KR101224845B1 - DYE-SENSITIZED SOLAR CELL WITH GRAPHENE OR CNT/Ag COUNTER ELECTRODES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자 플라스틱 기판 상에 레이저 또는 열각인으로 패턴을 형성한 후, 은(Ag: argentum, 이하 'Ag' 라 함) 페이스트를 코팅하여, Ag 그리드 나노패턴을 형성한 후, 그 위에 투명한 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube, 이하 'CNT' 라 함) 용액 또는 투명한 그래핀(Graphene)을 코팅하며, 상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에도 상기 투명한 CNT 용액, 투명한 그래핀 용액, SiO2, Al2O3 중 어느 하나를 코팅하여 염료감응형 태양전지(DSSC: Dye-Sensitized Solar Cell)의 상대전극으로서 사용하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a dye-sensitized solar cell having a graphene or a CNT / Ag composite counter electrode, and a method of manufacturing the same. More specifically, after forming a pattern by laser or hot stamping on a polymer plastic substrate, : Argentum, hereinafter referred to as 'Ag') to form an Ag grid nanopattern by coating a paste, and thereon a transparent carbon nanotube (CNT) solution or transparent graphene (CNT) A dye-sensitized solar cell (DSSC) is coated by coating any one of the transparent CNT solution, the transparent graphene solution, SiO 2 , and Al 2 O 3 on the opposite side of the polymer plastic substrate. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell having a graphene or a CNT / Ag composite counter electrode to be used as a counter electrode.
현대 사회는 지난 반세기 이상동안 화석연료의 과도한 소비로 인하여 온실효과, 환경오염 등 심각한 지구 환경 문제와 급격한 자원 고갈 문제에 직면해 있다. 이러한 문제를 극복하고자 전세계의 유수(有數)의 연구자들은 태양광, 태양열, 풍력, 수소 에너지와 같은 재생가능하고 청정한 에너지를 개발하기 위해 노력하고 있다. 그 중에서 태양광 에너지는 지구로 연간 약 1x1018kWh 에너지를 방사하는 무한한 잠재력을 가진 에너지원으로서, 차세대 에너지원으로 각광을 받고 있어 전세계 각국에서 다양한 태양전지를 이용하여 빛을 전기에너지로 변환시키려는 노력이 시도되어 왔다.Modern society has faced severe global environmental problems such as greenhouse effect and environmental pollution and rapid resource depletion due to excessive consumption of fossil fuels for more than half a century. To overcome this problem, leading researchers around the world are working to develop renewable and clean energy such as solar, solar, wind and hydrogen. Among them, solar energy is an energy source with infinite potential emitting about 1x10 18 kWh per year to the earth, and it is attracting attention as the next generation energy source, and efforts to convert light into electric energy by using various solar cells around the world This has been tried.
현재 전반적으로 상용화되어 있는 태양전지는 태양전지의 약 74%를 차지하고 있는 결정질 실리콘 태양전지로, 광전효율이 15~20% 정도로 우수하나, 고가의 제조단가 및 사용후 재료의 독성배출 등으로 많은 문제점을 내포하고 있으며, 동시에 제조공정에 있어 대형의 반도체공정의 고가의 장비를 사용해야하고 원료가격의 부담 등으로 인하여 태양전지의 상업화에 그 한계성을 보이고 있다. 이러한 태양전지의 한계성을 극복하기 위해 차세대 태양전지로서 염료감응형 태양전지(DSSC: Dye-Sensitized Solar Cell)가 주목되고 있다.Currently, the commercially available solar cell is a crystalline silicon solar cell which occupies about 74% of the solar cell. The photovoltaic efficiency is excellent at about 15-20%, but there are many problems due to expensive manufacturing cost and toxic emission of used materials. At the same time, the expensive equipment of large-scale semiconductor process must be used in the manufacturing process, and due to the burden of raw material price, the commercialization of solar cell has been limited. Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs) are attracting attention as next-generation solar cells to overcome the limitations of such solar cells.
이하, 도 1은 종래의 염료감응형 태양전지의 일반적 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a general structure of a conventional dye-sensitized solar cell.
도 1에 도시한 바와 같이, 염료감응형 태양전지는 전면 전극기판(10), 차단층(20), 염료/티타니아층(30), 전해질(40), 상대 전극기판(50)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell includes a
여기서, 전면 전극기판(10)은 유리 또는 플라스틱 기판(11) 상에 투명전도성막(13)이 형성된 구조를 갖는다.Here, the
또한, 차단층(20)은 전면 전극기판(10)과 염료/티타니아층(30) 간의 접착력 향상의 역할과, 전해질(40)이 전면 전극기판(10)에 직접 닿는 것을 차단하는 역할을 수행하여 단로방지에 의한 효율 향상의 효과를 가져온다. 또한, 에너지 준위의 균형화로 전자와 정공의 재결합을 방지하여 전자의 수집율이 좋아져 효율 개선 효과가 있다. 차단층(20)으로서, TiO2를 형성할 수도 있고, TiO2-WO3 또는 WO3를 형성할 수도 있다. 또한, 상대 전극기판(50)은 유리 또는 플라스틱 기판(51) 상에 투명전도성막(53)과 Pt 또는 탄소 필름(55)이 순차적으로 형성된 구조를 갖는다.In addition, the
이러한 종래의 염료감응형 태양전지에서는 전면 전극과 상대 전극에 모두 불소가 도핑된 산화주석막(FTO: Flourine Tin Oxide 막)을 사용하는 것이 대부분이었다.In such a conventional dye-sensitized solar cell, a fluorine-doped tin oxide film (FTO: Flourine Tin Oxide film) was mostly used for both the front electrode and the counter electrode.
이러한 태양전지용으로 사용되는 투명전도성막은 빛을 잘 투과하는 성질(투과율)과 전자를 잘 흐르게 할 수 있는 특성(전기전도도)이 우수할 것이 요구된다. 그러나 기존엔 고분자 플라스틱 기판 상에 Ag 그리드 나노패터닝을 형성한 후, 그 위에 투명한 CNT 용액을 코팅하고, 상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에도 상기 투명한 CNT 용액을 코팅한 사례가 없으므로 새로운 태양전지 개념으로 도입하려고 한다.
The transparent conductive film used for such a solar cell is required to be excellent in light transmitting property (transmittance) and electron flowing property (electric conductivity). However, in the past, since Ag grid nanopatterning was formed on a polymer plastic substrate, a transparent CNT solution was coated thereon, and the transparent CNT solution was not coated on the opposite side of the polymer plastic substrate. I will try to.
따라서 본 발명의 목적은 고분자 플라스틱 기판 상에 Ag 그리드 나노패턴을 형성한 후, 그 위에 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액을 코팅함으로써, 열 각인으로 인한 표면의 편차를 제거하고, 상기 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액을 이용하여 표면의 불균일 저항을 제거하였으며, 저저항 및 고전도도를 갖춘 Ag 페이스트와 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액을 이용하여 기존의 ITO를 대체할 수 있는 차세대 투명전극을 생성하고자 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to form an Ag grid nanopattern on a polymer plastic substrate, and then, by coating a transparent CNT solution or a transparent graphene solution thereon, to remove the surface deviation due to heat stamping, and the transparent CNT solution or The non-uniform resistance of the surface was removed by using a transparent graphene solution, and a low-resistance and high-conductivity Ag paste, a transparent CNT solution, or a transparent graphene solution was used to create a next-generation transparent electrode that can replace the existing ITO. It is.
또한, 상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에도 상기 투명한 CNT 용액, 투명한 그래핀 용액, SiO2, Al2O3 중 어느 하나를 코팅하여 가스베리어 차단 특성을 가진 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
In addition, the opposite surface of the polymer plastic substrate is coated with any one of the transparent CNT solution, transparent graphene solution, SiO 2 , Al 2 O 3 to provide a graphene or CNT / Ag composite counter electrode having gas barrier properties It is an object of the present invention to provide a dye-sensitized solar cell and its manufacturing method.
본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법은 고분자 플라스틱 기판의 일면에 격자패턴을 형성하는 단계와; 상기 격자패턴을 Ag 페이스트로 충진하는 단계와; 상기 충진된 격자패턴을 100~120℃ 온도에서 5~40분 동안 건조시키는 단계와; 상기 건조된 격자패턴 상에 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀(Graphene) 용액 중 어느 한 용액을 사용하여 박막을 코팅하는 단계와; 상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에 상기 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액 중 어느 한 용액을 사용하여 박막을 코팅하는 단계 및; 상기 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액의 박막이 양면에 코팅된 상기 플라스틱 기판을 15~150℃ 이하의 온도에서 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Dye-sensitized solar cell manufacturing method having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention comprises the steps of forming a grid pattern on one surface of a polymer plastic substrate; Filling the lattice pattern with Ag paste; Drying the filled grid pattern at a temperature of 100 to 120 ° C. for 5 to 40 minutes; Coating a thin film using one of a transparent CNT solution or a transparent graphene solution on the dried lattice pattern; Coating a thin film using either the transparent CNT solution or the transparent graphene solution on the opposite side of the polymer plastic substrate; It characterized in that it comprises the step of firing the plastic substrate coated on both sides of the transparent CNT solution or a transparent graphene solution at a temperature of 15 ~ 150 ℃ or less.
또한, 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지는 고분자 플라스틱 기판의 일면에 격자패턴을 형성하는 단계와; 상기 격자패턴을 Ag 페이스트로 충진하는 단계와; 상기 충진된 격자패턴을 100~120℃ 온도에서 5~40분 동안 건조시키는 단계와; 상기 건조된 격자패턴 상에 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액 중 어느 한 용액을 사용하여 박막을 코팅하는 단계와; 상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에 SiO2 박막 또는 Al2O3 박막 중 어느 한 박막을 코팅하는 단계 및; 상기 고분자 플라스틱 기판을 15~150℃ 이하의 온도에서 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the dye-sensitized solar cell having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention comprises the steps of forming a lattice pattern on one surface of the polymer plastic substrate; Filling the lattice pattern with Ag paste; Drying the filled grid pattern at a temperature of 100 to 120 ° C. for 5 to 40 minutes; Coating a thin film using any one of a transparent CNT solution or a transparent graphene solution on the dried lattice pattern; Coating any one of an SiO 2 thin film or an Al 2 O 3 thin film on an opposite side of the polymer plastic substrate; It characterized in that it comprises the step of firing the polymer plastic substrate at a temperature of 15 ~ 150 ℃ or less.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 및 그 제조방법은 제조공정이 단순하고, Ag 페이스트의 저저항 및 고전도도의 특성과 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액을 이용함으로써, 열 각인으로 인한 표면의 편차와 표면의 불균일 저항을 해결하였으며, 양호한 면 저항의 특성을 나타내면서도 전극의 열화 가능성이 저하되고, 가스베리어 차단 특성을 가진 염료감응형 태양전지를 제공할 수 있다는 이점이 있다.
As described above, the dye-sensitized solar cell having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention and a method for manufacturing the same have a simple manufacturing process, low resistance and high conductivity of Ag paste, and a transparent CNT solution. Alternatively, by using a transparent graphene solution, the surface variation due to thermal stamping and the surface nonuniformity resistance were solved. The dye-sensitized type having the gas barrier blocking property while exhibiting good surface resistance characteristics and reducing the possibility of electrode degradation. There is an advantage that can provide a solar cell.
도 1은 종래의 염료감응형 태양전지의 일반적 구조의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법을 설명하는 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극의 예시도. 1 is a schematic diagram of a general structure of a conventional dye-sensitized solar cell.
2 is a flow chart illustrating a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention.
3 is a conceptual diagram of a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention.
Figure 4 is an illustration of a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 및 그 제조방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a dye-sensitized solar cell having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a client's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.Like numbers refer to like elements throughout the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법을 설명하는 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극의 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극의 예시도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram of a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention. 4 is an exemplary view of a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법은, 고분자 플라스틱 기판의 일면에 격자패턴을 형성하는 단계(S210)와; 상기 격자패턴을 Ag 페이스트로 충진하는 단계(S220)와; 상기 충진된 격자패턴을 100~120℃ 온도에서 5~40분 동안 건조시키는 단계(230)와; 상기 건조된 격자패턴 상에 탄소계열 박막을 코팅하는 단계(S240)와; 상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에 탄소계열 박막을 코팅하는 단계(S250) 및; 상기 탄소계열 박막이 양면에 코팅된 상기 플라스틱 기판을 15~150℃ 이하의 온도에서 소성시키는 단계(S260)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the dye-sensitized solar cell manufacturing method including the CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention includes forming a lattice pattern on one surface of a polymer plastic substrate (S210); Filling the lattice pattern with Ag paste (S220); Drying the filled lattice pattern at a temperature of 100 to 120 ° C. for 5 to 40 minutes (230); Coating a carbon-based thin film on the dried lattice pattern (S240); Coating a carbon-based thin film on the opposite side of the polymer plastic substrate (S250); Firing the plastic substrate coated on both sides of the carbon-based thin film at a temperature of 15 ~ 150 ℃ or less (S260).
여기서, 상기 S240 단계 및 상기 S260 단계에 의해 상기 고분자 플라스틱 기판의 일면에 투명전극이 형성된다.Here, the transparent electrode is formed on one surface of the polymer plastic substrate by the step S240 and S260.
또한, 상기 S240 및 S250 단계에서, 상기 탄소계열 박막은 투명한 CNT 용액이나 또는 투명한 그래핀(Graphene) 용액 중 어느 하나를 사용하여 형성된 박막이다.In addition, in the steps S240 and S250, the carbon-based thin film is a thin film formed using either a transparent CNT solution or a transparent graphene solution.
또한, 상기 S250 단계에서, 상기 탄소계열 박막 대신에 SiO2 박막 또는 Al2O3 박막 중 어느 한 박막이 코팅될 수도 있다.In addition, in step S250, instead of the carbon-based thin film, any one of a SiO 2 thin film or an Al 2 O 3 thin film may be coated.
또한, 상기 S250 단계에서, 상기 탄소계열 박막 대신에 가스 차단을 위한 기능성 필름이 접착될 수도 있다.In addition, in the step S250, instead of the carbon-based thin film, a functional film for blocking the gas may be bonded.
또한, 상기 격자패턴은 열 각인 장비(도시되지 않음) 또는 레이저 장비(도시되지 않음)를 이용하여 형성된다.In addition, the grid pattern is formed using a thermal stamping equipment (not shown) or a laser equipment (not shown).
또한, 상기 고분자 플라스틱 기판은 유연성 플라스틱 기판인 PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름이며, 상기 고분자 플라스틱 기판의 두께는 150~250㎛이며, 상기 Ag 페이스트는 고형분(固形粉)이고 비저항인 1x10-5Ω/㎠이며, CNT는 아크 방전 공정으로 합성된 두께 2 ㎚의 단일벽 CNT(SWCNT)이다.The polymer plastic substrate may be a flexible plastic substrate (PC), polyethylene terephthalate (PET), or polyethylene naphthalate (PEN) film. The polymer plastic substrate may have a thickness of 150 to 250 μm, and the Ag paste may have a solid content. Iii) and a resistivity of 1 × 10 −5 Ω / cm 2, and the CNT is a 2 nm thick single-wall CNT (SWCNT) synthesized by an arc discharge process.
이렇게 합성된 CNT는 초음파 분사기를 이용하여 분산제인 Sodium Dodecyl Sulfate(SDS)와 1: 1 비율로 물에 20~40분 동안 분산되며, 이후 원심분리기를 이용하여 9,000~11,000G에서 15~25분 동안 분리함으로써, 불순물이 제거된 CNT 코팅용액이 제조된다.The synthesized CNTs were dispersed in water at a ratio of 1: 1 with Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), which is a dispersant, by using an ultrasonic sprayer for 20 to 40 minutes, followed by 15 to 25 minutes at 9,000 to 11,000 G using a centrifuge. By separating, a CNT coating solution from which impurities are removed is prepared.
이제, 도 2를 참조하면서, 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극의 개념을 도시하고, 상기 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 예시한 도 3 및 도 4와 관련하여, 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 살펴보고자 한다.Referring now to FIG. 2, with reference to FIGS. 3 and 4, which illustrate the concept of a graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the invention, illustrating the graphene or CNT / Ag composite counter electrode, FIG. The graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극은 PC, PET 또는 PEN 필름(301) 상에 열 각인 장비 또는 레이저 장비를 이용하여 격자패턴을 형성한 후, 상기 격자패턴을 고형분의 Ag 페이스트(302)로 충진한다.In the graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention, after forming a lattice pattern on a PC, PET, or
또한, 상기 충진된 격자패턴은 100~120℃ 온도에서 5~40분 동안 건조된 후, 상기 충진된 격자패턴 상에 전술된 바와 같이 제조된 투명 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액 중 어느 한 용액이 스핀코팅법(Spincoating)을 이용하여 코팅되는 것이 바람직하나, 상기 스핀코팅법 대신에 닥터블레이드법(Doctorblade), 스크린프린팅법(Screenprinting), 롤프린팅법(Rollprinting), 스프레이법(Spray), 딥핑법(Dipping) 중의 어느 하나의 방법에 의해 상기 기판 위에 코팅될 수도 있다.In addition, the filled lattice pattern is dried for 5 to 40 minutes at a temperature of 100 ~ 120 ℃, then the solution of any one of a transparent CNT solution or a transparent graphene solution prepared as described above on the filled lattice pattern spin It is preferable to coat using a spin coating method, but instead of the spin coating method, the doctor blade method, the screen printing method, the roll printing method, the spray method, the spray method, and the dipping method ( The substrate may be coated on the substrate by any one of dipping methods.
또한, PC, PET 또는 PEN 필름(301)의 반대 면에도 상기 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 중 어느 한 용액이 스핀코팅법을 이용하여 코팅된다.In addition, either the transparent CNT solution or the transparent graphene solution is coated on the opposite side of the PC, PET or
또한, 상기 용액이 양면에 코팅된 상기 PC, PET 또는 PEN 필름(301)을 15~150℃ 이하의 온도에서 소성시킴으로써, 상기 PC, PET 또는 PEN 필름(301)의 일면에 Ag 페이스트(302)와 투명 CNT 용액 또는 투명 그래핀 용액으로 형성된 탄소계열 박막(303)으로 이루어진 투명전극(304)을 형성함과 동시에 상기 PC, PET 또는 PEN 필름(301)의 타면에는 상기 투명한 CNT 용액이나 또는 투명한 그래핀(Graphene) 용액 중 어느 하나를 사용하여 형성된 탄소계열 박막, SiO2 박막 또는 Al2O3 박막 중 어느 한 박막으로 이루어진 가스차단막(305)이 형성된다.In addition, by firing the PC, PET or
전술된 바와 같이 제조된 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극의 면 저항 및 광투과율 특성을 확인하기 위하여 각 공정단계에서의 면 저항 및 광투과율을 측정하였으며, 이를 이하의 표 1에 나타내었다.In order to confirm the sheet resistance and the light transmittance characteristics of the graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention prepared as described above, the sheet resistance and the light transmittance at each process step were measured. Indicated.
표 1에서 알 수 있듯이, Ag 페이스트 격자 패턴과 그 위에 형성된 투명한 CNT 박막 코팅이 결합된 PC/Ag/CNT 층이 면 저항을 기존의 PC/CNT 층의 면 저항에 비해 현저히 저하되었음을 알 수 있다. 이는 Ag 페이스트의 저저항 및 고전도도의 특성이 CNT 박막 코팅의 특성과 결합됨으로써, 동일한 코팅을 하였을 시에, PC/Ag/CNT 층이 PC/CNT 층 보다 양호한 면 저항의 특성을 가졌음을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, it can be seen that the PC / Ag / CNT layer combined with the Ag paste lattice pattern and the transparent CNT thin film coating formed thereon significantly reduced the sheet resistance compared to the sheet resistance of the conventional PC / CNT layer. This indicates that the low resistivity and high conductivity of Ag paste are combined with the properties of CNT thin film coating, so that when the same coating, PC / Ag / CNT layer has better surface resistance than PC / CNT layer. have.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극 및 그 제조방법은 제조공정이 단순하고, Ag 페이스트의 저저항 및 고전도도의 특성과 투명 CNT 용액을 이용함으로써, 열 각인으로 인한 표면의 편차와 표면의 불균일 저항을 해결하였으며, 양호한 면 저항의 특성을 나타내면서도 전극의 열화 가능성이 저하되고 가스차단 특성을 가진 염료감응형 태양전지를 제공할 수 있다.As described above, the graphene or CNT / Ag composite counter electrode according to the present invention and a method for manufacturing the same have a simple manufacturing process, and have low thermal resistance and high conductivity of Ag paste, and by using a transparent CNT solution. Due to the surface variation and surface non-uniformity resistance, the surface degradation resistance of the electrode can be reduced, and the dye-sensitized solar cell having gas barrier properties can be provided.
비록, 본 발명의 실시 예에선, 단일벽 CNT가 사용되었으나, 이중벽 CNT, 다중벽 CNT 등이 사용될 수도 있음은 물론이다.Although, in the embodiment of the present invention, a single wall CNT is used, a double wall CNT, a multiwall CNT, or the like may be used.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various changes, modifications or adjustments to the example will be possible. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed as including all changes, modifications, and adjustments that fall within the spirit of the technical idea of the present invention.
301: PC 또는 PET 필름 302: Ag 페이스트
303: 탄소계열 박막 304: 투명전극
305: 가스차단막301: PC or PET film 302: Ag paste
303: carbon-based thin film 304: transparent electrode
305: gas barrier membrane
Claims (8)
상기 격자패턴을 Ag 페이스트로 충진하는 단계와;
상기 충진된 격자패턴을 100~120℃ 온도에서 5~40분 동안 건조시키는 단계와;
상기 건조된 격자패턴 상에 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀(Graphene) 용액 중 어느 한 용액을 스핀코팅, 닥터블레이드, 스크린프린팅, 롤프린팅, 스프레이, 딥핑 중에서 선택되는 어느 한 방식에 의해 코팅함으로써, 투명한 CNT 박막 또는 투명한 그래핀 박막 중 어느 한 박막을 코팅하는 단계와;
상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에 상기 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액 중 어느 한 용액을 스핀코팅, 닥터블레이드, 스크린프린팅, 롤프린팅, 스프레이, 딥핑 중에서 선택되는 어느 한 방식에 의해 코팅함으로써, 투명한 CNT 박막 또는 투명한 그래핀 박막 중 어느 한 박막을 코팅하는 단계 및;
상기 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액의 박막이 양면에 코팅된 상기 플라스틱 기판을 15~150℃ 이하의 온도에서 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법.
Forming a lattice pattern on one surface of the polymer plastic substrate;
Filling the lattice pattern with Ag paste;
Drying the filled grid pattern at a temperature of 100 to 120 ° C. for 5 to 40 minutes;
A transparent CNT solution or a transparent graphene solution is coated on the dried lattice pattern by any one of spin coating, doctor blade, screen printing, roll printing, spraying and dipping. Coating any one of a CNT thin film or a transparent graphene thin film;
Transparent CNTs are coated on the opposite side of the polymer plastic substrate by any one of spin coating, doctor blade, screen printing, roll printing, spraying and dipping. Coating any one of a thin film or a transparent graphene thin film;
Graphite or CNT / Ag composite counter electrode comprising the step of firing the plastic substrate coated on both sides of the transparent CNT solution or a transparent graphene solution at a temperature of 15 ~ 150 ℃ or less Dye-sensitized solar cell manufacturing method.
상기 CNT는 아크 방전 공정으로 합성된 두께 1.5~2.5㎚의 단일벽 CNT(SWCNT)이며, 상기 합성된 CNT는 초음파 분사기를 이용하여 분산제인 Sodium Dodecyl Sulfate(SDS)와 1: 1 비율로 물에 20~40분 동안 분산되며, 이후 원심분리기를 이용하여 9,000~11,000G에서 15~25분 동안 분리함으로써, 불순물이 제거된 CNT 코팅용액으로 제조되는 것을 특징으로 하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법.
The method of claim 1,
The CNT is a single wall CNT (SWCNT) having a thickness of 1.5 to 2.5 nm synthesized by an arc discharge process, and the synthesized CNT is dissolved in water at a ratio of 1 to 20 by using a ultrasonic sprayer with Sodium Dodecyl Sulfate (SDS). Dispersed for ˜40 minutes, and then separated by a centrifuge for 15-25 minutes at 9,000 ~ 11,000G, the graphene or CNT / Ag composite counter electrode, characterized in that prepared by the CNT coating solution from which impurities are removed Dye-sensitized solar cell manufacturing method provided.
상기 고분자 플라스틱 기판은 유연한 플라스틱 기판인 PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름이며, 그 두께는 150~250㎛인 것을 특징으로 하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer plastic substrate is a flexible plastic substrate PC (Polycarbonate), PET (Polyethylene Terephthalate) or PEN (Polyethylene Naphthalate) film, the thickness is 150 ~ 250㎛ characterized in that the graphene or CNT / Ag composite counter electrode Dye-sensitized solar cell manufacturing method provided.
상기 Ag 페이스트는 고형분(固形粉)이고 비저항인 1x10-5Ω/㎠ 인 것을 특징으로 하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법.
The method of claim 1,
The Ag paste has a solid content and resistivity of 1x10 -5 Ω / ㎠, characterized in that the dye-sensitized solar cell manufacturing method with a graphene or CNT / Ag composite counter electrode.
상기 격자패턴은 열 각인 장비 또는 레이저 장비를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법.
The method of claim 1,
The lattice pattern is a dye-sensitized solar cell manufacturing method having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode, characterized in that formed using a thermal stamping equipment or laser equipment.
상기 격자패턴을 Ag 페이스트로 충진하는 단계와;
상기 충진된 격자패턴을 100~120℃ 온도에서 5~40분 동안 건조시키는 단계와;
상기 건조된 격자패턴 상에 투명한 CNT 용액 또는 투명한 그래핀 용액 중 어느 한 용액을 스핀코팅, 닥터블레이드, 스크린프린팅, 롤프린팅, 스프레이, 딥핑 중에서 선택되는 어느 한 방식에 의해 코팅함으로써, 투명한 CNT 박막 또는 투명한 그래핀 박막 중 어느 한 박막을 코팅하는 단계와;
상기 고분자 플라스틱 기판의 반대 면에 SiO2 박막 또는 Al2O3 박막 중 어느 한 박막을 코팅하는 단계 및;
상기 고분자 플라스틱 기판을 15~150℃ 이하의 온도에서 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 또는 CNT/Ag 복합체 상대전극을 구비한 염료감응 태양전지 제조방법.Forming a lattice pattern on one surface of the polymer plastic substrate;
Filling the lattice pattern with Ag paste;
Drying the filled grid pattern at a temperature of 100 to 120 ° C. for 5 to 40 minutes;
The transparent CNT solution or transparent graphene solution is coated on the dried lattice pattern by any one of spin coating, doctor blade, screen printing, roll printing, spraying, dipping, and the like. Coating any one of the transparent graphene thin films;
Coating any one of an SiO 2 thin film or an Al 2 O 3 thin film on an opposite side of the polymer plastic substrate;
A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell having a graphene or CNT / Ag composite counter electrode, comprising firing the polymer plastic substrate at a temperature of about 15 ° C. to about 150 ° C. or less.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101628575B1 (en) | 2014-12-24 | 2016-06-08 | 현대자동차주식회사 | Method for manufactured tantalum-silver complex electrode of dye-sensitized solar cell(dssc) using ionic liquid electroplating |
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2012
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