KR101217146B1 - 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생성된 전자가 인접한 전도성 핑거라인과 전도성 그리드를 통해 단 시간내에 외부로 전달될 수 있도록 하여 소실되는 전자를 최소화하도록 한 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 투명전극층이 형성된 투광성 기판을 포함하는 광전극부와, 그 광전극부에 마주보게 절연막으로 접합되고 내면에 투명전극층이 형성된 투광성 기판을 포함하는 상대전극부와, 상기 광전극부와 상대전극부의 사이로 형성되는 이격공간에 충진되는 전해질과, 상기 광전극부와 상대전극부의 서로 마주보는 투명전극층의 표면에 태양전지 내부에서 생성된 전자의 이동을 위해 일정간격 이격되어 형성된 다수 개의 그리드를 포함하여 이루어진 염료 감응형 태양전지에 있어서, 상기 투명전극층 가장자리에는 각 그리드로 이동된 전자의 외부 전달을 위해 각각 단자가 마련된 광전극 버스바 전극부와 상대전극 버스바 전극부가 설치되고, 상기 투명전극층 표면에는 생성된 전자를 그리드로 전달하도록 각 그리드에 교차되는 방향으로 일정 간격을 두고 다수 개의 핑거라인이 형성되며, 상기 다수 개의 그리드 중 어느 하나의 그리드에 형성되는 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성되는 핑거라인은 서로 이격 형성되어 그 사이로 피치부가 각각 형성되고, 상기 그리드와 핑거라인은 부식방지막으로 덮혀지는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 투명전극층이 형성된 투광성 기판을 포함하는 광전극부와, 그 광전극부에 마주보게 절연막으로 접합되고 내면에 투명전극층이 형성된 투광성 기판을 포함하는 상대전극부와, 상기 광전극부와 상대전극부의 사이로 형성되는 이격공간에 충진되는 전해질과, 상기 광전극부와 상대전극부의 서로 마주보는 투명전극층의 표면에 태양전지 내부에서 생성된 전자의 이동을 위해 일정간격 이격되어 형성된 다수 개의 그리드를 포함하여 이루어진 염료 감응형 태양전지에 있어서, 상기 투명전극층 가장자리에는 각 그리드로 이동된 전자의 외부 전달을 위해 각각 단자가 마련된 광전극 버스바 전극부와 상대전극 버스바 전극부가 설치되고, 상기 투명전극층 표면에는 생성된 전자를 그리드로 전달하도록 각 그리드에 교차되는 방향으로 일정 간격을 두고 다수 개의 핑거라인이 형성되며, 상기 다수 개의 그리드 중 어느 하나의 그리드에 형성되는 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성되는 핑거라인은 서로 이격 형성되어 그 사이로 피치부가 각각 형성되고, 상기 그리드와 핑거라인은 부식방지막으로 덮혀지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생성된 전자가 인접한 전도성 핑거라인과 전도성 그리드를 통해 단시간 내에 광전극 및 상대전극 버스바 그리드로 이동되어 외부로 전달되도록 함으로써 소실되는 전자를 최소화하도록 한 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지에 관한 것이다.
염료 감응형 태양전지는 종래 실리콘 태양전지에 비해 생산설비 투자비용이 낮고, 단가 대비 에너지 변환효율이 높으며, 투명성과 구부림이 가능한 셀을 제조할 수 있어 다양한 응용분야에 이용될 수 있는 장점이 있다.
이러한 염료 감응형 태양전지는 빛을 가시광선 영역에서 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자와 생성된 전자를 전달하는 전이금속산화물이 포함된 광전극부와 전해질 용액의 산화환원반응의 촉매 역할을 하는 백금이 포함된 상대전극부로 구성된다.
광전극부에서 다공질 막의 형태로 존재하는 광전극층은 투광성 기판에 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2)과 같은 넓은 밴드갭을 가진 n형 산화물 반도체가 코팅 처리되어 구성되고, 이 표면에 단분자층의 염료가 흡착되어 있다. 태양광이 염료태양 전지에 입사되면 염료분자의 HOMO(최고 준위 점유 분자궤도; Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 레벨에서 LUMO(최저 준위 비점유 분자궤도; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)로 전자 천이가 발생한다. 이때, 전자가 빠져나간 최저 준위 비점유 분자계도의 빈자리는 전해질 속의 이온이 전자를 제공함으로써 다시 채워진다. 염료에 전자를 제공한 이온은 상대전극층으로 이동하여 전자를 제공받게 된다. 상대전극부의 촉매층은 전해질 용액 속에 있는 이온의 산화환원 반응의 촉매로 작용하여 표면에서의 산화 환원 반응을 통하여 전해질 속의 이온에 전자를 제공하는 역할을 한다.
통상 염료 감응형 태양전지의 상기 광전극부와 상대전극부에는 구간마다 절연막을 설치하여 그 염료 감응형 태양전지의 전압과 전류값을 조절하도록 함으로써 설치장소에 적합하게 사용하고 있다.
또, 생성되는 전자를 단시간내에 외부로 전달하도록 광전극부와 상대전극부에 전도성 그리드를 일정 간격 설치하여 사용하기도 한다. 일 예로 등록특허공보 제0654103호(2006.11.29)가 개시되어 있다.
상기한 기술은 단순히 그리드를 직렬 또는 병렬로 일정 간격을 두고 설치하여 생성된 전자를 효율적으로 외부로 전달할 수 있도록 하고 있으나, 각 그리드 간의 사이가 멀어 생성된 전자가 그리드로 도달되지 않음은 물론, 그리드로 도달되는 중간에 소실되는 전자가 발생하여 결국 에너지 손실을 가져오는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 전도성 그리드에 교차방향으로 전도성 핑거라인을 더 설치하여 생성된 전자가 인접한 전도성 핑거라인을 통해 단 시간내에 이동될 수 있도록 함으로써 생성된 전자의 소실을 최소화하고, 그로 인해 에너지 생산량을 높이도록 한 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 투명전극층이 형성된 투광성 기판을 포함하는 광전극부와, 그 광전극부에 마주보게 절연막으로 접합되고 내면에 투명전극층이 형성된 투광성 기판을 포함하는 상대전극부와, 상기 광전극부와 상대전극부의 사이로 형성되는 이격공간에 충진되는 전해질과, 상기 광전극부와 상대전극부의 서로 마주보는 투명전극층의 표면에 태양전지 내부에서 생성된 전자의 이동을 위해 일정간격 이격되어 형성된 다수 개의 그리드를 포함하여 이루어진 염료 감응형 태양전지에 있어서, 상기 투명전극층 가장자리에는 각 그리드로 이동된 전자의 외부 전달을 위해 각각 단자가 마련된 광전극 버스바 전극부와 상대전극 버스바 전극부가 설치되고, 상기 투명전극층 표면에는 생성된 전자를 그리드로 전달하도록 각 그리드에 교차되는 방향으로 일정 간격을 두고 다수 개의 핑거라인이 형성되며, 상기 다수 개의 그리드 중 어느 하나의 그리드에 형성되는 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성되는 핑거라인은 서로 이격 형성되어 그 사이로 피치부가 각각 형성되고, 상기 그리드와 핑거라인은 부식방지막으로 덮혀지는 것을 특징으로 한다.
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상기 피치부 중 선택된 어느 두 개 이상의 피치부에는 상기 이격공간을 두 개 이상의 공간으로 분할하도록 절연막이 설치되고, 상기 광전극 버스바 전극부와 상대전극 버스바 전극부는 절연막에 의해 분할된 각 분할 공간에서 생성된 에너지를 전달받도록 각각 분리되어 각 분할 공간의 가장자리에 설치되며, 상기 분리된 각각의 광전극 및 상대전극 버스바 전극부의 사이와 상기 절연막에 면접하는 부위의 각 투명전극층에는 전자의 이동을 차단하도록 각 투명전극층을 식각 또는 레이져 패터닝하여 절연라인이 설치된다.
상기 광전극 및 상대전극 버스바 전극부의 일측에는 각 분할 공간에서 생성된 에너지가 상기 단자를 통해 외부로 전달되도록 각각 분리된 광전극 버스바 전극부와 상대전극 버스바 전극부를 순차적으로 연결하는 전극연결수단이 형성된다.
상기 전극연결수단은, 상기 광전극 및 상대전극 버스바 전극부 중 어느 하나의 버스바 전극부의 일측이 인접하는 분할 공간의 가장자리 일측에 위치되도록 설치되어 다른 하나의 버스바 전극부의 일측과 마주보도록 구비되고, 서로 마주보는 광전극 버스바 전극부와 상대전극 버스바 전극부의 일측에 전도물질을 주입하기 위해 형성되는 주입공과, 상기 주입공을 통해 주입되어 상기 광전극 버스바 전극부와 마주보는 상대전극 버스바 연결부를 연결하는 전도물질로 구성된다.
상기 염료 감응형 태양전지는 상기 절연막과 절연라인의 설치 갯수에 의해 전압 및 전류 값이 결정된다.
상기 광전극부와 상대전극부의 중앙부에는 염료 감응형 태양전지를 장착대상물에 끼워 장착하도록 장착홀이 형성되고, 상기 핑거라인이 형성된 그리드는 상기 장착홀을 기준으로 방사상으로 다수 개 형성된다.
상기 핑거라인은 상기 장착홀에서 멀어질수록 그 길이가 길어지도록 형성된다.
상기 단자 중 어느 하나는 양극단자이고, 다른 하나는 음극단자이며, 상기 단자가 마련된 부위와 대향되는 상대전극부의 가장자리 일측과 상기 단자가 마련된 부위와 대향되는 광전극부의 가장자리 일측은 각각 절개되어 절개부가 형성된다.
상기 광전극부의 외측에는 입사되는 빛이 굴절되어 광전극부로 조사되도록 굴곡면을 갖는 투명판이 광전극부의 외면에 밀착 또는 이격되어 설치된다.
상기 염료 감응형 태양전지는 평면형상이 원형 또는 다각형으로 형성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지에 따르면, 생성된 전자가 인접한 전도성 핑거라인과 전도성 그리드를 통해 이동되어 외부로 전달되도록 함으로써 소실되는 전자를 대폭 줄일 수 있음은 물론, 그로 인해 에너지 생산량을 증가시킬 수 있어 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 광전극부와 상대전극부를 분리한 염료 감응형 태양전지의 분리사시도,
도 3은 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지에서 광전극부의 내면을 보인 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지에서 상대전극부의 내면을 보인 평면도,
도 5는 도 1의 A-A선에 따른 단면도,
도 6은 도 1의 B-B선에 따른 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 전극연결수단을 보인 염료 감응형 태양전지의 부분 단면 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 광전극부의 외면에 투명판이 설치된 염료 감응형 태양전지의 단면상태도,
도 9는 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지의 사용상태도.
도 2는 본 발명에 따른 광전극부와 상대전극부를 분리한 염료 감응형 태양전지의 분리사시도,
도 3은 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지에서 광전극부의 내면을 보인 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지에서 상대전극부의 내면을 보인 평면도,
도 5는 도 1의 A-A선에 따른 단면도,
도 6은 도 1의 B-B선에 따른 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 전극연결수단을 보인 염료 감응형 태양전지의 부분 단면 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 광전극부의 외면에 투명판이 설치된 염료 감응형 태양전지의 단면상태도,
도 9는 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지의 사용상태도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지는 광전극부(100)와 상대전극부(200)가 그 사이로 이격공간을 가지고 가장자리가 절연막(300)에 의하여 접합되고, 상기 이격공간에 전해질(400)이 충진되는 구조로 이루어져 있다.
즉, 통상 염료 감응형 태양전지는 광전극부(100), 전해질(400), 상대전극부(200)를 포함하여 이루어지고, 상기 광전극부(100)와 상대전극부(200)는 전해질(400)을 사이에 두고 서로 대향하도록 형성되어 이루어져 있다.
본 발명의 상기 광전극부(100)는 투광성 기판(102)에 광전극층(104), 그리드(110), 광전극 버스바 전극부(120), 핑거라인(130)이 포함되어 이루어지고, 상기 투광성 기판(102)의 대항면에는 전도를 위해 투명전극층(103)이 형성되어 있다.
그리고 상기 상대전극부(200)는 투광성 기판(202)에 상대전극 촉매층(204), 그리드(210), 상대전극 버스바 전극부(220), 핑거라인(230)이 포함되어 이루어지고, 상기 투광성 기판(202)은 광전극부의 투광성 기판과 마찬가지로 대항면에 투명전극층(203)이 형성되어 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 통상의 염료 감응형 태양전지에 있어서, 광전극부와 상대전극부의 투명전극층에 각각 그리드(110,210)와 핑거라인(130,230)을 구비하여 태양전지의 내부에서 생성된 전자를 효율적으로 이동시켜 외부로 전달하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 그리드(110)는 상기 광전극부(100)의 내부 표면에 형성되어 생성된 전자를 외부로 전달하기 위한 통로 역할을 하는 것으로, 일정 간격 이격되어 다수 개 형성되어 있다.
또 상기 상대전극부(200)의 내부 표면에도 상기 그리드(110)와 마주보도록 일정 간격 이격되어 다수 개의 그리드(210)가 형성되어 있으며, 상기 광전극부의 그리드(110)와 상대전극부의 그리드(210)는 서로 이격되게 형성된다.
상기 광전극부의 그리드(110)와 상대전극부의 그리드(210)는 모두 전도성 물질로 이루어진다.
그리고 상기 광전극부(100)과 상대전극부(200)의 투명전극층(103,203) 가장자리에는 상기 각각의 그리드(110,210)와 연결되어 생성된 전자를 외부로 전달하도록 단자(125,225)가 각각 마련된 상대전극 버스바 전극부(220)와 광전극 버스바 전극부(120)가 각각 설치된다.
여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 각각의 그리드(110,210)에는 짧은 시간내에 생성된 전자를 그리드로 전달하도록 그 그리드(110,210)에 교차되는 방향으로 일정 간격을 두고 다수 개의 핑거라인(130,230)이 형성된다.
상기 핑거라인(130,230)도 상기 그리드(110,210)와 같이 도전성 물질로 이루어진다.
상기 핑거라인이 설치되지 않고 그리드만 설치된 경우에는 태양전지의 내부에서 생성된 전자는 그리드에 도달되어 그리드를 따라 이동되어져 광전극 및 상대전극 버스바 전극부를 통해 외부로 전달되는데, 이때 그리드로 도달되는 거리가 상대적으로 멀어 도달 중 중간에 소실되는 전자가 많아 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 그리드 상에 교차되게 다수 형성된 핑거라인(130,230)을 구비함으로써 그 핑거라인으로 생성된 전자가 보다 단 시간내에 도달된 후 그 핑거라인을 통해 그리드로 이동되어져 광전극 및 상대전극 버스바 전극부에 의해 외부로 전달되게 하여 전자의 소실을 최소화시켜 에너지 생산량을 높이게 되는 것이다.
이와 같이, 상기 그리드와 핑거라인은 염료태양전지 내부에서 발생한 전자를 효율적으로 외부로 전달하기 위한 통로 역할을 하는 구성으로, 생성된 전자가 단 시간내에 핑거라인으로 이동되기 때문에 소실되는 전자를 최소화할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 그리드(110,210) 및 핑거라인(130,230)은 부식방지막(500)을 도포하여 부식방지막(500)에 의해 덮혀지게 마련되어 전해질로부터 부식을 예방할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 광전극층(104)은 상기 광전극부의 그리드(110)와 핑거라인(130)의 사이에 형성되는 것이며, 상기 상대전극 촉매층(204)은 상기 상대전극부의 그리드(210)와 핑거라인(230)의 사이에 형성되는 것이다.
이때, 상기 다수 개의 그리드 중 어느 하나의 그리드에 형성되는 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성되는 핑거라인은 서로 이격 형성되어 있다.
따라서, 절연막에 의해 형성된 공간 내부에 설치된 광전극층(104)과 상대전극 촉매층(204)이 그 이격공간을 통해 연결되어 일체로 형성됨으로써 각 전극층에서 생산되는 전류량을 일정하게 할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 태양전지는 전압 및 전류값의 조절을 위해 전해질이 충진되는 태양전지의 내부 공간을 분할할 수 있는데, 이 경우 효과적인 분할을 위해 어느 하나의 그리드에 형성되는 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성되는 핑거라인은 서로 이격되도록 분리 형성되어 그 사이로 피치부(140)가 각각 마련되는 것이 바람직하다.
상기 피치부(140) 중 선택된 곳에는 후술되는 절연막(300)이 설치되어 전해질이 충진되는 태양전지 내부의 이격공간을 분할하게 됨으로써 전해질이 충진된 공간이 다수 개 형성되게 되며, 절연라인(310)에 의해 각 공간에서 생성된 에너지는 인접하는 공간으로 넘어가지 않게 되며, 전극연결수단을 통해 직렬연결되어 진다.
따라서 상기 피치부를 통해 태양전지 내부의 공간을 분할할 수 있음으로써 태양전지의 전압과 전류값을 조절할 수 있게 되는 것이며, 이러한 태양전지는 평면형상이 원형 또는 다각형으로 형성되게 하여 장착대상물의 종류나 태양전지의 장착위치에 따라 특정 형상의 태양전지를 사용할 수 있게 된다.
여기서, 시계 등 장착대상물에 끼워 장착시키는 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 시계의 시침과 분침이 결합된 회전축에 관통되어 끼워지도록 상기 광전극부(100)와 상대전극부(200)의 중앙부에는 장착홀(150)이 형성될 수 있고, 상기 핑거라인(130,230)이 형성된 그리드(110,210)는 상기 장착홀(150)을 기준으로 방사상으로 다수 개 형성될 수 있다.
이때, 상기 핑거라인(130,230)은 상기 장착홀(150)에서 멀어질수록 그 길이가 길어지도록 형성된다. 그 이유는 어느 하나의 그리드에 형성된 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성된 핑거라인 간의 이격거리를 동일하게 함으로써 모든 구간에서 생성된 전자가 단 시간내에 핑거라인으로 도달될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 상술한 바와 같이 태양전지의 전압 및 전류값을 조절하기 위해 상기 피치부 중 선택된 곳에는 절연막(300)과 절연라인(310)이 설치된다. 상기 절연막(300)은 상기 피치부(140) 중 선택된 어느 두 개 이상의 피치부에 설치되어 상기 이격공간을 두 개 이상의 공간으로 분할하도록 구비되는 것이고, 상기 절연라인(310)은 전극이 절연되도록 그 절연막(300)과 접하는 부위와 후술되는 각 상대전극 버스바 전극부(220)의 사이의 투명전극층(203)을 각각 레이저나 식각을 이용하여 스크라이빙 처리하여 형성한다.
상기 절연막(300)과 절연라인(310)에 의해 둘러싸인 공간의 갯수에 따라 생산되는 에너지의 전압 및 전류값이 달라지게 되며, 예로서 첨부의 도면에서는 이격공간을 4등분으로 분할하였고, 각 분할공간과 접하는 광전극부와 상대전극부의 투광성 기판에는 각 공간으로 전해질을 주입하도록 전해질 주입구멍(미도시)이 형성되어 있다.
이때, 전해질이 충진되는 이격공간을 분할한 경우, 상기 광전극 버스바 전극부(120)와 상대전극 버스바 전극부(220)는 절연막(300)에 의해 분할된 각 분할 공간에서 생성된 에너지를 전달받도록 각각 분리되어 각 분할 공간의 가장자리에 설치되어 진다.
따라서, 각 분할 공간에서 생성된 에너지는 광전극 버스바 전극부(120)와 상대전극 버스바 전극부(220)를 통해 외부로 전달되는 것이며, 이때 각각의 버스바 전극부(120,220)를 외부에서 연결하거나 태양전지 자체에서 전극연결수단(600)을 매개로 서로 연결하여 상기 단자(125,225)와 연결할 수 있다.
상기 전극연결수단(600)을 이용하여 상기 상대전극 버스바 전극부를 태양전지 자체 즉, 광전극부와 마주보도록 연결하는 경우에는 상기 광전극부(100)에 설치된 어느 하나의 광전극 버스바 전극부의 일측을 상대전극부(200)에 설치된 상대전극 버스바 전극부의 일측을 천공하여 연결하는 방법을 통해 각각 분리된 광전극 및 상대전극 버스바 전극부를 순차적으로 연결할 수 있다.
이를 위해, 상기 광전극 및 상대전극 버스바 전극부 중 어느 하나의 버스바 전극부의 일측은 인접하는 분할 공간의 가장자리 일측에 위치되도록 설치되어 다른 하나의 버스바 전극부의 일측과 마주보도록 구비된다. 첨부의 도면에서는 상대전극 버스바 전극부를 인접하는 분할공간의 가장자리 일측에 위치되도록 설치하였다.
상기 전극연결수단(600)은 서로 마주보는 광전극 버스바 전극부(120)의 일측과 상대전극 버스바 전극부(220)의 일측에 전도물질을 주입하기 위해 각각 형성되는 주입공(610)과, 상기 주입공(610)을 통해 주입되어 상기 광전극 버스바 전극부(120)와 마주보는 상대전극 버스바 연결부(220)를 연결하는 전도물질(620)로 구성될 수 있다.
첨부의 도 2를 보면, 상대전극부(200)의 각 상대전극 버스바 전극부의 일측이 인접되는 분할공간에 위치되게 형성되어 광전극부(100)의 각 광전극 버스바 전극부와 연결되도록 설치됨으로써 각 분할공간에 마련된 상대전극 버스바 전극부를 순차적으로 연결하도록 하고 있다.
이때, 상기 절연라인(310)은 상대전극 버스바 전극부와 인접되는 상대전극 버스바 전극부의 사이 공간에 설치되어져 각각의 공간을 서로 분할하도록 마련됨은 당연하다.
그리고, 상기 광전극부와 상대전극부의 버스바 전극부에는 단자가 각각 하나씩 연결되는데, 그 단자 중 어느 하나는 양극단자이고, 다른 하나는 음극단자이다.
즉, 상기 광전극부에 마련되는 단자(125)가 양극단자인 경우에는 상기 상대전극부에 마련되는 단자(225)가 음극단자이고, 이와는 반대로 상기 광전극부에 마련되는 단자(125)가 음극단자인 경우에는 상기 상대전극부에 마련되는 단자(225)가 양극단자가 되는 것이다.
본 발명의 상기 광전극부와 상대전극부에는 버스바 전극부에 연결되는 단자의 원활한 연결을 위해 절개부(160)가 형성되는데, 이러한 절개부(160)는 상기 단자(125)가 마련된 부위와 대향되는 상대전극부(200)의 가장자리 일측과 다른 하나의 단자(225)가 마련된 부위와 대향되는 광전극부(100)의 가장자리 일측에 각각 절개되어 형성된다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 광전극부(100)의 외측에는 표면에 굴곡면을 갖는 투명판(700)이 설치되는데, 상기 투명판(700)을 설치하는 이유는 입사되는 빛이 굴절되어 광전극부(110)로 조사되도록 함으로써 경사져 입사되는 빛을 광전극부로 보다 효과적으로 조사되게 하여 그 조사되는 빛의 양을 증가시킴으로써 에너지 생산량을 높이기 위함이다.
상기 투명판(700)은 투명한 재질로 제작되고, 상기 광전극부(100)의 외면에 밀착되게 설치하거나 광전극부의 외면에 이격되게 설치할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지는 태양전지의 내부에서 생성된 전자가 인접한 핑거라인으로 도달된 후 그 핑거라인과 연결된 그리드를 통해 버스바 전극부로 이동되어 진다. 이때 핑거라인의 설치로 인해 생성된 전자는 소실되지 않은 채 외부로 이동할 수 있는 것이고, 결국 에너지의 생산량을 높일 수 있게 되는 것이다.
100: 광전극부 102,202: 투광성 기판
103,203: 투명전극층 104: 광전극층
110,210: 그리드
120: 광전극 버스바(Bus Bar) 전극부
220: 상대전극 버스바(Bus Bar) 전극부
125,225: 단자 130,230: 핑거라인
140: 피치부 150: 장착홀
160: 절개부 200: 상대전극부
204: 상대전극 촉매층 300: 절연막
310: 절연라인 400: 전해질
500: 부식방지막 600: 전극연결수단
610: 주입공 620: 전도물질
700: 투명판
103,203: 투명전극층 104: 광전극층
110,210: 그리드
120: 광전극 버스바(Bus Bar) 전극부
220: 상대전극 버스바(Bus Bar) 전극부
125,225: 단자 130,230: 핑거라인
140: 피치부 150: 장착홀
160: 절개부 200: 상대전극부
204: 상대전극 촉매층 300: 절연막
310: 절연라인 400: 전해질
500: 부식방지막 600: 전극연결수단
610: 주입공 620: 전도물질
700: 투명판
Claims (11)
- 투명전극층(103)이 형성된 투광성 기판(102)을 포함하는 광전극부(100)와, 그 광전극부(100)에 마주보게 절연막(300)으로 접합되고 내면에 투명전극층(203)이 형성된 투광성 기판(202)을 포함하는 상대전극부(200)와, 상기 광전극부(100)와 상대전극부(200)의 사이로 형성되는 이격공간에 충진되는 전해질(400)과, 상기 광전극부(100)와 상대전극부(200)의 서로 마주보는 투명전극층(103,203)의 표면에 태양전지 내부에서 생성된 전자의 이동을 위해 일정간격 이격되어 형성된 다수 개의 그리드(110,210)를 포함하여 이루어진 염료 감응형 태양전지에 있어서,
상기 투명전극층(103,203) 가장자리에는 각 그리드(110,210)로 이동된 전자의 외부 전달을 위해 각각 단자(125,225)가 마련된 광전극 버스바 전극부(120)와 상대전극 버스바 전극부(220)가 설치되고, 상기 투명전극층(103,203) 표면에는 생성된 전자를 그리드로 전달하도록 각 그리드(110,210)에 교차되는 방향으로 일정 간격을 두고 다수 개의 핑거라인(130,230)이 형성되며, 상기 다수 개의 그리드 중 어느 하나의 그리드에 형성되는 핑거라인과 인접되는 그리드에 형성되는 핑거라인은 서로 이격 형성되어 그 사이로 피치부(140)가 각각 형성되고, 상기 그리드(110,210)와 핑거라인(130,230)은 부식방지막(500)으로 덮혀지는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 피치부(140) 중 선택된 어느 두 개 이상의 피치부에는 상기 이격공간을 두 개 이상의 공간으로 분할하도록 절연막(300)이 설치되고,
상기 광전극 버스바 전극부(120)와 상대전극 버스바 전극부(220)는 절연막에 의해 분할된 각 분할 공간에서 생성된 에너지를 전달받도록 각각 분리되어 각 분할 공간의 가장자리에 설치되며,
상기 분리된 각각의 광전극 및 상대전극 버스바 전극부(120,220)의 사이와 상기 절연막(300)에 면접하는 부위의 각 투명전극층(103,203)에는 전자의 이동을 차단하도록 각 투명전극층(103,203)을 가공하여 절연라인(310)이 설치되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제3항에 있어서,
상기 광전극 및 상대전극 버스바 전극부(120,220)의 일측에는 각 분할 공간에서 생성된 에너지가 상기 단자를 통해 외부로 전달되도록 각각 분리된 광전극 버스바 전극부(120)와 상대전극 버스바 전극부(220)를 순차적으로 연결하는 전극연결수단(600)이 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제4항에 있어서,
상기 광전극 및 상대전극 버스바 전극부 중 어느 하나의 버스바 전극부의 일측은 인접하는 분할 공간의 가장자리 일측에 위치되도록 설치되어 다른 하나의 버스바 전극부의 일측과 마주보도록 구비되고,
상기 전극연결수단(600)은 서로 마주보는 광전극 버스바 전극부(120)의 일측과 상대전극 버스바 전극부(220)의 일측에 전도물질을 주입하기 위해 각각 형성되는 주입공(610)과, 상기 주입공(610)을 통해 주입되어 상기 광전극 버스바 전극부(120)와 마주보는 상대전극 버스바 연결부(220)를 연결하는 전도물질(620)로 구성된 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제3항에 있어서,
상기 염료 감응형 태양전지는 상기 절연막(300)과 절연라인(310)의 설치 갯수에 의해 전압 및 전류 값이 결정되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 광전극부(100)와 상대전극부(200)의 중앙부에는 염료 감응형 태양전지를 장착대상물에 끼워 장착하도록 장착홀(150)이 형성되고, 상기 핑거라인(130,230)이 형성된 그리드(110,210)는 상기 장착홀(150)을 기준으로 방사상으로 다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제7항에 있어서,
상기 핑거라인(130,230)은 상기 장착홀(150)에서 멀어질수록 그 길이가 길어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 단자(125,225) 중 어느 하나는 양극단자이고, 다른 하나는 음극단자이며, 상기 단자(125)가 마련된 부위와 대향되는 상대전극부(200)의 가장자리 일측과 다른 하나의 단자(225)가 마련된 부위와 대향되는 광전극부(100)의 가장자리 일측은 각각 절개되어 절개부(160)가 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 광전극부(100)의 외측에는 입사되는 빛이 굴절되어 광전극부(100)로 조사되도록 굴곡면을 갖는 투명판(700)이 광전극부의 외면에 밀착 또는 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 염료 감응형 태양전지는 평면형상이 원형 또는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지.
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|---|---|---|---|
| KR1020120025712A KR101217146B1 (ko) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR101217146B1 true KR101217146B1 (ko) | 2012-12-31 |
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| KR1020120025712A KR101217146B1 (ko) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | 다수의 전극선을 포함한 염료 감응형 태양전지 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101217146B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020155783A1 (zh) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种太阳电池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011082163A (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Samsung Sdi Co Ltd | 光電変換素子 |
-
2012
- 2012-03-13 KR KR1020120025712A patent/KR101217146B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011082163A (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Samsung Sdi Co Ltd | 光電変換素子 |
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|---|---|---|---|---|
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