KR101160933B1 - Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way - Google Patents

Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way Download PDF

Info

Publication number
KR101160933B1
KR101160933B1 KR20060022732A KR20060022732A KR101160933B1 KR 101160933 B1 KR101160933 B1 KR 101160933B1 KR 20060022732 A KR20060022732 A KR 20060022732A KR 20060022732 A KR20060022732 A KR 20060022732A KR 101160933 B1 KR101160933 B1 KR 101160933B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
dye
solar cell
sensitized solar
counter electrode
Prior art date
Application number
KR20060022732A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20070092504A (en
Inventor
안경수
갈승훈
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR20060022732A priority Critical patent/KR101160933B1/en
Publication of KR20070092504A publication Critical patent/KR20070092504A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101160933B1 publication Critical patent/KR101160933B1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

광경로가 길어진 염료감응태양전지가 개시된다. Dye-sensitized solar cells with a long optical path are disclosed.

본 발명에 따르는 염료감응태양전지는 서로 대향되게 배치되는 고분자계 수지로 마련되는 제1기판과 확산반사율을 포함하는 반사율이 높도록 복수개의 기포를 구비하는 제2기판; A dye-sensitized solar cell according to the present invention includes a first substrate provided with a polymer resin disposed to face each other and a second substrate having a plurality of bubbles so as to have a high reflectance including diffusion reflectance;

상기 제1기판의 상부에 구비되고, 광화학적 반응을 위한 비표면적이 큰 복수개의 금속산화물층을 포함하고, 상기 금속산화물층에 화학적으로 흡착되어, 여기된 전자를 공급할 수 있는 염료층을 포함하는 반도체전극; It includes a plurality of metal oxide layer provided on the first substrate, a large specific surface area for the photochemical reaction, and chemically adsorbed to the metal oxide layer, the dye layer which can supply the excited electrons Semiconductor electrodes;

상기 반도체전극과 대향되게 배치되되 상기 반도체전극에서 생성된 전자가 통전되도록 상기 제2기판의 하부에 소정 패턴된 형상으로 마련되는 상대전극; 및 A counter electrode disposed to face the semiconductor electrode, the counter electrode being formed in a predetermined pattern on a lower portion of the second substrate so that electrons generated by the semiconductor electrode are energized; And

상기 반도체전극과 상대전극 사이에 개재되어 산화-환원반응에 의하여 상기 염료층에 전자를 공급해줄 수 있는 전해질용액;을 포함하는 것을 특징으로 하는데,  건물의 외벽이나 태양전지를 장착하는 모듈의 다양한 형태에 따른 플렉시블(flexible) 특성을 갖는 한편, 태양전지 내부로 입사된 태양광의 경로를 길게 하여 광전기변환효율을 상승시키는 것이다. An electrolyte solution interposed between the semiconductor electrode and the counter electrode and capable of supplying electrons to the dye layer by an oxidation-reduction reaction, comprising: a variety of types of modules for mounting an outer wall of a building or a solar cell While having a flexible (flexible) characteristics according to the increase in the photovoltaic conversion efficiency by lengthening the path of sunlight incident into the solar cell.

Description

광경로가 길어진 염료감응태양전지{Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way}Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way

도 1은 종래의 통상적인 염료감응 태양전지의 구조를 보여주는 개략도이다. 1 is a schematic view showing the structure of a conventional conventional dye-sensitized solar cell.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 구동원리를 보여주는 그림이다.2 is a view showing the driving principle of the dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응태양전지를 나타내는 일부단면도이다.3 is a partial cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 일부확대단면도이다. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 일부확대단면도이다.5 is a partially enlarged cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 상대전극을 나타내는 일부확대도이다.6 is a partially enlarged view showing a counter electrode of a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 50㎛인 경우에 태양광의 반사율을 측정한 그래프이다.7 is a graph measuring the reflectance of sunlight when the average particle diameter of the bubbles of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention is 50㎛.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 75㎛인 경우에 태양광의 반사율을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the reflectance of sunlight when the average particle diameter of the bubbles of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention is 75㎛.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 100㎛인 경우에 태양광의 반사율을 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the reflectance of sunlight when the average particle diameter of the bubbles of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention is 100㎛.

도 10은 본 발명의 도 7, 8 및 9에 따르는 실시예와 비교하기 위하여 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 125㎛인 경우에 태양광의 반사율을 측정한 그래프이다.10 is a graph measuring the reflectance of sunlight when the average particle diameter of the bubbles of the dye-sensitized solar cell is 125 µm in order to compare with the examples according to FIGS. 7, 8 and 9 of the present invention.

도 11은 본 발명의 도 7, 8 및 9에 따르는 실시예와 비교하기 위하여 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 150㎛인 경우에 태양광의 반사율을 측정한 그래프이다.FIG. 11 is a graph measuring reflectance of sunlight when the average particle diameter of the bubbles of the dye-sensitized solar cell is 150 µm in order to compare with the examples according to FIGS. 7, 8, and 9 of the present invention.

본 발명은 광경로가 길어진 염료감응태양전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 외벽이나 태양전지를 장착하는 모듈의 다양한 형태에 따른 플렉시블(flexible) 특성을 갖는 한편, 태양전지 내부로 입사된 태양광의 경로를 길게 하여 광전기변환효율을 상승시키는 염료감응태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell with a long optical path, and more particularly, has a flexible characteristic according to various forms of a module for mounting an outer wall of a building or a solar cell, and the solar incident into the solar cell. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell that increases the path of light to increase photoelectric conversion efficiency.

1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 이산화티타늄(아나타제 구조) 태양전지가 개발된 이후 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응태양전지는 기존의 p-n형 태양전지에 비해 제조단가가 낮으면서 에너지 변환 효율이 높기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 실리 콘 태양전지와 달리, 염료감응태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다. Since the development of the dye-sensitized nanoparticle titanium dioxide (Anatase structure) solar cell in 1991 by Michael Gratzel of the Swiss National Lausanne Institute of Advanced Technology (EPFL), much work has been done in this area. Dye-sensitized solar cells have the potential to replace conventional amorphous silicon solar cells because they have lower manufacturing cost and higher energy conversion efficiency than conventional p-n type solar cells. Unlike silicon solar cells, dye-sensitized solar cells are photoelectrochemical solar cells whose main components are dye molecules capable of absorbing visible light to generate electron-hole pairs, and transition metal oxides that transfer the generated electrons. .

도 1은 종래의 통상적인 염료감응 태양전지의 작동원리를 보여주는 설명도로서, 표면에 염료층(미도시)이 화학적으로 흡착된 금속산화물전극(11)에 태양광이 흡수되면 염료층에서는 바닥상태에서 들뜬상태로 전자가 천이(exciting)하여 전자-홀 쌍을 이루며, 들뜬상태의 전자(e-)는 금속산화물의 전도띠(conduction band, Ecb)로 주입된다. 상기 금속산화물전극(11)으로 주입된 전자는 입자간 계면을 통하여 금속산화물전극에 접하고 있는 투명전도성막(10)으로 전달되고, 투명전도성막(10)에 연결된 외부의 회로나 부하(140)를 통하여 상대전극(counter electrode, 13)과 폐회로를 구성하게 된다. 상기 상대전극(13)과 금속산화물전극(11) 사이에는 산화-환원 전해질용액(12)이 주입되어 있어서, 상기 금속산화물전극(11)으로부터 외부의 회로나 부하에 공급되어 부족해진 전자를 전해질용액(12)로부터 공급받아 원래의 상태로 환원된다. 1 is an explanatory view showing the operation principle of a conventional dye-sensitized solar cell, when the sunlight is absorbed by the metal oxide electrode 11 chemically adsorbed on the surface of the dye layer (not shown) in the dye layer bottom state In the excited state, the electrons transition to form an electron-hole pair, and the excited electrons (e ) are injected into the conduction band (Ecb) of the metal oxide. The electrons injected into the metal oxide electrode 11 are transferred to the transparent conductive film 10 in contact with the metal oxide electrode through an interparticle interface, and the external circuit or load 140 connected to the transparent conductive film 10 is transferred. Through the counter electrode 13 and the closed circuit is formed. An oxidation-reduction electrolyte solution 12 is injected between the counter electrode 13 and the metal oxide electrode 11 so that electrons supplied from the metal oxide electrode 11 to an external circuit or load are insufficient. It is supplied from (12) and returned to its original state.

이러한 태양전지의 에너지 변환효율은 광흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하기 때문에 많은 양의 전자를 생성하기 위해서는 염료분자의 흡착량을 증가시켜야 하기도 하지만, 태양전지내로 입사된 태양광의 광경로를 길게 하여 금속산화물의 전도띠로 들뜬 전자가 지속적으로 유입될 수 있어야 한다. 상기 태양광의 광경로가 길어지기 위해서는 태양전지 내부에서 광전기변환에 사용되지 아니하는 잔여 태양광이 외부로 빠져나가지 않고, 태양전지 내부에서 반복 반사되어 광전기변환에 이용될 수 있어야 한다. Since the energy conversion efficiency of the solar cell is proportional to the amount of electrons generated by light absorption, the amount of dye molecules must be increased to generate a large amount of electrons, but the optical path of the solar light incident into the solar cell is increased. It must be long so that excited electrons can continuously flow into the conduction band of the metal oxide. In order to increase the light path of the solar light, the remaining solar light, which is not used for photoelectric conversion, in the solar cell does not escape to the outside, and must be repeatedly reflected in the solar cell and used for photoelectric conversion.

이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 상대전극(13)을 금속산화물전극(11)과 대향되게 배치하되 전면을 도포하여 이용하는 기술들이 다수 제공되어 있다.  그러나, 전면에 배치되는 상대전극은 반사율도 한계가 있을 뿐만 아니라, 태양광의 입사각에 따라 반사한다. 따라서, 광전기변환 효율이 태양광의 입사각에 따라 영향을 받는 문제가 있었다. In order to solve this problem, a plurality of technologies are provided in which the counter electrode 13 is disposed to face the metal oxide electrode 11 and the front surface is coated. However, the counter electrode disposed on the front surface has a limit in reflectance and reflects according to the incident angle of sunlight. Therefore, there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is affected by the incident angle of sunlight.

한편, 건물의 외벽이나 태양전지가 장착되는 모듈의 다양한 형상에 매칭(matching)되도록 플렉시블 특성이 부가된 태양전지의 필요성이 증대됨에 따라 대한민국 등록특허공보 제 0499271 호 등 다수의 기술이 공개되고 있으나, 상대전극으로서 금속전극에 의한 반사도 향상에 대한 기술만이 개시되어 있어, 역시 낮은 반사율에 의한 광전기변환효율이 떨어지는 문제가 있었다. Meanwhile, as the necessity of a solar cell added with a flexible characteristic to match various shapes of an outer wall of a building or a module on which a solar cell is mounted increases, a number of technologies such as Korean Patent Publication No. 0499271 have been disclosed. Only the technique of improving the reflectivity by the metal electrode as a counter electrode is disclosed, and also there existed a problem that the photoelectric conversion efficiency by low reflectance falls.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 건물의 외벽이나 태양전지를 장착하는 모듈의 다양한 형태에 따른 플렉시블(flexible) 특성을 갖는 한편, 태양전지 내부로 입사된 태양광의 경로를 길게 하여 광전기변환효율을 상승시키는 염료감응태양전지를 제공하는 것이다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to have a flexible (flexible) characteristics according to various types of modules for mounting the outer wall of the building or the solar cell, while increasing the path of the solar light incident into the solar cell to increase the photoelectric conversion efficiency It is to provide a dye-sensitized solar cell to increase.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, The present invention to achieve the above technical problem,

서로 대향되게 배치되는 고분자계 수지로 마련되는 제1기판과 확산반사율을 포함하는 반사율이 높도록 복수개의 기포를 구비하는 제2기판; A second substrate having a plurality of bubbles such that a first substrate made of a polymer resin disposed to face each other and a reflectance including diffusion reflectance are high;

상기 제1기판의 상부에 구비되고, 광화학적 반응을 위한 비표면적이 큰 복수개의 금속산화물층을 포함하고, 상기 금속산화물층에 화학적으로 흡착되어, 여기된 전자를 공급할 수 있는 염료층을 포함하는 반도체전극; It includes a plurality of metal oxide layer provided on the first substrate, a large specific surface area for the photochemical reaction, and chemically adsorbed to the metal oxide layer, the dye layer which can supply the excited electrons Semiconductor electrodes;

상기 반도체전극과 대향되게 배치되되 상기 반도체전극에서 생성된 전자가 통전되도록 상기 제2기판의 하부에 소정 패턴된 형상으로 마련되는 상대전극; 및 A counter electrode disposed to face the semiconductor electrode, the counter electrode being formed in a predetermined pattern on a lower portion of the second substrate so that electrons generated by the semiconductor electrode are energized; And

상기 반도체전극과 상대전극 사이에 개재되어 산화-환원반응에 의하여 상기 염료층에 전자를 공급해줄 수 있는 전해질용액;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지를 제공한다. An electrolyte solution capable of supplying electrons to the dye layer by an oxidation-reduction reaction interposed between the semiconductor electrode and the counter electrode provides a dye-sensitized solar cell including a long optical path.

또한, 상기 기포는 상기 제2기판의 내부에 또는 표면의 상부로 돌출되어 구비될 수 있다. In addition, the bubble may be provided to protrude to the inside of the second substrate or the surface.

아울러, 상기 기포는 그 평균입경이 100㎛ 이하일 수 있으며, 또한, 상기 확산반사율은 90%이상일 수 있다. In addition, the bubble may have an average particle diameter of 100 μm or less, and the diffusion reflectance may be 90% or more.

한편, 상기 상대전극은 복수개의 스트라이프 형상 또는 격자무늬 형상으로 구비될 수 있다. The counter electrode may be provided in a plurality of stripe shapes or grid patterns.

또한, 상기 제1기판과 제2기판은 플렉시블(flexible)한 특성을 갖는 평면의 형상일 수 있다. In addition, the first substrate and the second substrate may have a planar shape having a flexible characteristic.

상기 상대전극과 제2기판과의 사이에는 상대전극과 제2기판의 적층을 위한 전기적 물리적 안정성을 도모하는 전도성완충층을 더 구비할 수 있다. A conductive buffer layer may be further provided between the counter electrode and the second substrate to achieve electrical and physical stability for stacking the counter electrode and the second substrate.

상기 제1기판의 하부에는 반사방지층이 더 구비되는데, 상기 반사방지층은 상기 제1기판의 굴절률보다 작은 것일 수 있다. An antireflection layer may be further provided below the first substrate, and the antireflection layer may be smaller than the refractive index of the first substrate.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따르는 염료감응태양전지는 건물의 외벽이나 태양전지를 장착하는 모듈의 다양한 형태에 따른 플렉시블(flexible) 특성을 갖는 한편, 태양전지 내부로 입사된 태양광의 경로를 길게 하여 광전기변환효율을 상승시키는 특징이 있다. Dye-sensitized solar cell according to the present invention has a flexible (flexible) characteristics according to the various forms of the outer wall of the building or the module for mounting the solar cell, while increasing the photovoltaic conversion efficiency by lengthening the path of sunlight incident into the solar cell There is a characteristic to let.

본 발명은 첨부된 도면을 통하여 설명하게 되나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Although the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention illustrated in the following may be modified in many different forms, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described in the following.

본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. In the drawings, the size or thickness of films or regions is exaggerated for clarity.

먼저, 도 2는 본 발명에 따르는 태양전지의 원리를 나타내는 도면으로서 도 2를 참조하면, 광합성의 원리를 응용한 것으로 태양광선이 조사되면 포톤(photon)은 먼저 염료에 흡수되는데, 상기 염료물질 자체의 에너지 밴드갭(Eg)을 극복 할 수 있는 Eg 이상의 에너지가 흡수될 경우, 가전자대(valence band)에 존재하던 전자는 여기 상태로 전환되어, 전자 전도대(conduction band)로 천이하게 된다. First, Figure 2 is a view showing the principle of the solar cell according to the present invention, referring to Figure 2, the application of the principle of photosynthesis, when sunlight is irradiated photons (photon) is first absorbed in the dye, the dye material itself of E g that can overcome the energy band gap (E g) When the above energy is absorbed, the electrons existing in the valence band are converted into the excited state, and transition to the electron conduction band.

여기서 천이된 전자는 금속산화물 전극으로 이동한 후 외부 회로로 이동한다. 염료는 전자 전도대에 전자를 천이시킨 후 산화되나 전해질 용액으로부터 전자를 받아 원래의 상태로 환원된다. The transitioned electrons move to the metal oxide electrode and then to the external circuit. The dye is oxidized after the electrons are transferred to the electron conduction band, but the electrons are received from the electrolyte solution and reduced to their original state.

도 3는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 염료감응태양전지를 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 본 발명에 따르는 염료감응태양전지는 서로 대향된 제1기판(200)과 제2기판(250)이 있고, 상기 제1기판의 제2기판을 향한 면에는 순차적으로, 투명도전층(210)과 그 상부에는 반도체전극(220)이 구비된다. 또한, 제2기판(250)의 제1기판(200)을 향한 면에는 상대전극(240)이 구비되어 있다. Referring to FIG. 3, the dye-sensitized solar cell according to the present invention includes a first substrate 200 and a second substrate 250 facing each other, and sequentially on the surface facing the second substrate of the first substrate, transparency. The semiconductor layer 220 is provided on the entire layer 210 and an upper portion thereof. In addition, a counter electrode 240 is provided on a surface of the second substrate 250 facing the first substrate 200.

또한, 상기 반도체전극(220)과 상대전극(240)과의 사이에는 산화-환원반응이 일어나는 전해질용액을 매립하도록 내부공간(230)이 마련된다. 또한, 상기 제1,2기판(200,250)은 밀봉될 필요가 있는데, 이를 위하여 제1,2기판(200,250)의 외각 단부를 따라 밀봉부(미도시)가 구비된다. 이러한 밀봉부는 열가소성 고분자 필름으로 형성할 수 있다. In addition, an internal space 230 is provided between the semiconductor electrode 220 and the counter electrode 240 to fill the electrolyte solution in which the oxidation-reduction reaction occurs. In addition, the first and second substrates 200 and 250 need to be sealed. To this end, a sealing unit (not shown) is provided along the outer ends of the first and second substrates 200 and 250. Such a seal may be formed of a thermoplastic polymer film.

한편, 제1기판(200)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자계 수지로 구성될 수 있는데, 태양광을 투과시켜 광전기변환 효율을 높이기 위하여 투과도가 높은 범위내에서 특별히 제한할 필요는 없다. Meanwhile, the first substrate 200 is made of polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR, polyacrylate), polyether imide (PEI, polyetherimide), polyethylene naphthalate (PEN, polyethyelenen napthalate), polyethylene terephthalate (PET, polyethyeleneterepthalate), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose tri acetate (TAC), cellulose acetate propionate (cellulose It may be composed of a polymer-based resin containing at least one of acetate propinonate (CAP), but it does not need to be particularly limited within the range of high transmittance in order to transmit sunlight to increase photoelectric conversion efficiency.

또한, 제2기판(250)은 제1기판을 통하여 태양전지 내부로 입사된 태양광의 손실을 최소화하기 위하여 반사도가 높은 플라스틱재를 사용할 수 있는데, 특히 그 내부에 평균 입경이 100㎛ 이하인 기포를 복수개 갖게 하도록 인위적으로 발포 공정을 거쳐서 외부광의 확산반사율을 포함하는 높은 반사율을 갖도록 한다. 바람직하게는 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자계 수지를 열 또는 기계적 방법을 적용하여 인위적으로 발포된 복수개의 기포를 포함하며, 입사된 태양광을 내부공간(230)으로 반사시켜, 적은 광 손실로 태양전지를 구동할 수 있으므로 매우 효과적이다. In addition, the second substrate 250 may use a highly reflective plastic material in order to minimize the loss of sunlight incident into the solar cell through the first substrate. In particular, the second substrate 250 may include a plurality of bubbles having an average particle diameter of 100 μm or less therein. It is artificially subjected to a foaming process so as to have a high reflectance including diffusion reflectance of external light. Preferably, polyether sulfone (PES), polyacrylate (PAR, polyacrylate), polyether imide (PEI, polyetherimide), polyethylene naphthalate (PEN, polyethyelenen napthalate), polyethylene terephthalate (PET, polyethyeleneterepthalate), In polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propinonate (CAP) It includes a plurality of bubbles artificially foamed by applying a thermal or mechanical method to the polymer resin including at least one, and reflects the incident sunlight to the internal space 230, to drive the solar cell with a small light loss Can be very effective.

아울러, 상기 기포는 제2기판의 내부에 형성될 수 있음은 물론이고, 상기 제2기판의 표면의 상부로 돌출되어 구비될 수 있는데, 여기서, 볼록하게 돌출된 부위에서 확산반사가 일어나게 된다. In addition, the bubble may be formed inside the second substrate, of course, may be provided to protrude to the top of the surface of the second substrate, where the diffuse reflection occurs in the convexly protruding portion.

또한, 상기 제2기판에 형성되는 기포는 평균 입경이 100㎛ 이하로 구성하는 것이 바람직한데, 만일 상기 기포의 평균입경이 100㎛를 초과하면 표면조도가 불균일해져서 오히려 반사도가 낮아지는 문제가 있다.In addition, the bubbles formed on the second substrate is preferably configured to have an average particle diameter of 100㎛ or less, if the average particle diameter of the bubbles exceeds 100㎛ there is a problem that the surface roughness becomes non-uniform, rather the reflectivity is lowered.

한편, 복수개의 기포들에 의하여 제2기판의 표면이 돌출된 형상을 이루는데, 이러한 돌출형상에 의하여 태양전지 내부로 입사된 태양광이 반사된다. 상기 요철면을 가진 제2기판의 반사율은 높을수록 효과적인데, 확산반사율은 90%이상이 바람직하다.On the other hand, the surface of the second substrate is formed by a plurality of bubbles protruding, the solar light incident into the solar cell is reflected by this protruding shape. The higher the reflectance of the second substrate having the concave-convex surface is, the more effective the diffusion reflectance is preferably at least 90%.

통상 상대전극으로 사용되는 금속들의 반사율은 90%를 넘기가 어려울 뿐만 아니라, 적색파장 근처에서 반사율이 급격히 떨어지는데 반해, 본 발명에 따르는 염료감응태양전지의 제2기판은 복수개의 기포에 의한 요철면에 의하여 반사율이 높을 뿐만 아니라 적색파장 근처에서 반사율이 감소되는 문제도 없다.In general, the reflectivity of the metals used as the counter electrode is difficult to exceed 90%, and the reflectance rapidly drops near the red wavelength. As a result, the reflectance is high and there is no problem that the reflectance is reduced near the red wavelength.

또한, 본 발명에 따르는 제2기판은 상술한 돌출면에 의하여 확산 반사되어 90%이상의 확산반사율을 갖는다. 여기서, 확산반사율이라 함은 면의 입사광에 대한 확산광의 비율, 면의 색의 밝기를 나타낸다. 통상은 면의 법선에 대하여 입사각 45도로 하여 수평각 0도에서 측정하게 된다. 이를 도 7 내지 9를 통하여 확인할 수 있다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 50㎛인 경우에, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 75㎛인 경우에, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 100㎛인 경우에 태양광의 반사율을 측정한 그래프이다. In addition, the second substrate according to the present invention is diffusely reflected by the above-described protruding surface and has a diffusion reflectivity of 90% or more. Here, the diffuse reflectance refers to the ratio of diffused light to incident light on the surface and the brightness of the surface color. Normally, the measurement is performed at a horizontal angle of 0 degrees with an incident angle of 45 degrees with respect to the normal of the surface. This can be confirmed through FIGS. 7 to 9. 7 is an average particle diameter of the bubble of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention is 50㎛, Figure 8 is an average particle diameter of the bubble of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention is 75㎛ In the case of Figure 9 is a graph measuring the reflectance of sunlight when the average particle diameter of the bubble of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention is 100㎛.

도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate)를 제2기판으로 하여 기포의 평균입경을 각각 50㎛, 75㎛, 100㎛로 제조하여 각각에 대하여 확산반사율을 측정한 그래프인데, 가시광 영 역(400 ㎚~)에서 측정한 결과, 각각에 대하여 약 97%, 96%, 95% 의 확산반사율을 보이고 있고, 또한 적색파장영역에서도 반사도가 떨어지는 현상이 없음을 알 수 있다. 한편, 상기 기포의 평균입경이 100㎛ 를 초과하는 경우에 확산반사율을 본 발명에 따르는 염료감응태양전지의 기포의 크기와 비교하여 살펴볼 수 있다. 도 10은 본 발명의 도 7, 8 및 9에 따르는 실시예와 비교하기 위하여 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 125㎛인 경우에, 도 11은 본 발명의 도 7, 8 및 9에 따르는 실시예와 비교하기 위하여 염료감응태양전지의 기포의 평균 입경이 150㎛인 경우에 태양광의 반사율을 측정한 그래프이다. 7, 8 and 9, by using a polyethylene terephthalate (PET, polyethyeleneterepthalate) as a second substrate to prepare the average particle diameter of the bubble 50㎛, 75㎛, 100㎛ respectively to measure the diffuse reflectance for each As a graph, the results of the measurement in the visible region (400 nm ~) show that the diffuse reflectances of about 97%, 96%, and 95% are observed for each, and there is no drop in reflectance even in the red wavelength region. have. On the other hand, when the average particle diameter of the bubbles exceeds 100㎛ can be seen by comparing the diffusion reflectance with the size of the bubble of the dye-sensitized solar cell according to the present invention. 10 is in accordance with FIGS. 7, 8 and 9 of the present invention when the average particle diameter of the bubbles of the dye-sensitized solar cell is 125 µm for comparison with the examples according to FIGS. 7, 8 and 9 of the present invention. In order to compare with an Example, when the average particle diameter of the bubble of a dye-sensitized solar cell is 150 micrometers, it is a graph which measured the reflectance of sunlight.

도 10 및 11을 참조하면, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate)를 제2기판으로 하여 기포의 평균입경을 각각 125㎛, 150㎛로 제조하여 각각에 대하여 확산반사율을 측정한 그래프인데, 각각에 대하여 약 89%, 86%의 확산반사율을 보이고 있다. 이는 본 발명에 의한 염료감응태양전지의 제2기판의 기포의 평균입경을 초과하면 반사율이 감소됨을 보이는 것이다. 10 and 11, the polyethylene terephthalate (PET, polyethyeleneterepthalate) as a second substrate is prepared by the average particle diameter of the bubble 125㎛, 150㎛, respectively, the diffusive reflectance for each graph is measured Approximate 89% and 86% diffuse reflectance is shown. This indicates that the reflectance is reduced when the average particle diameter of the bubbles of the second substrate of the dye-sensitized solar cell according to the present invention is exceeded.

한편, 제1기판을 통과한 태양광은 반도체전극(220)의 표면에 화학적으로 흡착된 염료층(미도시)에 조사된다. 상기 염료층은 조사된 태양광에 의하여 화학적으로 기저상태에서 여기상태로 전자 천이가 일어나게 되며, 여기상태의 전자는 반도체전극을 통하여 외부의 회로나 부하에 공급된다. Meanwhile, sunlight passing through the first substrate is irradiated to a dye layer (not shown) chemically adsorbed on the surface of the semiconductor electrode 220. The dye layer is chemically transitioned from the ground state to the excited state by irradiated sunlight, and the electrons in the excited state are supplied to an external circuit or load through the semiconductor electrode.

또한, 염료층은 다양한 염료로 구성될 수 있는데, 루테늄(Ru) 복합체를 포함하여 가시광을 흡수할 수 있는 물질로 이루어질 수 있는데, 루테늄(Ru)은 백금족에 속하는 원소로서 많은 유기 금속 복합체를 만들 수 있는 원소이다. In addition, the dye layer may be composed of a variety of dyes, including ruthenium (Ru) complex can be made of a material that can absorb visible light, ruthenium (Ru) is an element belonging to the platinum group can make many organic metal complexes. Element.

이 외에도, 태양광선내의 장파장 흡수를 개선하여 효율을 향상시키는 특성 및 전자 방출이 효율적으로 할 수 있는 염료인 한 어떤 것이든 사용할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 염료층는 다양한 색을 갖고, 재료가 풍부하며, 가격이 싼 유기 색소로 구비될 수 있다. 예컨대, 큐마린(Cuemarine), 포피린(porphyrin)의 일종인 페오포바이드 에이(pheophorbide a) 등을 단독 또는 Ru 복합체와 혼합 사용할 수 있다. In addition, it is a matter of course that any one can be used as long as it is a dye that can improve efficiency by improving long-wavelength absorption in sunlight and emit electrons efficiently. In addition, the dye layer may be provided with organic dyes having various colors, rich in materials, and inexpensive. For example, cuemarine (pheophorbide a), a kind of porphyrin (porphyrin) and the like can be used alone or mixed with Ru complex.

한편, 반도체전극으로는  티타늄(Ti)산화물, 지르코늄(Zr)산화물, 스트론튬(Sr)산화물, 아연(Zn)산화물, 인듐(In)산화물, 이리듐(Yr)산화물, 란타늄(La)산화물, 바나듐(V)산화물, 몰리브덴(Mo)산화물, 텅스텐(W)산화물, 주석(Sn)산화물, 니오비움(Nb)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 알루미늄(Al)산화물, 스칸듐(Sc)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 인듐(In)산화물 및 SrTi 산화물 중에서 하나 또는 둘 이상의 복합물로 이루어질 수 있다. On the other hand, semiconductor electrodes include titanium (Ti) oxide, zirconium (Zr) oxide, strontium (Sr) oxide, zinc (Zn) oxide, indium (In) oxide, iridium (Yr) oxide, lanthanum (La) oxide, vanadium ( V) oxide, molybdenum (Mo) oxide, tungsten (W) oxide, tin (Sn) oxide, niobium (Nb) oxide, magnesium (Mg) oxide, aluminum (Al) oxide, scandium (Sc) oxide, gallium (Ga) ), Indium (In) oxide and SrTi oxide may be composed of one or two or more composites.

한편, 반도체전극(220)과 상대전극(240)과의 사이에는 내부공간(230)이라는 빈공간이 마련되어서, 여기에는 전해질용액이 주입된다. 상기 전해질용액에서는 산화-환원 반응이 일어나므로 염료층은 전해질용액로부터 다시 전자를 공급받게 된다. 상기 내부공간(230)에 충진되는 전해질용액은 테트라프로필암모늄 아이오다이드(tetrapropylammonium iodide), 요오드(I2), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 아세토나이트릴(acetonitrile) 등으로 구성된 혼합물을 이용할 수 있다. 이 외에도, 염료층에 산화-환원반응에 의해 전자를 공급할 수 있는 범위 내에 서 다양한 재료를 이용할 수 있음은 물론이다. Meanwhile, an empty space called an inner space 230 is provided between the semiconductor electrode 220 and the counter electrode 240, and the electrolyte solution is injected therein. Since the oxidation-reduction reaction occurs in the electrolyte solution, the dye layer receives electrons from the electrolyte solution again. The electrolyte solution filled in the internal space 230 may be a mixture of tetrapropylammonium iodide, iodine (I 2 ), ethylene carbonate, ethylene carbonate, acetonitrile, and the like. . In addition, various materials may be used within the range in which electrons may be supplied to the dye layer by redox reaction.

한편, 제2기판과 상대전극과의 사이에는 전도성완충층이 더 구비될 수 있다. 이는 도 4을 통하여 설명할 수 있다. 도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 일부확대단면도인데, 도 2에서 설명된 염료감응태양전지 동일 또는 유사한 사항에 대하여는 상세한 설명을 생략한다. Meanwhile, a conductive buffer layer may be further provided between the second substrate and the counter electrode. This can be explained through FIG. 4. Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention, the detailed description of the same or similar matters of the dye-sensitized solar cell described in FIG.

도 4을 참조하면, 제2기판(350)과 상대전극(340)과의 사이에 전도성완충층(345)이 개재되어 있다. 도 2에서 A부분에 해당된다. 이는 상대전극(340)이 박막(thin film)으로 형성될 수 있고 또한, 이러한 박막인 상대전극(340)과 제2기판(350)과의 부착력 향상 및 전기적인 컨택(contact)저항값의 감소를 위하여 전도성완충층(345)을 구비할 수 있는데, 여기서, 전기적이라는 의미는 특별히 저항 성분을 의미하는 것인데, 상대전극이 박막으로 형성되면 표면저항값이 높게 나오게 되기때문에 전도성완충층(345)을 적층하여 상기 저항값을 보상하기 위한 것이다. Referring to FIG. 4, a conductive buffer layer 345 is interposed between the second substrate 350 and the counter electrode 340. It corresponds to part A in FIG. This is because the counter electrode 340 may be formed of a thin film, and the adhesion between the counter electrode 340 and the second substrate 350, which is such a thin film, may be improved, and electrical contact resistance may be reduced. In order to provide a conductive buffer layer 345, the term electrical means a resistive component in particular. When the counter electrode is formed of a thin film, the surface resistance value is high, so that the conductive buffer layer 345 is laminated. This is to compensate for the resistance value.

상기 전도성완충층(345)으로 사용되는 소재로는 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐진크옥사이드(IZO), 산화인듐(In2O3), 이산화주석, 플로린 도핑된 인듐틴옥사이드(FTO) 등을 들 수 있는데, 상기 부착력 향상 및 전기적 특성을 유지할 수 있는 범위내에서 특별히 제한할 필요는 없다. 이러한 전도성완충층(345)은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(CVD), 증기증착(evaporation), 열산화(thermal oxidation), 전기화학적 증착(electrochemical anodization(deposition)) 등의 방법에 의해 형성할 수 있다. Examples of the material used as the conductive buffer layer 345 include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium oxide (In 2 O 3 ), tin dioxide, and fluorine-doped indium tin oxide (FTO). There is no need to specifically limit within the range that can maintain the adhesion and improve the electrical properties. The conductive buffer layer 345 may be formed by a method such as sputtering, chemical vapor deposition (CVD), evaporation, thermal oxidation, and electrochemical anodization. have.

아울러, 전도성완충층(345)의 하부에는 상대전극(340)이 적층된다. 상기 상대전극(340)은 백금(Pt) 또는 귀금속 물질을 이용할 수 있는데, 반사도가 높을수록 내부공간(도 2, 230)으로 투과된 태양광의 광경로가 길어져 효율이 우수하므로 반사도가 높은 물질을 사용할 수 있다. In addition, a counter electrode 340 is stacked below the conductive buffer layer 345. The counter electrode 340 may use platinum (Pt) or a noble metal material, and the higher the reflectance, the longer the optical path of the sunlight transmitted to the internal space (FIGS. 2 and 230), and thus, the efficiency is high. Can be.

여기서 상기 상대전극(340)은 다양한 패턴의 형상으로 구비될 수 있는데, 상기 제2기판(350)의 하부 전면에 걸쳐 형성될 수 있음은 물론이고,또한 반사도가 높은 상기 제2기판을 통하여 태양광의 광경로를 길게 하게 위하여 여러 가지의 특징적인 패터닝(patterning)이 가능하다. Here, the counter electrode 340 may be provided in various patterns, and may be formed over the entire lower surface of the second substrate 350. Also, the counter electrode 340 may be formed through the second substrate having high reflectivity. Various characteristic patternings are possible to lengthen the optical path.

도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응태양전지의 일부확대도이다. 도 6a를 참조하면, 상대전극(540a)이 스트라이프(stripe) 패턴으로 형성되어 있음을 알 수 있는데, 태양전지 내부로 입사된 태양광이 스트라이프 형상의 상대전극(540a)에서 반사되는 것보다 확산반사율을 포함한 반사율이 높은 제2 기판에서 반사되는 것이 광전기변환에 더 효과적이다. 여기서, 상대전극(540a)의 하부에 제2기판(미도시)이 구비되어 반사 및 확산반사에 의해 광경로를 더 길게 한다. 6A and 6B are partially enlarged views of a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6A, it can be seen that the counter electrode 540a is formed in a stripe pattern, and the diffuse reflectance is higher than that of the sunlight incident into the solar cell is reflected by the stripe counter electrode 540a. It is more effective for the photoelectric conversion to reflect from the second substrate having a high reflectance, including. Here, a second substrate (not shown) is provided below the counter electrode 540a to make the optical path longer by reflection and diffusion reflection.

한편, 도 6b를 참조하면, 상대전극(540b)이 격자무늬 형상으로 구비되어 있다. 전기의 통전을 위하여 직교하는 형상으로 연결되는 한편, 규칙적으로 홈들이 형성되어 있는데, 그 홈을 통하여 조사되는 태양광은 제2기판에 의하여 반사되는 효과를 얻을 수 있다. 물론, 상기 홈의 하부에는 도시되지는 않지만, 본 발명에 따르는 제2기판이 구비되어 있다. 6B, the counter electrode 540b is provided in a lattice pattern. While electrically connected to each other in an orthogonal shape for conduction of electricity, grooves are formed regularly, and the sunlight irradiated through the grooves can be reflected by the second substrate. Of course, although not shown in the lower portion of the groove is provided with a second substrate according to the present invention.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 염료감응태양전지의 일부확대 도이다. On the other hand, Figure 5 is an enlarged view of a portion of the dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 도 3에서 B에 해당하는 부분으로서 도 3과는 달리, 제1기판(400)의 하부에 반사방지층(405)이 더 마련되어 있다. 상기 반사방지층(405)의 굴절율은 상기 제1기판(400)의 굴절율 보다 낮은 것이 바람직하다. 이는 고전 광학 원리에 의하면, 광학적으로 굴절율이 큰 매질은 밀한 매질이라 하고 상기 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행하는 경우에는 일정 임계각 이상에서는 그 경계면에서 빛이 전부 반사되기 때문에 이러한 원리를 이용함으로써, 본 발명에 따르는 염료감응 태양전지 내부로 입사된 빛이 제2기판에서 반사되어 염료에 흡수될 수 있을 뿐만 아니라, 흡수되지 못한 빛도 상기 제1기판과 반사방지층의 계면에서 다시 반사되어 염료에 흡수될 수 있다. 이에 의하여 단위시간당 태양전지 내부로 입사되는 태양광이 효과적으로 이용되어 광전기변환효율이 우수해진다. 예를 들면, 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide)는 1.66, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate)는 1.5 내지 1.75, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate)는 1.575 내지 1.65, 폴리이미드(polyimide)는 1.64 내지 1.67, 폴리카보네이트(PC)는 1.586, 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC)는 1.48,Referring to FIG. 5, unlike FIG. 3, a portion corresponding to B in FIG. 3 is further provided with an anti-reflection layer 405 under the first substrate 400. The refractive index of the antireflection layer 405 is preferably lower than the refractive index of the first substrate 400. According to the classical optical principle, a medium having a large refractive index is called a dense medium, and when light propagates from the dense medium to a small medium, all the light is reflected at the boundary surface above a certain critical angle, thereby using this principle. Not only the light incident to the dye-sensitized solar cell according to the present invention can be reflected by the second substrate and absorbed by the dye, but also the unabsorbed light is reflected back at the interface between the first substrate and the anti-reflection layer and absorbed by the dye. Can be. As a result, the sunlight incident into the solar cell per unit time is effectively used to improve the photoelectric conversion efficiency. For example, polyetherimide (PEI) is 1.66, polyethyelenen napthalate (PEN) is 1.5 to 1.75, polyethylene terephthalate (PET) is 1.575 to 1.65, and polyimide is 1.64. To 1.67, polycarbonate (PC) is 1.586, cellulose triacetate (TAC) is 1.48,

셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP)는 1.475를 갖는 것으로 알려져 있는데, 제2기판으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate)를 사용하는 경우에는 상기 반사방지층은 그 보다 굴절율이 낮은 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP) 등과 같은 재료를 사용할 수 있다.The cellulose acetate propinonate (CAP) is known to have 1.475. When the polyethylene terephthalate (PET, polyethyeleneterepthalate) is used as the second substrate, the antireflective layer has a lower refractive index than that of cellulose triacetate. TAC), cellulose acetate propinonate (CAP) and the like can be used.

이하, 본 발명에 따르는 광경로가 길어진 염료감응태양전지의 제조실시예를 설명한다. 그러나, 상기 제조실시예에 의하여 동일하거나 균등한 범위내에서 본 발명에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the dye-sensitized solar cell with a long optical path according to the present invention will be described. However, it is not limited to the present invention within the same or equivalent range by the above-described production examples.

실시예 1Example 1

먼저, 금속산화물층을 형성할 전이금속산화물로서 산화티타늄을, 그 평균입경이 5~15 nm 정도 크기로 분포하는 분산액을 준비한다. 다음으로, 상기 산화티타늄 분산액을 스크링 프린트법을 이용하여 제1기판으로서 300㎛두께와 2㎝ × 2㎝의 크기를 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 코팅하였다. 여기서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트에는 상기 산화티타늄을 코팅하기 전에 셀룰로오스 트리 아세테이트를 라미네이팅하여 반사방지층을 형성하고, 인듐틴옥사이드(ITO)가 스퍼터 방식으로 적층하여 반도체전극을 형성하였다.다음으로, 인프라레드(IR) 건조로(대한민국 (주)유진기공 제조)에서 150℃로 10분간 건조하여 금속산화물층을 형성하였다. 다음으로, 상기 금속산화물층에 에탄올에 용해된 0.3mM Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine)2(NCS)2 염료를 코팅하여 인프라레드(IR) 건조로에서 150℃로 8분간 건조하였다. 다음으로, 50㎛의 기포를 다수 가지고 있는 제2기판으로서 300㎛두께와 2㎝ × 2㎝의 크기를 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 인듐틴옥사이드를 상기와 같은 조건으로 적층하고 나서, 스퍼터 방식에 의하여 표면 저항이 0.5옴 미만인 백금(Pt)으로 상대전극을 형성하는데, 백금이 스퍼터될 때, 격자 형상으로 복수개의 홀(hole)을 가진 마스크를 사용하여 상대전극이 격자무늬 형상으로 적층하였다. 다음으로, 제1기판과 제2기판 각각을 일 단부에서 반대방향으로 3㎜ 가량되는 지점까지 도전테이프를 가열압착하였다. 다음으로, 제1기판과 제2기판을 밀봉하기 위하여 서로 대향되게 배치하되, 도전테이프가 결합된 거리만큼 약 3㎜ 정도 어긋나게 각각의 도전테이프를 반대방향으로 위치시킨 상태에서, 약 60um 두께의 SURLYN (Du Pont사제의 상품명)을 상기 제1기판과 제 2 기판과의 주변테두리부를 따라 배치시키고, 약 100도에서 9초 정도 열압착하여 상기 제1기판과 제2기판을 밀봉하였다. 다음으로, 전해질 용액의 주입을 위해 약 0.75mm 직경의 드릴을 이용하여 미세 구멍을 뚫었다. 상기 미세 구멍에는 21.928 g의 테트라프로필암모늄 아이오다이드(tetrapropylammonium iodide)와 1.931g 의 I2를 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate) 80%, 아세토나이트릴(acetonitrile) 20%로 이루어진 용매에 용해시킨 전해질용액을 주입하였다. 상기 미세 구멍을 통하여 전해질용액을 주입시키고, 상술한 SURLYN을 이용하여 미세 구멍을 막아 염료감응 태양전지를 제조하였다.First, as a transition metal oxide to form a metal oxide layer, a dispersion is prepared in which titanium oxide is distributed in an average particle size of about 5 to 15 nm. Next, the titanium oxide dispersion was coated on polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 300 μm and a size of 2 cm × 2 cm as a first substrate by using a screen printing method. Here, in the polyethylene terephthalate, before coating the titanium oxide, cellulose tri acetate is laminated to form an antireflection layer, and indium tin oxide (ITO) is laminated in a sputtering manner to form a semiconductor electrode. IR) dried at 150 ° C. for 10 minutes in a drying furnace (manufactured by Eugene Co., Ltd., Korea) to form a metal oxide layer. Next, 0.3mM Ru (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) 2 (NCS) 2 dye was coated on the metal oxide layer at 150 ° C. in an Infrared (IR) drying furnace. Dried over minutes. Next, as a second substrate having a large number of bubbles of 50 μm, indium tin oxide was laminated on the polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 300 μm and a size of 2 cm × 2 cm under the above conditions, followed by a sputtering method. By forming a counter electrode with platinum (Pt) having a surface resistance of less than 0.5 ohm. When platinum is sputtered, the counter electrodes are stacked in a lattice pattern using a mask having a plurality of holes in a lattice shape. Next, the conductive tape was heated and pressed to the point where each of the first substrate and the second substrate was about 3 mm from one end in the opposite direction. Next, SURLYNs having a thickness of about 60 μm are disposed to face each other in order to seal the first and second substrates, and the conductive tapes are disposed in opposite directions by about 3 mm apart from each other by the distance between the conductive tapes. (Trade name, manufactured by Du Pont) was placed along the peripheral edge of the first substrate and the second substrate, and thermally crimped for about 9 seconds at about 100 degrees to seal the first substrate and the second substrate. Next, fine holes were drilled using a drill of about 0.75 mm diameter for injection of the electrolyte solution. The micropores contain an electrolyte solution in which 21.928 g of tetrapropylammonium iodide and 1.931 g of I 2 are dissolved in a solvent consisting of 80% ethylene carbonate and 20% acetonitrile. Injected. An electrolyte solution was injected through the micropores, and the micropores were blocked using SURLYN described above to manufacture a dye-sensitized solar cell.

실시예 2Example 2

75㎛의 기포를 다수 가지고 있는 제2기판으로서 300㎛두께와 2㎝ × 2㎝의 크기를 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 인듐틴옥사이드를 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 염료감응전지를 제조하였다.As a second substrate having a large number of bubbles of 75㎛ was carried out in the same manner as in Example 1 except that indium tin oxide was laminated on polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 300㎛ and 2cm × 2cm Dye-sensitized batteries were prepared.

실시예 3Example 3

100㎛의 기포를 다수 가지고 있는 제2기판으로서 300㎛두께와 2㎝ × 2㎝의 크기를 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 인듐틴옥사이드를 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 염료감응전지를 제조하였다.A second substrate having a large number of bubbles having a thickness of 100 μm was carried out in the same manner as in Example 1 except that indium tin oxide was laminated on polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 300 μm and a size of 2 cm × 2 cm. Dye-sensitized batteries were prepared.

비교예 1Comparative Example 1

125㎛의 기포를 다수 가지고 있는 제2기판으로서 300㎛두께와 2㎝ × 2㎝의 크기를 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 인듐틴옥사이드를 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 염료감응전지를 제조하였다. A second substrate having a large number of bubbles of 125 µm was carried out in the same manner as in Example 1 except that indium tin oxide was laminated on polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 300 µm and a size of 2 cm × 2 cm. Dye-sensitized batteries were prepared.

비교예 2Comparative Example 2

150㎛의 기포를 다수 가지고 있는 제2기판으로서 300㎛두께와 2㎝ × 2㎝의 크기를 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 인듐틴옥사이드를 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 염료감응전지를 제조하였다.As a second substrate having a large number of bubbles of 150㎛ was carried out in the same manner as in Example 1 except that indium tin oxide was laminated on polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 300㎛ and 2cm × 2cm Dye-sensitized batteries were prepared.

시험예 1Test Example 1

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 제조된 염료감응 태양전지에 사용된 제2기판에 대한 반사율을 측정하였다. 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate)를 제2기판으로 하여 기포의 평균입경을 각각 50㎛, 75㎛, 100㎛로 제조하여 각각에 대하여 확산반사율을 측정한 그래프인데, 가시광 영역(400 ㎚~)에서 측정한 결과, 각각에 대하여 약 97%, 96%, 95% 의 확산반사율을 보이고 있고, 또한 적색파장영역에서도 반사도가 떨어지는 현상이 없음을 알 수 있다. 이에 반하여, 상기 기포의 평균입경이 100㎛를 초과하는 경우를 비교예 1 및 2를 통하여 확인할 수 있는데, 도 10은 비교예 1에 의하 여 제조된 제2기판의 기포의 평균입경이 125㎛인 경우에, 도 11은 비교예 2에 의하여 제조된 제2기판의 기포의 평균입경이 150㎛인 경우에 반사율을 측정 결과로서 비교예 1과 비교예 2 각각의 확산반사율이 89%, 86%임을 보이고 있다. 따라서, 상기 실시예 1 내지 3 이 우수한 확산반사율을 보임으로써 염료감응태양전지의 광전기변환효율이 우수함을 알 수 있다.The reflectance of the second substrates used in the dye-sensitized solar cells prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 was measured. 7, 8 and 9, by using a polyethylene terephthalate (PET, polyethyeleneterepthalate) as a second substrate to prepare the average particle diameter of the bubble 50㎛, 75㎛, 100㎛ respectively to measure the diffuse reflectance for each As a graph, the results of the measurement in the visible region (400 nm ~) show that the diffusive reflectances of about 97%, 96%, and 95% are observed for each of them, and there is no drop in reflectance even in the red wavelength region. . On the contrary, it can be confirmed through Comparative Examples 1 and 2 that the average particle diameter of the bubble exceeds 100 μm, and FIG. 10 shows that the average particle diameter of the bubble of the second substrate manufactured by Comparative Example 1 is 125 μm. 11 shows that the reflectances of the comparative examples 1 and 2 are 89% and 86%, respectively, as a result of measuring reflectance when the average particle diameter of the bubbles of the second substrate manufactured by Comparative Example 2 is 150 µm. It is showing. Therefore, it can be seen that the above Examples 1 to 3 show excellent diffusion reflectance, so that the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is excellent.

본 발명에 따르는 염료감응태양전지는 건물의 외벽이나 태양전지를 장착하는 모듈의 다양한 형태에 따른 플렉시블(flexible) 특성을 갖는 한편, 태양전지 내부로 입사된 태양광의 경로를 길게 하여 광전기변환효율을 상승시키는 효과가 있다. Dye-sensitized solar cell according to the present invention has a flexible (flexible) characteristics according to the various forms of the outer wall of the building or the module for mounting the solar cell, while increasing the photovoltaic conversion efficiency by lengthening the path of sunlight incident into the solar cell It is effective to let.

Claims (8)

서로 대향되게 배치되는 고분자계 수지로 마련되는 제1기판과 확산반사율을 포함하는 반사율이 높도록 복수개의 기포를 구비하는 제2기판; A second substrate having a plurality of bubbles such that a first substrate made of a polymer resin disposed to face each other and a reflectance including diffusion reflectance are high; 상기 제1기판의 상부에 구비되고, 광화학적 반응을 위한 비표면적이 큰 복수개의 금속산화물층을 포함하고, 상기 금속산화물층에 화학적으로 흡착되어, 여기된 전자를 공급할 수 있는 염료층을 포함하는 반도체전극; It includes a plurality of metal oxide layer provided on the first substrate, a large specific surface area for the photochemical reaction, and chemically adsorbed to the metal oxide layer, the dye layer which can supply the excited electrons Semiconductor electrodes; 상기 반도체전극과 대향되게 배치되되 상기 반도체전극에서 생성된 전자가 통전되도록 상기 제2기판의 하부에 소정 패턴된 형상으로 마련되는 상대전극; 및 A counter electrode disposed to face the semiconductor electrode, the counter electrode being formed in a predetermined pattern on a lower portion of the second substrate so that electrons generated by the semiconductor electrode are energized; And 상기 반도체전극과 상대전극 사이에 개재되어 산화-환원반응에 의하여 상기 염료층에 전자를 공급해줄 수 있는 전해질용액;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지. And an electrolyte solution interposed between the semiconductor electrode and the counter electrode to supply electrons to the dye layer by an oxidation-reduction reaction. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기포는 상기 제2기판의 내부에 또는 표면의 상부로 돌출되어 구비되는 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지. The bubble is a dye-sensitized solar cell with a long optical path, characterized in that the bubble protrudes in the interior of the second substrate or above. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기포는 그 평균입경이 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지. The bubble is a dye-sensitized solar cell with a long optical path, characterized in that the average particle diameter is 100㎛ or less. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 확산반사율은 90%이상인 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지. Dye-sensitized solar cell with a long optical path, characterized in that the diffusion reflectance is 90% or more. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상대전극은 복수개의 스트라이프 형상 또는 격자무늬 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지. The counter electrode is a dye-sensitized solar cell with a long optical path, characterized in that provided in a plurality of stripe or grid pattern. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1기판과 제2기판은 플렉시블(flexible)한 특성을 갖는 평면의 형상인 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지.The first substrate and the second substrate is a dye-sensitized solar cell with a long optical path, characterized in that the planar shape having a flexible (flexible) characteristics. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상대전극과 제2기판과의 사이에는 상대전극과 제2기판의 적층을 위한 전기적 물리적 안정성을 도모하는 전도성완충층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지. The dye-sensitized solar cell with a long optical path, further comprising a conductive buffer layer between the counter electrode and the second substrate to achieve electrical and physical stability for stacking the counter electrode and the second substrate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1기판의 하부에는 반사방지층이 더 구비되는데, 상기 반사방지층은 상기 제1기판의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 광경로가 길어진 염료감응 태양전지.An anti-reflection layer is further provided below the first substrate, wherein the anti-reflection layer has a longer optical path, which is smaller than the refractive index of the first substrate.
KR20060022732A 2006-03-10 2006-03-10 Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way KR101160933B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060022732A KR101160933B1 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060022732A KR101160933B1 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070092504A KR20070092504A (en) 2007-09-13
KR101160933B1 true KR101160933B1 (en) 2012-07-03

Family

ID=38689843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20060022732A KR101160933B1 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101160933B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216416A (en) 1999-01-21 2000-08-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solar battery structure and its manufacture
JP2001358351A (en) 2000-06-13 2001-12-26 Canon Inc Method and apparatus for fabricating photovoltaic element, and solar cell module
JP2003298083A (en) 2002-03-28 2003-10-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Photoelectric converter and it fabricating method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216416A (en) 1999-01-21 2000-08-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solar battery structure and its manufacture
JP2001358351A (en) 2000-06-13 2001-12-26 Canon Inc Method and apparatus for fabricating photovoltaic element, and solar cell module
JP2003298083A (en) 2002-03-28 2003-10-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Photoelectric converter and it fabricating method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070092504A (en) 2007-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2104176B1 (en) Photoelectric conversion element
WO2010061870A1 (en) Functional device and method for producing the same
US20090211639A1 (en) dye-sensitized solar cell having nanostructure absorbing multi-wavelength, and a method for preparing the same
US20050166958A1 (en) Dye-sensitized solar cell having enlarged wavelength range for light absorption and method of fabricating same
KR101246983B1 (en) Dye-sensitized solar cell
JP2007511866A (en) Series dye-sensitized solar cell and manufacturing method thereof
KR20050078856A (en) High efficient dye-sensitized solar cell and fabrication method thereof
EP2337041B1 (en) Method of fabricating a dye-sensitized solar cell module
JP4963165B2 (en) Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
KR100930922B1 (en) Dye-Sensitized Solar Cell and Manufacturing Method Thereof
US20220220368A1 (en) Method for preparing photoresponsive self-powered electrochromic precursor, method for fabricating photoresponsive self-powered electrochromic device and photoresponsive self-powered electrochromic device fabricated by the fabrication method
KR101172361B1 (en) Manufacturing method of photo electrode for dye-sensitized solar cell
TW201301538A (en) Hybrid type dye-sensitized photovoltaic apparatus
KR100648273B1 (en) Dye-sensitized solar cell and manufacturing method thereof
KR20090052696A (en) Dye-sensitized solar cells having substrate including p-n junction diode
KR101135476B1 (en) Dye-sensitized solar cell
JP2008123894A (en) Photoelectric conversion element module
JP2007073198A (en) Dye-sensitized solar battery
KR101429695B1 (en) High efficiency dye-sensitized solar cells comprising 3-D photonic crystal structure, and the preparation method thereof
KR101160933B1 (en) Dye-sensitized solar cell with elongated photonic way
US20110272018A1 (en) Dye sensitized solar cell
KR101601965B1 (en) Photoelectrode for dye-sensitized solar cell, and preparing method of the same
KR101617173B1 (en) Photoelectrode for dye-sensitized solar cell, and preparing method of the same
JP4628728B2 (en) Transparent conductive substrate and dye-sensitized solar cell provided with the same
US9214286B2 (en) Dye-sensitized solar cell and preparing method of the same

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee