KR101134787B1 - 염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지 단위모듈은 로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장되며, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하다. 또한, 노출된 도 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능하다. 예를 들면, 개방된 접합 공간에서의 기계적 방식의 물리적, 전기적 접합이 가능하다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지 단위모듈은 로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장되며, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하다. 또한, 노출된 도 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능하다. 예를 들면, 개방된 접합 공간에서의 기계적 방식의 물리적, 전기적 접합이 가능하다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하고, 노출된 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능한 구조의 염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다 .
1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다.
염료감응태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조단가가 현저기 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 실리콘 태양전지와 달리 염료감응태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.
도 1은 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지의 단위 셀 구성을 나타내는 평면도이고, 도 2는 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지를 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 1과 2를 참조하면, 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지는 제 1 기판(2)과 제 2 기판(4)이 서로 접합된 샌드위치 구조를 갖고, 제 2 기판(4)에 대향되는 제 1 기판(2)의 면에는 FTO 등의 전도성 물질(22)이 있고, 상기 전도성 물질(22) 상에는 TiO2 등의 나노입자 산화물층(6)이 있으며, 상기 산화물층(6) 상에는 염료분자가 흡착되어 있고, 제 1 기판에 대향되는 제 2 기판의 면에는 전도성 물질(22) 및 백금이 코팅되어 있다. 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간에는 전해질(18)이 충진되어 있고, 상기 제 1 기판(2), 제2 기판(4), 전해질(18)로 이루어진 단위를 하나의 셀(cell)로 하여 다수의 셀을 금속 그리드(grid, 10)로 Z-serise 형태의 직렬 모듈 구성으로 연결설치되어 구성된다. 이때, 상기 그리드는 통상적으로 전해질에 취약하므로 상기 그리드(10)의 외부를 밀봉부재(14)로 감싸 전해질(18)과 접촉되는 것을 방지하고, 전체 염료감응 태양전지 중 외측에 위치하는 염료감응 태양전지의 벽면을 밀봉부재(14)로 마감시켜 전해질이 외부로 누액되는 것을 방지한다. 상기 그리드(10)는 제 1 기판(2)에서 연장되는 제 1 그리드 및 제 2 기판(4)에서 연장되는 제 2 그리드가 상호 접합된 구조로서, 일반적으로 은과 같은 금속의 페이스트가 사용된다.
이와 같은 구조의 염료감응 태양전지 모듈의 상부 기판과 하부 기판은 도 1과 2에서 보는 바와 같이, 상부 기판과 하부 기판(이것은 상부 전극과 하부 전극에 대응된다)이 서로 반대 방향으로 돌출된 형태로서, 하나의 모듈에서 돌출된 하부 기판의 하부 전극은 다시 인접한 모듈의 상부 전극에 전기적으로 연결되는 구조이어야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 모듈들을 연결시킨 후의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 각 모듈들은 물리적으로 인접한 태양전지 모듈에 접합되어야 할 뿐만 아니라, 이러한 상기 접합을 통하여 상부 전극과 하부 전극들은 서로 전기적으로 연결하여야 한다.
예를 들면, 도 3에서 태양전지 모듈 A의 상부 전극(22a)는 인접한 태양전지 모듈 B의 하부 전극(22b)와 전기적으로 연결되어야 한다. 즉, 모듈들의 접합은 각 모듈들의 견고한 물리적 연결뿐만 아니라 충분한 전도성 또한 보장되어야 한다.
이러한 전도성 접합 물질로서 폴리이미드와 같은 전도성 고분자가 있다. 하지만, 이러한 전도성 고분자는 전도성 자체가 떨어지기 때문에 그 효용성은 매우 약하다.
두 번째의 접착 방식으로, 상기 인접한 모듈의 오버랩 영역(즉, 인접한 모듈의 상부 전극과 하부 전극이 중첩되는 영역)에 전도성 금속 볼을 포함하는 접착 물질을 도포하는 방식이 있다. 하지만, 상기 방식 또한 기판상의 전도성 전극에 금속 볼이 반드시 물리적으로 접촉하여야 하며, 만약 유기 재료가 일반적인 접착물질이 금속볼과 전도성 전극의 물리적 접촉을 저해시키는 경우라면, 충분한 전도도를 달성할 수 없을 것이다. 더 나아가, 마이크로 단위의 금속 볼을 사용하는 경우, 실제 물리적으로 접착되는 면적은 그다지 크지 않을 것이므로, 여러 개의 모듈을 한꺼번에 연결할 때 전체 모듈의 무게 때문에 일부의 연결부가 이격될 수 있다.
세 번째 접착 방식으로, 은과 같은 금속 페이스트를 도포한 후, 이를 소결시키는 방식이 있다. 상기 방식은 고온의 소결 공정을 진행하여야 하므로, 비 경제적이고, 또한 후공정으로서 소결공정을 진행함에 따라 이미 완성된 태양전지 자체의 효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 보다 용이하고, 경제적인 방식으로 태양전지 모듈을 접합할 수 있는, 염료감응 태양전지 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 물리적으로 견고하게 접합되며, 연결부에서의 전기적 전도도가 우수한 방식으로 접합된 염료감응 태양전지 단위 모듈 및 이를 복수 개 구비하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 위하여, 본 발명은 서로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 단위 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 모듈은 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층; 상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극; 상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 전해질로부터 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함하며, 본 발명은 또한 상술한 염료감응 태양전지 단위 모듈을 2개 이상 포함하며, 상기 단위 모듈들의 연장된 제 1 기판은 서로 인접한 모듈의 제 1 기판과 물리적으로 결합된다.
상기 단위 모듈의 연장된 제 1 기판들의 결합은 전도성 금속 물질에 의하여 결합될 수 있으며, 상기 제 2 기판 사이의 공간에는 투명 물질이 충진됨으로써 상기 모듈은 전체적으로 동일한 높이를 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양측으로 소정 너비만큼 더 연장된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하는 단위 모듈을 둘 이상 포함하는 염료감응 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 단위 모듈의 기판 중 양측으로 너비가 연장된 제 1 기판을, 인접하는 단위 모듈의 기판 중 양측으로 연장된 또 다른 제 1 기판에 수평으로 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 두 개의 제 1 기판상에 동시에 하나 이상의 접합층을 구비시키는 단계를 포함하는 염료감응 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 접합층 상에 투명 물질이 상기 제 2 기판과 동일 높이로 충진될 수 있으며, 상기 접합층은 금속 플레이트 또는 금속 테이프일 수 있다.
상기 단위 모듈은 또한 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 각각 적층된 전도성 물질층; 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층; 상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극; 상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 전해질로부터 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하는 단위 모듈을 둘 이상 포함하며, 상기 제 1 기판은 제 2 기판보다 양측으로 소정 길이만큼 연장된 염료감응 태양전지의 제조방법에 있어서, 양 측으로 제 1 기판을 수용할 수 있는 홈이 구비된 고정부의 일 측 홈에 단위 모듈 중 어느 하나의 제 1 기판을 넣어서 고정시키는 단계; 상기 고정부의 타 측 홈에 또 다른 단위 모듈의 제 1 기판을 넣어서 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 고정부는 전도성 금속 물질을 포함하며, 상기 홈의 높이는 제 1 기판의 높이보다 같거나, 적다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하다. 또한, 노출된 도 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능하다. 예를 들면, 개방된 접합 공간에서의 기계적 방식의 물리적, 전기적 접합이 가능하다.
도 1, 2는 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지의 단위 셀 구성을 나타내는 평면도, 단면도이다. 이다.
도 3은 종래의 염료감응형 태양전지의 단위 모듈을 결합한 후의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈의 단면도이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈을 접합시켜, 염료감응 태양전지 모듈을 제조하는 각 단계를 설명하는 도면이다.
도 8 및 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 결합 고정부 및 결합예를 설명하는 도면이다.
도 3은 종래의 염료감응형 태양전지의 단위 모듈을 결합한 후의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈의 단면도이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈을 접합시켜, 염료감응 태양전지 모듈을 제조하는 각 단계를 설명하는 도면이다.
도 8 및 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 결합 고정부 및 결합예를 설명하는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈의 단면도이다. 본 명세서에서 단위 모듈은 물리적으로 하나의 기판 단위를 의미하는 것으로서, 상기 단위 모듈에는 하나 이상의 단위 셀이 포함될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈은 서로 대향하는 두 개의 기판(제 1 기판(310), 제 2 기판(320))을 포함한다.
상기 제 1 기판(310)과 제 2 기판(320) 상에는 FTO, ITO와 같은 투명전극 물질층(330a, 330b)이 적층되며, 상기 전도성 물질층을 통하여 내부에서 생성된 전자, 전하가 외부로 이동하게 된다.
본 발명은 특히 상부에 전도성 물질층이 적층된 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 하나(도 3에서는 제 1 기판(310)이나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다)는 이에 대향하는 다른 기판보다 더 넓은 너비를 갖는다. 즉, 종래 기술의 경우 동일한 너비의 기판들을 서로 엇갈리게 구성하였으나, 본 발명은 두 개의 기판 중 어느 하나를 더 넓게 구성한다. 즉, 상하로 전하, 전자를 외부로 이동시키는 종래 기술과 달리 본 발명은 수평방향으로의 양측으로 전자, 전하가 흐르게 되며, 이러한 셀 구성을 통하여 모듈 간의 접합 효과를 향상시킨다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 기판(310)은 제 2 기판에 비하여 더 넓은 너비를 가지며, 양측으로 소정 너비(d)만큼 더 연장된 구성을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서는 양측으로 동일한 너비만큼 더 연장되나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서는 상기 제 2 기판(320)에 비하여 더 연장된 제 1 기판(310)의 너비부(310a, 310b)가 인접한 모듈간의 접합 영역으로 기능하는 구성을 제공하는데, 모듈 간의 접합은 다음에 보다 상세히 설명한다.
도 4를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈을 구성하는 두 기판 중 하나는 다른 기판에 비하여 보다 넓은 너비를 가지며, 소정 너비만큼 연장된다. 더 나아가, 상기 단위 모듈에는 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층(330a) 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층(340)과, 상기 나노입자 산화물층(340)이 구비된 기판(여기에서는 제 1 기판, 310)에 대향하는 또 다른 기판(여기에서는 제 2 기판, 320)상의 전도성 물질층(330b) 위에 구비되며, 백금과 같은 물질로 이루어진 상대전극(350)을 포함한다. 특히 이러한 구성은 단위 모듈의 단위 셀을 이루는 것으로, 상기 단위 셀은 하나이거나, 도 4에서 보는 바와 같이 복수 개일 수 있다. 이 경우, 복수 개의 단위 셀은 물리적으로는 구분되나, 전기적으로는 연결되는 기술적 구성을 갖는데, 상기 물리적 구분은 밀봉부재(360)에 의하여, 상기 전기적 연결은 두 기판과 동시에 접촉하는 금속 그리드(370)에 의하여 이루어진다. 상기 두 기판 사이에는 또한 전해질(380)이 충진된다. 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 각 요소의 기능과 효과는 이미 알려진 바와 같으니, 이하 생략한다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈을 접합시켜, 염료감응 태양전지 모듈을 제조하는 각 단계를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 하부의 제 1 기판(310A)이 양측으로 연장된 제 1 모듈(A)과 동일하게 하부의 제 1 기판(310B)이 양측으로 연장된 제 2 모듈(B)이 수평으로 서로 접근하여, 물리적으로 접촉하게 된다. 두 모듈에서 양측으로 연장된 하부 기판이 접촉함으로써 생성된 개방 영역(410, 이하 접합 영역)은 작업자가 위에서 이를 확인가능할 뿐만 아니라, 작업이 가능하다. 동일한 너비의 두 기판을 엇갈리게 구성함으로써 작업자가 물리적으로 접착 공정을 진행할 수 없는 종래 기술과 달리 본 발명은 이와 같이 두 모듈 간의 접합 영역을 노출, 개방시킨 모듈 구성을 제공하며, 이러한 기술 구성은 두 기판의 너비를 달리함으로써 가능하다.
도 6을 참조하면, 상기 두 모듈 사이의 접합 영역(410)에 접합층(420)이 적층된다. 상기 접합층(420)은 두 모듈의 하부 기판을 연결하여, 모듈들을 결합시키는 기능을 수행하는 기술적 수단으로, 예를 들면, 금속 박막과 같은 금속 플레이트가 상기 접합 영역(410)에 접합, 결합 수단으로 구비될 수 있으며, 이 경우 금속 플레이트는 두 모듈의 제 1 기판 각각(310A, 310B)에 물리적 방식으로 고정될 수 있다. 또는 금속 필름이나, 금속 테입 등도 상기 접합층(420)의 일 형태로 가능하다.
특히 상하 전극을 물리적으로 연결함과 동시에 전기적으로 연결하여야 했던 종래 기술에서는 물리적 접착과 전기적 연결이 어느 정도 상쇄되어야만 했었다. 예를 들면, 금속 볼을 유기 접착제와 동시에 사용하는 경우 금속 볼에 의한 접착력 약화(왜냐하면 금속 불은 두 전극에 반드시 물리적으로 접촉하여야 하기 때문에, 필연적으로 접착면적 감소에 의한 접착력 약화가 발생한다)와, 유기 접착제에 의하여 저항이 증가하게 된다.
하지만, 본 발명은 종래 기술과 달리 두 모듈을 수평으로 접촉시킴으로써 별도의 전도성 물질 사용 없이 두 모듈이 먼저 전기적으로 연결될 수 있다. 하지만, 최소한의 전기 저항을 위하여 모듈들을 접합시키는 접합층(420)은 전도성 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 접합층(420)이 구비되는 모듈 간의 접합 영역(410)은 외부에 노출, 개방된 형태이므로, 상기 접합층(420)의 적층 공정(즉, 모듈의 접합 공정)은 상기 접합 영역이 폐쇄된 종래 기술에 비하여 간단하고, 효과적이다.
도 7을 참조하면, 상기 접합층(420)이 제 1 기판(310A, 310B)상의 접합영역(410)에 적층된 이후, 모듈들의 제 2 기판(320A)과 제 2 기판(320B) 사이에는 별도의 충진 물질(430)이 구비된다.
상기 충진 물질(430)은 염료감응 태양전지의 효율을 유지, 향상시키기 위하여, 투명 물질인 것이 바람직하며, 더 나아가, 상기 제 2 기판(320A, 320B)과 동일 높이로 충진되는 것이 바람직하다.
하지만, 상기 충진 물질(430)은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지에 있어서 별도의 전도성 통로로서 기능하지 않으므로, 다양한 유기 재료 등이 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 별도의 충진 물질이 제 2 기판들(320A, 320B) 사이에 충진되지 않을 수 있다.
두 모듈에서 연장된 두 개의 하부 기판을 동시에 접촉시킨 후, 기판 사이의 접촉면 위에 접촉물질(접합층)을 동시에 도포시키는 상기 방식 이외에, 본 발명의 또 다른 일 실시예는 두 모듈의 연장된 기판 사이에 상기 기판들을 양 측으로 고정시키는 고정부를 삽입시키는 기술적 구성을 제공한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 모듈(A, B)과 상기 모듈 사이에 양측으로 상기 모듈의 연장된 기판(701a, 701b)을 수용할 수 있는 홈(704a, 704b)을 포함하는 고정부(703)가 단면 방향으로 개시되며, 상기 고정부의 일 측으로 모듈의 연장된 기판(701a)이 내삽된 이후의 단면을 나타내는 도면이다. 즉, 상기 모듈의 상, 하 대향 기판 중 하부 기판(701a, 701b)은 그 너비가 상부 기판(702a, 702b)의 너비보다 넓으면, 양측으로 소정 길이만큼 더 연장된 것을 알 수 있다. 이러한 구성은 위에서 설명한 바와 동일하다.
도 8의 상단부를 참조하면, 상기 고정부(703)는 두 개의 모듈을 고정시키는 일종의 클립과 같은 기능을 수행하며, 이를 위하여 고정부(703)는 양측으로 소정 높이의 홈(704a, 704b)를 포함하는 구조이다. 더 나아가, 본 발명의 일 실시예에서 상기 고정부(703)는 양 측면으로 내삽되는 기판을 전기적으로도 연결시키는, 전도성 통로로서 기능하므로, 두 기판 상부와 동시에 접촉하는 통로부(704)를 더 포함하며, 이를 동시에 만족시키는 고정부 형상은 도 8에서 도시된 바와 같이 아령 형태가 되며, 전도성 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
도 8의 하단부를 참조하면, 상기 고정부의 일 측에 구비된 홈(704a)에 모듈 A의 제 1 기판(701a)가 넣어지며, 이로써 상기 홈(704a)에 의하여 1 기판이 고정된다. 특히 상기 고정부 홈(703a)의 높이는 전극물질이 도포된 제 1 기판(701a)의 높이와 동일하거나, 또는 이보다 적은 것이 바람직한데, 만약 제 1 기판의 높이보다 크다면 상기 고정부(702)의 홈(703a)은 물리적으로 기판을 고정시키기 어렵다. 즉, 금속과 같이 소정의 탄성을 갖는 물질을 고정부로 사용하는 경우, 물리적으로 기판을 홈(703a)에 넣음에 따라 상기 홈(703a)은 일정 수준만큼 벌어지며, 그 반작용에 의하여 발생하는 탄성력은 이후 홈 내부로 삽입된 기판을 물리적으로 고정시키는 구동력으로 작용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 고정부(703) 물질로 금속을 사용하는 것은, 전기 전도 효과와 함께, 기판을 고정시키는 탄성력 발생의 효과를 동시에 발생시킨다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 모듈(A, B)을 고정부(703)의 양측 홈(704a, 704b)에 넣기 전과 후의 평면도이다.
도 9를 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 모듈은 위에서 보았을 때 하부 기판이 소정 너비만큼 더 연장되며, 제 1 기판(701a, 701b)은 제 2 기판(702a, 702b)에도 불구하고 일부 노출된다.
상기 소정 너비만큼 연장된 하부 기판인 제 1 기판(701a, 701b)들은 고정부(702)의 양측 홈에 각각 넣어지며, 이로써 고정부(702)는 양 측으로 두 개의 모듈, 보다 정확하게는 두 모듈의 제 1 기판(701a, 701b)들을 고정시킨다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 고정부(703)는 소정의 길이(L)를 가지며, 소정 길이에 걸쳐 양측으로 두 모듈(A, B)의 제 1 기판(701a, 701b)를 고정시킨다. 따라서, 상기 고정부의 길이가 길면, 지지체로서의 고정부의 효과는 더욱 커질 수 있다.
본 실시예는 상술한 바와 같이 모듈의 기판 중 그 너비가 연장된 기판을 물리적으로 고정시키는, 클립과 같은 고정부를 두 모듈 사이에 구비시킨다. 이와 같은 구성은 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 모듈들의 결합 공정을 단순화시킨다는 장점이 있다. 더 나아가, 물리적으로 고정된 기판은 소결 공정 등을 통하여 결합시키는 종래 기술에 비하여 단락의 우려가 상대적으로 적다. 또한, 소정의 탄성을 가진 상기 고정부는 외부의 압력 등에 따라 모듈들이 휘어지는 경우에도 탄력적으로 적응하며, 이로써 기판 연결의 내구성을 증가시킨다. 또한, 각 모듈의 색상과 동일하게 구성할 수 있으므로, 시각적인 심미감도 발생시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
310, 310A, 310B : 제 1 기판
320, 320A, 320B : 제 2 기판
330, 340: 전도성 물질층
410 : 접합영역
420 : 접합층
430 : 충진물질
320, 320A, 320B : 제 2 기판
330, 340: 전도성 물질층
410 : 접합영역
420 : 접합층
430 : 충진물질
Claims (12)
- 서로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈을 포함하는 염료감응 태양전지로서, 상기 염료감응 태양전지는,
상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지고, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장된 염료감응 태양전지 모듈을 2개 이상 포함하고, 여기에서 상기 제 1 기판들 각각을 양 측으로 수용할 수 있는 홈을 가지고, 전도성 금속물질을 포함하는 고정부가, 인접한 모듈들의 제 1 기판들 사이에 구비되며, 상기 인접한 모듈들의 제 1 기판 각각은 상기 홈의 내측으로 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 모듈은 ,
상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층;
상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극;
상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 및
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 채워져 있는 전해질로부터 상기 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 2항에 있어서,
상기 고정부에 의하여 고정된 상기 제 1 기판상에는 투명 물질이 채워지며, 상기 투명 물질이 채워진 염료감응 태양전지는 전체적으로 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하는 단위 모듈을 둘 이상 포함하는 염료감응 태양전지의 제조방법에 있어서,
상기 단위 모듈의 기판 중 양측으로 너비가 연장된 제 1 기판을, 인접하는 단위 모듈의 기판 중 양측으로 연장된 또 다른 제 1 기판에 수평으로 접촉시키는 단계;
상기 접촉된 두 개의 제 1 기판상에 접합층을 동시에 구비시키는 단계; 및
상기 접합층을 구비시킨 후, 상기 접합층 상에 투명 물질을 상기 제 2 기판과 동일 높이로 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법. - 삭제
- 제 7항에 있어서,
상기 접합층은 금속 플레이트 또는 금속 테이프인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 단위 모듈은 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 각각 적층된 전도성 물질층;
상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층;
상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극;
상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 및
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 채워지는 전해질로부터 상기 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법. - 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하는 모듈을 둘 이상 포함하며, 상기 제 1 기판은 제 2 기판보다 양측으로 소정 길이만큼 연장된 염료감응 태양전지의 제조방법에 있어서,
양 측으로 제 1 기판을 수용할 수 있는 홈이 구비된 고정부의 일 측 홈 내측에 상기 모듈 중 어느 하나의 제 1 기판을 삽입시켜, 고정시키는 단계;
상기 고정부의 타 측 홈 내측에 상기 모듈 중 또 다른 모듈의 제 1 기판을 삽입시켜, 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법. - 제 11항에 있어서,
상기 고정부는 전도성 금속 물질을 포함하며, 상기 홈의 높이는 제 1 기판의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법.
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