid thermal crosslinkable resin is semi-crosslinked after the step of injecting the liquid thermal crosslinkable resin into a mold or coating the substrate. Characterized in that it comprises a step.
상기 열가교성 수지를 반가교시킨다는 것은 액체상의 열가교성 수지를 가교 반응이 완전히 완결되지 않는 온도에서 소정시간 가열하여 점성이 큰 액체상의 열가교성 수지로 만드는 것을 의미한다. 상기 반가교 상태의 열가교성 수지는 금속 메쉬층의 오염과 제조 시간을 단축시킬 수 있다.Semi-crosslinking the thermally crosslinkable resin means heating the liquid thermally crosslinkable resin at a temperature at which the crosslinking reaction is not completely completed to form a highly viscous liquid thermally crosslinkable resin. The heat crosslinkable resin in the semi-crosslinked state can reduce the contamination and manufacturing time of the metal mesh layer.
액체상의 가교성 수지에 금속 메쉬층의 일면만을 침지시키는 과정은 침지되는 금속 메쉬층의 높이를 조절하여 달성되거나, 액체상의 가교성 수지의 점도를 조절하여 금속 메쉬층이 액체상의 가교성 수지 위에 떠 있는 상태로 조절하거나, 표면장력을 이용하여 달성될 수 있다. 상기에서 가교성 수지의 점도를 조절하는 방법은 가교성 수지를 반가교시키는 방법을 포함한다. The process of immersing only one surface of the metal mesh layer in the liquid crosslinkable resin is achieved by adjusting the height of the metal mesh layer being immersed, or by adjusting the viscosity of the liquid crosslinkable resin so that the metal mesh layer floats on the liquid crosslinkable resin. It can be achieved by adjusting the surface tension or by using surface tension. The method of controlling the viscosity of crosslinkable resin above includes the method of semi-crosslinking crosslinkable resin.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (a) 단계 전에 액체상의 가교성 수지에 침지되지 않을 금속 메쉬층의 다른 일면을 마스크로 마스킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 가교성 수지에 금속 메쉬층의 일면을 침지시키기 전에 금속 메쉬층의 다른 일면을 마스크로 마스킹하면, 가교성 수지에 침지된 금속 메쉬층의 다른 일면이 가교된 수지에 매립되어 표면에 노출되지 않도록 공정을 용이하게 진행할 수 있다. 본 발명에 따른 마스킹 방법은 금속 메쉬층을 액체상의 가교성 수지에 침지시키기 전에 금속 메쉬층의 일면에 접착과 탈착이 용이한 접착 테이프를 결합시키는 것이다. 일면이 접착 테이프와 결합된 금속 메쉬층은 액체상의 가교성 수지에 침지되는 과정에서 접착 테이프와 결합된 일면이 가교성 수지에 침지되지 않도록 도와준다. 상기 접착 테이프는 가교성 수지가 열 또는 빛에 의하여 가교되어 경화된 후 제거될 수 있다. 상기 가교성 수지에 침지되지 않을 금속 메쉬층의 다른 일면은 이 후 도전성 물질과 접촉되는 부분이므로, 마스크를 이용한 본 발명에 의하여 제조 공정 중 절연체인 상기 가교성 수지에 의해 상기 금속 메쉬층의 도전성 물질과 접촉될 다른 일면이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에서 상기 마스크 및 마스킹하는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사 용되는 방법이 모두 이용 가능하며, 특별히 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, before the step (a) is characterized in that it comprises the step of masking the other side of the metal mesh layer that will not be immersed in the liquid phase crosslinkable resin with a mask. In this way, when the other surface of the metal mesh layer is masked with a mask before the surface of the metal mesh layer is immersed in the crosslinkable resin, the other surface of the metal mesh layer immersed in the crosslinkable resin is embedded in the crosslinked resin and is not exposed to the surface. The process can be easily carried out so as not to. The masking method according to the present invention is to bond an easy-to-adhesive and detachable adhesive tape to one surface of the metal mesh layer before the metal mesh layer is immersed in the liquid crosslinkable resin. The metal mesh layer having one side bonded to the adhesive tape helps to prevent one side bonded to the adhesive tape from being immersed in the crosslinkable resin in the process of being immersed in the liquid crosslinkable resin. The adhesive tape may be removed after the crosslinkable resin is crosslinked and cured by heat or light. Since the other surface of the metal mesh layer that will not be immersed in the crosslinkable resin is a part which comes into contact with the conductive material afterwards, the conductive material of the metal mesh layer by the crosslinkable resin which is an insulator during the manufacturing process according to the present invention using a mask. It is possible to prevent contamination of the other surface to be in contact with. In the present invention, the mask and the method of masking are all methods commonly used in the art to which the present invention belongs, and are not particularly limited.
본 발명에 의한 또 다른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Another method for producing an electrode for dye-sensitized solar cells according to the present invention is characterized by including the following steps.
(a') 금속 메쉬층의 일면에 액체상의 가교성 수지를 도포하는 단계(a ') applying a liquid crosslinkable resin to one surface of the metal mesh layer
(b') 상기 가교성 수지를 가교시키는 단계(b ') crosslinking the crosslinkable resin;
즉, 금속 메쉬층 위에 가교성 수지를 도포한 후에 가교 반응을 진행시켜 금속 메쉬층과 가교성 수지를 접착시킨다.That is, after crosslinking resin is apply | coated on a metal mesh layer, crosslinking reaction is advanced and the metal mesh layer and crosslinkable resin are adhere | attached.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 상기 (a') 단계 이전에 상기 액체상의 가교성 수지(121, 141)에 도포되지 않을 금속 메쉬층(122, 142)의 다른 일면을 주형 내부의 밑면 또는 기판 상에 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 고정시키는 방법은 특별히 제한되지는 않으며, 통상적으로 사용되는 접착제 등을 사용하거나 금속 메쉬층의 형태로 음각된 주형이나 기판에 상기 금속 메쉬층의 일부를 끼워 고정시킬 수 있다.In the method for manufacturing an electrode for a dye-sensitized solar cell according to the present invention, another surface of the metal mesh layers 122 and 142 that will not be applied to the liquid
상기 (a') 단계의 가교성 수지를 도포하는 방법은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이 사용될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 액체상의 가교성 수지를 상기 주형에 주입하거나 기판에 코팅하는 방법이 사용될 수 있다.The method of applying the crosslinkable resin of step (a ') may be a method commonly used in the art to which the present invention pertains. In one embodiment of the present invention, the liquid phase crosslinkable resin is injected into the mold. Or a method of coating the substrate may be used.
또한, 상술한 바와 같이 가교성 수지로 열가교성 수지를 사용할 경우에는 반가교시킨 열가교성 수지를 사용하여 도포할 수 있다.In addition, when using a thermal crosslinkable resin as a crosslinkable resin as mentioned above, it can apply | coat using the semicrosslinked heat crosslinkable resin.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법 상기 (a') 단계 전에 액체상의 가교성 수지에 침지되지 않을 금속 메쉬층의 다른 일면을 마스크로 마스킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Method for manufacturing electrode for dye-sensitized solar cell according to the present invention is characterized in that it comprises a step of masking the other surface of the metal mesh layer that will not be immersed in the liquid cross-linkable resin before the step (a ').
마스킹을 하는 이유는 상술한 바와 같으며, 상기 마스크는 이후 (b') 단계 이후에 제거하며, 다음으로 상기 주형 또는 기판을 제거하여 염료감응 태양전지용 전극을 제조하였다.The reason for masking is as described above, the mask is removed after the step (b '), and then the mold or substrate was removed to prepare a dye-sensitized solar cell electrode.
상기 액체상의 가교성 수지(121, 141)는 열가교성 또는 광가교성 수지일 수 있으며, 투명하고 유리전이온도가 150℃이상이 되는 것이라면 특별히 제한되지는 않는다. The liquid crosslinkable resins 121 and 141 may be thermal crosslinkable or photocrosslinkable resins, and are not particularly limited as long as they are transparent and have a glass transition temperature of 150 ° C. or higher.
본 발명에서는 사용되는 열가교성 수지는 폐놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지 및 폴리아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 특히 폴리이미드의 사용하는 경우가 보다 바람직한데, 그 이유는 폴리이미드는 유리전이온도가 350℃이므로 내열성이 우수하며 수분에 대한 저항성이 높고, 기계적 성질과 가요성이 우수하기 때문이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 광가교성 수지는 아크릴레이트계 수지 등일 수 있다.In the present invention, the heat crosslinkable resin used may be any one selected from the group consisting of phenolic resins, urea resins, melamine resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, alkyd resins, silicone resins, urethane resins, and polyamide resins. The use of the polyimide is more preferable, since the polyimide has a glass transition temperature of 350 ° C., which is excellent in heat resistance, high in water resistance, and excellent in mechanical properties and flexibility. In addition, the photocrosslinkable resin used in the present invention may be an acrylate resin.
상기 가교성 수지는 열가교성 수지의 경우에는 가교 반응이 일어나는 온도까지 소정 시간 동안 단계적으로 가열하여 가교 반응을 진행시키고, 광가교성 수지의 경우에는 가교 반응이 일어나는 특정한 파장의 빛을 소정 시간 동안 조사하여 가교 반응을 진행시킨다. 이러한 가교 반응이 진행되면서 가교성 수지(121, 141)에 침지된 금속 메쉬층(122,142)의 일부가 가교성 수지와 접착되어 투명 전극(120a,140a) 이 형성된다. 상기 투명 전극(120a, 140a)은 가교성 수지(121, 141)가 종래의 투명 기판의 역할을 하고, 금속메쉬층(122, 142)이 종래의 도전층의 역할은 한다.In the case of the thermal crosslinkable resin, the crosslinkable resin is gradually heated to a temperature at which the crosslinking reaction occurs for a predetermined time to proceed with the crosslinking reaction. The crosslinking reaction proceeds. As the crosslinking reaction proceeds, a part of the metal mesh layers 122 and 142 immersed in the crosslinkable resins 121 and 141 are bonded to the crosslinkable resin to form
상기 금속 메쉬층(122, 142)의 선폭과 선 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나 선폭은 5 내지 10㎛, 선두께는 3 내지 50㎛인 것이 바람직한데, 그 이유는 메쉬층의 불투명성에 의한 광투과율을 억제하고, 메쉬층에 의한 기판 요철에 기인하는 금속 산화물층(111)의 도포 및 투명 전극(121a) 접합의 난이도를 조절하는데 유리하기 때문이다. 이 경우 선폭 및 선두께는 금속 메쉬층을 구성하는 선의 전기저항도와 관련된 인자로 이를 조절하여 전극의 전기저항도를 용이하게 조절할 수 있다. 즉, 선폭 및 선두께의 수치를 높게 유지하여 전극의 전체 저항을 감소시킬 수 있다. 금속 메쉬층을 구성하는 금속물질은 종래의 전극물질로 이용되던 인듐 주석 산화물과 같은 금속산화물에 비하여 전기저항도가 현저하게 낮으므로 전극의 형태를 자유롭게 설계할 수 있도록 도와준다. The line width and the line thickness of the metal mesh layers 122 and 142 are not particularly limited, but the line width is preferably 5 to 10 μm and 3 to 50 μm at the top, because the light transmittance due to the opacity of the mesh layer is determined. This is because it is advantageous to suppress the application of the
상기 금속 메쉬층(122, 142)이 형성된 기판의 투과율은 특별히 제한되는 것은 아니나 50 내지 90%로 유지되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 금속 메쉬층의 패턴의 선과 선 사이의 거리, 즉 피치를 크게 함으로써 개구율을 높여 전체 투과율을 증가시킬 수 있으나 높은 개구율은 높은 표면저항을 의미하므로 50 내지 90%로 유지되는 것이 바람직하다.The transmittance of the substrate on which the metal mesh layers 122 and 142 are formed is not particularly limited, but is preferably maintained at 50 to 90%. Because, by increasing the distance between the line and the line of the pattern of the metal mesh layer, that is, the pitch, the aperture ratio can be increased to increase the total transmittance, but the high aperture ratio means high surface resistance, so it is preferably maintained at 50 to 90%.
상기 금속 메쉬층(122, 142)의 금속 메쉬의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 금속 메쉬 형태는 다수의 개구부들이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 반복되는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 개구부의 형태는 반드시 사각형으로 제한되는 것은 아 니고 원형, 삼각형, 지그재그형 등 임의의 형태일 수 있다. 금속 메쉬의 형태가 사각형이 구조 중 하나는 금속선들이 직물의 형태로 직조된 형태이다. 직물은 위사와 경사가 서로 수직으로 직조된 형태로, 통상적으로 하나의 위사가 연속된 경사의 위쪽과 아래쪽을 순서대로 통과하며 직조된 평직의 형태가 일반적이다. 평직된 직물의 경우는 위사와 경사의 교차점에서 위사 또는 경사가 표면의 위쪽에 위치한 개수가 동일하도록 직조된 형태의 직물이다. 그러나 본 발명에서는 금속 메쉬층의 어느 일면만이 가교성 수지에 침지되므로 비대칭 형태로 직조된 직물의 형태인 것이 바람직하다. 상기 비대칭 형태로 직조된 직물은 어느 일면을 기준으로 위사와 경사의 교차점에서 위쪽에 위치한 개수가 상이한 직물을 의미한다. 이러한 비대칭 형태로 직조된 직물 중 하나는 사틴(satin) 직물이다. 사틴 직물은 상기 비대칭 형태로 직조되어 어느 일면에 위사 또는 경사가 더 많이 노출되도록 직조된 직물을 말한다. 이와 같이 금속 메쉬층이 비대칭으로 직조되면, 표면과 이면의 금속선의 형상이 상이하여 가교성 수지에 금속 메쉬층의 일면만을 침지시키는 것이 용이하게 되고, 어느 일방향으로의 전기전도도를 선택적으로 증가시키는 것도 가능하다. 또한 위사와 경사의 물질을 달리하여, 즉 위사나 경사 중 어느 하나를 비중이 더 낮아지도록 하여 액체상의 가교성 수지에 금속 메쉬층이 쉽게 떠오르도록 하여 일부면만 침지되도록 하는 것을 도울 수 있다.The shape of the metal mesh of the metal mesh layers 122 and 142 is not particularly limited. The metal mesh shape may be formed in a shape in which a plurality of openings are regularly or irregularly repeated. The shape of the opening is not necessarily limited to the quadrangle and may be any shape such as a circle, a triangle, a zigzag shape. Metal mesh is rectangular in shape. One of the structures is metal wires woven in the form of a fabric. The weave is a form in which wefts and warp yarns are woven vertically to each other, typically one weft yarn passes through the top and bottom of the continuous warp in order, and is generally in the form of a woven plain weave. In the case of plain woven fabrics, woven fabrics are formed so that the number of wefts or warp yarns is equal to the number of the weft yarns at the intersection of the warp yarns and the warp yarns. However, in the present invention, since only one surface of the metal mesh layer is immersed in the crosslinkable resin, it is preferable to form a woven fabric in an asymmetrical form. The woven fabric woven in the asymmetrical form refers to a fabric having a different number located at an intersection point of the weft and the warp with respect to one side. One of the fabrics woven in this asymmetric form is a satin fabric. Satin fabric refers to a fabric that is woven in the asymmetrical form so as to expose more weft or warp on either side. When the metal mesh layer is asymmetrically woven in this manner, the shapes of the metal wires on the front and back surfaces are different, so that only one surface of the metal mesh layer is easily immersed in the crosslinkable resin, and the electrical conductivity in any one direction is selectively increased. It is possible. In addition, the material of the weft and the warp may be different, that is, the specific gravity of either the weft or the warp yarn may be lowered so that the metal mesh layer easily floats on the liquid crosslinkable resin so that only a partial surface may be immersed.
상기 금속 메쉬층(122, 142)은 도체를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 백금, 금, 은, 납, 알루미늄, 크롬, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 지르코늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 합금을 사용 할 수 있다. 상기 도체 중 스테인리스 스틸이 보다 바람직한데 그 이유는 반도체 전극(120)의 광흡수층(110) 또는 상대 전극(140)의 촉매 전극(144)의 전자의 흐름을 원활하게 하고 전해질(130)에 대한 우수한 내부식성을 갖기 때문이다.The metal mesh layers 122 and 142 are preferably made of a conductor, for example, stainless steel, platinum, gold, silver, lead, aluminum, chromium, copper, iron, nickel, titanium, zirconium, and alloys thereof. Any one or more alloys selected from the group consisting of can be used. Among the conductors, stainless steel is more preferable because the electrons of the
상기 금속 메쉬층을 포함하는 열가교성 수지로 이루어진 투명 전극(120a, 140a)의 두께는 투과도 또는 가요성, 기계적 강도 등을 고려해서 조절될 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 투명 전극의 두께는 15∼50㎛인 것이 바람직한데, 그 이유는 15㎛ 이하의 경우에는 기계적 강도가 염료감응 태양전지에 사용되는 수준에 미치지 못하게 되고, 50㎛ 이상인 경우에는 빛의 투과율이 떨어지고 가요성이 감소하기 때문이다.The thickness of the
도 5는 본 발명의 일 태양으로 상기 (b)단계 이 후에 상기 금속 메쉬층 위에 전도성 물질을 코팅하여 도전층(123, 143)을 형성한 것을 나타낸 것이다. 만약, 상기 마스크를 사용한 경우라면 마스크를 제거한 후에 도전층을 형성한다.FIG. 5 shows that the
도 5를 참조하면, 본 발명의 투명 전극(120b, 140b)은 상기 도전층(123, 143)을 포함할 수 있으며, 상기 도전층은 전해질(130)로부터 금속 메쉬층(122, 142)을 보호하며 반도체 전극의 투명전극(120b)에 포함되는 경우에는 광흡수층(110)으로부터 발생한 전자가 금속 메쉬층으로 원활하게 흐르게 해주는 접촉 면적 증대부 역활을 한다.Referring to FIG. 5, the
상기 전도성 물질로는 인듐 주석 산화물(ITO), 불소 주석 산화물(FTO), 산화아연-산화갈륨(ZnO-Ga2O3), 산화아연-산화알루미늄(ZnO-Al2O3) 및 산화주석-산화안티 모니(SnO2-Sb2O3)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이들 이외에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT)등의 전도성 고분자도 사용할 수 있다.The conductive materials include indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), zinc oxide-gallium oxide (ZnO-Ga 2 O 3 ), zinc oxide-aluminum oxide (ZnO-Al 2 O 3 ), and tin oxide- It may be any one or more selected from the group consisting of antimony oxide (SnO 2 -Sb 2 O 3 ), but is not necessarily limited thereto. In addition to these, conductive polymers such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT) can also be used.
상기 전도성 물질을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 스퍼터링 법, 화학 기상 증착법(CVD), 스프레이 열분해 증착법(SPD) 등으로 하는 것이 바람직하다. The method of forming the conductive material is not particularly limited, but it is preferable to use a sputtering method, a chemical vapor deposition method (CVD), a spray pyrolysis deposition method (SPD), or the like.
본 발명에 따른 상기 염료감응 태양전지용 전극을 사용한 염료감응 태양전지의 제조방법(도 2의 실시예에 따른)을 하기 도면을 이용하여 보다 상세히 설명한다. A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell using the dye-sensitized solar cell electrode according to the present invention (according to the embodiment of FIG. 2) will be described in more detail with reference to the following drawings.
도 6은 상기 투명 전극(120a) 위에 금속 산화물 입자를 포함하는 페이스트를 코팅한 후 열처리하여 금속 산화물 다공성막(110)을 형성한 것을 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 상기 페이스트는 금속 산화물 입자 이외에 금속 산화물 다공성막의 특성을 향상시키기 위해 고분자, 도전성 미립자 또는 광산란자 등이 첨가될 수 있다. FIG. 6 shows that the metal oxide
상기 금속 산화물 입자는 티타늄 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 스트론튬 산화물, 인듐 산화물, 이리듐 산화물, 란탄 산화물, 바나듐 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니오븀 산화물, 마그네슘 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물, 사마륨 산화물, 갈륨 산화물 및 스트론튬 티타늄 산화 물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.The metal oxide particles include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, strontium oxide, indium oxide, iridium oxide, lanthanum oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, scandium oxide, It may be one or more selected from the group consisting of samarium oxide, gallium oxide and strontium titanium oxide.
상기 페이스트에 첨가되는 고분자는 다공성막의 다공성, 분산성 및 점도를 증가시켜, 다공성막의 성막성 및 접착성을 향상시키는 역할을 한다. 적절한 고분자로는 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol, PEG), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide, PEO), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리비닐피리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 등이 있다. 이러한 고분자는 다공성막의 형성 방법 및 형성 조건을 고려하여 적절한 분자량으로 선택될 수 있다.The polymer added to the paste increases the porosity, dispersibility, and viscosity of the porous membrane, thereby improving the film formation and adhesion of the porous membrane. Suitable polymers include polyethyleneglycol (PEG), polyethyleneoxide (PEO), polyvinylalcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and the like. Such a polymer may be selected at an appropriate molecular weight in consideration of the formation method and formation conditions of the porous membrane.
상기 페이스트에 첨가되는 도전성 미립자는 여기 전자의 이동성을 향상시킬 수 있다. 이러한 도전성 미립자는 인듐주석산화물 등이 있다.Electroconductive fine particles added to the said paste can improve the mobility of an excitation electron. Such conductive fine particles include indium tin oxide and the like.
상기 페이스트에 첨가되는 광산란자는 태양 전지 내에서 이동하는 광의 경로를 연장시켜, 태양 전지의 광전변환 효율을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 광산란자는 다공성막을 구성하는 금속 산화물 입자와 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 광산란 효과를 고려할 때 100㎚ 이상의 평균 입경을 가지는 것이 바람직하다.The light scatterer added to the paste extends the path of light moving in the solar cell, thereby improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. The light scatterer may be made of the same material as the metal oxide particles constituting the porous membrane, and in consideration of the light scattering effect, it is preferable to have an average particle diameter of 100 nm or more.
상기 페이스트를 코팅하는 방법으로는 닥터 블레이드법, 스크린 인쇄법, 스핀 코팅법, 스프레이 법, 습식 코팅법 등 다양한 방법이 적용될 수 있다. 여기서, 코팅법에 따라 적절한 페이스트를 선택하는 것이 바람직하다.As a method of coating the paste, various methods such as a doctor blade method, a screen printing method, a spin coating method, a spray method, and a wet coating method may be applied. Here, it is preferable to select an appropriate paste according to the coating method.
상술한 바와 같이 상기 페이스트는 금속 산화물 외에 고분자, 광산란자 및 도전성 미립자를 더 포함하고 있고, 상기 페이스트의 열처리는 바인더가 첨가된 경우에는 450 내지 600℃에서 30분간 수행될 수 있으며, 바인더가 첨가되지 않은 경우에는 200℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 그러나, 이는 페이스트의 조성 등 에 의해 달라질 수 있으므로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. As described above, the paste further includes a polymer, a light scatterer, and conductive fine particles in addition to the metal oxide, and the heat treatment of the paste may be performed at 450 to 600 ° C. for 30 minutes when a binder is added. If not, it may be carried out at a temperature of 200 ℃ or less. However, this may vary depending on the composition of the paste, but the present invention is not limited thereto.
상기 금속 산화물 다공성막은 나노 미터 수준의 평균 입경을 가지는 금속 산화물 입자들이 균일하게 분포하여 다공성을 유지하는 것이 바람직하다.The metal oxide porous membrane preferably maintains porosity by uniformly distributing metal oxide particles having an average particle size of nanometer level.
도 7은 염료를 용해시킨 알콜 용액에 금속 산화물 다공성막이 형성된 투명기판을 소정 시간 정도 침지시켜, 다공성막에 염료가 흡착되어 광흡수층을 형성한 것을 나타낸 것이다.FIG. 7 illustrates that a light absorbing layer is formed by adsorbing a dye onto a porous membrane by immersing a transparent substrate on which a metal oxide porous membrane is formed in an alcohol solution in which a dye is dissolved.
도 7을 참조하면, 상기 다공성막(111)에 흡착된 염료(112)는 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir) 등의 금속 복합체 형태의 산화물, 또는 루비듐(Ru) 복합체를 포함하여 가시광을 흡수할 수 있는 물질이면 특별히 제한되지는 않는다. 이외에도 가시광선의 장파장 흡수를 개선하여 광전변환 효율을 향상시킬 수 있는 염료, 전자 방출이 용이한 염료, 유기 염료 등이 적용될 수 있다. 상기 유기 염료는 단독으로 사용하거나 루테늄 복합체와 혼합하여 사용될 수 있는데, 이러한 유기 염료로는 쿠마린(coumarin), 포피린(porphyrin), 키산틴(xanthene), 리보플라빈(riboflavin), 트리페닐메탄(triphenylmethan) 등이 있다.Referring to FIG. 7, the
도 8은 상기 투명 전극(140a) 위에 촉매 전극(144)을 형성한 것을 나타낸 것이다.8 illustrates that the
도 8을 참조하면, 상기 촉매전극(144)의 재료는 특별히 제한되는 것은 아니며 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 이리듐, 오스듐, 산화텅스텐(WO3), 산화티타 늄(TiO2) 및 탄소(C) 등을 사용할 수 있다. Referring to FIG. 8, the material of the
상기 촉매 전극(144)의 코팅 방법은 특별히 제한되지 않으며, 물리 기상 증착(전해 도금, 스퍼터링, 전자빔 증착 등) 또는 습식 코팅(스핀 코팅, 침지 코팅, 플로우 코팅 등)등의 방법으로 코팅될 수 있다. 일례로, 촉매 전극이 백금으로 이루어지는 경우에는, 투명 전극위에 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol,IPA)등의 유기 용제에 H2PtCl6이 용해된 용액을 습식 코팅 후 공기 또는 산소 분위기에서 400℃의 온도로 열처리하는 방법이 적용될 수 있다. The coating method of the
도 9는 반도체 전극(120)과 상대 전극(140)이 서로 대향되도록 반도체 전극과 상대 전극을 배치시킨 후, 접착제(151)를 사용하여 반도체 전극과 상대 전극을 접합한 것을 나타낸 것이다.FIG. 9 illustrates that the
도 9를 참조하면, 상기 접착제(151)는 특별히 제한되는 것은 아니며, 열가소성 고분자 필름, 에폭시 수지, 자외선 경화제 등을 사용할 수 있다. 접착제로 열가소성 고분자 필름을 사용하는 경우에는, 반도체 전극과 상대 전극 사이에 열가소성 고분자 필름을 위치시킨 후 가열 압착하여 반도체 전극과 상대 전극을 접합시킨다.9, the adhesive 151 is not particularly limited, and a thermoplastic polymer film, an epoxy resin, an ultraviolet curing agent, or the like may be used. In the case of using the thermoplastic polymer film as the adhesive, the thermoplastic polymer film is placed between the semiconductor electrode and the counter electrode, followed by heat compression to bond the semiconductor electrode and the counter electrode.
도 10은 상대 전극에 형성된 홈(160)을 통해 전해질(130)을 주입한 후, 접착제(152) 및 커버 글라스(170)를 사용하여 이 홀을 밀봉한 것을 나타낸 것이다.10 shows that the hole is sealed using the adhesive 152 and the
도 10을 참조하면, 상기 전해질(130)은 특별히 제한되지는 않으나, 요오드의 아세토니이트릴 용액. NMP 용액, 3-메톡시프로피오나이트릴 등의 전해액이나 트리페닐메탄, 카르바졸, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아 민(TPD)과 같은 고체 전해질을 사용하여 형성될 수 있다. 특히 가요성 태양전지의 경우에는 고체 전해질을 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 10, the
이와 같은 구조를 갖은 본 발명에 따른 금속 메쉬층을 포함하는 염료감응 태양전지용 전극을 포함하는 염료감응 태양전지의 제조방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 종래기술에 알려져 있는 어느 방법이나 제한 없이 사용할 수 있다.The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell including the electrode for dye-sensitized solar cell including the metal mesh layer according to the present invention having such a structure is not particularly limited, and any method known in the art may be used without limitation. .
실시예 1Example 1
염료감응 태양전지용 전극제조Manufacture of Electrode for Dye-Sensitized Solar Cell
실시예 1-(1)Example 1- (1)
가교성 수지로 열가교성 수지를 사용하여 염료감응 태양전지용 전극을 제조하였다. 액체상의 열가교성 수지는 Richard Blaine International, Inc에서 제조한 인 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산을 사용하였으며, 금속 메쉬층은 보프사에서 제조한 두께 20㎛, 메쉬 간격이 인치(inch)당 500 가닥인 것을 사용하였다.A thermally crosslinkable resin was used as the crosslinkable resin to prepare an electrode for a dye-sensitized solar cell. The liquid thermocrosslinkable resin used was polyamic acid, a precursor of phosphorus polyimide, manufactured by Richard Blaine International, Inc. The metal mesh layer was 20 micrometers thick manufactured by Boff, and has a mesh spacing of 500 strands per inch. Was used.
상기 열가교성 수지를 일정한 주형에 주입하거나 기판상에 도포한 다음 상기 금속 메쉬층의 일부를 침지시켰다. 이후 상기 주형 또는 기판을 가열로 속에 넣은 후 폴리아믹산을 단계적으로 가열하여 가교 반응을 진행시켰다. The thermal crosslinkable resin was injected into a constant mold or applied onto a substrate and then a portion of the metal mesh layer was immersed. Thereafter, the template or the substrate was placed in a heating furnace, and the polyamic acid was heated in stages to proceed with the crosslinking reaction.
상기 단계적인 가열은 40℃, 60℃, 120℃, 250℃, 350℃에서 각각 10분간 유지하면서 이루어졌다. The stepwise heating was performed for 10 minutes at 40 ° C., 60 ° C., 120 ° C., 250 ° C., and 350 ° C., respectively.
실시예 1-(2)Example 1- (2)
금속 메쉬층을 주형 내부의 밑면에 또는 기판에 고정시킨 후 열가교성 수지를 도포하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 염료감응 태양전지용 전극을 제조하였다.An electrode for a dye-sensitized solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the metal mesh layer was fixed on the bottom surface of the mold or on a substrate, and then thermally crosslinkable resin was applied.
실시예 1-(3)Example 1- (3)
폴리이미드의 전구체인 액상의 폴리아믹산을 40℃, 60℃, 120℃, 150℃에서 각각 10분간 유지하면서 단계별로 온도를 올려 반경화된 액체상의 폴리아믹산을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 또는 실시예 2와 같은 방법으로 염료감응 태양전지용 전극을 제조하였다.Except for using the liquid polyamic acid semi-cured by raising the temperature step by step while maintaining the liquid polyamic acid precursor of the polyimide at 40 ℃, 60 ℃, 120 ℃, 150 ℃ each 10 minutes or An electrode for a dye-sensitized solar cell was manufactured in the same manner as in Example 2.
도 1은 일반적인 염료감응 태양전지의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic view for explaining the principle of operation of a general dye-sensitized solar cell.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 것이다.2 illustrates a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 것이다.3 illustrates a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 개략도이다.4 is a schematic view of an electrode for dye-sensitized solar cells according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전극의 상기 금속 메쉬층 위에 전도성 물질을 코팅하여 도전층을 형성한 것을 나타낸 것이다.Figure 5 shows that the conductive layer is formed by coating a conductive material on the metal mesh layer of the electrode for a dye-sensitized solar cell according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 투명 전극위에 금속 산화물 입자를 포함하는 페이스트를 코팅한 후 열처리하여 금속 산화물 다공성막을 형성한 것을 나타낸 것이다.FIG. 6 shows that a metal oxide porous membrane is formed by coating a paste including metal oxide particles on a transparent electrode according to the present invention and then performing heat treatment.
도 7은 본 발명에 따른 염료를 용해시킨 알콜 용액에 금속 산화물 다공성막이 형성된 투명기판을 소정 시간 정도 침지시켜, 다공성막에 염료가 흡착되어 광흡수층을 형성한 것을 나타낸 것이다.FIG. 7 shows that a light absorbing layer is formed by adsorbing a dye on a porous membrane by immersing a transparent substrate on which a metal oxide porous membrane is formed in an alcohol solution in which a dye is dissolved according to the present invention for a predetermined time.
도 8은 본 발명에 따른 투명 전극 위에 촉매 전극을 형성한 것을 나타낸 것이다.8 shows that the catalyst electrode is formed on the transparent electrode according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 반도체 전극과 상대 전극이 서로 대향되도록 반도체 전극과 상대 전극을 배치시킨 후, 접착제를 사용하여 반도체 전극과 상대 전극을 접합한 것을 나타낸 것이다.9 illustrates that the semiconductor electrode and the counter electrode are disposed such that the semiconductor electrode and the counter electrode face each other, and then the semiconductor electrode and the counter electrode are bonded using an adhesive.
도 10은 본 발명에 따른 상대 전극에 형성된 홈을 통해 전해질을 주입한 후, 접착제 및 커버 글라스를 사용하여 이 홀을 밀봉한 것을 나타낸 것이다.10 shows that the hole is sealed using an adhesive and a cover glass after the electrolyte is injected through the groove formed in the counter electrode according to the present invention.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20080100716 | 2008-10-14 | ||
| KR1020080100716 | 2008-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100041666A KR20100041666A (en) | 2010-04-22 |
| KR101101117B1 true KR101101117B1 (en) | 2012-01-05 |
Family
ID=42217354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090066802A KR101101117B1 (en) | 2008-10-14 | 2009-07-22 | Method for manufacturing electrode for dye-sensitized solar cell, the electrode manufactured by the same, and dye-sensitized solar cell comprising the electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101101117B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101270808B1 (en) * | 2011-03-31 | 2013-06-05 | 부산대학교 산학협력단 | Electronic Device Built-In with Mesh Electrodes And Manufacturing Method Thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000243990A (en) * | 1999-02-18 | 2000-09-08 | Dainippon Printing Co Ltd | Solar-cell cover film and manufacture thereof, and solar-cell module using same |
| KR100764362B1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-10-08 | 삼성전자주식회사 | Transparent electrode for a solar cell, preparaton method thereof and a semiconductor electrode comprising the same |
-
2009
- 2009-07-22 KR KR1020090066802A patent/KR101101117B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000243990A (en) * | 1999-02-18 | 2000-09-08 | Dainippon Printing Co Ltd | Solar-cell cover film and manufacture thereof, and solar-cell module using same |
| KR100764362B1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-10-08 | 삼성전자주식회사 | Transparent electrode for a solar cell, preparaton method thereof and a semiconductor electrode comprising the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100041666A (en) | 2010-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9040816B2 (en) | Methods and apparatus for forming photovoltaic cells using electrospray | |
| KR100658263B1 (en) | Tandem structured photovoltaic cell and preparation method thereof | |
| US6936761B2 (en) | Transparent electrode, optoelectronic apparatus and devices | |
| KR100589322B1 (en) | High efficient dye-sensitized solar cell and fabrication method thereof | |
| US20080115829A1 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
| US20100294350A1 (en) | Photo-electrode comprising conductive non-metal film, and dye-sensitized solar cell comprising the same | |
| US20090114278A1 (en) | Dye-sensitized solar cell and fabrication method thereof | |
| KR100927660B1 (en) | Dye-Sensitized Solar Cells and Manufacturing Method Thereof | |
| US20120103400A1 (en) | Wet solar cell module | |
| JP5456054B2 (en) | Wet solar cell and wet solar cell module | |
| KR20120113223A (en) | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR101140784B1 (en) | Preparation method of dye-sensitized solar cell module including scattering layers | |
| JP4836473B2 (en) | PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND PHOTOVOLTAIC POWER | |
| US20150206663A1 (en) | Opto-electronic device | |
| JPWO2005122322A1 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
| JP2005142089A (en) | Forming method of porous semiconductor electrode, manufacturing method of electrode board for dye-sensitized solar cell, electrode board for dye-sensitized solar cell, and the dye-sensitized solar cell | |
| US20110061722A1 (en) | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method of the same | |
| KR101101117B1 (en) | Method for manufacturing electrode for dye-sensitized solar cell, the electrode manufactured by the same, and dye-sensitized solar cell comprising the electrode | |
| KR20110034924A (en) | Dye sensitized and ligand to metal charge transfer hybrid solar cell comprising negative electrode including nano oxide layer adsorbed with dye and ligand and preparation method thereof | |
| JP2010073416A (en) | Dye-sensitized solar cell of double-side light reception | |
| KR20100005747A (en) | A preparation method of photoelectrode for transparent color dye-sensitized solar cell and the dye-sensitized solar cell using the same | |
| JP2010277999A (en) | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method | |
| JP5424165B2 (en) | Electrode for dye-sensitized solar cell, method for producing the same, and dye-sensitized solar cell | |
| KR101272781B1 (en) | Dye-Sensitized Solar Cell And Method Of Fabricating The Same | |
| KR102311516B1 (en) | Dye-sensitized thermoelectric generator utilizing bipolar conduction in single element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140924 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |