KR101214694B1 - 서브 모듈간의 전극이 수직으로 배치된 염료감응 태양전지 모듈 - Google Patents

서브 모듈간의 전극이 수직으로 배치된 염료감응 태양전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 단위전지들로 이루어진 복수개의 서브 모듈이 서로 연결된 염료감응 태양전지 모듈로써, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 서로 다른 방향으로 배치된 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 양전극 단자와 음전극 단자가 동일한 기판 상의 동일한 방향의 측부에 형성되므로 외부 기기와의 연결부위를 간소화활 수 있다.

Description

서브 모듈간의 전극이 수직으로 배치된 염료감응 태양전지 모듈{Dye-Sensitized Solar Cell module consist of horizontally and vertically arranged sub modules}
본 발명은 염료감응 태양전지 모듈에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 단위전지들로 이루어진 서브 모듈이 서로 연결되어 하나의 모듈을 이루는 염료감응 태양전지 모듈에 관한 것이다.
염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)는 스위스 연방 기술원의 마이클 그라첼(Michael Gratzel)이 개발한 태양전지로써, 기존의 실리콘 태양전지에 비해 제조단가가 낮고, 단가 대비 에너지 변화효율이 높으며, 투명성과 구부림이 가능한 셀을 제조할 수 있어 다양한 응용분야에 이용될 수 있는 장점을 가진다.
염료감응 태양전지는 전자-홀 쌍을 생성하는 염료분자와 생성된 전자를 전달하는 반도체층이 포함된 광전극과, 염료분자로 전자를 보충해주는 전해질과, 전해질 용액의 산화환원반응의 촉매 역할을 하는 백금층이 코팅된 상대전극으로 이루어진다. 염료감응 태양전지에 빛이 입사되면 빛을 흡수한 염료가 여기상태(excited state)로 되어 전자를 반도체층의 전도대로 보내고, 전도된 전자는 전극을 따라 외부 회로로 흘러가서 전기에너지를 전달하고, 전기에너지를 전달한 만큼 낮은 에너지 상태가 되어 상대전극으로 이동한다. 염료는 반도체층에 전달한 전자 개수만큼 전해질 용액으로부터 전자를 공급받아 원래의 상태로 돌아가게 되는데, 이때 사용되는 전해질은 산화-환원 반응에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 염료에 전달하는 역할을 한다.
전지의 음전극 역할을 하는 광전극은 이산화티타늄(TiO2)과 같은 반도체층을 포함하고, 이 표면에 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성하는 염료가 흡착되어 있다. 염료에 전자를 공급하는 전해질은 I-/I3 - 와 같이 산화-환원 종으로 구성되어 있으며, I- 이온의 공급원으로 LiI, NaI, 알칼암모니움 요오드, 이미다졸리움 요오드 등이 사용되고, I3 - 이온은 I2를 용매에 녹여 생성시킨다. 상대전극은 백금 등으로 이루어지고, 이온 산화환원 반응의 촉매로 작용하여 표면에서의 산화 환원 반응을 통하여 전해질 속의 이온에 전자를 제공하는 역할을 한다.
염료감응 태양전지는 단위전지라 불리는 최소 단위를 전기적으로 연결한 후 패키징하여 모듈을 만들고, 이들 모듈을 조합하여 어레이를 만드는 제조공정을 거친다. 이는 단위전지만으로는 가정이나 산업현장에서 사용할 만큼 충분한 전류와 전압을 생산할 수 없기 때문이다. 단위전지를 연결하여 모듈을 제조하는 방법은 Z-타입 모듈(Z-serial module), 모노리스-타입 모듈(Monolithic-serial module), W-타입 모듈(W-serial module) 등과 같이 여러 가지가 있다.
도 1a는 Z-타입 염료감응 태양전지 모듈의 평면구조를 도시한 것이다. 도 1a를 참조하면, Z-타입 모듈(100)은 음극기판(120) 위에 투명 음전극(123)이 코팅되고, 투명 음전극(123) 위에 반도체층(121)이 형성된다. 각각의 단위전지들은 전극 연결부(122)에 의하여 직렬연결되는데, 전극 연결부(122)의 양측에는 전해질에 의한 산화를 방지하기 위한 보호층(124)이 형성되어 있다. 보호층(124)은 양극기판(110)과 음극기판(120) 사이에 게재되어서, 각각의 단위전지에 충진되는 전해질을 밀봉하는 역할을 동시에 하게 된다. 도 1b는 도 1a에서 A-A' 단면을 도시한 것이다. 도 1b를 참조하면, 음극기판(120)과 양극기판(110) 사이의 공간에 보호층(124)으로 구분된 단위전지들이 형성되어 있다. 음극기판(120) 위에는 투명 음전극(123)이 형성되어 있고, 각각의 단위전지 전극들을 전기적으로 분리시키기 위하여 투명 음전극 식각부(123a)가 주기적으로 형성되어 있다. 투명 음전극(123) 위에는 반도체층(121)이 형성되어 있고, 양극기판(110)에는 투명 양전극(111)과 백금층(112)이 차례로 적층되어 있으며, 그 사이에는 전해질(125)이 충진되어 있다. 투명 양전극(111)의 중간 중간에도 전기적 분리를 위한 투명 양전극 식각부(111a)가 형성되어 있다. 이웃한 단위전지의 투명 양전극(111)과 투명 음전극(123)은 전극 연결부(122)에 의하여 연결되어 있고, 전극 연결부(122)의 양 측부에는 보호층(124)이 형성되어 있으며, 모듈의 양 끝에 양전극 단자(116)와 음전극 단자(126)가 각각 양극기판(110)과 음극기판(120)에 형성되어 있다.
이와 같은 Z-타입 염료감응 태양전지 모듈은 양전극 단자와 음전극 단자가 서로 다른 방향의 끝단에 형성되어 있어서, 축전지 등의 단자를 연결하는 커넥터의 구조가 복잡해지거나 전원선이 길게 연장되어야 하는 등 전지의 이용에 있어서 문제점을 가지고 있다. 또한 복수개의 모듈을 상호 연결하는 경우에는 한쪽 방향으로만 모듈들을 연결할 수 있으므로 다양한 형태의 어레이를 제조하는데 한계를 가지고 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단위전지들이 서로 연결된 염료감응 태양전지 모듈에서 전극 단자를 한쪽 방향으로 형성하여 외부 기기와의 연결을 용이하게 하고, 독립된 복수개의 서브 모듈을 연결하여 전체 모듈을 구성하는 경우에 서브 모듈을 가로 방향 및 세로 방향으로 연결할 수 있도록 하여 다양한 형태의 모듈을 제조할 수 있는 염료감응 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 단위전지들로 이루어진 복수개의 서브 모듈이 서로 연결된 염료감응 태양전지 모듈로써, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 서로 다른 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 수직 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서브 모듈 내의 단위전지들은 직렬연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 서브 모듈들은 직렬연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 염료감응 태양전지 모듈의 양전극 단자와 음전극 단자는 동일한 기판 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 인접한 서브 모듈을 연결하기 위한 전극 연결부는 직각으로 꺾이도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 염료감응 태양전지 모듈은 사각형으로 이루어지고, 염료감응 태양전지 모듈의 양전극 단자와 음전극 단자는 사각형의 동일한 측부에 형성될 수 있다.
본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 아래의 효과를 가진다.
1. 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 염료감응 태양전지 모듈의 양전극 단자와 음전극 단자가 동일한 방향의 측부에 형성되므로, 전원출력 단자를 한쪽 방향으로 용이하게 뽑아낼 수 있다.
2. 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 양전극 단자와 음전극 단자가 양극기판 또는 음극기판과 같이 동일한 기판 상에 형성되므로 외부 기기와의 연결부위를 간소화할 수 있고, 커넥터 등을 연결하여 외부 전선을 깔끔하게 처리할 수 있다.
3. 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 분리된 서브 모듈을 상호 결합하는 방식으로 제조될 수 있고, 이 경우에는 서브 모듈을 가로 방향 및 세로 방향으로 연결할 수 있으므로 모듈 형태의 다양화를 구현할 수 있다.
4. 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 서브 모듈이 가로 방향 및 세로 방향으로 동시에 연결되므로 단위전지의 폭이 일정한 경우라면 모듈 내에서 보다 많은 단위전지들을 직렬연결할 수 있다.
5. 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 Z-타입 모듈, W-타입 모듈, 모놀리딕(monolithic)-타입 모듈과 같이 단위전지가 직렬연결되는 모듈에 널리 적용될 수 있다.
도 1은 Z-타입 염료감응 태양전지 모듈을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 평면구조와 단면구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 양극기판 및 음극기판에서 전극의 배치와 투명전극 식각부를 표시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 양극기판에 전극단자를 형성한 염료감응 태양전지 모듈을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈에서 전류의 흐름을 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 단위전지들로 이루어진 복수개의 서브 모듈이 서로 연결된 염료감응 태양전지 모듈로써, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 서로 다른 방향으로 배치된 것을 특징으로 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 평면구조를 도시한 것이다. 도 2a를 참조하면, 염료감응 태양전지 모듈(200)은 양극기판(210)과 음극기판(220)이 대향하여 결합된 형태를 가지고 있고(도면에서는 평면구조에 대한 이해를 돕기 위하여 양극기판의 백금층 등은 도시하지 않았다), 음극기판(220)의 면적을 양극기판(210)보다 크게 설계하여 일측으로 노출된 음극기판(220) 상에서 양전극 단자(216)와 음전극 단자(226)가 외부로 노출될 수 있도록 하였다. 모듈은 4개의 서브 모듈이 결합한 형태로 이루어지는데, 각각의 서브 모듈은 단위전지들이 직렬연결된 구성을 가지며, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 수직을 이루도록 배치되어 있다. 이러한 서브 모듈들의 배치는 모듈에서 전류가 흐르는 방향이 바뀌면서 양전극 단자와 음전극 단자가 모듈의 동일한 측부에 형성되게 하기 위함이다. 본 명세서에서 서브 모듈이라는 용어는 복수개의 단위전지가 인접하여 연결된 집합체를 의미하는데, 서브 모듈 내의 단위전지들의 전극 배치는 서로 평행하게 형성되어 있다. 서브 모듈에서의 단위전지들의 연결은 직렬연결 또는 병렬연결될 수 있는데, 모듈에서 출력되는 전압을 일정 값 이상으로 확보하기 위하여 직렬연결되는 것이 바람직하고, 직렬연결방식은 Z-타입, W-타입, 모놀리딕-타입과 같이 다양하게 변형될 수 있다. 단위전지에서는 투명 양전극(도면부호 미표시)과 투명 음전극(도면부호 미표시)이 설치되고, 서브 모듈 내에서는 단위전지들의 반도체층(221)이 길이 방향으로 평행하게 설치된다. 서브 모듈에는 단위전지들이 Z-타입으로 연결될 수 있는데, 이를 위하여 전극 연결부(222)가 형성되어 있고, 전극 연결부(222)가 전해질에 의하여 산화되는 것을 방지하기 위하여 보호층(224)이 전극 연결부(222)의 외부를 감싸고 있다. 서브 모듈간의 전기적 연결은 서브 모듈의 마지막에 형성된 전극 연결부에 의하여 이루어지는데, 인접한 서브 모듈에서의 전극 배치가 서로 수직이 되므로 서브 모듈을 연결하는 전극 연결부는 직각으로 꺾이는 부분을 포함할 수 있다. 아래의 도 2b 및 도 2c를 이용하여 서브 모듈간의 연결구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 단면을 도시한 것인데, 특히 도 2a의 B-B' 방향 단면을 도시한 것이다. 도 2b의 (가)를 참조하면, 양극기판(210)과 음극기판(220)이 대향하여 결합되어 있고, 양극기판(210)에는 투명 양전극(211)과 백금층(212)이 적층되어 있으며, 투명 양전극(211)의 중간 중간은 단위전지들을 분리하기 위한 투명 양전극 식각부(211a)가 형성되어 있다. 음극기판(220)에는 투명 음전극(223)과 반도체층(221)이 적층되어 있고, 투명 음전극(233)의 중간 중간에도 단위전지들을 분리하기 위한 투명 음전극 식각부(223a)가 형성되어 있다. 서브 모듈 내에서 단위전지들은 Z-타입으로 연결되는데, 이를 위하여 단위전지들 사이에 전극 연결부가 형성되어 있다. 전극 연결부는 음극 연결부(222a)와 양극 연결부(222b)가 서로 전기적으로 연결되어 이루어지는데, 음극 연결부(222a)와 양극 연결부(222b)를 나누어 도시한 것은 각각의 연결부가 음극기판 및 양극 기판에 형성되기 때문이다. 전극 연결부의 측부에는 보호층(224)이 형성되어 있는데, 보호층은 전해질을 충진시키는 밀폐된 공간을 형성하는 기능도 함께 수행한다. 백금층(212)과 반도체층(221) 사이의 공간에는 전해질(225)이 충진되어 있다. 음극기판(220)의 왼쪽 끝단은 양극기판(210)보다 돌출되어 있는데, 이는 음전극 단자(226)에서 외부로 전원을 출력할 수 있게 하기 위함이다. 도면에서 오른쪽에 길게 도시된 음극 연결부(222a)와 양극 연결부(222b)는 서로 인접한 서브 모듈이 전기적으로 연결되는 부분인데, 이 부분의 단면구조는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들면, (가)에 도시된 바와 같이 서브 모듈 간의 전기적 연결이 연속된 음극 연결부(222a)와 양극 연결부(222b)로 이루어질 수 있으나, (나)에 도시된 바와 같이 인접한 다른 서브 모듈의 영역에만 양극 연결부(222b)가 형성되어 서브 모듈 간이 전기적 연결이 이루어질 수 있으며, (다)와 같이 시작하는 서브 모듈의 영역에만 양극 연결부(222b)를 형성하여 서브 모듈 간의 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있으며, 도면으로 도시되지는 않았지만 음극 연결부(222a)의 일부분이 형성되어 있지 않을 수도 있다. 즉, 서브 모듈간의 전기적 연결이 이루어질 수 있다면 전극 연결부의 형성은 다양한 구조로 변형될 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 단면을 설명하기 위하여 도 2a의 C-C' 방향 단면을 도시한 것이다. 도 2c를 참조하면, 양극기판(210)보다 왼쪽으로 돌출된 음극기판(220) 상에 양전극 단자(216)가 형성되어 있고, 양전극 단자(216)와 연결된 단위전지들이 서로 연결되어 있다. 각각의 단위전지들에는 투명 양전극(211), 투명 음전극(223), 백금층(212), 반도체층(221), 음극 연결부(222a), 양극 연결부(222b), 보호층(224), 투명 양전극 식각부(211a), 투명 음전극 식각부(223a) 및 전해질(225)을 포함하고 있다. 양전극 단자(216)는 투명 양전극(211)과 전기적으로 연결되어 있는데, 음극 연결부(222a)와 양극 연결부(222b)를 형성하는 전도층을 이용하여 양전극 단자를 형성함으로써 음극기판(220) 상에 양전극 단자(216)가 형성되도록 하였다. 이와 같은 방법을 이용하면 모듈의 양전극 단자와 음전극 단자를 모두 음극기판 상에 형성할 수 있으므로 전원 출력단자를 외부 기기에 연결하는 구조가 간단해질 수 있다.
본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 이 분야에 공지된 방법에 의하여 제조될 수 있다. 각 구성요소의 재질과 공정을 간단히 설명하면 다음과 같다. 양극기판과 음극기판은 유리나 투명 고분자 수지 등이 될 수 있고, 투명 양전극과 투명 음전극은 투명 음전극은 산화 인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO)이나 불소함유 산화주석(Fluoride-doped Tin Oxide, FTO)과 같은 금속산화물을 스퍼터링 등의 방법으로 기판에 형성할 수 있다. 투명 양전극 식각부와 투명 음전극 식각부는 식각될 부분을 레이져 스크라이버의 레이져 빔을 이용하여 건식 식각을 진행함으로써 형성할 수 있다. 투명 음전극 위에 형성되는 반도체층은 이산화티타늄(TiO2)과 같은 반도체 산화물 입자를 스크린 프린팅 등의 방법으로 형성할 수 있으며, 반도체 산화물 입자의 표면에는 염료를 흡착시킨다. 백금층과 반도체층 사이의 공간에 충진되는 전해질은 요오드 이온을 포함하는 용액이거나 전도성 고분자 또는 겔 타입의 전해질일 수 있으며, 양극기판 또는 음극기판에 미리 형성된 전해질 주입구를 통하여 주입될 수 있다. 단위전지들을 연결하기 위한 전극 연결부는 스크린 프린팅 등을 이용하여 양극기판 및 음극기판에 은(Ag)을 패터닝함으로써 형성할 수 있고, 전해질로부터 전극 연결부를 보호하기 위한 보호층은 설린(surlyn), 에폭시 수지(epoxy resin), 글라스 프릿(glass frit) 등으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 양극기판 및 음극기판에서 전극의 배치와 투명전극 식각부를 표시한 것이다. 도 3의 (가)를 참조하면, 음극기판에는 투명 음전극(223)들이 투명 음전극 식각부(223a)에 의하여 전기적으로 분리되어 각각의 서브 모듈에서 평행하게 형성되어 있다. 서로 분리된 투명 음전극(223) 위에는 반도체층(221)이 형성되어 있고, 반도체층(221) 사이에는 단위전지들의 전기적 연결을 위한 음극 연결부(222a)가 형성되어 있다. 각각의 서브 모듈들은 모듈의 전체 면적을 4개로 분할하며 형성되고, 투명 음전극 식각부(223a)는 하나의 서브 모듈에서 단위전지들을 구분하기 위하여도 형성되어 있지만, 각각의 서브 모듈을 분리하기 위한 부분에도 형성되어 있다. 음극기판의 왼쪽 측부 상에는 모듈의 전극 단자를 형성하는 음전극 단자(226)와 양전극 단자(216)가 형성되어 있다. 도 3의 (나)를 참조하면, 양극기판에는 투명 양전극(211)들이 투명 양전극 식각부(211a)에 의하여 전기적으로 분리되어 형성된다. 분리된 투명 양전극(211) 상에는 반도체층에 대응하는 위치에 백금층(212)이 형성되어 있고, 백금층(212) 사이의 공간에는 음극 연결부(222a)와 대응하는 위치에 양극 연결부(222b)가 형성되어 있다. 양극 연결부(222b)와 음극 연결부(222a)는 양 기판의 결합과정에서 서로 접촉되는데, 서브 모듈 간의 전기적 연결을 위한 전극 연결부는 중간에서 직각으로 꺾이는 부분을 포함하여 인접한 서브 모듈들 간에는 전극 배치가 수직이 될 수 있도록 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 양극기판에 전극단자를 형성한 염료감응 태양전지 모듈의 평면 구조를 도시한 것이다. 도 4a를 참조하면, 다른 부분은 도 2a와 동일하지만, 양극기판(210)이 음극기판(220)보다 왼쪽으로 더 돌출된 차이점을 가진다. 이와 같이 양극기판을 더 돌출시킨 이유는 양극기판에 전극단자를 형성하기 위함이다. 염료감응 태양전지 모듈은 사용의 태양에 따라 전원출력단자를 양극기판 방향으로 형성하는 것이 유리하기도 하고, 음극기판 방향으로 형성하는 것이 유리하기도 하다. 따라서, 도 4a의 구조는 광이 입사되는 음극기판 방향으로 전원출력선을 뽑아내기 위한 구조가 된다. 도 4b의 (가)는 도 4a의 B-B' 방향 단면을 도시한 것인데, 음전극 단자(226a)가 양극기판에 형성되어 외부로 노출되므로 전원출력선을 음극기판 방향으로 뽑아내기에 유리하다. 이때는 음전극 단자(226a)에 인접한 투명 양전극에 별도의 식각부를 형성하여야 음전극 단자(226a)가 단위전지들의 투명 양전극과 단락되는 것을 방지할 수 있다. 도 4b의 (나)는 도 4a의 C-C' 방향 단면을 도시한 것인데, 양전극 단자(216a)가 양극기판에 형성되어 외부로 노출된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈에서 전류가 흐르는 방향을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 염료감응 태양전지 모듈에서 전류는 양전극 단자(216)에서 시작하여 왼쪽 아래의 서브 모듈, 오른쪽 아래의 서브 모듈, 오른쪽 위의 서브 모듈 및 왼쪽 위의 서브 모듈의 단위전지들을 순차적으로 통과하면서 음전극 단자(226)로 흐르게 된다. 이와 같은 경로로 전류가 흐르면 양전극 단자와 음전극 단자가 모듈의 동일한 측부로 형성될 수 있으므로 종래의 Z-타입 모듈에서 양전극 단자와 음전극 단자가 반대 방향으로 형성되는 문제점을 해결할 수 있게 된다. 또한 동일한 폭의 단위전지를 형성하는 것을 가정한다면 종래의 Z-타입 모듈에 비하여 직렬연결되는 단위전지의 개수를 약 2배로 증가시킬 수 있는 이점을 가진다.
본 발명의 염료감응 태양전지 모듈은 양극기판 또는 음극기판을 하나의 기판으로 구현할 수도 있지만, 각각의 서브 모듈을 별도로 제조하여 상호 결합하는 형태로 구현될 수도 있다. 이와 같이 서브 모듈을 별도로 제조하게 되면 염료감응 태양전지의 대형화에 유리한 점을 가진다. 염료감응 태양전지를 제조하는 공정에서는 라미네이터, 스크린 프린터 등과 같은 제조장비가 이용되는데, 각각의 제조장비는 적용할 수 있는 최대 면적이 정해져 있는 것이 일반적이므로 염료감응 태양전지 모듈을 대형화하는데 걸림돌이 된다. 건물일체형 태양광(Building Integrated Photovoltaic, BIPV) 시스템에서는 건물의 외벽 또는 창호의 크기에 맞추어 대형화된 염료감응 태양전지를 제조하는 것이 유리한데, 종래의 직렬연결 모듈들은 모듈간의 연결이 가로방향 또는 세로방향에 한정되므로 다양한 크기와 형태로 모듈을 결합하는 것에 한계를 가진다. 따라서, 본 발명의 염료감응 태양전지 모듈을 복수개의 서브 모듈을 결합하는 형태로 구현하면, 가로방향의 연결뿐 아니라 세로방향의 연결도 함께 이루어지므로 대형화에 유리하다. 서브 모듈을 결합하는 형태의 염료감응 태양전지 모듈을 구현하는 방법은 각각의 서브 모듈이 연결될 수 있도록 서브 모듈의 외곽부에 연결부를 형성하고 글라스 프릿 등을 이용하여 서브 모듈을 물리적으로 결합시키는 동시에 이 과정에서 각각의 서브 모듈의 전극 연결부가 상호 연결되도록 하는 것이다. 다만, 이 경우에는 각각의 서브 모듈에서 양전극 단자와 음전극 단자가 직각으로 배치되며 외부로 노출되어야 하는데, 도 2a에 도시된 바와 같이 서브 모듈간의 전극 연결부에 직각으로 꺾이는 부분이 포함되는 특징을 이용하면 이를 용이하게 구현할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로써, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: Z-타입 모듈 110: 양극기판
111: 투명 양전극 111a: 투명 양전극 식각부
112: 백금층 116: 양전극 단자
120: 음극기판 121: 반도체층
122: 전극 연결부 123: 투명 음전극
123a: 투명 음전극 식각부 124: 보호층
125: 전해질 126: 음전극 단자
200: 염료감응 태양전지 모듈 210: 양극기판
211: 투명 양전극 211a: 투명 양전극 식각부
212: 백금층 216: 양전극 단자
220: 음극기판 221: 반도체층
222: 전극 연결부 222a: 음극 연결부
222b: 양극 연결부 223: 투명 음전극
223a: 투명 음전극 식각부 224: 보호층
225: 전해질 226: 음전극 단자

Claims (7)

  1. 단위전지들로 이루어진 복수개의 서브 모듈이 서로 연결된 염료감응 태양전지 모듈에 있어서, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 서로 다른 방향으로 배치되고, 인접한 서브 모듈을 연결하기 위한 전극 연결부는 직각으로 꺾이도록 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 수직 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    서브 모듈 내의 단위전지들은 직렬연결된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    서브 모듈들은 직렬연결된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    염료감응 태양전지 모듈의 양전극 단자와 음전극 단자는 동일한 기판 상에 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.
  6. 삭제
  7. 단위전지들로 이루어진 복수개의 서브 모듈이 서로 연결된 염료감응 태양전지 모듈에 있어서, 어느 하나의 서브 모듈 내의 전극들은 인접한 서브 모듈 내의 전극들과 서로 다른 방향으로 배치되고, 염료감응 태양전지 모듈은 사각형으로 이루어지고, 염료감응 태양전지 모듈의 양전극 단자와 음전극 단자는 사각형의 동일한 측부에 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈.
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