KR101242244B1 - Dye-adsorption equipment for dye sensitized solar cell using the flow of dye - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An absorption device for manufacturing a dye-sensitized solar cell is provided to cyclically supply a dye solution to a dye solution circulation part. CONSTITUTION: A dye solution circulation part(10) circulates a dye solution along a bottom surface. The dye solution circulation part includes a dye solution supplying part and a dye solution exhausting part. A pump(40) supplies the dye solution to the dye solution supplying part. A substrate height adjusting part(20) guides the dye solution to the bottom surface. The substrate height adjusting part controls the height of a substrate.

Description

염료감응 태양전지의 제조를 위한 흐름식 염료 흡착장치{Dye-adsorption equipment for dye sensitized solar cell using the flow of dye}Dye-adsorption equipment for dye sensitized solar cell using the flow of dye

본 발명은 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염료감응 태양전지의 반도체 산화물층에 염료를 흡착시키기 위한 염료 흡착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells, and more particularly, to a dye adsorption device for adsorbing dye to a semiconductor oxide layer of a dye-sensitized solar cell.

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.Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) is a solar cell developed by Michael Gratzel of the Swiss Federal Institute of Technology.It has lower manufacturing cost and energy efficiency compared to the existing silicon solar cell. It is high and can be manufactured to be transparent and bendable cell has the advantage that can be used in various applications.

염료감응 태양전지는 전자-홀 쌍을 생성하는 염료분자와 생성된 전자를 전달하는 반도체 산화물층이 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 반도체 산화물층의 전도대로 보내고, 전도된 전자는 전극을 따라 외부 회로로 흘러가서 전기에너지를 전달하고, 전기에너지를 전달한 만큼 낮은 에너지 상태가 되어 상대전극으로 이동한다. 염료는 반도체 산화물층에 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 반도체 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.Dye-sensitized solar cells serve as catalysts for photoelectrodes containing dye molecules for generating electron-hole pairs and semiconductor oxide layers for transferring generated electrons, electrolytes for supplementing electrons with dye molecules, and redox reactions of electrolyte solutions. It consists of a counter electrode coated with a platinum layer. When light enters the dye-sensitized solar cell, the dye that absorbs the light enters an excited state to send electrons to the conduction of the semiconductor oxide layer, and the conducted electrons flow along the electrode to an external circuit to transfer electrical energy. As a result, the energy is transferred to the counter electrode as low as the electrical energy is transferred. The dye is supplied with electrons from the electrolyte solution as much as the number of electrons transferred to the semiconductor oxide layer and returned to its original state. The electrolyte used serves to receive electrons from the counter electrode by a redox reaction and transfer them to the dye. The photoelectrode serving as a negative electrode of a battery includes a semiconductor semiconductor layer, such as titanium dioxide (TiO 2 ), on which a dye, which absorbs light in the visible region, generates an electron-hole pair. Electrolyte supplying electrons to dye is I - / I 3 - consists of a reduced species, I - - oxidation as a source of ions LiI, NaI, alkaline ammonium iodide, imidazolium iodide, etc. are used, I 3 - ions to produce an I 2 melt in a solvent. The counter electrode is made of platinum or the like and serves as a catalyst for the ion redox reaction to provide electrons to ions in the electrolyte through a redox reaction on the surface.

염료감응 태양전지의 반도체 산화물층에 염료를 흡착시키는 종래의 방법은 크게 침지형과 순환형으로 나눌 수 있다. 침지형은 염료액이 저장된 용기에 반도체 산화물층이 포함된 기판을 침지시켜서 염료를 흡착시키는 방법이다. 이러한 방법은 가장 확실하게 반도체 산화물층에 염료를 흡착시키는 방법이지만, 기판의 반대 면에도 염료가 묻어서 염료의 소모가 과다하고, 소형의 기판에는 적용이 가능하지만 대형의 기판에는 적용이 어려운 문제점을 가지고 있다. 순환형은 광기판과 상대기판을 합착한 후에 펌프를 이용하여 기판 사이의 공간에 염료를 순환시키는 방법이다. 그러나 이러한 순환형 염료 흡착방법은 기판의 면적이 커질수록 기판 사이의 공간에서의 염료 이동 속도가 느려지므로 염료감응 태양전지의 대면적화 추세 및 공정의 자동화 추세에 부합하지 못한다. 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치에 대한 선행문헌으로서는 한국공개특허 제2010-0079379호가 있다. 상기 선행문헌은 염료감응 태양전지 셀 또는 서브모듈을 고정하는 스테이지와, 염료감응 태양전지 제조용 염료를 저장하는 염료 탱크; 상기 염료 탱크로부터 염료를 외부로 공급하는 염료공급펌프와, 상기 염료공급펌프로부터 염료를 공급받아 실린더에 수용하고, 하단으로 연장된 주입구로 안내하는 니들부와, 상기 니들부의 상부에 위치하여 상하운동으로 상기 실린더의 염료를 가압하여, 주입구로 배출시켜, 상기 태양전지 셀 또는 서브모듈에 염료를 주입하는 피스톤부와, 염료감응 태양전지 셀 또는 서브모듈로부터 배출되는 염료를 상기 염료탱크로 재순환시키는 재순환 모듈와, 상기 염료공급 펌프의 상기 실린더로의 염료공급 및 상기 피스톤의 상하운동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 선행문헌에 개시된 염료 흡착장치도 광기판과 상대기판이 합착된 상태에서 염료액을 주입하는 방법을 채택하고 있으므로 염료 흡착 시간이 길고, 대면적 염료감응 태양전지에 적용하기 어려운 문제점을 가지고 있다. Conventional methods of adsorbing a dye on a semiconductor oxide layer of a dye-sensitized solar cell can be broadly divided into an immersion type and a circulation type. Immersion type is a method of adsorbing a dye by immersing a substrate containing a semiconductor oxide layer in a container in which the dye liquid is stored. This method is most certainly a method of adsorbing dye to the semiconductor oxide layer, but the dye on the opposite side of the substrate, the dye is excessive consumption of the dye, it is applicable to small substrates but difficult to apply to large substrates have. The circulation type is a method in which a dye is circulated in the space between the substrates by using a pump after bonding the optical substrate and the counter substrate. However, the cyclic dye adsorption method does not meet the trend of the large area of the dye-sensitized solar cell and the automation of the process since the dye movement speed in the space between the substrates decreases as the area of the substrate increases. As a prior art document regarding a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells, there is Korean Patent Publication No. 2010-0079379. The prior document is a dye tank for storing the dye for the dye-sensitized solar cell and the stage for fixing the dye-sensitized solar cell or submodule; A dye supply pump for supplying the dye from the dye tank to the outside, a needle part receiving the dye from the dye supply pump, received in a cylinder, and guided to an injection hole extending to the lower end, and positioned in an upper portion of the needle part Pressurizes the dye in the cylinder and discharges it to the injection port, and recycles the piston unit for injecting the dye into the solar cell or submodule, and the dye discharged from the dye-sensitized solar cell or submodule to the dye tank. And a control unit for controlling the dye supply to the cylinder of the dye supply pump and the vertical movement of the piston. However, since the dye adsorption apparatus disclosed in the above-mentioned literature adopts a method of injecting a dye solution in a state in which a photonic substrate and a counter substrate are bonded together, the dye adsorption time is long and it is difficult to apply to a large area dye-sensitized solar cell. .

따라서, 대면적에 적용이 가능하면서도 염료의 흡착이 균일하게 이루어질 수 있으며, 공정의 자동화에 적합한 새로운 방식의 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치 및 방법에 대한 개발 필요성이 매우 크다.Therefore, while being applicable to a large area, the adsorption of dyes can be made uniform, and there is a great need for the development of a dye adsorption apparatus and method for dye-sensitized solar cells suitable for the automation of a process.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반도체 산화물층과 접촉되는 염료액의 염료 농도를 일정하게 유지하여 반도체 산화물층에 염료가 균일하게 흡착될 수 있으며, 대면적 염료감응 태양전지에 적용하여 공정의 자동화가 가능한 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to maintain a constant dye concentration of the dye liquid in contact with the semiconductor oxide layer can be uniformly adsorbed dye in the semiconductor oxide layer, and applied to a large area dye-sensitized solar cell of the process It is to provide a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells that can be automated.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 경사가 형성된 바닥면을 가지고 상기 바닥면을 따라서 염료액이 흐를 수 있도록 염료액 공급부와 염료액 배출부가 형성된 염료액 흐름부와, 상기 염료액 공급부에 염료액을 공급할 수 있는 펌프와, 상기 염료액 흐름부의 바닥면을 따라 흐르는 염료에 기판의 일면을 접촉시킬 수 있도록 기판의 높이를 조절하는 기판 높이 조절부를 포함하는 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has a dye solution flow section and a dye solution flow section formed with a dye solution supply section and a dye solution discharge section so that the dye solution flows along the bottom surface with a sloped bottom surface, and the dye solution supply section. It provides a dye adsorption device for a dye-sensitized solar cell comprising a pump capable of supplying a substrate, and a substrate height adjusting unit for adjusting the height of the substrate so as to contact one surface of the substrate to the dye flowing along the bottom surface of the dye liquid flow unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염료액 흐름부의 바닥면에는 요철부가 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an uneven portion may be formed on the bottom surface of the dye solution flow portion.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 요철부는 상기 염료액 흐름부의 경사 방향과 수직방향으로 평행하게 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the uneven portion may be formed parallel to the inclined direction of the dye liquid flow portion.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치는 상기 염료액 흐름부의 바닥면의 경사를 조절하기 위한 경사 조절부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the dye-sensitizing device for a dye-sensitized solar cell may further include an inclination control unit for adjusting the inclination of the bottom surface of the dye liquid flow portion.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치는 염료액의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the invention, the dye-sensitized solar cell dye adsorption apparatus may further include a temperature control unit for controlling the temperature of the dye liquid.

본 발명의 염료감응형 태양전지의 염료 흡착장치는 아래의 효과를 가진다.The dye adsorption apparatus of the dye-sensitized solar cell of the present invention has the following effects.

1. 순환하는 염료액이 염료액 흐름부의 경사진 바닥면을 따라 지속적으로 흐르면서 기판의 반도체 산화물층과 접촉하므로 염료액의 농도를 일정하게 유지할 수 있다.1. As the circulating dye solution continuously flows along the inclined bottom surface of the dye solution flow part, it is in contact with the semiconductor oxide layer of the substrate, so that the concentration of the dye solution can be kept constant.

2. 기판 흡착부와 기판 높이 조절부에 의하여 기판이 자동으로 염료액 흐름부의 바닥면에 흐르는 염료액과 접촉하고 떨어지는 것을 반복할 수 있고, 염료액의 공급과 배출이 연속적으로 이루어지므로 염료 흡착 공정을 자동화하는데 유리하다.2. The substrate adsorption unit and substrate height adjusting unit can repeat the contact with the dye liquid flowing on the bottom surface of the dye liquid flow section automatically, and the dye liquid can be repeated. It is advantageous to automate.

3. 염료액 흐름부의 바닥면 경사와 염료액의 공급량을 조절하여 흡착에 사용되는 염료의 양을 용이하게 조절할 수 있다.3. The amount of dye used for adsorption can be easily controlled by adjusting the slope of the bottom of the dye solution flow section and the supply amount of the dye solution.

4. 염료액이 순환식으로 염료액 흐름부에 공급되므로 염료의 낭비를 감소시킬 수 있다.4. Dye liquid is supplied to the dye liquid stream in a circulating manner to reduce waste of dye.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치를 이용하여 기판의 반도체 산화물층에 염료를 흡착시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 요철부가 형성된 염료액 흐름부의 바닥면과, 염료가 바닥면을 따라 흐르는 현상을 도시한 것이다.
도 5는 요철부가 형성된 염료액 흐름부의 바닥면에서 염료액이 균일하게 흐를 수 있는 이유를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 염료액 흐름부에 공급되는 염료액의 양을 조절하여 염료액의 높이를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 염료액 흐름부의 바닥면 경사를 조절하여 염료액의 높이를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 shows a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the dye adsorption device for dye-sensitized solar cells shown in FIG. 1.
3 is a view for explaining a process of adsorbing a dye to the semiconductor oxide layer of the substrate by using a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the bottom surface of the dye liquid flow portion formed with the uneven portion and the phenomenon that the dye flows along the bottom surface according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the reason why the dye liquid may flow uniformly on the bottom surface of the dye liquid flow portion formed with the uneven portion.
6 is a view for explaining a method of adjusting the height of the dye liquid by adjusting the amount of the dye liquid supplied to the dye liquid flow portion.
7 is a view for explaining a method of adjusting the height of the dye liquid by adjusting the inclination of the bottom surface of the dye liquid flow portion.

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

본 발명의 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치는 경사가 형성된 바닥면을 가지고 상기 바닥면을 따라서 염료액이 흐를 수 있도록 염료액 공급부와 염료액 배출부가 형성된 염료액 흐름부와, 상기 염료액 공급부에 염료액을 공급할 수 있는 펌프와, 상기 염료액 흐름부의 바닥면을 따라 흐르는 염료에 기판의 일면을 접촉시킬 수 있도록 기판의 높이를 조절하는 기판 높이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The dye adsorption device for dye-sensitized solar cells of the present invention has a bottom surface with a slope formed therein, and a dye liquid flow section formed with a dye liquid supply unit and a dye liquid discharge unit such that the dye liquid flows along the bottom surface, and the dye liquid supply unit has a dye. It characterized in that it comprises a pump for supplying a liquid, and a substrate height adjusting unit for adjusting the height of the substrate to contact one surface of the substrate to the dye flowing along the bottom surface of the dye liquid flow portion.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 흐름식 염료 흡착장치(100)는 염료액 흐름부(10), 기판 높이 조절부(20) 및 펌프(40)를 포함한다. 염료액 흐름부(10)는 염료액이 외부로 누출되지 않도록 외곽부에 일정 높이로 형성된 흐름부 벽면(12)이 형성되어 있고, 흐름부 바닥면(11)은 일정한 경사를 가진다. 이때, 흐름부 바닥면(11)의 경사는 염료액이 흐르는 방향과 평행한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 염료액 흐름부(10)에는 염료액 공급부(미도시)와 염료액 배출부(13)가 형성되어 있는데, 염료액 공급부(미도시)는 흐름부 바닥면(11)의 높은 부분에 염료액 배출부(13)는 낮은 부분에 형성될 수 있다. 염료액 공급부와 염료액 배출부는 염료액이 흐르는 방향과 수직인 방향으로 길게 형성된 형태이거나, 복수개의 홀이 일정 간격으로 배열된 형태로 이루어질 수도 있다. 경사 조절부(31, 32)는 흐름부 바닥면(12)의 경사를 조절하기 위한 것인데, 일단은 고정판(30)에 고정되고 다른 일단은 염료액 흐름부(10)의 하부에 결합되어 고정판(30)과 염료액 흐름부(10) 하부의 간격을 조절할 수 있도록 형성될 수 있다. 도면에 도시된 경사 조절부(31, 32)는 일 예에 불과하고 흐름부의 경사를 조절할 수 있다면 이 분야에 공지된 다양한 방법이 이용될 수 있다. 펌프(40)는 염료액 흐름부(10)의 염료액 공급부(14)에 염료액을 공급하기 위한 수단이다. 펌프(40)는 염료액 공급라인(41)을 통하여 일정 속도로 염료액 공급부(14)에 염료액을 공급할 수 있고, 염료액 배출부(13)로 배출된 염료액은 염료액 배출라인(42)을 통하여 다시 펌프(40)로 공급될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 염료액 배출라인(42)과 펌프(40) 사이에는 염료액을 일시적으로 저장할 수 있는 저장부가 형성될 수 있는데, 이러한 저장부가 설치되면 염료액의 공급량을 일정하게 유지하는데 도움이 될 수 있다. 기판 높이 조절부(20)는 기판 흡착부(21)에 의하여 고정된 기판(50)의 높이를 조절하여 기판(50)의 하부면에 형성된 반도체 산화물층이 염료액에 접촉하고 분리될 수 있도록 하는 기능을 한다. 기판 높이 조절부(20)는 유압식 또는 기계식으로 작동될 수 있고, 기판(50)과 흐름부 바닥면(11) 사이의 간격을 조절할 수 있도록 구성된다. 기판 흡착부(21)는 반도체 산화물층이 형성된 기판의 반대면을 흡착하는데, 구체적으로 진공 척이 이용될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 염료 흡착장치에는 염료액의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부를 더 포함할 수 있다. 온도 조절부는 염료액 흐름부에 형성될 수도 있고, 염료액 공급라인에 형성될 수도 있으며, 염료액 공급라인의 중간에 설치될 수도 있다. 온도 조절부는 염료액의 온도를 조절하여 반도체 산화물층과 접촉된 염료액의 표면 확산 속도와 흡착 속도를 제어할 수 있다.1 shows a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the flow dye adsorption apparatus 100 of the present invention includes a dye liquid flow unit 10, a substrate height adjusting unit 20, and a pump 40. The dye liquid flow part 10 has a flow part wall surface 12 formed at a predetermined height on the outer portion so that the dye liquid does not leak to the outside, and the flow part bottom surface 11 has a constant inclination. At this time, the inclination of the bottom 11 of the flow portion is preferably formed in a direction parallel to the direction in which the dye liquid flows. The dye solution flow unit 10 is provided with a dye solution supply unit (not shown) and a dye solution discharge unit 13, and the dye solution supply unit (not shown) discharges the dye solution to a high portion of the bottom 11 of the flow unit. The portion 13 may be formed in the lower portion. The dye solution supply unit and the dye solution discharge unit may be elongated in a direction perpendicular to the direction in which the dye solution flows, or may be formed in a plurality of holes arranged at regular intervals. The inclination adjusting parts 31 and 32 are used to adjust the inclination of the bottom of the flow part 12, one end of which is fixed to the fixing plate 30 and the other end of which is coupled to the lower part of the dye liquid flow part 10 so as to be fixed to the fixing plate ( 30) and may be formed to adjust the gap between the dye solution flow portion 10. The inclination adjusters 31 and 32 shown in the drawings are only examples, and various methods known in the art may be used as long as the inclination adjusters 31 and 32 are adjustable. The pump 40 is a means for supplying the dye liquid to the dye liquid supply part 14 of the dye liquid flow part 10. The pump 40 may supply the dye solution to the dye solution supply unit 14 at a constant speed through the dye solution supply line 41, and the dye solution discharged to the dye solution discharge unit 13 may be a dye solution discharge line 42. It may be supplied back to the pump 40 through). Although not shown in the drawing, a storage unit may be formed between the dye solution discharge line 42 and the pump 40 to temporarily store the dye solution. If such a storage unit is installed, it helps to maintain a constant supply amount of the dye solution. This can be The substrate height adjusting unit 20 adjusts the height of the substrate 50 fixed by the substrate adsorption unit 21 so that the semiconductor oxide layer formed on the lower surface of the substrate 50 is in contact with and separated from the dye solution. Function The substrate height adjusting unit 20 may be hydraulically or mechanically operated, and configured to adjust a gap between the substrate 50 and the flow bottom 11. The substrate adsorption unit 21 adsorbs the opposite surface of the substrate on which the semiconductor oxide layer is formed. Specifically, a vacuum chuck may be used. Although not shown in the drawings, the dye adsorption device may further include a temperature control unit for controlling the temperature of the dye liquid. The temperature control part may be formed in the dye solution flow part, may be formed in the dye solution supply line, or may be installed in the middle of the dye solution supply line. The temperature controller may control the surface diffusion rate and the adsorption rate of the dye solution in contact with the semiconductor oxide layer by adjusting the temperature of the dye solution.

도 2는 도 1에 도시된 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치의 단면을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 수평을 유지하는 고정판(30)과 경사 조절부(31, 32)에 의하여 염료액 흐름부의 흐름부 바닥면(11)이 일정 각도로 경사를 가지고 설치되고, 흐름부 벽면(12)과 흐름부 바닥면(11) 사이에는 각각 염료액 공급부(14)와 염료액 배출부(13)가 형성된다. 염료액 공급부(14)와 염료액 배출부(13)는 각각 염료액 공급라인(41)과 염료액 배출라인(42)을 통하여 펌프(40)와 연결된다. 이와 같은 구성에 의하여 펌프(40)에서 염료액이 염료액 공급부(14)에 공급되면 흐름부 바닥면(11)의 경사를 따라서 염료액이 흘러 염료액 배출부(13)로 배출될 수 있다. 흐름부 바닥면(11)의 상부에는 기판 높이 조절부(20)와 기판 흡착부(21)에 의하여 고정된 기판(50)이 위치하고 기판 높이 조절부(20)가 기판을 아래쪽으로 밀면 기판(50)과 흐름부 바닥면(11) 사이의 간격이 줄어들게 된다. 기판(50)의 하부면과 흐름부 바닥면(11)은 평행을 유지하는 것이 중요한데, 기판의 하부면이 염료액과 균일하게 접촉할 수 있게 하기 위함이다. 2 is a cross-sectional view of the dye adsorption device for dye-sensitized solar cells shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the bottom surface 11 of the flow portion of the dye liquid flow portion is installed at an angle with an inclination by the fixing plate 30 and the inclination adjusting portions 31 and 32 that are horizontal, and the flow portion wall surface ( A dye solution supply unit 14 and a dye solution discharge unit 13 are respectively formed between 12) and the bottom surface 11 of the flow section. The dye solution supply unit 14 and the dye solution discharge unit 13 are connected to the pump 40 through the dye solution supply line 41 and the dye solution discharge line 42, respectively. When the dye solution is supplied to the dye solution supply unit 14 by the configuration as described above, the dye solution flows along the inclination of the bottom surface 11 of the flow unit and may be discharged to the dye solution discharge unit 13. The substrate 50 fixed by the substrate height adjusting part 20 and the substrate adsorption part 21 is positioned on the upper portion of the flow bottom 11, and the substrate height adjusting part 20 pushes the substrate downward. ) And the flow bottom 11 is reduced. It is important to keep the bottom surface of the substrate 50 and the bottom portion 11 of the flow portion parallel, so that the bottom surface of the substrate can be in uniform contact with the dye solution.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치를 이용하여 기판의 반도체 산화물층에 염료를 흡착시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (가)를 참조하면, 기판 높이 조절부(20)에 의하여 기판 흡착부(21)에 고정된 기판(50)이 흐름부 바닥면(11)과 일정한 간격을 유지하고, 흐름부 바닥면(11)에는 염료액 공급부(14)에서 염료액 배출부(13)로 염료액(60)이 흐르면서 흐름부 바닥면(11)에서 일정 높이로 염료액(60)이 존재하게 된다. 이어서 도 3의 (나)를 참조하면, 기판 높이 조절부(20)가 기판(50)을 아래쪽으로 이동시켜서 기판(50)의 하부면과 염료액(60)이 접촉하게 된다. 이 과정에서 염료액에 포함된 염료가 반도체 산화물층에 흡착될 수 있는데, 염료액은 흐름부 바닥면을 따라 흐르고 있는 상태이므로 균일한 농도의 염료가 반도체 산화물층에 흡착될 수 있다. 이어서, 도 3의 (다)를 참조하면, 기판 높이 조절부(20)가 기판(50)을 위쪽으로 이동시키면 염료 흡착이 완료된 기판을 염료액으로부터 분리할 수 있다. 이와 같은 과정은 연속되어 공급되는 기판에 대하여 연속하여 진행될 수 있고, 기판의 뒷면에 염료가 묻지 않으므로 염료의 소모가 적어지고 공정이 단순해진다.3 is a view for explaining a process of adsorbing a dye to the semiconductor oxide layer of the substrate by using a dye adsorption device for dye-sensitized solar cells according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, the substrate 50 fixed to the substrate adsorption portion 21 by the substrate height adjusting portion 20 maintains a constant distance from the flow portion bottom surface 11 and the flow portion bottom. On the surface 11, the dye solution 60 flows from the dye solution supply unit 14 to the dye solution discharge unit 13, and the dye solution 60 is present at a predetermined height on the bottom surface 11 of the flow section. Subsequently, referring to FIG. 3B, the substrate height adjusting unit 20 moves the substrate 50 downward so that the lower surface of the substrate 50 comes into contact with the dye liquid 60. In this process, the dye contained in the dye liquid may be adsorbed to the semiconductor oxide layer. Since the dye liquid is flowing along the bottom of the flow part, a dye having a uniform concentration may be adsorbed to the semiconductor oxide layer. Subsequently, referring to FIG. 3C, when the substrate height adjusting unit 20 moves the substrate 50 upward, the substrate on which dye adsorption is completed may be separated from the dye liquid. This process can be performed continuously with respect to the substrate to be continuously supplied, since the dye does not adhere to the back side of the substrate, the dye consumption is reduced and the process is simplified.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 요철부가 형성된 염료액 흐름부의 바닥면과, 염료가 바닥면을 따라 흐르는 현상을 도시한 것이다. 도 4의 (가)를 참조하면, 흐름부 바닥면에는 돌출 바닥면(11a)과 함몰 바닥면(11b)로 이루어진 요철부가 형성될 수 있다. 돌출 바닥면(11a)과 함몰 바닥면(11b)은 염료액 흐름부의 경사 방향과 수직인 방향으로 평행하게 형성될 수 있다. 이는 염료액이 돌출 바닥면(11a)에서 일정한 높이로 균일하게 흐를 수 있게 하기 위함이다. 도 4의 (나)를 참조하면, 염료액 공급부(14)에서 공급된 염료액(60)은 돌출 바닥면(11a)과 함몰 바닥면(11b)을 따라서 염료액 배출부(13)로 흐르게 되는데, 염료액(60)은 중간 중간에 형성된 함몰 바닥면(11b)의 홈을 채운 상태로 흐르게 된다. 흐름부 바닥면에 형성된 돌출부의 효과에 대해서는 아래의 도 5를 이용하여 설명한다.Figure 4 shows the bottom surface of the dye liquid flow portion formed with the uneven portion and the phenomenon that the dye flows along the bottom surface according to an embodiment of the present invention. Referring to (a) of FIG. 4, the bottom of the flow portion may have an uneven portion formed of a protruding bottom surface 11a and a recessed bottom surface 11b. The protruding bottom surface 11a and the recessed bottom surface 11b may be formed in parallel in the direction perpendicular to the inclination direction of the dye liquid flow portion. This is to allow the dye liquid to flow uniformly at a constant height on the protruding bottom surface 11a. Referring to (b) of FIG. 4, the dye solution 60 supplied from the dye solution supply unit 14 flows to the dye solution discharge unit 13 along the protruding bottom surface 11a and the recessed bottom surface 11b. The dye liquid 60 flows in the state filled with the groove of the recessed bottom surface 11b formed in the middle. Effects of the protrusions formed on the bottom of the flow portion will be described with reference to FIG. 5 below.

도 5는 요철부가 형성된 염료액 흐름부의 바닥면에서 염료액이 균일하게 흐를 수 있는 이유를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (가)를 참조하면, 경사방향의 길이가 L인 흐름부 바닥면(11)인 경우에 흐르는 염료액이 양이 충분하지 않은 경우에 아래쪽으로 흐를수록 염료액의 흐름 폭이 D3, D2, D3로 점차 좁아질 수 있다. 이러한 현상은 염료액과 흐름부 바닥면 사이의 젖음성이 나쁜 경우에 더 많이 발생할 수 있다. 도 5의 (나)를 참조하면, 흐름부 바닥면에 돌출부가 형성되면 돌출 바닥면(11a)의 양 끝에 함몰 바닥면(11b)이 위치하고, 함몰 바닥면(11b)에는 일정양의 염료액이 저장될 수 있으므로, 염료액이 통과하여야 할 돌출 바닥면(11a)의 길이 L'가 L보다 훨씬 짧아질 수 있다. 따라서, 염료액이 흐름부 바닥면(정확히는 돌출 바닥면과 함몰 바닥면)에 균일하게 흐를 수 있게 된다. 돌출 바닥면과 함몰 바닥면의 높이, 길이, 간격은 염료액의 흐름 조건을 고려하여 다양하게 변형할 수 있다. 5 is a view for explaining the reason why the dye liquid may flow uniformly on the bottom surface of the dye liquid flow portion formed with the uneven portion. Referring to (a) of FIG. 5, the flow width of the dye solution flows downward when the amount of the dye liquid flowing in the case of the flow portion bottom surface 11 having the length in the inclined direction L is not sufficient. It can be gradually narrowed to D2 and D3. This phenomenon is more likely to occur when the wettability between the dye solution and the bottom of the flow portion is poor. Referring to (b) of FIG. 5, when protrusions are formed on the bottom of the flow portion, recessed bottom surfaces 11b are positioned at both ends of the projected bottom surface 11a, and a predetermined amount of dye solution is provided on the recessed bottom surface 11b. Since it can be stored, the length L 'of the protruding bottom surface 11a through which the dye liquid should pass can be much shorter than L. Therefore, the dye liquid can flow uniformly on the bottom surface of the flow section (exactly, the projecting bottom surface and the recessed bottom surface). The height, length, and spacing of the protruding bottom surface and the recessed bottom surface can be variously modified in consideration of the flow conditions of the dye solution.

도 6은 염료액 흐름부에 공급되는 염료액의 양을 조절하여 염료액의 높이를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 염료액 흐름부의 염료액 공급부로 상대적으로 많은 양의 염료액이 공급되는 경우(도면의 (가))에는, 적은 양의 염료액이 공급되는 경우(도면의 (나))보다 흐름부 바닥면(11)에 흐르는 염료액(60)의 높이가 높아지게 된다. 또한 많은 양의 염료액이 공급되면 염료액의 흐름 속도도 빨라지고, 적은 양의 염료액이 공급되면 염료액의 흐름 속도도 느려지게 된다. 염료액의 높이와 흐름 속도는 공정의 진행속도 및 공정의 안정성과 관련되므로 기판의 하부 구조와 공정 조건 등을 고려하여 적절한 염료액 공급량을 선택할 수 있다.6 is a view for explaining a method of adjusting the height of the dye liquid by adjusting the amount of the dye liquid supplied to the dye liquid flow portion. Referring to FIG. 6, when a relatively large amount of dye solution is supplied to the dye solution supply section of the dye solution flow section (a) of the drawing, a small amount of dye solution is supplied (b) of the drawing). The height of the dye liquid 60 flowing in the bottom 11 of the flow portion becomes higher. In addition, when a large amount of dye solution is supplied, the flow rate of the dye solution is increased, and when a small amount of dye solution is supplied, the flow rate of the dye solution is also slowed. Since the height and flow rate of the dye solution are related to the process speed and the stability of the process, an appropriate dye solution supply amount may be selected in consideration of the substrate structure and the process conditions.

도 7은 염료액 흐름부의 바닥면 경사를 조절하여 염료액의 높이를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 흐름부 바닥면(11)의 경사가 상대적으로 작은 경우(도면의 (가)의 θ1)에는 경사가 큰 경우(도면의 (나)의 θ2)보다 염료액(60)의 높이가 높아지게 된다. 이 경우에도 흐름부 바닥면(11)의 경사가 상대적으로 작은 경우가 큰 경우보다 염료액의 흐름 속도가 느려진다. 따라서, 흐름부 경사면과 염료액 공급량을 조절하면 가장 안정된 염료 흡착 조건을 결정할 수 있게 된다.7 is a view for explaining a method of adjusting the height of the dye liquid by adjusting the bottom slope of the dye liquid flow portion. Referring to FIG. 7, in the case where the inclination of the bottom 11 of the flow portion is relatively small (θ1 in (a) of the drawing), the inclination of the dye liquid 60 is greater than that in the case where the inclination is large (θ2 in (b) of the drawing). The height will increase. Also in this case, the flow rate of the dye liquid is slower than when the inclination of the bottom 11 of the flow portion is relatively small. Therefore, by adjusting the flow slope and the dye solution supply amount, it is possible to determine the most stable dye adsorption conditions.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 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.The above description has been made using the embodiments of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 흐름식 염료 흡착장치 10: 염료액 흐름부
11: 흐름부 바닥면 11a: 돌출 바닥면
11b: 함몰 바닥면 12: 흐름부 벽면
13: 염료액 배출부 14: 염료액 공급부
20: 기판 높이 조절부 21: 기판 흡착부
30: 고정판 31, 32: 경사 조절부
40: 펌프 41: 염료액 공급라인
42: 염료액 배출라인 50: 기판
60: 염료액100: flow type dye adsorption device 10: dye liquid flow part
11: flow bottom 11a: protruding bottom
11b: recessed bottom 12: flow wall
13: Dye solution discharge section 14: Dye solution supply section
20: substrate height adjusting portion 21: substrate adsorption portion
30: fixed plate 31, 32: inclination adjustment unit
40: pump 41: dye solution supply line
42: dye solution discharge line 50: substrate
60: dye solution

Claims (5)

염료감응 태양전지의 반도체 산화물층에 염료를 흡착시키기 위한 염료 흡착장치에 있어서,
경사가 형성된 바닥면을 가지고, 상기 바닥면을 따라서 염료액이 흐를 수 있도록 염료액 공급부와 염료액 배출부가 형성된 염료액 흐름부;
상기 염료액 공급부에 염료액을 공급할 수 있는 펌프; 및
상기 염료액 흐름부의 바닥면을 따라 흐르는 염료에 기판의 일면을 접촉시킬 수 있도록 기판의 높이를 조절하는 기판 높이 조절부;를 포함하는 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치.In the dye adsorption device for adsorbing the dye to the semiconductor oxide layer of the dye-sensitized solar cell,
A dye solution flow section having a bottom surface having a slope formed therein, and including a dye solution supply unit and a dye solution discharge unit such that the dye solution flows along the bottom surface;
A pump capable of supplying a dye solution to the dye solution supply unit; And
And a substrate height adjusting unit for adjusting a height of the substrate so as to contact one surface of the substrate with the dye flowing along the bottom surface of the dye solution flow unit. 청구항 1에 있어서,
상기 염료액 흐름부의 바닥면에는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치.The method according to claim 1,
Dye adsorption device for a dye-sensitized solar cell, characterized in that the concave-convex portion is formed on the bottom surface of the dye liquid flow portion. 청구항 2에 있어서,
상기 요철부는 상기 염료액 흐름부의 경사 방향과 수직방향으로 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치.The method according to claim 2,
The irregularities of the dye-sensitized solar cell dye adsorption unit, characterized in that formed in parallel with the inclined direction of the dye liquid flow portion. 청구항 1에 있어서,
상기 염료액 흐름부의 바닥면의 경사를 조절하기 위한 경사 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치.The method according to claim 1,
Dye adsorption device for a dye-sensitized solar cell, characterized in that it further comprises an inclination control unit for adjusting the inclination of the bottom surface of the dye liquid flow. 청구항 1에 있어서,
염료액의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 염료 흡착장치.The method according to claim 1,
Dye adsorption device for dye-sensitized solar cell, characterized in that it further comprises a temperature control unit for controlling the temperature of the dye solution.
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KR20100103026A (en) * 2009-03-13 2010-09-27 주식회사 디엠에스 Method and apparatus for production of dssc

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