KR101156455B1 - Dye-sensitized solar cell module and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염료감응 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 양극기판의 전도성 투명막 상에 나열된 복수의 양극전극과, 음극기판의 전도성 투명막 상에 나열된 복수의 음극전극; 상기 양극전극 및 음극전극이 잠기도록 상기 양극기판의 전도성 투명막 및 상기 음극기판의 전도성 투명막 사이에 충진되는 산화환원용 전해질; 상기 양극기판의 전도성 투명막 상에 형성되어 전자를 상기 양극전극으로 분배하는 양극 그리드와, 상기 음극기판의 전도성 투명막 상에 형성되어 상기 음극전극에서 발생한 전자를 포집하는 음극 그리드; 및 상기 양극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉 및 상기 음극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉이 방지될 수 있도록 상기 양극 그리드 및 상기 음극 그리드를 덮는 테프론 재질의 내식성 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공한다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module and a method of manufacturing the same.
The present invention includes a plurality of anode electrodes listed on the conductive transparent film of the positive electrode substrate, a plurality of cathode electrodes listed on the conductive transparent film of the negative electrode substrate; A redox electrolyte filled between the conductive transparent film of the positive electrode substrate and the conductive transparent film of the negative electrode substrate so that the positive electrode and the negative electrode are immersed; An anode grid formed on the conductive transparent film of the cathode substrate to distribute electrons to the anode electrode, and a cathode grid formed on the conductive transparent film of the anode substrate to collect electrons generated from the cathode electrode; And a corrosion resistant member made of a Teflon material covering the positive electrode grid and the negative electrode grid to prevent contact between the positive electrode grid and the redox electrolyte and contact between the negative electrode grid and the redox electrolyte. It provides a dye-sensitized solar cell module.

Description

염료감응 태양전지 모듈 및 이의 제조방법{DYE-SENSITIZED SOLAR CELL MODULE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME} Dye-Sensitized Solar Cell Module and Manufacturing Method Thereof {DYE-SENSITIZED SOLAR CELL MODULE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 염료감응 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극전극에서 발생한 전자를 포집하기 위해 음극기판의 전도성투명막에 부착된 음극 그리드의 부식 및 외부로부터 공급된 전자를 양극전극으로 분배하기 위해 양극기판의 전도성투명막에 부착된 양극 그리드의 부식을 방지할 수 있는 염료감응 태양전지 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 염료감응 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module, and more particularly, to corrode a negative electrode grid attached to a conductive transparent film of a negative electrode substrate and to distribute electrons supplied from the outside to the positive electrode in order to capture electrons generated from the negative electrode. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module capable of preventing corrosion of an anode grid attached to a conductive transparent film of a cathode substrate. The present invention also relates to a method of manufacturing the dye-sensitized solar cell.

태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 더해가고 있다. Unlike other energy sources, solar cells, which are photovoltaic devices that convert sunlight into electrical energy, are endless and environmentally friendly, and their importance is increasing over time.

종래에는 태양전지로 단결정 또는 다결정의 실리콘 태양전지가 많이 사용되어 왔다. 그러나 실리콘 태양전지는 제조시에 대형의 고가 장비가 사용되고 원료 가격이 고가이어서 제조비용이 높고, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 변환 효율을 개선하는데도 한계가 있어 새로운 대안이 모색되었다.Conventionally, monocrystalline or polycrystalline silicon solar cells have been used as solar cells. However, silicon solar cells have a large manufacturing cost, high raw material prices, high manufacturing costs, and limitations in improving the conversion efficiency of converting solar energy into electrical energy.

실리콘 태양전지의 대안으로 저가로 제조할 수 있는 유기재료를 사용한 태양전지에 대한 관심이 집중되고 있는데, 특히 제조비용이 매우 저렴한 염료감응 태양전지가 많은 주목을 받고 있다. 이하, 상기 염료감응 태양전지의 모듈을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 염료감응 태양전지 모듈의 일반적인 구조를 설명하기 위한 부분 단면도이다.As an alternative to silicon solar cells, attention has been focused on solar cells using organic materials that can be manufactured at low cost. In particular, dye-sensitized solar cells, which have very low manufacturing costs, have attracted much attention. Hereinafter, the module of the dye-sensitized solar cell will be described with reference to FIG. 1. 1 is a partial cross-sectional view for explaining a general structure of a dye-sensitized solar cell module.

일반적으로 염료감응 태양전지 모듈(10)은 서로 대향하여 위치하는 음극기판(20)과 양극기판(40), 산화환원용 전해질(60), 음극 그리드(80a) 및 양극 그리드(80b), 내부 실런트(90a) 및 외부 실런트(90b)를 포함한다. In general, the dye-sensitized solar cell module 10 includes a negative electrode substrate 20 and a positive electrode substrate 40, a redox electrolyte 60, a negative electrode grid 80a and a positive electrode grid 80b, and an inner sealant which face each other. 90a and an outer sealant 90b.

음극기판(20)은 투명기판(22)과 전도성 투명막(24)을 포함하고, 양극기판(40)은 투명기판(42)과 전도성 투명막(44)을 포함한다. 음극기판(20)의 전도성 투명막(24) 상에는 복수의 음극전극(26)이 평행하게 나열되고, 양극기판(40)의 전도성 투명막(44) 상에는 복수의 양극전극(46)이 평행하게 나열된다. 음극전극(26)은 금속산화물(티타니아 등)의 나노입자와 상기 나노입자의 표면에 흡착된 광감응 염료로 이루지고, 양극전극(46)은 백금(Pt) 등과 같은 전도성 금속 또는 탄소나노튜브(CNT) 또는 전도성 고분자 등으로 이루어진다. The negative electrode substrate 20 includes the transparent substrate 22 and the conductive transparent membrane 24, and the positive electrode substrate 40 includes the transparent substrate 42 and the conductive transparent membrane 44. A plurality of cathode electrodes 26 are arranged in parallel on the conductive transparent film 24 of the cathode substrate 20, and a plurality of anode electrodes 46 are arranged in parallel on the conductive transparent film 44 of the cathode substrate 40. do. The cathode electrode 26 is composed of nanoparticles of a metal oxide (such as titania) and a photosensitive dye adsorbed on the surface of the nanoparticles, and the anode electrode 46 is formed of a conductive metal or carbon nanotube (Pt) or the like. CNT) or a conductive polymer.

산화환원용 전해질(60)은 음극전극(26)과 양극전극(46) 사이에 충진된다. 상기 전해질(60)은 산화/환원 반응을 통해 상기 양극전극(46)으로부터 전자를 받아 음극전극(26)의 광감응 염료로 전달한다. The redox electrolyte 60 is filled between the cathode electrode 26 and the anode electrode 46. The electrolyte 60 receives electrons from the anode electrode 46 through an oxidation / reduction reaction and transfers the electrons to the photosensitive dye of the cathode electrode 26.

음극 그리드(80a)는 음극전극(26)에서 발생한 전자를 포집하기 위해 음극기판(20)의 전도성투명막(24)에 부착되고, 양극그리드(80b)는 외부로부터 공급된 전자를 양극전극(46)으로 분배하기 위해 양극기판(40)의 전도성투명막(44)에 부착된다.The cathode grid 80a is attached to the conductive transparent film 24 of the anode substrate 20 to collect electrons generated from the cathode electrode 26, and the anode grid 80b receives electrons supplied from the outside from the anode electrode 46. It is attached to the conductive transparent film 44 of the positive electrode substrate 40 for distribution.

내부 실런트(90a)는 음극 그리드(80a)와 양극 그리드(80a)를 덮도록 위치하여 상기 전해질(60)에 의해 음극 그리드(80a)와 양극 그리드(80b)가 침식되는 현상을 방지하고, 음극 그리드(80a)와 양극 그리드(80b) 간을 절연시킨다. 그리고, 외부 실런트(90a)는 음극기판(20)의 전도성투명막(24)의 테두리와 양극전극(40)의 전도성투명막(44) 테두리 사이에 위치하여 전해질(60)이 모듈(10)의 외부로 누액되는 현상을 방지한다.The inner sealant 90a is disposed to cover the cathode grid 80a and the anode grid 80a to prevent the cathode grid 80a and the anode grid 80b from being eroded by the electrolyte 60, and the cathode grid Isolate between 80a and anode grid 80b. The outer sealant 90a is positioned between the edge of the conductive transparent film 24 of the negative electrode substrate 20 and the edge of the conductive transparent film 44 of the positive electrode 40 so that the electrolyte 60 may be formed in the module 10. Prevents leakage to the outside.

상술한 바와 같은 염료감응 태양전지 모듈(10)에서 내부 실런트(90a)는 열가소성 수지(상품명 설린 등) 또는 열경화성 수지로 이루어진다. 그러나, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 내부 실런트(90a)의 경우, 전해질(60), 특히 요오드계 전해질에 대한 내식성이 그다지 양호하지 않기 때문에 모듈(10) 제조 후 일정 기간이 경과하면 그리드(80a, 80b)가 전해질(60)에 의해 부식되는 문제가 발생한다. In the dye-sensitized solar cell module 10 as described above, the inner sealant 90a is made of a thermoplastic resin (trade name Sullen, etc.) or a thermosetting resin. However, in the case of the inner sealant 90a made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin, since the corrosion resistance of the electrolyte 60, particularly the iodine-based electrolyte, is not very good, after a certain period of time after the module 10 is manufactured, the grid 80a, The problem that 80b) is corroded by the electrolyte 60 arises.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산화환원용 전해질에 대한 내식성을 종래에 비해 향상시킨 염료감응 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a dye-sensitized solar cell module and a method for manufacturing the same, which have improved corrosion resistance to a redox electrolyte as compared with the prior art.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 양극기판의 전도성 투명막 상에 나열된 복수의 양극전극과, 음극기판의 전도성 투명막 상에 나열된 복수의 음극전극; 상기 양극전극 및 음극전극이 잠기도록 상기 양극기판의 전도성 투명막 및 상기 음극기판의 전도성 투명막 사이에 충진되는 산화환원용 전해질; 상기 양극기판의 전도성 투명막 상에 형성되어 전자를 상기 양극전극으로 분배하는 양극 그리드와, 상기 음극기판의 전도성 투명막 상에 형성되어 상기 음극전극에서 발생한 전자를 포집하는 음극 그리드; 및 상기 양극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉 및 상기 음극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉이 방지될 수 있도록 상기 양극 그리드 및 상기 음극 그리드를 덮는 테프론 재질의 내식성 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of anode electrodes arranged on the conductive transparent film of the positive electrode substrate, a plurality of cathode electrodes listed on the conductive transparent film of the negative electrode substrate; A redox electrolyte filled between the conductive transparent film of the positive electrode substrate and the conductive transparent film of the negative electrode substrate so that the positive electrode and the negative electrode are immersed; An anode grid formed on the conductive transparent film of the cathode substrate to distribute electrons to the anode electrode, and a cathode grid formed on the conductive transparent film of the anode substrate to collect electrons generated from the cathode electrode; And a corrosion resistant member made of a Teflon material covering the positive electrode grid and the negative electrode grid such that contact between the positive electrode grid and the redox electrolyte and contact between the negative electrode grid and the redox electrolyte are prevented. It provides a dye-sensitized solar cell module.

또한, 본 발명은, (A) 양극기판의 전도성 투명막 상에 양극전극을 형성하는 단계; (B) 상기 양극기판의 전도성 투명막 상에 형성된 양극 그리드와 산화환원용 전해질 간 접촉을 방지하는 테프론 재질의 내식성 부재를 형성하는 단계; (C) 음극기판의 전도성 투명막 상에 나노입자를 형성하는 단계; (D) 상기 음극기판의 전도성 투명막 상에 형성된 음극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉을 방지하는 테프론 재질의 내식성 부재를 형성하는 단계; (E) 상기 나노입자의 표면에 광감응 염료를 흡착시키는 단계; (F) 상기 양극기판과 상기 음극기판을 부착하는 단계; 및 (G) 상기 양극기판과 상기 음극기판 사이에 상기 산화환원용 전해질을 충진하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, (A) forming a positive electrode on the conductive transparent film of the positive electrode substrate; (B) forming a corrosion resistant member made of Teflon to prevent contact between the positive electrode grid formed on the conductive transparent film of the positive electrode substrate and the redox electrolyte; (C) forming nanoparticles on the conductive transparent film of the negative electrode substrate; (D) forming a corrosion resistant member of Teflon material to prevent contact between the negative electrode grid formed on the conductive transparent film of the negative electrode substrate and the redox electrolyte; (E) adsorbing a photosensitive dye on the surface of the nanoparticles; (F) attaching the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; And (G) filling the redox electrolyte between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate.

본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈 및 이의 제조방법의 추가적인 특징들은 후술하는 실시예와, 특허청구범위의 종속항들에 의해 구체적으로 설명될 것이다.Further features of the dye-sensitized solar cell module and its manufacturing method according to the present invention will be described in detail by the following examples and the dependent claims of the claims.

본 발명에 따르면, 산화환원용 전해질에 대한 내식성이 종래의 실런트에 비해 우수한 테프론 재질의 내식성 부재가 그리드를 보호한다. 따라서, 그리드의 부식 시점이 종래에 비해 늦춰지고, 염료감응 태양전지의 장기 안정성이 종래에 비해 우수하며, 염료감응 태양전지의 수명이 종래에 비해 길다.According to the present invention, a corrosion resistant member made of Teflon, which is superior in corrosion resistance to the redox electrolyte as compared with the conventional sealant, protects the grid. Therefore, the corrosion time point of the grid is delayed compared to the conventional, the long-term stability of the dye-sensitized solar cell is superior to the conventional, and the life of the dye-sensitized solar cell is longer than the conventional.

도 1은 염료감응 태양전지 모듈의 일반적인 구조를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법을 개념적으로 도시한 공정도이다.1 is a partial cross-sectional view for explaining a general structure of a dye-sensitized solar cell module.
2 and 3 is a partial cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell module according to the present invention.
4 is a process diagram conceptually showing a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈 및 이의 제조방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the dye-sensitized solar cell module and its manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood that the terminology or words used herein are not to be construed in an ordinary sense or a dictionary, and that the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 서로 대향하여 위치하는 음극기판(110)과 양극기판(120), 음극전극(116), 양극전극(126), 산화환원용 전해질(130), 음극 그리드(140a), 양극 그리드(140b) 및 내식성 부재(150a, 150b)를 포함한다.In the dye-sensitized solar cell module 100 according to the present invention, as shown in FIG. 2, the negative electrode substrate 110 and the positive electrode substrate 120, the negative electrode 116, the positive electrode 126, and the oxide are positioned opposite to each other. It includes a reducing electrolyte 130, a cathode grid 140a, a cathode grid 140b and the corrosion resistant members 150a and 150b.

음극기판(110)은 투명기판(112)과 전도성 투명막(114)을 포함하고 양극기판(120)은 투명기판(122)과 전도성투명막(124)을 포함한다. 상기 투명기판(112, 122)은 소다라임 글래스, 보로 실리케이트 글래스 등의 투명유리기판 또는 PET,PEN, PC, PP, PI, TAC 등의 투명플라스틱기판으로 이루어지고, 상기 전도성 투명막(114, 124)은 주석 도핑 산화인듐(ITO), 불소 도핑 산화주석(FTO), 산화아연(ZnO), 안티몬 도핑 산화주석(ATO), 산화주석(TO) 등으로 이루어진다. The negative electrode substrate 110 includes a transparent substrate 112 and a conductive transparent film 114, and the positive electrode substrate 120 includes a transparent substrate 122 and a transparent conductive film 124. The transparent substrates 112 and 122 are made of transparent glass substrates such as soda-lime glass, borosilicate glass, or transparent plastic substrates such as PET, PEN, PC, PP, PI, and TAC, and the conductive transparent films 114 and 124. ) Is composed of tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), antimony-doped tin oxide (ATO), tin oxide (TO), and the like.

음극전극(116)은 음극기판(110)의 전도성투명막(114) 상에서 평행하게 나열되고, 금속산화물(티타니아 등)의 나노입자와 그 표면에 흡착된 광감응 염료로 이루어진다. 광감응 염료로는 Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 등의 금속 복합체 형태의 화합물 또는 Ru 복합체 등의 물질이 사용된다. The cathode electrode 116 is arranged in parallel on the conductive transparent film 114 of the anode substrate 110, and consists of nanoparticles of metal oxides (titania and the like) and a photosensitive dye adsorbed on the surface thereof. As the photosensitive dye, a compound in the form of a metal complex such as Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir, or a material such as Ru complex is used.

양극전극(126)은 음극전극(116)과 대향하여 위치하도록 양극기판(120)의 전도성 투명막(124) 상에 평행하게 나열되고, 백금(Pt) 등과 같은 전도성 금속 또는 탄소나노튜브(CNT) 또는 전도성 고분자 등으로 이루어진다. The anode electrode 126 is arranged in parallel on the conductive transparent film 124 of the cathode substrate 120 so as to face the cathode electrode 116, and a conductive metal such as platinum (Pt) or carbon nanotube (CNT). Or a conductive polymer.

산화환원용 전해질(130)은 양극전극(126) 및 음극전극(116)이 잠기도록 양극기판(120)의 전도성 투명막(124) 및 음극기판(110)의 전도성 투명막(114) 사이에 충진된다. 산화환원용 전해질(130)은 산화/환원 반응을 통해 양극전극(126)으로부터 전자를 받아 음극전극(116)의 광감응 염료로 전달한다. 산화환원용 전해질(130)로는 주로 요오드계 전해질이 사용된다.The redox electrolyte 130 is filled between the conductive transparent film 124 of the positive electrode substrate 120 and the conductive transparent film 114 of the negative electrode substrate 110 so that the positive electrode 126 and the negative electrode 116 are locked. do. The redox electrolyte 130 receives electrons from the anode electrode 126 through the oxidation / reduction reaction and transfers the electrons to the photosensitive dye of the cathode electrode 116. As the redox electrolyte 130, an iodine-based electrolyte is mainly used.

상기 음극전극(116), 양극전극(126) 및 전해질(130)은 하나의 단위 스트라이프 셀(stripe cell)을 구성한다. 따라서, 염료감응 태양전지 모듈(100)은 복수의 단위 스트라이프 셀을 포함하게 된다. 그러나, 염료감응 태양전지 모듈(100)이 복수의 단위 스트라이프 셀들만을 포함할 경우, 상기 모듈(100)이 고전류를 발생시키는데 있어서 한계가 존재하는바, 상기 모듈(100)은 음극 그리드(140a) 및 양극 그리드(140b)를 포함한다. The cathode electrode 116, the anode electrode 126, and the electrolyte 130 constitute one unit stripe cell. Therefore, the dye-sensitized solar cell module 100 includes a plurality of unit stripe cells. However, when the dye-sensitized solar cell module 100 includes only a plurality of unit stripe cells, there is a limit in generating the high current of the module 100. The module 100 may include a cathode grid 140a. And an anode grid 140b.

음극 그리드(140a)는 음극전극(116)에서 발생한 전자를 포집하여 모듈(100)의 외부로 인출하기 위해 음극기판(110)의 전도성투명막(114)에 부착된 것으로서, 전도성 물질로 형성된다. 양극 그리드(140b)는 모듈(100)의 외부로부터 공급된 전자를 양극전극(126)으로 분배하기 위해 양극기판(120)의 전도성투명막(124)에 부착된 것으로서, 전도성 물질로 이루어진다. The negative electrode grid 140a is attached to the conductive transparent film 114 of the negative electrode substrate 110 to collect electrons generated from the negative electrode 116 and to draw them out of the module 100, and is formed of a conductive material. The anode grid 140b is attached to the conductive transparent film 124 of the cathode substrate 120 to distribute electrons supplied from the outside of the module 100 to the anode electrode 126 and is made of a conductive material.

내식성 부재는 그리드와 전해질 간 접촉을 방지하기 위한 것으로서 음극용 내식성 부재(150a)와 양극용 내식성 부재(150b)로 이루어진다. 음극용 내식성 부재(150a)는 음극 그리드(140a)와 산화환원용 전해질(130) 간 접촉을 방지하기 위해 음극 그리드(140a)를 덮도록 설치된다. 양극용 내식성 부재(150b)는 양극 그리드(140b)와 산화환원용 전해질(130) 간 접촉을 방지하기 위해 양극 그리드(140b)를 덮도록 설치된다. The corrosion resistant member is for preventing contact between the grid and the electrolyte, and includes a corrosion resistant member 150a for the negative electrode and a corrosion resistant member 150b for the positive electrode. The negative electrode corrosion resistant member 150a is installed to cover the negative electrode grid 140a to prevent contact between the negative electrode grid 140a and the redox electrolyte 130. The corrosion resistant member 150b for the positive electrode is installed to cover the positive electrode grid 140b to prevent contact between the positive electrode grid 140b and the redox electrolyte 130.

또한, 내식성 부재(150a, 150b)는 테프론 재질로 이루어진다. 테프론 재질은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지에 비해 산화환원용 전해질(130), 특히 요오드계 전해질에 대한 내식성이 우수하다. 따라서, 내식성 부재(150a, 150b)를 포함하는 염료감응 태양전지 모듈(100)은 종래의 염료감응 태양전지 모듈에 비해 우수한 장기 안정성을 보유한다.In addition, the corrosion resistant members 150a and 150b are made of Teflon material. Teflon material is excellent in corrosion resistance to the redox electrolyte 130, in particular iodine-based electrolyte than the thermoplastic resin or thermosetting resin. Therefore, the dye-sensitized solar cell module 100 including the corrosion resistant members 150a and 150b has excellent long-term stability compared to the conventional dye-sensitized solar cell module.

한편, 음극용 내식성 부재(150a)와 양극용 내식성 부재(150b)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 서로 이격되어 있다. 이와 같은 경우, 복수의 단위 스트라이프 셀들이 병렬관계로 연결될 수 있고, 염료감응 태양전지 모듈(100)의 제조가 용이하다. 제조의 용이성에 대한 이해는 후술하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법을 설명하는 과정에서 이루어질 것이다.Meanwhile, the corrosion resistant member 150a for the negative electrode and the corrosion resistant member 150b for the positive electrode are spaced apart from each other as shown in FIGS. 2 and 3. In this case, the plurality of unit stripe cells may be connected in parallel, and manufacturing of the dye-sensitized solar cell module 100 is easy. An understanding of the ease of manufacture will be made in the process of explaining a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module described below.

또한, 염료감응 태양전지 모듈(100)은 외부 실런트(160a)와 내부 실런트(160b)를 포함한다. 외부 실런트(160a)는 음극기판(110)의 전도성투명막(114)의 테두리와 양극기판(120)의 전도성투명막(124)의 테두리 사이에 위치하여 산화환원용 전해질(130)이 모듈(100)의 외부로 누액되는 현상을 방지한다. 내부 실런트(160b)는 도 3에 도시된 바와 같이 내식성 부재(150a, 150b)를 덮도록 설치되어 서로 이웃하여 위치하는 단위 스트라이프 셀들에 각각 포함된 산화환원용 전해질(130) 간 혼합을 방지한다. 내부 실런트(160b)와 외부 실런트(160b)는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 재질로 이루어진다.In addition, the dye-sensitized solar cell module 100 includes an outer sealant 160a and an inner sealant 160b. The outer sealant 160a is positioned between the edge of the conductive transparent membrane 114 of the negative electrode substrate 110 and the edge of the conductive transparent membrane 124 of the positive electrode substrate 120 such that the redox electrolyte 130 is the module 100. To prevent leakage to outside. As shown in FIG. 3, the inner sealant 160b is disposed to cover the corrosion resistant members 150a and 150b to prevent mixing between the redox electrolyte 130 included in the unit stripe cells located adjacent to each other. The inner sealant 160b and the outer sealant 160b are made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin material.

염료감응 태양전지 모듈(100)이 상술한 바와 같은 내부 실런트(160b)를 포함할 경우 복수의 단위 스트라이프 셀들이 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 그리드(150a, 150b)가 산화환원용 전해질(130)로부터 2중으로(내식성 부재와 내부 실런트) 보호되기 때문에 염료감응 태양전지 모듈(100)의 장기 안전성이 더욱 확실하게 보장될 수 있다.When the dye-sensitized solar cell module 100 includes the inner sealant 160b as described above, a plurality of unit stripe cells may be connected in series. In addition, since the grids 150a and 150b are protected from the redox electrolyte 130 in a double manner (corrosion resistant member and inner sealant), the long-term safety of the dye-sensitized solar cell module 100 can be more surely ensured.

이하, 상기 염료감응 태양전지의 제조방법을 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the dye-sensitized solar cell will be described with reference to FIG. 4.

본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은 제1단계 내지 제6단계를 포함한다. The method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to the present invention includes first to sixth steps.

제1단계(S110)에서는 양극기판(120)의 전도성 투명막(124) 상에 양극전극(126)이 형성된다. 상기 양극전극(126)은 전도성 금속 또는 탄소나노튜브 또는 전도성 고분자를 전해도금, 스퍼터링, 닥터블레이드법 등과 같은 방법으로 양극기판(120)의 전도성투명막(124) 상에 도포한 후 열처리함으로써 형성된다. In the first step S110, the anode electrode 126 is formed on the conductive transparent film 124 of the cathode substrate 120. The anode electrode 126 is formed by applying a conductive metal or carbon nanotube or a conductive polymer onto the transparent conductive film 124 of the cathode substrate 120 by a method such as electroplating, sputtering, or doctor blade method. .

제2단계(S120)는 양극기판(120)의 전도성 투명막(124) 상에 형성된 양극 그리드(140b)와 산화환원용 전해질(130) 간 접촉을 방지하는 테프론 재질의 내식성 부재(150b)를 형성시키는 단계로서, 제2-1단계 및 제2-2단계를 포함한다. 제2-1단계에서는 양극 그리드(140b)를 덮도록 테프론 재질의 필름이 설치되고, 제2-2단계에서는 상기 필름이 녹는점 이상의 온도로 가열된다. 녹는점 이상의 온도로 가열된 필름은 페이스트 상태로 양극기판(120)의 전도성 투명막(124) 및 양극 그리드(140b)에 부착된다. 이때, 제2-2단계에서는 양극기판(120)의 측면들 중 양극 그리드(140b)가 부착된 측면과 대향하여 위치하는 측면(도 4에서는 하면이 이에 해당함)에 열이 가해진다. The second step S120 forms a corrosion resistant member 150b made of Teflon to prevent contact between the anode grid 140b formed on the conductive transparent film 124 of the cathode substrate 120 and the redox electrolyte 130. As a step of making, it includes a step 2-1 and step 2-2. In step 2-1, a film made of Teflon is installed to cover the anode grid 140b. In step 2-2, the film is heated to a temperature equal to or higher than the melting point. The film heated to a temperature above the melting point is attached to the conductive transparent film 124 and the anode grid 140b of the cathode substrate 120 in a paste state. At this time, in step 2-2, heat is applied to a side surface of the positive electrode substrate 120 that is opposite to the side to which the positive electrode grid 140b is attached (the lower surface corresponds to the lower surface of FIG. 4).

테프론의 녹는점은 양극전극(126)의 형성을 위해 양극기판(120)에 가해지는 열의 온도보다 낮다. 따라서, 제2단계(S120)가 제1단계(S110)보다 먼저 수행되면, 이미 형성된 테프론 재질의 내식성 부재(150b)가 녹는 현상이 발생한다. 이에, 제2단계(S120)는 제1단계(S110) 이후에 수행되어야 한다.The melting point of Teflon is lower than the temperature of heat applied to the anode substrate 120 to form the anode electrode 126. Therefore, when the second step S120 is performed before the first step S110, a phenomenon in which the corrosion resistant member 150b of Teflon material already formed is melted occurs. Therefore, the second step S120 should be performed after the first step S110.

제3단계(S130)에서는 음극기판(110)의 전도성 투명막(114) 상에 나노입자가 형성된다. 광감응 염료가 흡착되지 않은 나노입자가 분산된 페이스트를 음극기판(110)의 전도성투명막(114) 상에 닥터 블레이드법, 스크린 프린트 등의 방법으로 도포한 후 열처리하면, 상기 나노입자가 음극기판(110)의 전도성 투명막(114) 상에 형성될 수 있다. In the third step S130, nanoparticles are formed on the conductive transparent film 114 of the negative electrode substrate 110. When the paste in which nanoparticles, in which the photosensitive dye is not adsorbed is dispersed, is applied to the conductive transparent film 114 of the negative electrode substrate 110 by a doctor blade method or a screen printing method, and then heat-treated, the nanoparticles are negative electrode substrate. It may be formed on the conductive transparent film 114 of (110).

제4단계(S140)는 음극기판(110)의 전도성 투명막(114) 상에 형성된 음극 그리드(140a)와 산화환원용 전해질(130) 간 접촉을 방지하는 테프론 재질의 내식성 부재(150a)를 형성시키는 단계로서, 제4-1단계 및 제4-2단계를 포함한다. 제4-1단계에서는 음극 그리드(140a)를 덮도록 테프론 재질의 필름이 설치되고, 제4-2단계에서는 상기 필름이 녹는점 이상의 온도로 가열된다. 녹는점 이상의 온도로 가열된 필름은 페이스트 상태로 음극기판(110)의 전도성 투명막(114) 및 음극 그리드(140a)에 부착된다. 이때, 제4-2단계에서는 음극기판(110)의 측면들 중 음극 그리드(140a)가 부착된 측면과 대향하여 위치하는 측면(도 4에서는 하면이 이에 해당함)에 열이 가해진다. The fourth step S140 forms a corrosion resistant member 150a made of Teflon to prevent contact between the cathode grid 140a formed on the conductive transparent film 114 of the anode substrate 110 and the redox electrolyte 130. As a step of making, it includes steps 4-1 and 4-2. In step 4-1, a film made of Teflon is installed to cover the cathode grid 140a. In step 4-2, the film is heated to a temperature equal to or higher than the melting point. The film heated to a temperature above the melting point is attached to the conductive transparent film 114 of the negative electrode substrate 110 and the negative electrode grid 140a in a paste state. In this case, in step 4-2, heat is applied to a side surface of the negative electrode substrate 110 that is opposite to the side to which the negative electrode grid 140a is attached.

테프론의 녹는점은 나노입자의 형성을 위해 음극기판(110)에 가해지는 열의 온도보다 낮다. 따라서, 제4단계(S140)가 제3단계(S130)보다 먼저 수행되면, 이미 형성된 테프론 재질의 내식성 부재(150a)가 녹는 현상이 발생하다. 이에, 제4단계(S140)는 제3단계(S130) 이후에 수행되어야 한다.The melting point of Teflon is lower than the temperature of the heat applied to the negative electrode substrate 110 to form the nanoparticles. Therefore, when the fourth step S140 is performed earlier than the third step S130, a phenomenon in which the corrosion resistant member 150a of the already formed Teflon material is melted occurs. Therefore, the fourth step S140 should be performed after the third step S130.

제5단계(미도시)에서는 음극기판(110)의 전도성 투명막(114) 상에 형성된 상기 나노입자의 표면에 광감응 염료가 흡착된다. 광감응 염료의 흡착이 이루어진 후에 테프론 재질의 내식성 부재(150a)가 형성되면 광감응 염료의 특성이 변화되거나 감쇄하기 때문에, 제5단계(미도시)는 제4단계(S140) 이후에 수행되어야 한다.In the fifth step (not shown), a photosensitive dye is adsorbed onto the surface of the nanoparticles formed on the conductive transparent film 114 of the negative electrode substrate 110. After the adsorption of the photosensitive dye is formed, if the corrosion resistant member 150a is formed, the characteristics of the photosensitive dye are changed or attenuated. Therefore, the fifth step (not shown) should be performed after the fourth step (S140). .

한편, 앞서 설명된 바에 의하면 제1단계(S110) 및 제2단계(S120)가 제3단계(S130), 제4단계(S140) 및 제5단계(미도시)에 앞서 수행된다. 그러나, 제1단계(S110) 및 제2단계(S120)는 제3단계(S130), 제4단계(S140) 및 제5단계(미도시) 이후에 수행되거나, 제3단계(S130), 제4단계(S140) 및 제5단계(미도시)와 동시에 수행되어도 무방하다.Meanwhile, as described above, the first step S110 and the second step S120 are performed before the third step S130, the fourth step S140, and the fifth step (not shown). However, the first step S110 and the second step S120 are performed after the third step S130, the fourth step S140, and the fifth step (not shown), or the third step S130, the first step. It may be performed simultaneously with the fourth step (S140) and the fifth step (not shown).

제6단계(S150)에서는 양극기판(120)과 음극기판(110)이 부착되고, 양극기판(120)과 상기 음극기판(110) 사이에 산화환원용 전해질(130)이 충진된다. 양극기판(120)과 음극기판(110)의 부착은 외부 실런트(160a) 및/또는 내부 실런트(160b)를 매개로 하여 이루어진다. 도 2에 도시된 바와 같이 내부 실런트(160b)가 형성되지 않는 경우에는 외부 실런트(160a) 만을 매개로 하여 양극기판(120)과 음극기판(110)이 부착되고, 도 3에 도시된 바와 같이 외부 실런트(160a)가 형성되는 경우에는 외부 실런트(160a) 및 내부 실런트(160b)를 매개로 하여 양극기판(120)과 음극기판(110)이 부착된다. 이때, 양극기판(120)과 음극기판(110)의 부착은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 실런트(160a, 160b)를 페이스트 상태로 양극기판(120)과 음극기판(110) 사이에 삽입한 후, 양극기판(120)과 음극기판(110)을 가열 및 가압함으로써 이루어진다. 한편, 산화환원용 전해질(130)의 충진은 양극기판(120) 또는 음극기판(110)에 구비된 홀(미도시)을 통해 산화환원용 전해질(130)을 양극기판(120)과 음극기판(110) 사이에 삽입한 후, 상기 홀을 밀봉함으로써 이루어진다. In the sixth step S150, the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110 are attached, and the redox electrolyte 130 is filled between the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110. Attachment of the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110 is performed through the outer sealant 160a and / or the inner sealant 160b. When the inner sealant 160b is not formed as shown in FIG. 2, the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110 are attached via only the outer sealant 160a, and as shown in FIG. When the sealant 160a is formed, the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110 are attached to each other through the outer sealant 160a and the inner sealant 160b. At this time, the attachment of the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110 is inserted between the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110 in a paste state of the sealant (160a, 160b) made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin, It is made by heating and pressurizing the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate 110. On the other hand, the filling of the redox electrolyte 130 to the redox electrolyte 130 through the hole (not shown) provided in the positive electrode substrate 120 or the negative electrode substrate 110, the positive electrode substrate 120 and the negative electrode substrate ( After insertion between 110, it is made by sealing the hole.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is described below by the person skilled in the art and the technical spirit of the present invention. Of course, it can be variously modified and modified within the scope of equivalent claims.

100 : 염료감응 태양전지 모듈 110 : 음극기판
120 : 양극기판 112, 122 : 투명기판
114, 124 : 전도성 투명막 116 : 음극전극
126 : 양극전극 130 : 산화환원용 전해질
140a : 음극 그리드 140b : 양극 그리드
150a : 음극용 내식성 부재 150b : 양극용 내식성 부재
160a : 외부 실런트 160b : 내부 실런트100: dye-sensitized solar cell module 110: negative electrode substrate
120: anode substrate 112, 122: transparent substrate
114, 124: conductive transparent film 116: cathode electrode
126: anode electrode 130: redox electrolyte
140a: cathode grid 140b: anode grid
150a: corrosion resistance member for negative electrode 150b: corrosion resistance member for positive electrode
160a: outer sealant 160b: inner sealant

Claims (9)

삭제delete 양극기판의 전도성 투명막 상에 나열된 복수의 양극전극과, 음극기판의 전도성 투명막 상에 나열된 복수의 음극전극;
상기 양극전극 및 음극전극이 잠기도록 상기 양극기판의 전도성 투명막 및 상기 음극기판의 전도성 투명막 사이에 충전되는 산화환원용 전해질;
상기 양극기판의 전도성 투명막 상에 형성되어 전자를 상기 양극전극으로 분배하는 양극 그리드와, 상기 음극기판의 전도성 투명막 상에 형성되어 상기 음극전극에서 발생한 전자를 포집하는 음극 그리드; 및
상기 양극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉 및 상기 음극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉이 방지될 수 있도록 상기 양극 그리드 및 상기 음극 그리드를 덮는 테프론 재질의 내식성 부재;를 포함하고,
상기 양극 그리드를 덮는 내식성 부재와 상기 음극 그리드를 덮는 내식성 부재는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.A plurality of positive electrode electrodes arranged on the conductive transparent film of the positive electrode substrate, and a plurality of negative electrode electrodes arranged on the conductive transparent film of the negative electrode substrate;
A redox electrolyte filled between the conductive transparent film of the positive electrode substrate and the conductive transparent film of the negative electrode substrate so that the positive electrode and the negative electrode are immersed;
An anode grid formed on the conductive transparent film of the cathode substrate to distribute electrons to the anode electrode, and a cathode grid formed on the conductive transparent film of the anode substrate to collect electrons generated from the cathode electrode; And
And a corrosion resistant member made of a Teflon material covering the positive electrode grid and the negative electrode grid to prevent contact between the positive electrode grid and the redox electrolyte and between the negative electrode grid and the redox electrolyte.
The corrosion resistant member covering the anode grid and the corrosion resistant member covering the cathode grid are spaced apart from each other. 제2항에 있어서,
어느 한 양극전극 및 어느 한 음극전극 사이에 충진된 산화환원용 전해질과 상기 어느 한 양극전극에 이웃하는 이웃 양극전극 및 상기 어느 한 음극전극에 이웃하는 이웃 음극전극 사이에 충진된 이웃 산화환원용 전해질 간 혼합이 방지될 수 있도록 상기 내식성 부재를 덮는 실런트를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.The method of claim 2,
A redox electrolyte filled between one anode electrode and one cathode electrode, and a neighboring redox electrolyte filled between a neighboring anode electrode neighboring the one anode electrode and a neighboring cathode electrode neighboring the one cathode electrode. Dye-sensitized solar cell module, characterized in that it comprises a sealant covering the corrosion-resistant member to prevent intermixing. (A) 양극기판의 전도성 투명막 상에 양극전극을 형성하는 단계;
(B) 상기 양극기판의 전도성 투명막 상에 형성된 양극 그리드와 산화환원용 전해질 간 접촉을 방지하는 테프론 재질의 내식성 부재를 형성하는 단계;
(C) 음극기판의 전도성 투명막 상에 나노입자를 형성하는 단계;
(D) 상기 음극기판의 전도성 투명막 상에 형성된 음극 그리드와 상기 산화환원용 전해질 간 접촉을 방지하는 테프론 재질의 내식성 부재를 형성하는 단계;
(E) 상기 나노입자의 표면에 광감응 염료를 흡착시키는 단계;
(F) 상기 양극기판과 상기 음극기판을 부착하는 단계; 및
(G) 상기 양극기판과 상기 음극기판 사이에 상기 산화환원용 전해질을 충진하는 단계;를 포함하고,
상기 (F)단계에서 상기 양극기판과 상기 음극기판은 실런트를 매개로 하여 부착되되, 상기 실런트 중 적어도 일부는 서로 이웃하여 위치하는 산화환원용 전해질 간 혼합이 방지될 수 있도록 상기 (B)단계 및 상기 (D)단계에서 형성된 내식성 부재를 덮는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법.(A) forming a positive electrode on the conductive transparent film of the positive electrode substrate;
(B) forming a corrosion resistant member made of Teflon to prevent contact between the positive electrode grid formed on the conductive transparent film of the positive electrode substrate and the redox electrolyte;
(C) forming nanoparticles on the conductive transparent film of the negative electrode substrate;
(D) forming a corrosion resistant member of Teflon material to prevent contact between the negative electrode grid formed on the conductive transparent film of the negative electrode substrate and the redox electrolyte;
(E) adsorbing a photosensitive dye on the surface of the nanoparticles;
(F) attaching the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; And
(G) filling the redox electrolyte between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate;
In the step (F), the positive electrode substrate and the negative electrode substrate are attached via a sealant, wherein at least some of the sealants are adjacent to each other to prevent mixing between the redox electrolytes adjacent to each other; Method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module, characterized in that for covering the corrosion resistance member formed in the step (D). 제4항에 있어서,
상기 (B)단계는,
(B-1) 상기 양극 그리드를 덮도록 테프론 재질의 필름을 위치시키는 단계; 및
(B-2) 상기 필름이 상기 양극기판의 전도성 투명막 및 상기 양극 그리드에 부착될 수 있도록 상기 필름에 열을 가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법.The method of claim 4, wherein
Step (B) is,
(B-1) placing a film of Teflon material to cover the anode grid; And
(B-2) applying a heat to the film so that the film can be attached to the conductive transparent film of the positive electrode substrate and the positive electrode grid; manufacturing method of a dye-sensitized solar cell module comprising a. 제5항에 있어서,
상기 (B-2)단계에서는 상기 양극기판의 측면들 중 상기 양극 그리드가 부착된 측면과 대향하여 위치하는 측면에 열이 가해지는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법.The method of claim 5,
In the step (B-2), the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module, characterized in that the heat is applied to the side of the side of the positive electrode substrate is located opposite to the side attached to the positive electrode grid. 제4항에 있어서,
상기 (D)단계는,
(D-1) 상기 음극 그리드를 덮도록 테프론 재질의 필름을 위치시키는 단계; 및
(D-2) 상기 필름이 상기 음극기판의 전도성 투명막 및 상기 음극 그리드에 부착될 수 있도록 상기 필름에 열을 가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법.The method of claim 4, wherein
Step (D),
(D-1) placing a film of Teflon material to cover the cathode grid; And
(D-2) applying a heat to the film so that the film can be attached to the conductive transparent film of the negative electrode substrate and the negative electrode grid; manufacturing method of a dye-sensitized solar cell module comprising a. 제7항에 있어서,
상기 (D-2)단계에서는 상기 음극기판의 측면들 중 상기 음극 그리드가 부착된 측면과 대향하여 위치하는 측면에 열이 가해지는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈의 제조방법.The method of claim 7, wherein
In the step (D-2), the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module, characterized in that the heat is applied to the side of the side of the negative electrode substrate is located opposite the side to which the negative electrode grid is attached. 삭제delete
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