KR101191959B1 - Dye sensitized solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

전극 구조체를 개선한 염료감응형 태양전지 및 그 제조 방법을 제공한다. 염료감응형 태양전지는, i) 광을 투과하도록 적용된 제1 전극 구조체, ii) 제1 전극 구조체와 마주하는 제2 전극 구조체, 및 iii) 제1 전극 구조체 및 제2 전극 구조체 사이에 위치하는 광전변환층을 포함한다. 광전변환층은, i) 복수의 다공체들, ii) 복수의 다공체들의 표면에 흡착된 염료, 및 iii) 복수의 다공체들과 염료를 둘러싸는 전해질을 포함한다. 제1 전극 구조체는, i) 기판, 및 ii) 기판 위에 위치하고, 복수의 나노와이어들을 포함하는 도전층을 포함한다.Provided are a dye-sensitized solar cell having an improved electrode structure and a method of manufacturing the same. The dye-sensitized solar cell comprises: i) a first electrode structure adapted to transmit light, ii) a second electrode structure facing the first electrode structure, and iii) a photoelectric positioned between the first electrode structure and the second electrode structure. It includes a conversion layer. The photoelectric conversion layer comprises i) a plurality of porous bodies, ii) a dye adsorbed on the surfaces of the plurality of porous bodies, and iii) a plurality of porous bodies and an electrolyte surrounding the dye. The first electrode structure includes i) a substrate and ii) a conductive layer located on the substrate and comprising a plurality of nanowires.

Description

염료감응형 태양전지 및 그 제조 방법 {DYE SENSITIZED SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Dye-Sensitized Solar Cell and Manufacturing Method Thereof {DYE SENSITIZED SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 염료감응형 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 전극 구조체를 개선한 염료감응형 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a dye-sensitized solar cell having an improved electrode structure and a method of manufacturing the same.

염료감응형 태양전지는 그 표면에 염료 분자가 화학적으로 흡착된 n형 나노입자 반도체 산화물 전극에 가시광선이 흡수되어 염료분자가 전자 및 홀로 이루어진 쌍을 생성한다. 전자는 반도체 산화물의 전도띠로 주입된다. 반도체 산화물 전극으로 주입된 전자는 나노입자간 계면을 통하여 전극으로 전달되어 전류를 발생시킨다. 염료 분자에 생성된 홀은 산화환원 전해질에 의해 전자를 받아 다시 환원됨으로써 염료감응 태양전지로부터 기전력을 생성한다.In a dye-sensitized solar cell, visible light is absorbed by an n-type nanoparticle semiconductor oxide electrode in which dye molecules are chemically adsorbed on a surface thereof to form a pair of dye molecules with electrons and holes. Electrons are injected into the conduction band of the semiconductor oxide. Electrons injected into the semiconductor oxide electrode are transferred to the electrode through the interface between the nanoparticles to generate a current. The holes generated in the dye molecules receive electrons by the redox electrolyte and are reduced again to generate electromotive force from the dye-sensitized solar cell.

전술한 염료감응형 태양전지에 포함된 투명 금속 전극은 디스플레이 장치 등의 전자 기기에 폭넓게 사용된다. 좀더 구체적으로, 투명 금속 전극은 광투과 특성 및 전도성을 동시에 필요로 하는 이미지센서, 태양전지, 터치스크린, 전자파 차폐재 및 정전기 발생 억제재 등의 전자 부품에 널리 사용되고 있다.The transparent metal electrode included in the dye-sensitized solar cell described above is widely used in electronic devices such as display devices. More specifically, the transparent metal electrode is widely used in electronic components such as an image sensor, a solar cell, a touch screen, an electromagnetic shielding material, and a static electricity suppressing material which simultaneously require light transmission characteristics and conductivity.

투명 금속 전극의 소재로는 ITO(indium tin oxide, 산화인듐주석)가 주로 사용되어 왔다. ITO는 우수한 도전성 및 투명도를 가진다. 그러나 ITO는 근본적으로 잘 부서지는 물성을 가지고 열팽창계수에 있어서 기판과 큰 차이를 나타낸다. 따라서 ITO를 터치스크린에 적용하거나 박막을 벤딩하거나 접을 때 기계적인 안정성이 낮다. 또한, ITO 박막을 제조하기 위해서는 기본적으로 진공 상태의 공정이 필요하므로, 고가의 제조 비용이 소모된다. 나아가, ITO 박막의 제조 공정은 고온 공정을 포함하므로, 플라스틱 기판이 열변형되어 그 면저항이 변화된다. 따라서 ITO를 대체하기 위한 소재로서 탄소나노튜브가 제안되고 있다.Indium tin oxide (ITO) has been mainly used as a material of the transparent metal electrode. ITO has excellent conductivity and transparency. However, ITO has fundamentally good physical properties and shows a great difference from the substrate in the coefficient of thermal expansion. Therefore, the mechanical stability is low when applying ITO to the touch screen, bending or folding the thin film. In addition, in order to manufacture the ITO thin film basically requires a vacuum process, expensive manufacturing cost is consumed. Furthermore, since the manufacturing process of an ITO thin film includes a high temperature process, a plastic substrate is heat-strained and its surface resistance changes. Therefore, carbon nanotubes have been proposed as a material for replacing ITO.

탄소나노튜브는 높은 전기전도도, 기계적 강도 및 탄성을 가지므로, 투명 전극의 소재로서의 응용 가능성이 높다. 그러나 탄소나노튜브의 경우, 그 접합부에서의 접합저항(contact resistance)으로 인해 이를 거시적으로 반영하는 면저항(sheet resistance)이 기대치 이상으로 커진다. 따라서 탄소나노튜브 박막의 전기전도도는 ITO 박막의 전기전도도보다 낮다. 더욱이, 한번 만들어진 탄소나노튜브로 된 박막은 안정성이 낮아서 그 물성을 장시간 유지하기 매우 어렵다. 또한, 탄소나노튜브들간의 강한 응집 현상으로 인하여 특정 용매와 분산제를 사용하더라도 균일한 특성을 가진 박막을 만들기 어렵다.Since carbon nanotubes have high electrical conductivity, mechanical strength, and elasticity, they are highly applicable as a material for transparent electrodes. However, in the case of carbon nanotubes, sheet resistance, which reflects this macroscopically, becomes larger than expected due to contact resistance at the junction. Therefore, the electrical conductivity of the carbon nanotube thin film is lower than that of the ITO thin film. Furthermore, the thin film made of carbon nanotubes made once has low stability and is very difficult to maintain its physical properties for a long time. In addition, due to the strong agglomeration between the carbon nanotubes, even using a specific solvent and dispersant, it is difficult to make a thin film having uniform properties.

우수한 전기전도도 및 촉매 기능을 가진 전극 구조체를 포함하는 염료감응형 태양전지를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 염료감응형 태양전지의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a dye-sensitized solar cell including an electrode structure having excellent electrical conductivity and catalytic function. In addition, the present invention provides a method for manufacturing the dye-sensitized solar cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지는, i) 광을 투과하도록 적용된 제1 전극 구조체, ii) 제1 전극 구조체와 마주하는 제2 전극 구조체, 및 iii) 제1 전극 구조체 및 제2 전극 구조체 사이에 위치하는 광전변환층을 포함한다. 광전변환층은, i) 복수의 다공체들, ii) 복수의 다공체들의 표면에 흡착된 염료, 및 iii) 복수의 다공체들과 염료를 둘러싸는 전해질을 포함한다. 제1 전극 구조체는, i) 기판, 및 ii) 기판 위에 위치하고, 복수의 나노와이어들을 포함하는 도전층을 포함한다.Dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention, i) a first electrode structure applied to transmit light, ii) a second electrode structure facing the first electrode structure, and iii) the first electrode structure and the first It includes a photoelectric conversion layer located between the two electrode structure. The photoelectric conversion layer comprises i) a plurality of porous bodies, ii) a dye adsorbed on the surfaces of the plurality of porous bodies, and iii) a plurality of porous bodies and an electrolyte surrounding the dye. The first electrode structure includes i) a substrate and ii) a conductive layer located on the substrate and comprising a plurality of nanowires.

복수의 나노와이어들은, i) 제1 나노와이어, 및 ii) 제1 나노와이어와 상호 교차하면서 제1 나노와이어와 중첩부를 형성하는 제2 나노와이어를 포함할 수 있다. 중첩부의 높이는 제1 나노와이어의 직경 및 제2 나노와이어의 직경의 합보다 작을 수 있다. 나노와이어는 백금(Pt)을 포함할 수 있다. 나노와이어는 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 스테인리스 스틸, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.The plurality of nanowires may include i) a first nanowire, and ii) a second nanowire crossing each other with the first nanowire to form an overlap with the first nanowire. The height of the overlap may be less than the sum of the diameter of the first nanowire and the diameter of the second nanowire. Nanowires may comprise platinum (Pt). Nanowires include gold (Au), palladium (Pd), iridium (Ir), silver (Ag), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), nickel (Ni), stainless steel, aluminum (Al), titanium (Ti) It may further include one or more materials selected from the group consisting of molybdenum (Mo), chromium (Cr), copper (Cu) and tungsten (W).

도전층의 개구율은 20% 내지 80%일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 도전층의 개구율은 40% 내지 60%일 수 있다. 복수의 나노 와이어들은 복수의 나노 구조체들을 포함하고, 복수의 나노 구조체들은 나노결정 또는 나노입자를 포함할 수 있다. 복수의 나노 구조체들의 평균 입경은 5nm 내지 50nm일 수 있다. 기판은 유리, 수정(quartz), 플라스틱 및 광투과성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.The opening ratio of the conductive layer may be 20% to 80%. More preferably, the opening ratio of the conductive layer may be 40% to 60%. The plurality of nanowires may include a plurality of nanostructures, and the plurality of nanostructures may include nanocrystals or nanoparticles. The average particle diameter of the plurality of nanostructures may be 5 nm to 50 nm. The substrate may comprise one or more materials selected from the group consisting of glass, quartz, plastic, and light transmissive polymers.

본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 제조 방법은, i) 고분자 및 금속전구체를 포함하는 혼합 용액을 제공하는 단계, ii) 기판 위에 혼합 용액을 방사하여 나노섬유박막을 제공하는 단계, iii) 나노섬유박막을 열처리하여 도전층을 포함하는 제1 전극 구조체를 제공하는 단계, iv) 제1 전극 구조체와 마주하는 제2 전극 구조체를 제공하는 단계, 및 v) 제1 전극 구조체 및 제2 전극 구조체의 사이에 광전변환층을 제공하는 단계를 포함한다.Method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention, i) providing a mixed solution containing a polymer and a metal precursor, ii) spinning a mixed solution on a substrate to provide a nanofiber thin film iii) heat treating the nanofiber thin film to provide a first electrode structure comprising a conductive layer, iv) providing a second electrode structure facing the first electrode structure, and v) a first electrode structure and a first Providing a photoelectric conversion layer between the two electrode structures.

본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 제조 방법은 나노섬유박막을 제공하는 단계 후에 나노섬유박막을 열가압하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나노섬유박막을 열가압하는 단계에서 나노섬유박막을 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 열가압할 수 있다. 혼합 용액을 제공하는 단계에서, 고분자는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVAC), 폴리비닐알콜(polyvinyl acohol, PVA) 및 폴리스티렌(polystyrene, PS)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 혼합 용액을 제공하는 단계에서, 금속전구체는 클로로백금산 헥사하이드레이트(chloroplatinic acid hexahydrate(H2PtCl6)), 질산은(AgNO3) 및 염화금산(chloroauric acid(HAuCl4))으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention may further include heat pressing the nanofiber thin film after providing the nanofiber thin film. In the step of thermally pressing the nanofiber thin film, the nanofiber thin film may be thermally pressed at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer. In the step of providing a mixed solution, the polymer is polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (polyvinyl acohol, PVA) and polystyrene (PS) and one or more materials selected from the group consisting of. In the step of providing a mixed solution, the metal precursor is one or more selected from the group consisting of chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 ), silver nitrate (AgNO 3 ) and chloroauric acid (HAuCl 4 ). It may include a substance.

제1 전극 구조체를 제공하는 단계에서, 나노섬유박막을 가압하면서 금속전구체의 환원온도 이상의 온도에서 열처리할 수 있다. 금속전구체는 클로로백금산 헥사하이드레이트(Chloroplatinic acid hexahydrate(H2PtCl6))이고, 환원온도는 300℃ 내지 450℃일 수 있다. 혼합 용액을 제공하는 단계에서, 혼합 용액은 물, 에탄올, 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethylacetamide), 및 톨루엔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.In the providing of the first electrode structure, the nanofiber thin film may be heat-treated at a temperature higher than or equal to the reduction temperature of the metal precursor while pressing. The metal precursor is chloroplatinic acid hexahydrate (Chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 )), the reduction temperature may be 300 ℃ to 450 ℃. In providing the mixed solution, the mixed solution is one selected from the group consisting of water, ethanol, tetrahydrofuran (THF, Tetrahydrofuran), dimethylformamide (DMF, Dimethylformamide), dimethylacetamide (DMAc, Dimethylacetamide), and toluene It may further comprise the above materials.

우수한 전기전도도 및 촉매 기능을 동시에 가지는 전극 구조체를 포함하면서 광전변환효율이 우수한 염료감응형 태양전지를 제공할 수 있다. 또한, 간단한 공정을 통하여 염료감응형 태양전지를 제조할 수 있다.It is possible to provide a dye-sensitized solar cell having an excellent photoelectric conversion efficiency while including an electrode structure having both excellent electrical conductivity and a catalyst function. In addition, it is possible to manufacture a dye-sensitized solar cell through a simple process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 염료감응형 태양전지의 제조 방법을 나타낸 개략적인 순서도이다.
도 3은 도 2의 나노섬유박막을 제공하는 단계에서 사용하는 나노섬유박막 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따라 제조한 나노섬유박막의 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 도 4의 나노섬유박막을 열처리하여 제조한 도전층의 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 도 5의 도전층에 포함된 나노와이어의 투과전자현미경 사진, 회절 패턴 및 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) 스펙트럼을 나타낸 사진이다.
도 7은 도 5의 도전층의 다양한 전기방사시간에 따른 광투과도 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실험예에 따라 제조한 염료감응형 태양전지의 광전환 효율 및 기초 특성 그래프이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic flowchart illustrating a method of manufacturing the dye-sensitized solar cell of FIG. 1.
3 is a view schematically showing a nanofiber thin film manufacturing apparatus used in the step of providing a nanofiber thin film of FIG.
Figure 4 is a scanning electron micrograph of the nanofiber thin film prepared according to the experimental example of the present invention.
5 is a scanning electron micrograph of a conductive layer prepared by heat-treating the nanofiber thin film of FIG. 4.
6 is a transmission electron micrograph, a diffraction pattern, and an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) spectrum of the nanowires included in the conductive layer of FIG. 5.
FIG. 7 is a graph of light transmittance according to various electrospinning times of the conductive layer of FIG. 5.
8 is a graph showing light conversion efficiency and basic characteristics of the dye-sensitized solar cell manufactured according to the experimental example of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the term "comprising" embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and / or component, and other specific characteristics, region, integer, step, operation, element, component, and / or group. It does not exclude the presence or addition of.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 좀더 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90°회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다. 또한, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.Terms representing relative space, such as "below "," above ", and the like, may be used to more easily describe the relationship to another portion of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain parts that are described as being "below" other parts are described as being "above " other parts. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated 90 degrees or rotated at different angles, and the term indicating the relative space is interpreted accordingly. Also, when referring to a portion as being "on top" of another portion, it may be directly on top of another portion or may be accompanied by another portion in between. In contrast, when a part is mentioned as "directly above" another part, no other part is intervened in between.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

명세서에 기재된 “나노”라는 용어는 나노 스케일을 의미하며, 마이크로 단위를 포함할 수도 있다. 또한, 명세서에 기재된 “나노 입자” 또는 “나노 결정”이라는 용어는 각각 입자 형태 또는 결정 형태를 가지는 나노 스케일의 객체를 의미한다. 입자 형태 또는 결정 형태는 특정한 형상에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.The term “nano” described in the specification means nanoscale and may include micro units. In addition, the terms "nanoparticle" or "nanocrystal" described in the specification means nanoscale objects each having a particle form or a crystalline form. The particle form or crystalline form is not limited to a specific shape and may be variously modified.

이하에서 사용하는 “나노섬유“라는 용어는 방사에 의해 고분자 및 금속전구체의 혼합물이 미세한 섬유 형태로 존재하는 물질을 의미한다. 또한, “나노섬유“와 구분되어 사용되는 “나노와이어”는 “나노섬유“를 열처리함으로써 “나노섬유“로부터 대부분의 고분자가 제거되고 금속으로 된 나노결정 또는 나노입자들이 응집된 상태로 남은 물질을 의미한다.As used herein, the term "nanofiber" refers to a material in which a mixture of a polymer and a metal precursor is present in a fine fiber form by spinning. In addition, “nanowire”, which is distinguished from “nanofiber”, is used to heat the “nanofiber” to remove most of the polymer from the “nanofiber” and to leave the remaining material in the state of aggregation of metal nanocrystals or nanoparticles. it means.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지(100)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 확대원에는 도전층(101)의 내부 구조를 확대하여 나타낸다. 도 1의 염료감응형 태양전지(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 염료감응형 태양전지(100)의 구조를 다른 형태로 변형할 수 있다.1 schematically illustrates a cross-sectional structure of a dye-sensitized solar cell 100 according to an embodiment of the present invention. The enlarged source of FIG. 1 enlarges and shows the internal structure of the conductive layer 101. FIG. The structure of the dye-sensitized solar cell 100 of FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the dye-sensitized solar cell 100 can be modified in other forms.

도 1에 도시한 바와 같이, 염료감응형 태양전지(100)는 제1 전극 구조체(10), 광전변환층(20) 및 제2 전극 구조체(30)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 염료감응형 태양전지(100)는 다른 소자들을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell 100 includes a first electrode structure 10, a photoelectric conversion layer 20, and a second electrode structure 30. In addition, the dye-sensitized solar cell 100 may further include other elements as necessary.

광은 제1 전극 구조체(10)를 통하여 염료감응형 태양전지(100)의 내부로 투과된다. 따라서 제1 전극 구조체(10)는 광투광 소재로 제조될 필요가 있다. 제1 전극 구조체(10)는 도전층(101) 및 전면 기판(103)을 포함한다. 도전층(101)은 전면 기판(103) 아래에 위치한다. 전면 기판(103)은 유리, 수정(quartz), 플라스틱 또는 광투과성 고분자 등으로 제조할 수 있다. 이러한 소재를 사용하여 전면 기판(103)을 제조함으로써 광이 손실되지 않고 광전변환층(20)에 효율적으로 입사될 수 있다.Light is transmitted into the dye-sensitized solar cell 100 through the first electrode structure 10. Therefore, the first electrode structure 10 needs to be made of a light transmitting material. The first electrode structure 10 includes a conductive layer 101 and a front substrate 103. The conductive layer 101 is located under the front substrate 103. The front substrate 103 may be made of glass, quartz, plastic, or a light transmissive polymer. By manufacturing the front substrate 103 using such a material, light may be efficiently incident on the photoelectric conversion layer 20 without being lost.

도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 도전층(101)은 복수의 나노와이어들(1011)을 포함한다. 복수의 나노와이어들(1011)은 네트워크 구조를 형성한다. 나노와이어들(1011)은 복수의 나노 구조체들을 포함할 수 있다. 복수의 나노 구조체들은 나노결정들 또는 복수의 나노입자들을 포함한다. 바람직하게는, 나노결정은 단결정일 수 있다. 나노 구조체들의 평균 입경은 5nm 내지 50nm일 수 있다. 복수의 나노 구조체들의 평균 입경은 제조 공정에 따라 달라질 수 있다. 전술한 나노와이어(1011)는 백금을 포함한다. 백금은 전기 전도성 소재로서 염료감응형 태양전지에서는 촉매로서 기능한다. 따라서 염료감응형 태양전지에서 전극층 및 촉매층을 각각 별개로 형성하지 않고, 도전층(101)만을 사용하여 한꺼번에 형성할 수 있다. 좀더 구체적으로, 염료감응형 태양전지(100)는 전극에서 전해질의 전자전달반응을 활성화하기 위해 인듐틴옥사이드(indium tin oxide, ITO)로 된 투명전극 위에 백금 박막을 반드시 코팅해야 한다. 그런데 도전층(101)은 전술한 2가지의 기능들을 동시에 수행할 수 있으므로, 공정을 단순화하고 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.As shown in the enlarged circle of FIG. 1, the conductive layer 101 includes a plurality of nanowires 1011. The plurality of nanowires 1011 form a network structure. The nanowires 1011 may include a plurality of nanostructures. The plurality of nanostructures comprise nanocrystals or a plurality of nanoparticles. Preferably, the nanocrystals may be single crystals. The average particle diameter of the nanostructures may be 5 nm to 50 nm. The average particle diameter of the plurality of nanostructures may vary depending on the manufacturing process. The nanowires 1011 described above include platinum. Platinum is an electrically conductive material and functions as a catalyst in dye-sensitized solar cells. Therefore, in the dye-sensitized solar cell, instead of separately forming the electrode layer and the catalyst layer, the conductive layer 101 may be formed at the same time. More specifically, the dye-sensitized solar cell 100 must coat a platinum thin film on a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO) in order to activate the electron transfer reaction of the electrolyte at the electrode. However, since the conductive layer 101 can perform the above two functions at the same time, the process can be simplified and the cost can be effectively reduced.

한편, 나노와이어(1011)는 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 스테인리스 스틸, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있다. 이러한 물질들을 사용하여 도전층(101)의 전기 전도도를 크게 향상시킬 수 있다.On the other hand, the nanowire 1011 is gold (Au), palladium (Pd), iridium (Ir), silver (Ag), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), nickel (Ni), stainless steel, aluminum (Al) , Titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), copper (Cu), or tungsten (W). Such materials may be used to greatly improve the electrical conductivity of the conductive layer 101.

도전층(101)의 개구율(aperture ratio)은 20% 내지 80%일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 도전층(101)의 개구율은 40% 내지 60%일 수 있다. 즉, 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 나노와이어들(1011) 사이의 공간을 통하여 광이 투과되므로, 도전층(101)은 일정한 개구율을 가진다. 도전층(20)의 개구율이 너무 낮은 경우, 광이 도전층(101)을 잘 투과하지 못하므로 염료감응형 태양전지(100)의 광전변환효율이 저하된다. 또한, 도전층(20)의 개구율이 너무 높은 경우, 나노와이어들(1011)의 수가 너무 적으므로, 도전층(101)의 전기전도도가 저하될 수 있다. 따라서 전술한 범위로 도전층(101)의 개구율을 유지한다.The aperture ratio of the conductive layer 101 may be 20% to 80%. More preferably, the opening ratio of the conductive layer 101 may be 40% to 60%. That is, as shown in the enlarged circle of FIG. 1, since light is transmitted through the space between the nanowires 1011, the conductive layer 101 has a constant aperture ratio. When the opening ratio of the conductive layer 20 is too low, light does not penetrate the conductive layer 101 well, so that the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell 100 is lowered. In addition, when the opening ratio of the conductive layer 20 is too high, since the number of nanowires 1011 is too small, the electrical conductivity of the conductive layer 101 may decrease. Therefore, the opening ratio of the conductive layer 101 is maintained in the above-described range.

한편, 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 나노와이어들(1011)은 제1 나노와이어(1011a) 및 제2 나노와이어(1011b)를 포함한다. 제2 나노와이어(1011b)는 제1 나노와이어(1011a)와 상호 교차하면서 제1 나노와이어(1011a)와 중첩부(1013)를 형성한다. 중첩부(1013)에서는 제2 나노와이어(1011b)가 제1 나노와이어(1011a) 위에 위치하고, 제1 나노와이어(1011a)에 의해 눌려서 그 직경이 다소 찌그러진 형태로 형성된다. 이는 도전층(101)의 전기 전도도를 향상시키기 위하여 도전층(101)을 제조시 도전층(101)을 열가압할 수 있기 때문이다. 이 경우, 상호 교차하는 나노섬유(도 4에 도시)가 가압에 의해 상호 압착된 후, 후속 공정에서의 열처리 공정을 통해 도 1에 도시한 형태로 존재한다. 열가압에 의해 제1 나노와이어(1011a) 및 제2 나노와이어(1011b)가 상호 중첩되어 부착된 상태로 존재하므로, 나노와이어들(1011)이 상호 연결되면서 도전층(101)의 전기 전도도를 크게 향상시킬 수 있다.Meanwhile, as shown in the enlarged circle of FIG. 1, the nanowires 1011 include a first nanowire 1011a and a second nanowire 1011b. The second nanowire 1011b crosses the first nanowire 1011a to form an overlapping portion 1013 with the first nanowire 1011a. In the overlapping portion 1013, the second nanowires 1011b are positioned on the first nanowires 1011a and pressed by the first nanowires 1011a to form a somewhat crushed diameter. This is because the conductive layer 101 can be thermally pressurized when the conductive layer 101 is manufactured in order to improve the electrical conductivity of the conductive layer 101. In this case, the nanofibers intersecting with each other (shown in FIG. 4) are pressed together and then present in the form shown in FIG. 1 through a heat treatment step in a subsequent step. Since the first nanowires 1011a and the second nanowires 1011b overlap each other and are attached to each other by thermal pressure, the nanowires 1011 are interconnected to greatly increase the electrical conductivity of the conductive layer 101. Can be improved.

따라서 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 중첩부(1013)에서 제2 나노와이어(1011b)가 제1 나노와이어(1011a) 위에 눌려서 형성되므로, 중첩부(1013)의 높이는 제1 나노와이어(1011a)의 직경 및 제2 나노와이어(1011b)의 직경의 합보다 작다. 그 결과, 나노와이어들(1011)간의 접촉 면적이 증가하므로, 전체적으로 도전층(101)의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.Therefore, as shown in the enlarged circle of FIG. 1, since the second nanowire 1011b is formed by being pressed on the first nanowire 1011a in the overlapping portion 1013, the height of the overlapping portion 1013 is the first nanowire ( Less than the sum of the diameter of 1011a) and the diameter of the second nanowire 1011b. As a result, since the contact area between the nanowires 1011 is increased, the electrical conductivity of the conductive layer 101 can be improved as a whole.

도 1에 도시한 바와 같이, 광전변환층(20)은 복수의 다공체들(201), 염료(203) 및 전해질(205)을 포함한다. 이외에, 광전변환층(20)은 다른 소재들을 더 포함할 수 있다. 염료(203)는 복수의 다공체들(201)의 표면에 흡착된다. 전해질은 복수의 다공체들(201)과 염료를 둘러싼다. 제1 전극 구조체(10)를 통과한 광양자는 염료(203)에 흡수되고, 염료(203)는 여기되면서 전자를 생성하고, 전자는 복수의 다공체들(201) 및 전해질(205)을 통하여 제1 전극 구조체(10) 및 제2 전극 구조체(30)를 통해 외부에 공급되어 기전력을 발생시킨다. 광전변환층(20)의 구조는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion layer 20 includes a plurality of porous bodies 201, a dye 203, and an electrolyte 205. In addition, the photoelectric conversion layer 20 may further include other materials. The dye 203 is adsorbed on the surface of the plurality of porous bodies 201. The electrolyte surrounds the plurality of porous bodies 201 and the dye. The photons passing through the first electrode structure 10 are absorbed by the dye 203, the dye 203 is excited to generate electrons, and the electrons pass through the plurality of porous bodies 201 and the electrolyte 205. It is supplied to the outside through the electrode structure 10 and the second electrode structure 30 to generate an electromotive force. Since the structure of the photoelectric conversion layer 20 can be easily understood by those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 전극 구조체(30)는 전극층(301) 및 후면 기판(303)을 포함한다. 전극층(301)은 후면 기판(303) 위에 위치하고, 광전변환층(20)에서 생성된 전자를 외부로 이송한다. 제2 전극 구조체(30)는 태양에 직접 접하지 않으므로, 전극층(301)의 소재로서 불투명하고 반사율이 높은 금속을 사용할 수 있다. 이하에서는 도 2를 통하여 도 1의 염료감응형 태양전지(100)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the second electrode structure 30 includes an electrode layer 301 and a back substrate 303. The electrode layer 301 is positioned on the rear substrate 303 and transfers electrons generated in the photoelectric conversion layer 20 to the outside. Since the second electrode structure 30 does not directly contact the sun, an opaque metal having high reflectance may be used as the material of the electrode layer 301. Hereinafter, a method of manufacturing the dye-sensitized solar cell 100 of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1의 염료감응형 태양전지(100)의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 염료감응형 태양전지(100)의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 염료감응형 태양전지(100)의 제조 방법을 다르게 변형할 수 있다.FIG. 2 schematically shows a flowchart of a manufacturing method of the dye-sensitized solar cell 100 of FIG. 1. The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell 100 of FIG. 2 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell 100 can be modified differently.

도 2에 도시한 바와 같이, 염료감응형 태양전지(100)의 제조 방법은, i) 고분자 및 금속전구체를 포함하는 혼합 용액을 제공하는 단계(S10), ii) 기판 위에 혼합 용액을 방사하여 나노섬유박막을 제공하는 단계(S20), iii) 나노섬유박막을 열가압하는 단계(S30), iv) 나노섬유박막을 열처리하여 도전층을 포함하는 전극 구조체를 제공하는 단계(S40), v) 전극 구조체와 마주하는 또다른 전극 구조체를 제공하는 단계(S50), 및 vi) 전극 구조체들의 사이에 광전변환층을 제공하는 단계(S60)를 포함한다. 이외에, 염료감응형 태양전지(100)의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다. 또한, 전술한 나노섬유박막을 열가압하는 단계(S30)는 생략될 수 있으며, 각 단계(S40) 내지 단계(S60)은 상호 그 순서가 변경될 수 있다.As shown in Figure 2, the method for manufacturing a dye-sensitized solar cell 100, i) providing a mixed solution containing a polymer and a metal precursor (S10), ii) spinning the mixed solution on a substrate nano Providing a fiber thin film (S20), iii) heat pressing the nanofiber thin film (S30), iv) heat treating the nanofiber thin film to provide an electrode structure including a conductive layer (S40), v) electrode Providing another electrode structure facing the structure (S50), and vi) providing a photoelectric conversion layer between the electrode structures (S60). In addition, the method of manufacturing the dye-sensitized solar cell 100 may further include other steps. In addition, the step (S30) of thermally pressing the nanofiber thin film described above may be omitted, and the order of each step (S40) to step (S60) may be changed.

먼저, 단계(S10)에서는 고분자 및 금속전구체를 포함하는 혼합 용액을 제공한다. 여기서, 고분자로는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVAC), 폴리비닐알콜(polyvinyl acohol, PVA) 또는 폴리스티렌(polystyrene, PS) 등을 사용할 수 있다. 또한, 금속 전구체로는 클로로백금산 헥사하이드레이트(chloroplatinic acid hexahydrate(H2PtCl6)), 질산은(AgNO3) 또는 염화금산(chloroauric acid(HAuCl4))을 사용할 수 있다. 그리고 혼합 용액은 물, 에탄올, 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethylacetamide) 또는 톨루엔을 포함할 수 있다. 여기서, 물, 에탄올 및 디메틸포름아마이드는 극성 용매이다. 예를 들면, 물, 에탄올, 디메틸포름아마이드를 각각 일정 비율로 혼합한 용매에 폴리비닐피롤리돈과 클로로백금산 헥사하이드레이트를 용해시켜서 혼합 용액을 제조할 수 있다. 이 경우, 금속전구체가 혼합된 점성 고분자 혼합 용액이 제조된다.First, in step S10 to provide a mixed solution containing a polymer and a metal precursor. Here, the polymer may be polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (polyvinyl acohol, PVA) or polystyrene ( polystyrene, PS) and the like can be used. In addition, chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 ), silver nitrate (AgNO 3 ) or chloroauric acid (HAuCl 4 ) may be used as the metal precursor. The mixed solution may include water, ethanol, tetrahydrofuran (THF, Tetrahydrofuran), dimethylformamide (DMF, Dimethylformamide), dimethylacetamide (DMAc, Dimethylacetamide) or toluene. Here, water, ethanol and dimethylformamide are polar solvents. For example, a mixed solution can be prepared by dissolving polyvinylpyrrolidone and chloroplatinic acid hexahydrate in a solvent in which water, ethanol and dimethylformamide are respectively mixed in a predetermined ratio. In this case, a viscous polymer mixed solution in which metal precursors are mixed is prepared.

다음으로, 단계(S20)에서는 기판 위에 혼합 용액을 방사하여 나노섬유박막을 제공한다. 여기서, 전기 방사(electro-spinning), 멜트 블로운 방사(melt-blown), 플래쉬 방사(flash spinning) 또는 정전 멜트 블로운 방사(electrostatic melt-blown) 등의 방법을 사용하여 혼합 용액을 방사할 수 있다. 나노섬유박막은 복수의 나노섬유들이 네트워크로 얽힌 박막 형태로 제조된다.Next, in step S20 to provide a nanofiber thin film by spinning a mixed solution on the substrate. Here, the mixed solution can be spun using methods such as electro-spinning, melt-blown, flash spinning, or electrostatic melt-blown. have. The nanofiber thin film is manufactured in the form of a thin film in which a plurality of nanofibers are entangled into a network.

도 3은 도 2의 나노섬유박막을 제공하는 단계(S20)에서 사용하는 나노섬유박막 제조 장치를 개략적으로 나타낸다. 즉, 도 3은 도 2의 단계(S20)에서 방사에 의해 나노섬유박막을 형성하는 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 나노섬유박막의 제조 과정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 나노섬유박막의 제조 과정을 다르게 변형할 수 있다.Figure 3 schematically shows a nanofiber thin film manufacturing apparatus used in the step (S20) to provide a nanofiber thin film of FIG. That is, FIG. 3 schematically shows an apparatus for forming a nanofiber thin film by spinning in step S20 of FIG. 2. The manufacturing process of the nanofiber thin film of FIG. 3 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the manufacturing process of the nanofiber thin film can be modified differently.

도 3에 도시한 바와 같이, 나노섬유박막을 형성하기 위해 전기방사장치(200)가 제공된다. 전기방사장치(200)는 시린지 펌프(syringe pump)(40), 도관(45), 주사팁(50), 금속판(60) 및 전원(70)을 포함한다. 이외에, 필요에 따라 전기방사장치(200)는 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기방사장치(200)는 금속판(40)을 일정한 속도로 평면 주기 운동시키는 자동화 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이를 통하여 균일하게 형성된 나노섬유박막을 제조할 수 있다.As shown in FIG. 3, an electrospinning apparatus 200 is provided to form a nanofiber thin film. The electrospinning apparatus 200 includes a syringe pump 40, a conduit 45, a injection tip 50, a metal plate 60, and a power source 70. In addition, the electrospinning apparatus 200 may further include other components as necessary. For example, the electrospinning apparatus 200 may further include an automatic device (not shown) for performing a plane periodic movement of the metal plate 40 at a constant speed. Through this, it is possible to manufacture a uniformly formed nanofiber thin film.

도 3에 도시한 바와 같이, 시린지 펌프(40)는 도 2의 단계(S10)에서 제공된 혼합 용액을 일정한 속도로 주입한다. 도관(45)은 시린지 펌프(40)와 연결되므로, 시린지 펌프(40)에서 토출시킨 혼합 용액을 이송한다. 도관(45)의 단부에는 주사팁(50)이 연결되어 있다. 여기서, 주사팁(50)은 그 하부에 위치한 도선도 포함한다. 전원은 주사팁(50) 및 금속판(60)에 전기적으로 연결되어 고전압을 인가시킨다. 금속판(40)은 하부에 접지된다. 고전압을 인가함에 따라 혼합 용액은 분산되어 나노섬유박막 형태로 금속판(40) 위에 부착된다. 이러한 전기 방사 과정은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 나머지 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 3, the syringe pump 40 injects the mixed solution provided in step S10 of FIG. 2 at a constant rate. Since the conduit 45 is connected to the syringe pump 40, the conduit 45 transfers the mixed solution discharged from the syringe pump 40. The injection tip 50 is connected to the end of the conduit 45. Here, the injection tip 50 also includes a conducting wire located below it. The power source is electrically connected to the scan tip 50 and the metal plate 60 to apply a high voltage. The metal plate 40 is grounded at the bottom. As the high voltage is applied, the mixed solution is dispersed and attached to the metal plate 40 in the form of a nanofiber thin film. Since the electrospinning process can be easily understood by those skilled in the art, detailed descriptions of the remaining parts will be omitted.

와이어 형태로 합성한 금속 나노입자를 이용시 강한 반데르발스힘에 의하여 입자들간의 응집이 심하다. 따라서 이를 재분산시켜 박막화하는 과정은 탄소나노튜브를 이용하는 과정처럼 어렵고, 이 과정에서 다량의 원료가 손실되거나 전도성 및 광투과성이 저하된다. 전기 방사 방법은 이러한 문제점들을 쉽게 해결할 수 있다. 즉, 전기 방사 방법을 통하여 경제적인 공정화가 가능하며, 응집되지 않은 균일한 형태의 나노섬유로 된 박막을 제조할 수 있다. 그 결과, 전기 방사 방법을 통하여 제조한 전극 구조체는 높은 광투과성 및 전도성을 지속적으로 유지하면서 경제적으로 대량 생산될 수 있다. When using metal nanoparticles synthesized in the form of wires, agglomeration between particles is severe due to strong van der Waals forces. Therefore, the process of thinning by redispersing it is difficult as a process using carbon nanotubes, in which a large amount of raw material is lost or conductivity and light transmittance are reduced. The electrospinning method can easily solve these problems. In other words, it is possible to economically process through the electrospinning method, it is possible to produce a thin film made of nanofibers of a uniform type that is not agglomerated. As a result, the electrode structure manufactured by the electrospinning method can be economically mass produced while maintaining high light transmittance and conductivity.

다시 도 2의 단계(S30)으로 되돌아가면, 단계(S30)에서는 나노섬유박막을 열가압한다. 이 경우, 나노섬유박막을 가압하면서 금속전구체의 환원온도 이상의 온도에서 나노섬유박막을 열처리한다. 그 결과, 나노섬유박막에 포함된 나노섬유들이 잘 밀착되면서 그 전기 전도도가 향상된다.When the process returns to step S30 of FIG. 2, the nanofiber thin film is thermally pressed in step S30. In this case, the nanofiber thin film is heat-treated at a temperature higher than the reduction temperature of the metal precursor while pressing the nanofiber thin film. As a result, the nanofibers included in the nanofiber thin film are well adhered to improve their electrical conductivity.

단계(S30)에서는 금속전구체의 환원온도 이상의 온도에서 나노섬유박막을 열가압함으로써 금속전구체로부터 금속을 환원시킬 수 있다. 따라서 금속으로 된 도전층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 금속전구체가 클로로백금산 헥사하이드레이트인 경우, 금속전구체의 환원온도는 300℃ 내지 450℃일 수 있다. 클로로백금산 헥사하이드레이트의 환원온도가 너무 낮은 경우, 클로로백금산 헥사하이드레이트로부터 백금이 잘 환원되지 않는다. 또한, 클로로백금산 헥사하이드레이트의 환원온도가 너무 높은 경우, 클로로백금산 헥사하이드레이트로부터 환원되는 백금이 산화될 수 있다. 따라서 금속전구체의 환원온도를 전술한 범위로 조절한다. 그리고 나노섬유박막을 열가압하는 경우, 나노섬유박막을 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 열가압한다. 그 결과, 고분자를 물러지게 만들면서 나노섬유박막으로부터 고분자를 제거할 수 있다.In step (S30) it is possible to reduce the metal from the metal precursor by thermally pressing the nanofiber thin film at a temperature above the reduction temperature of the metal precursor. Therefore, a conductive layer made of metal can be formed. For example, when the metal precursor is chloroplatinic acid hexahydrate, the reduction temperature of the metal precursor may be 300 ° C to 450 ° C. If the reduction temperature of chloroplatinic acid hexahydrate is too low, platinum is not reduced well from chloroplatinic acid hexahydrate. In addition, when the reduction temperature of chloroplatinic acid hexahydrate is too high, platinum reduced from chloroplatinic acid hexahydrate may be oxidized. Therefore, the reduction temperature of the metal precursor is adjusted to the above range. When the nanofiber thin film is thermally pressurized, the nanofiber thin film is thermally pressed at a temperature above the glass transition temperature of the polymer. As a result, the polymer may be removed from the nanofiber thin film while the polymer is backed off.

다음으로, 단계(S40)에서는 나노섬유박막을 열처리하여 도전층을 포함하는 전극 구조체를 제공한다. 즉, 열처리에 의해 나노섬유박막으로부터 고분자가 휘발 산화되면서 제거되므로, 환원된 금속 나노와이어만이 잔존하는 네트워크 구조의 다공성 도전층을 포함하는 전극 구조체가 제조된다.Next, in step S40, the nanofiber thin film is heat-treated to provide an electrode structure including a conductive layer. That is, since the polymer is removed by volatile oxidation from the nanofiber thin film by heat treatment, an electrode structure including a porous conductive layer having a network structure in which only the reduced metal nanowires remain is manufactured.

전술한 과정을 통해 제조된 전극 구조체는 종래의 ITO 전극을 대체할 수 있는 수준의 전기 전도성 및 광투과성을 가진다. 전극 구조체는 대면적화하되면서 경제적으로 공정 설계될 수도 있다. 또한, 전술한 과정을 통하여 금속 나노와이어 네트워크를 포함하는 전극 구조체를 제조하는 경우, 동일한 투명도를 가지면서 ITO 박막 수준의 전기 전도도를 가지는 전극 구조체를 제조할 수 있다. 예를 들면, 은(Ag)으로 된 나노와이어를 이용하여 제조한 전극 구조체는 80% 이상의 투명도 및 10Ω/sq에 가까운 낮은 면저항을 가질 수 있다. 이러한 투명도와 면저항은 기존의 산화인듐주석 투명 전도성 필름의 성능에 매우 근접한다. The electrode structure manufactured through the above-described process has a level of electrical conductivity and light transmittance that can replace the conventional ITO electrode. The electrode structure may be economically process designed with a large area. In addition, when manufacturing an electrode structure including a metal nanowire network through the above-described process, it is possible to manufacture an electrode structure having the same transparency and the electrical conductivity of the ITO thin film level. For example, an electrode structure manufactured using nanowires made of silver (Ag) may have a transparency of 80% or more and a low sheet resistance close to 10 Ω / sq. This transparency and sheet resistance are very close to the performance of the conventional indium tin oxide transparent conductive film.

한편, 리소그래피 기술을 이용해 만든 금, 은 및 구리로 된 나노격자 투명 전도막도 유사한 수준의 투명도 및 면저항 특성을 가지지만 고가의 리소그래피 기술을 이용하므로 경제성이 낮으며 대면적화가 어렵다.On the other hand, nano-lattice transparent conductive films made of gold, silver, and copper using lithography have similar transparency and sheet resistance properties, but they are economically difficult and expensive due to the use of expensive lithography.

다음으로, 단계(S50)에서는 전술한 전극 구조체와 마주하는 또다른 전극 구조체를 제공한다. 또다른 전극 구조체는 태양광이 입사되지 않아도 되므로, 불투명한 금속이나 광손실을 줄이기 위해 반사율이 높은 소재로 제조될 수 있다. 한편, 전술한 전극 구조체와 동일한 전극 구조체를 그대로 사용할 수도 있다.Next, in step S50, another electrode structure facing the aforementioned electrode structure is provided. Another electrode structure may be made of a material having a high reflectance in order to reduce light loss because it does not need to be incident to sunlight. In addition, the same electrode structure as the electrode structure mentioned above can also be used as it is.

마지막으로 단계(S60)에서는 광전변환층을 제공하여 전극 구조체들 사이에 결합시킴으로써 염료감응형 태양전지를 제조할 수 있다. 단계(S60)에서의 염료감응형 태양전지의 결합 제조 과정은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다. 전술한 과정을 통하여 전기 전도도 및 광투과도가 우수한 염료감응형 태양전지를 제조할 수 있다.Finally, in step S60, a dye-sensitized solar cell may be manufactured by providing a photoelectric conversion layer and bonding between the electrode structures. The combined manufacturing process of the dye-sensitized solar cell in step S60 can be easily understood by those skilled in the art, and thus detailed description thereof will be omitted. Through the above-described process it can be produced a dye-sensitized solar cell excellent in electrical conductivity and light transmittance.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples. These experimental examples are only for illustrating the present invention and the present invention is not limited thereto.

나노박막 제조 실험Nano thin film manufacturing experiment

물, 에탄올, 디메틸포름아마이드(DMF)이 각각 1:1:2의 비율로 혼합된 용매에 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone) 및 클로로백금산 헥사하이드레이트(Chloroplatinic acid hexahydrate(H2PtCl6))를 각각 0.1g/mL 및 0.25g/mL의 농도로 용해시켜 고분자 및 금속전구체를 포함하는 혼합 용액을 제조하였다. 다음으로, 혼합 용액을 시린지펌프에 넣은 후 하부 접지된 금속판 위에 위치한 투명유리기판 위에 전기방사하여 투명유리기판 위에 나노섬유박막을 형성하였다. 이 경우, 주사팁과 기판 사이의 거리는 약 7cm이었다. 또한 인가된 고전압은 1kV/cm이었으며, 용액주입속도는 약 0.7μL/분이었다. 전기방사시간을 상호 다르게 조절하여 나노섬유로 된 나노박막의 두께(밀도)를 조절하였다.Polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinylpyrrolidone) and chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 ) in a solvent mixed with water, ethanol and dimethylformamide (DMF) in a ratio of 1: 1: 2, respectively Were dissolved at concentrations of 0.1 g / mL and 0.25 g / mL, respectively, to prepare a mixed solution including a polymer and a metal precursor. Next, the mixed solution was placed in a syringe pump and electrospun onto a transparent glass substrate positioned on a lower grounded metal plate to form a nanofiber thin film on the transparent glass substrate. In this case, the distance between the scanning tip and the substrate was about 7 cm. In addition, the applied high voltage was 1 kV / cm, the solution injection speed was about 0.7 μL / min. The electrospinning time was adjusted differently to control the thickness (density) of the nanofibers.

나노박막 제조 실험 결과Nano thin film manufacturing experiment results

전술한 실험 조건하에서 백금 전구체를 포함한 폴리비닐피롤리돈(PVP) 나노섬유가 안정적으로 전기방사되었다. 방사된 나노섬유는 기판 위에 균일한 박막 형태로 도포되었다. Under the above experimental conditions, polyvinylpyrrolidone (PVP) nanofibers including platinum precursors were stably electrospun. The spun nanofibers were applied in a uniform thin film form on the substrate.

도 4는 전술한 본 발명의 실험예에 따라 제조한 나노섬유박막의 주사전자현미경 사진을 나타낸다. Figure 4 shows a scanning electron micrograph of the nanofiber thin film prepared according to the experimental example of the present invention described above.

도 4에 도시한 바와 같이, 나노섬유박막이 형성된 것을 알 수 있었다. 나노섬유박막은 균일한 네트워크 구조를 가졌으며, 그 굵기는 약 300nm 내지 800nm이었다.As shown in FIG. 4, it was found that the nanofiber thin film was formed. The nanofiber thin film had a uniform network structure, and its thickness was about 300 nm to 800 nm.

도전층Conductive layer 제조 실험 Manufacturing experiment

나노섬유박막을 열처리하여 고분자를 산화시켜 제거하면서 금속전구체를 환원시켜 도전층을 제조하였다. 가열로에 나노섬유박막이 형성된 기판을 넣고 300℃에서 2시간 열처리한 후 450℃에서 2시간 연속으로 열처리하였다.The conductive layer was prepared by reducing the metal precursor while oxidizing and removing the polymer by heat-treating the nanofiber thin film. The substrate with the nanofiber thin film formed in the heating furnace was heat-treated at 300 ° C. for 2 hours, and subsequently heat-treated at 450 ° C. for 2 hours.

도전층Conductive layer 제조 실험 결과 Manufacturing experiment result

도 5는 전술한 공정을 통하여 도 4의 나노섬유박막을 열처리하여 제조한 도전층의 주사전자현미경 사진이다. 5 is a scanning electron micrograph of a conductive layer prepared by heat-treating the nanofiber thin film of FIG. 4 through the above-described process.

도 5에 도시한 바와 같이, 열처리 공정을 통하여 일정한 투명도를 가진 백금 나노와이어 네트워크 구조의 도전층이 생성되었다. 즉, 고분자가 제거되고 남은 백금 나노와이어들이 끊어지지 않고 균일한 네트워크 구조를 형성한 것을 확인할 수 있었다. 백금 나노와이어의 직경은 약 40nm 내지 70nm이었으며, 이는 열처리전의 고분자 나노섬유의 직경의 약 10% 정도로 감소되었다.As shown in FIG. 5, a conductive layer of a platinum nanowire network structure having a certain transparency was generated through a heat treatment process. That is, it was confirmed that the platinum nanowires remaining after the polymer was removed did not form a uniform network structure. The diameter of the platinum nanowires was about 40 nm to 70 nm, which was reduced to about 10% of the diameter of the polymer nanofibers before heat treatment.

도 6은 도 5의 도전층에 포함된 나노와이어의 투과전자현미경 사진, 회절 패턴 및 EDS 스펙트럼을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a transmission electron micrograph, a diffraction pattern, and an EDS spectrum of a nanowire included in the conductive layer of FIG. 5.

도 6에 도시한 바와 같이, 백금 나노와이어는 순수한 백금 결정체로 이루어졌다. 백금 나노와이어는 수나노미터 크기의 백금 결정체들의 조합으로 이루어졌다. 한편, 도 6의 회절패턴에 도시한 바와 같이, 결정체들이 순수한 백금 단결정임을 알 수 있었다.As shown in FIG. 6, the platinum nanowires consisted of pure platinum crystals. Platinum nanowires consisted of a combination of platinum crystals of several nanometers in size. On the other hand, as shown in the diffraction pattern of Figure 6, it can be seen that the crystals are pure platinum single crystals.

도 6의 하부의 EDS 스펙트럼은 탄소, 구리 및 백금에 각각 대응하는 피크들을 나타낸다. 도 6의 탄소 및 구리에 각각 대응하는 피크들은 투과전자현미경 촬영을 위해 사용하는 기판 격자(substrate grid)에 의한 것이다. 따라서 백금 피크에 의해 나노와이어의 화학 성분은 순수 백금 단결정임을 알 수 있었다.The lower EDS spectrum of FIG. 6 shows peaks corresponding to carbon, copper and platinum, respectively. The peaks corresponding to carbon and copper in FIG. 6 are due to a substrate grid used for transmission electron microscopy. Therefore, the platinum peak shows that the chemical composition of the nanowire is pure platinum single crystal.

도전층의Conductive layer 광투과도Light transmittance 및 전도성 측정 실험 And conductivity measurement experiments

도전층의 광투과도를 측정하였다. 광투과도를 측정하기 위해 광투과도 측정장치(UV-visible-IR transmittance spectroscopy)를 사용하였다.The light transmittance of the conductive layer was measured. In order to measure the light transmittance, UV-visible-IR transmittance spectroscopy was used.

도전층의Conductive layer 광투과도Light transmittance 및 전도성 측정 실험 결과 And conductivity measurement results

도 7은 도 5의 도전층의 다양한 전기방사시간에 따른 광투과도 그래프를 나타낸다.7 is a graph illustrating light transmittance according to various electrospinning times of the conductive layer of FIG. 5.

도 7에서는 방사시간에 따라 상이한 밀도를 가지는 금속 나노와이어 시편들의 광투과도를 300nm 내지 800nm 파장 대역에서 측정한 결과를 나타내었다. 도 7에서는 동일한 시편들의 면저항(sheet resistance)을 4개의 탐침들을 이용하여 측정한 결과를 광투과도 550nm 파장 대역에서의 각 시편의 투명도와 대비하여 도시하였다. 측정된 면저항은 투명도가 80%인 경우 약 100Ω/sq를 나타내고, 투명도가 68%인 경우 약 40Ω/sq를 나타내었다. 이와 같이 낮은 면저항은 백금 나노와이어 네트워크가 투명 전도성 필름으로서 다양한 장치에 효과적으로 사용될 수 있다는 것을 보여주었다. 산화물 또는 불순물이 백금 나노와이어 네트워크의 전기 전도도를 저하시키지 않았다.In FIG. 7, light transmittances of metal nanowire specimens having different densities according to emission times were measured in the wavelength range of 300 nm to 800 nm. In FIG. 7, the sheet resistance of the same specimens was measured using four probes, compared with the transparency of each specimen in the light transmittance 550 nm wavelength band. The measured sheet resistance was about 100 Ω / sq when the transparency was 80% and about 40 Ω / sq when the transparency was 68%. This low sheet resistance has shown that platinum nanowire networks can be effectively used in a variety of devices as transparent conductive films. Oxides or impurities did not degrade the electrical conductivity of the platinum nanowire network.

염료감응형 태양전지 제조 실험Dye-Sensitized Solar Cell Manufacturing Experiment

전술한 방법으로 제조한 도전층을 이용하여 염료감응형 태양전지를 제조하였다. 즉, 종래의 염료감응형 태양전지에 사용되던 FTO(florinated tin oxide)로 된 투명 전극을 전술한 실험예에 따라 제조한 도전층으로 대체하였다. 백금 나노와이어 네트워크 구조를 가지는 도전층은 촉매로도 기능하므로, 염료감응형 태양전지에서 별도로 촉매를 사용할 필요가 없었다. 나머지 염료감응형 태양전지의 제조 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다. 한편, 종래의 공정에서 FTO 대전극 위에 백금전구체용액을 코팅한 후 열처리하여 환원된 백금 박막을 얻는 과정은 금번 염료감응형 태양전지의 제조시에 생략할 수 있었다.The dye-sensitized solar cell was manufactured using the conductive layer manufactured by the above-mentioned method. That is, the transparent electrode made of FTO (florinated tin oxide) used in the conventional dye-sensitized solar cell was replaced with a conductive layer prepared according to the above experimental example. Since the conductive layer having the platinum nanowire network structure also functions as a catalyst, there was no need to use a catalyst separately in the dye-sensitized solar cell. Since the method of manufacturing the remaining dye-sensitized solar cell can be easily understood by those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted. Meanwhile, in the conventional process, the process of obtaining the reduced platinum thin film by coating the platinum precursor solution on the FTO counter electrode and then performing heat treatment could be omitted during the manufacture of the dye-sensitized solar cell.

염료감응형 태양전지 제조 실험 결과Dye-Sensitized Solar Cell Manufacturing Experiment Results

도 8은 본 발명의 실험예에 따라 제조한 염료감응형 태양전지의 광전환 효율 및 기초 특성 그래프이다. 8 is a graph showing light conversion efficiency and basic characteristics of the dye-sensitized solar cell manufactured according to the experimental example of the present invention.

도 8에 도시한 바와 같이, 염료감응형 태양전지 제조시에 사용된 백금 나노와이어 네트워크로 된 투명 전극의 면저항은 약 70Ω/sq 정도였다. 이는 약 10Ω/sq의 면저항을 가지는 종래의 FTO의 면저항보다 작았다. 반면에, 본 발명의 실험예에 따른 투명 전극의 광전변환효율은 6.0%인 반면에, 종래의 FTO 대전극의 광전변환효율은 7.2%로서, 종래의 FTO 대전극 대비 약 80% 이상의 성능이 발휘되었다. 따라서 본 발명의 실험예에 따라 제조한 백금 나노와이어 네트워크 구조의 도전층이 촉매 전극으로서 충분한 성능을 발휘할 수 있다는 가능성을 확인하였다. 나노와이어의 굵기 및 밀도를 조절하여 40Ω/sq 이하의 면저항을 가진 전극을 사용하는 경우, 종래의 FTO를 이용한 염료감응형 태양전지와 동일한 광전변환효율을 나타낼 것으로 예상된다.As shown in FIG. 8, the sheet resistance of the transparent electrode of the platinum nanowire network used in the dye-sensitized solar cell was about 70 Ω / sq. This was smaller than the sheet resistance of the conventional FTO having a sheet resistance of about 10? / Sq. On the other hand, the photoelectric conversion efficiency of the transparent electrode according to the experimental example of the present invention is 6.0%, while the photoelectric conversion efficiency of the conventional FTO counter electrode is 7.2%, showing about 80% or more performance compared to the conventional FTO counter electrode It became. Therefore, it was confirmed that the conductive layer of the platinum nanowire network structure prepared according to the experimental example of the present invention can exhibit sufficient performance as a catalyst electrode. When using the electrode having a sheet resistance of 40Ω / sq or less by controlling the thickness and density of the nanowire, it is expected to exhibit the same photoelectric conversion efficiency as the dye-sensitized solar cell using a conventional FTO.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the present invention.

10, 30. 전극 구조체 100. 염료감응형 태양전지
101. 도전층 103, 303. 기판
1011a, 1011b, 1011. 나노와이어 1013. 중첩부
20. 광전변환층 200. 전기방사장치
201. 다공체 203. 염료
205. 전해질 301. 전극층
40. 시린지 펌프 45. 도관
50. 주사팁 60. 금속판
70. 전원
10, 30. Electrode structure 100. Dye-sensitized solar cell
101. Conductive layers 103, 303. Substrate
1011a, 1011b, 1011. Nanowire 1013. Overlap
20. Photoelectric conversion layer 200. Electrospinning apparatus
201.Porous Body 203.Dyestuffs
205. Electrolyte 301. Electrode layer
40. Syringe pumps 45. Conduits
50. Tip 60. Metal plate
70. Power

Claims (17)

광을 투과하도록 적용된 제1 전극 구조체,
상기 제1 전극 구조체와 마주하는 제2 전극 구조체, 및
상기 제1 전극 구조체 및 상기 제2 전극 구조체 사이에 위치하는 광전변환층
을 포함하고,
상기 광전변환층은,
복수의 다공체들,
상기 복수의 다공체들의 표면에 흡착된 염료, 및
상기 복수의 다공체들과 상기 염료를 둘러싸는 전해질
을 포함하며,
상기 제1 전극 구조체는,
기판, 및
상기 기판 위에 위치하고, 상기 전해질의 전자전달반응을 활성화하는 백금을 포함하는 복수의 나노와이어들을 포함하며, 상기 광전변환층과 접하는 도전층
을 포함하고,
상기 복수의 나노와이어들은,
제1 나노와이어, 및
상기 제1 나노와이어와 상호 교차하면서 상기 제1 나노와이어와 중첩부를 형성하는 제2 나노와이어
를 포함하고,
상기 중첩부의 높이는 상기 제1 나노와이어의 직경 및 상기 제2 나노와이어의 직경의 합보다 작은 염료감응형 태양전지.
A first electrode structure adapted to transmit light,
A second electrode structure facing the first electrode structure, and
A photoelectric conversion layer disposed between the first electrode structure and the second electrode structure
Including,
The photoelectric conversion layer,
Multiple porous bodies,
A dye adsorbed on the surface of the plurality of porous bodies, and
An electrolyte surrounding the plurality of porous bodies and the dye
/ RTI >
The first electrode structure,
Substrate, and
A conductive layer disposed on the substrate and including a plurality of nanowires including platinum that activates an electron transfer reaction of the electrolyte and is in contact with the photoelectric conversion layer;
Including,
The plurality of nanowires,
A first nanowire, and
A second nanowire intersecting with the first nanowire to form an overlap with the first nanowire;
Including,
The height of the overlap portion is a dye-sensitized solar cell smaller than the sum of the diameter of the first nanowire and the diameter of the second nanowire.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 나노와이어들은 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 스테인리스 스틸, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 더 포함하는 염료감응형 태양전지.
The method of claim 1,
The plurality of nanowires include gold (Au), palladium (Pd), iridium (Ir), silver (Ag), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), nickel (Ni), stainless steel, aluminum (Al), titanium Dye-sensitized solar cell further comprises one or more materials selected from the group consisting of (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), copper (Cu) and tungsten (W).
제1항에 있어서,
상기 도전층의 개구율은 20% 내지 80%인 염료감응형 태양전지.
The method of claim 1,
The aperture ratio of the conductive layer is 20% to 80% dye-sensitized solar cell.
제5항에 있어서,
상기 도전층의 개구율은 40% 내지 60%인 염료감응형 태양전지.
The method of claim 5,
The aperture ratio of the conductive layer is 40% to 60% dye-sensitized solar cell.
제1항에 있어서,
상기 복수의 나노 와이어들은 복수의 나노 구조체들을 포함하고, 상기 복수의 나노 구조체들은 나노결정 또는 나노입자를 포함하는 염료감응형 태양전지.
The method of claim 1,
The plurality of nanowires include a plurality of nanostructures, the plurality of nanostructures comprises nanocrystals or nanoparticles.
제7항에 있어서,
상기 복수의 나노 구조체들의 평균 입경은 5nm 내지 50nm인 염료감응형 태양전지.
The method of claim 7, wherein
An average particle diameter of the plurality of nanostructures is 5nm to 50nm dye-sensitized solar cell.
제1항에 있어서,
상기 기판은 유리, 수정(quartz), 플라스틱 및 광투과성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 소재를 포함하는 염료감응형 태양전지.
The method of claim 1,
The substrate is a dye-sensitized solar cell comprising at least one material selected from the group consisting of glass, quartz, plastic and light transmissive polymer.
고분자 및 금속전구체를 포함하는 혼합 용액을 제공하는 단계,
기판 위에 상기 혼합 용액을 방사하여 나노섬유박막을 제공하는 단계,
상기 나노섬유박막을 열가압하는 단계,
상기 나노섬유박막을 열처리하여 도전층을 포함하는 제1 전극 구조체를 제공하는 단계,
상기 제1 전극 구조체와 마주하는 제2 전극 구조체를 제공하는 단계, 및
상기 제1 전극 구조체 및 상기 제2 전극 구조체의 사이에 광전변환층을 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 광전변환층을 제공하는 단계에서, 상기 광전변환층은 전해질을 포함하며, 상기 광전변환층과 상기 도전층이 상호 접하고, 상기 도전층은 복수의 나노와이어들을 포함하며, 상기 복수의 나노와이어들은 상기 전해질의 전자전달반응을 활성화하는 백금을 포함하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
Providing a mixed solution comprising a polymer and a metal precursor,
Spinning the mixed solution on a substrate to provide a nanofiber thin film,
Thermally pressing the nanofiber thin film,
Heat treating the nanofiber thin film to provide a first electrode structure including a conductive layer,
Providing a second electrode structure facing the first electrode structure, and
Providing a photoelectric conversion layer between the first electrode structure and the second electrode structure
Including,
In the providing of the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer includes an electrolyte, the photoelectric conversion layer and the conductive layer are in contact with each other, the conductive layer comprises a plurality of nanowires, the plurality of nanowires Method of manufacturing a dye-sensitized solar cell comprising platinum to activate the electron transfer reaction of the electrolyte.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 나노섬유박막을 열가압하는 단계에서,
상기 나노섬유박막을 상기 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 열가압하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
The method of claim 10,
In the step of thermally pressing the nanofiber thin film,
The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell for thermally pressing the nanofiber thin film at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer.
제10항에 있어서,
상기 혼합 용액을 제공하는 단계에서,
상기 고분자는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVAC), 폴리비닐알콜(polyvinyl acohol, PVA) 및 폴리스티렌(polystyrene, PS)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
The method of claim 10,
In the step of providing the mixed solution,
The polymer is polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (polyvinyl acohol, PVA) and polystyrene (polystyrene, PS) method for producing a dye-sensitized solar cell comprising at least one material selected from the group consisting of.
제10항에 있어서,
상기 혼합 용액을 제공하는 단계에서,
상기 금속전구체는 클로로백금산 헥사하이드레이트(chloroplatinic acid hexahydrate(H2PtCl6)), 질산은(AgNO3) 및 염화금산(chloroauric acid(HAuCl4))으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
The method of claim 10,
In the step of providing the mixed solution,
The metal precursor is a dye-sensitized type including one or more substances selected from the group consisting of chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 ), silver nitrate (AgNO 3 ) and chloroauric acid (HAuCl 4 ). Manufacturing method of solar cell.
제10항에 있어서,
상기 제1 전극 구조체를 제공하는 단계에서,
상기 나노섬유박막을 가압하면서 상기 금속전구체의 환원온도 이상의 온도에서 열처리하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
The method of claim 10,
In the step of providing the first electrode structure,
A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, wherein the nanofiber thin film is heat-treated at a temperature equal to or lower than a reduction temperature of the metal precursor.
제15항에 있어서,
상기 금속전구체는 클로로백금산 헥사하이드레이트(Chloroplatinic acid hexahydrate(H2PtCl6))이고, 상기 환원온도는 300℃ 내지 450℃인 염료감응형 태양전지의 제조방법.
16. The method of claim 15,
The metal precursor is chloroplatinic acid hexahydrate (Chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 )), the reduction temperature is 300 ℃ to 450 ℃ manufacturing method of a dye-sensitized solar cell.
제10항에 있어서,
상기 혼합 용액을 제공하는 단계에서,
상기 혼합 용액은 물, 에탄올, 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethylacetamide), 및 톨루엔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 더 포함하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.
The method of claim 10,
In the step of providing the mixed solution,
The mixed solution is a dye further comprising at least one substance selected from the group consisting of water, ethanol, tetrahydrofuran (THF, Tetrahydrofuran), dimethylformamide (DMF, Dimethylformamide), dimethylacetamide (DMAc, Dimethylacetamide), and toluene Method of manufacturing a sensitive solar cell.
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