KR101319141B1 - 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 제조방법 - Google Patents
염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 제조방법을 제공한다. 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법은 천연염료 분말을 준비하는 단계; 및 상기 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 천연염료 용액을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 천연염료 용액은 식물 생장의 촉진 또는 억제를 위한 파장 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법을 포함한다. 따라서, 흡수파장대가 다른 천연염료 용액을 조합하여 제조된 파장선택용 칵테일 용액을 적용하여 식물의 생장에 필요한 파장대에 적합한 천연염료 감응 태양전지를 다양하게 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물의 생장에 필요한 파장대의 빛을 선택적으로 조사가 가능한 천연염료 용액 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유, 석탄을 비롯한 기존 에너지원의 가격상승과 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소 배출 규제 등과 같은 에너지, 환경문제가 전 세계적인 문제로 부각됨에 따라 가장 유망한 재생에너지 기술의 하나로 태양전지가 주목 받고 있다.
태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 그 구성 물질에 따라 실리콘 또는 화합물 반도체 기반의 무기물 태양전지(inorganic solar cell), 유기물 태양전지(organic solar cell) 및 염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cell)로 구분할 수 있다.
그 중에 염료감응 태양전지는 태양광의 특정 파장대역을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료 분자, 생성된 전자를 제1 전극(광전극)으로 전달하는 반도체 산화물, 및 생성된 홀을 제2 전극(상대전극)으로 전달하는 전해질을 구비한다. 상기 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 전력당 제조원가가 저렴한 장점이 있어 연구가 활발히 이루어지고 있다.
한편, 식물을 재배하기 위해서 이용되는 유리온실이나 비닐하우스의 경우 햇볕의 파장에 따라 식물 생장에 많은 영향을 미친다.
일반적으로 430nm 내지 460nm의 청색광은 채소, 어린묘의 웃자람 방지용으로 이용되고, 510nm 내지 550nm의 녹색광은 오이, 고추의 곰팡이 발생 억제를 위해 조사되고, 560nm 내지 570nm의 황색광은 사과, 배, 복숭아와 같은 유실수의 해충을 억제하기 위해 필요하고, 650nm 내지 670nm의 적색광은 들깨, 딸기, 국화의 광합성 촉진 및 개화시기 조절을 위해 필요하다. 또한, 730nm 이상의 원적외선 파장은 참외, 토마토, 인삼과 같은 작물에 당도나 사포닌을 증진시키기 위해 필요한 것으로 알려져 있다.
따라서, 식물 생장에 많은 영향을 미치는 파장을 제어하기 위하여 LED 광원 및 태양전지를 적용하려는 연구가 있다.
대한민국 등록실용 제20-0362989호는 엘이디 광원을 이용한 색소식물 생육장치에 관한 것으로 종래의 식물재배용으로 이용되는 LED 광원을 이용하여 식물의 선택적 파장 영역을 제어할 수 있어 식물의 생육에 관여하는 환경을 인위적으로 조성하여 식물의 생장을 제어할 수 있다고 한다. 그러나 폐쇄형 식물공장의 경우 LED를 가동하기 위해 별도의 전원과 에너지 소비가 필요하며 LED의 가동시 발열 현상으로 인하여 LED 가동시간이 단축되어지는 단점을 가지고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0994790호는 식물체 광합성 증진겸용 염료감응형 태양전지에 관한 것으로 파장대를 제어하기 위해 아미노페닐기, 알릴기, 아민기, 아이오펜기의 금속착물로 규정하여 염료를 선택하였다. 그러나 이러한 염료 또한 고가의 합성에 따른 비용 부담으로 인해 식물재배에 따른 제조비용의 추가적인 비용이 초래되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 식물의 생장에 필요한 파장대의 빛을 선택적으로 조사가 가능한 저가의 염료감응 태양전지를 제조할 필요성이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 식물의 생장에 필요한 파장대의 빛을 선택적으로 조사가 가능한 저가의 염료감응 태양전지를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 천연염료 분말을 준비하는 단계; 및 상기 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 천연염료 용액을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 천연염료 용액은 식물 생장의 촉진 또는 억제를 위한 파장 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법을 제공한다.
상기 천연염료는 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자청색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소일 수 있다.
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 pH 조절제는 아세트산, 염산, 질산, 황산, 시트릭산 또는 아울릭산을 포함하고, 상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 pH 조절제는 암모니아, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함할 수 있다.
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 1 내지 6.7의 범위로 조절하고, 상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 8 내지 12의 범위로 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 코치닐 또는 홍국적색소인 경우, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세틸아세톤, 에틸에탄, 이소프로필알콜 또는 이들의 혼합용매이고, 상기 천연염료가 카카오, 치자청, 헤나 또는 생쪽인 경우, 상기 용매는 물, 에탄올, DMSO, NMP, 피리딘 또는 이들의 혼합용매일 수 있다.
상기 pH 조절제를 이용하여 흡수파장대를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 제1 전극이 형성된 하부 기판의 제1 전극 상에 금속 산화물 입자들을 도포하여 반도체층을 형성하는 단계; 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 형성된 천연염료 용액 2종 이상을 혼합하여 제조된 파장선택용 칵테일 용액에 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계; 상부 기판의 제2 전극이 상기 반도체층과 이격되도록 상부 기판을 하부기판과 합착하는 단계; 및 상기 하부 기판 및 상부 기판 사이의 공간에 전해질을 주입하는 단계를 포함하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 제1 전극이 형성된 하부 기판의 제1 전극 상에 금속 산화물 입자들을 도포하여 반도체층을 형성하는 단계; 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 형성된 천연염료 용액 2종 이상에 순차적으로 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계; 상부 기판의 제2 전극이 상기 반도체층과 이격되도록 상부 기판을 하부기판과 합착하는 단계; 및 상기 하부 기판 및 상부 기판 사이의 공간에 전해질을 주입하는 단계를 포함하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 금속 산화물 입자들은 티타늄 산화물, 주석 산화물, 텅스텐 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 스트론튬 산화물 및 니오븀 산화물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 천연염료는 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자청색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소일 수 있다.
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 칵테일 용액을 pH 1 내지 6.7의 범위로 조절하고, 상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 8 내지 12의 범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계는 흡수파장이 다른 천연염료 용액을 혼합하여 제조된 특정파장을 투과시키는 파장선택용 칵테일 용액을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계는 흡수파장이 다른 천연염료 용액에 순차적으로 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 흡수파장대가 다른 천연염료 용액을 조합하여 제조된 파장선택용 칵테일 용액을 적용하여 식물의 생장에 필요한 파장대에 적합한 천연염료 감응 태양전지를 다양하게 제조할 수 있다.
또한, 낮 동안 충전된 천연염료 감응 태양전지 에너지를 이용하여 밤에 특수 파장대를 낼 수 있는 LED의 구동 전원에 이용 가능하여 식물의 생산성과 에너지 저감이 가능하여 출하 식물에 대한 가격 경쟁력을 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 천연염료 감응 태양전지의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 2는 천연염료의 물 용매에서의 UV 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 파장선택용 천연염료 용액 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 광전극을 나타낸 이미지이다.
도 4는 파장선택용 천연염료 용액 및 칵테일 용액을 적용한 천연염료 감응태양전지 광전극을 나타낸 이미지이다.
도 5는 치자황색소 천연염료 용액, 치자청색소 천연염료 용액, 및 치자황색소와 치차청색소를 포함하는 칵테일 용액의 UV 스펙트럼을 나타낸 이미지이다.
도 6은 주간에 파장선택적으로 식물 생장을 조절하기 위한 천연염료 감응 태양전지를 적용한 온실 개략도이다.
도 7은 야간에 LED 구동이 가능한 천연염료 감응 태양전지를 적용한 온실 개략도이다.
도 2는 천연염료의 물 용매에서의 UV 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 파장선택용 천연염료 용액 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 광전극을 나타낸 이미지이다.
도 4는 파장선택용 천연염료 용액 및 칵테일 용액을 적용한 천연염료 감응태양전지 광전극을 나타낸 이미지이다.
도 5는 치자황색소 천연염료 용액, 치자청색소 천연염료 용액, 및 치자황색소와 치차청색소를 포함하는 칵테일 용액의 UV 스펙트럼을 나타낸 이미지이다.
도 6은 주간에 파장선택적으로 식물 생장을 조절하기 위한 천연염료 감응 태양전지를 적용한 온실 개략도이다.
도 7은 야간에 LED 구동이 가능한 천연염료 감응 태양전지를 적용한 온실 개략도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
실시예
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 천연염료 감응 태양전지의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 1a을 참조하면, 하부 기판(100)이 제공된다. 상기 하부 기판(100)은 광투과성 기판으로서, 그 재질은 유리 또는 광투과성 폴리머일 수 있다.
상기 광투과성 폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET;polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN;polyethylene naphathalate), 폴리에틸렌(PE), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미드(Polyimides), 중합성 탄화수소류(Polymeric hydrocarons), 셀룰로오스(Celluloses), 플라스틱(Plastic), 폴리스티렌 및 이의 등가물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 하부 기판(100) 상에 제1 전극(200)을 형성한다. 상기 제1 전극(200)은 광투과성 전극으로서, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자막 또는 전도성 산화물 박막일 수 있다.
상기 전도성 산화물 박막의 소재로는 불소가 도핑된 틴 옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO) 또는 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)일 수 있다. 특히, 불소가 도핑된 틴 옥사이드(FTO)가 바람직하다.
상기 제1 전극(200)은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(CVD), 증기증착(evaporation), 열산화(thermal oxidation) 및 전기화학적 증착(electrochemical anodization(deposition)) 중 어느 한 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(200)을 형성한 후, 상기 제1 전극(200) 상에 반도체층을 형성한다. 상기 반도체층은 적층된 금속 산화물 입자들(300)을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 반도체층은 상기 제1 전극(200) 상에 금속 산화물 입자들(300)을 도포하여 형성할 수 있다.
예컨대, 상기 반도체층은 스핀 코팅(spin coating)법, 딥 코팅(dip coating)법, 잉크젯 프린팅(ink-jet printing)법, 스프레이 코팅(spray coating)법, 스크린 프린팅(screen printing)법, 드롭 캐스팅(drop casting)법 및 닥터 블레이드(doctor blade)법 중 어느 하나의 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 금속 산화물 입자(300)가 구형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 금속 산화물 입자(300)는 튜브형, 와이어형 또는 막대형일 수 있고, 적어도 한 방향의 길이가 1000nm 미만인 나노 물질일 수 있다.
상기 금속 산화물은 티타늄 산화물(예를 들어, TiO2), 주석 산화물(예를 들어, SnO2), 텅스텐 산화물(예를 들어, WO3), 아연 산화물(예를 들어, ZnO), 지르코늄 산화물(예를 들어, ZrO2), 스트론튬 산화물(예를 들어, SrO) 및 니오븀 산화물(예를 들어, Nb2O5)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 상기 금속 산화물 입자들(300)을 적층시킨 후, 식물의 생장에 필요한 특정 파장대의 빛을 투과시키고, 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 형성된 천연염료 용액 2종 이상을 혼합하여 제조된 파장선택용 칵테일 용액에 상기 하부 기판(100)을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들(300)의 표면에 천연염료(400)를 흡착시킨다. 예컨대, 흡수파장이 다른 천연염료 용액을 혼합하여 제조된 식물 생장에 필요한 특정파장만 투과시키는 파장선택용 칵테일 용액을 이용할 수 있다.
또한, 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 형성된 천연염료 용액 2종 이상에 순차적으로 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시킬 수 있다. 예컨대, 흡수파장이 다른 천연염료 용액에 순차적으로 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시켜 식물 생장에 필요한 특정파장만 투과시키는 태양전지를 제조할 수 있다.
상기 천연염료(400)는 태양광을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 물질로서, 천연염색에 관계된 염료는 모두 적용이 가능하다. 예를 들면, 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자청색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소가 있다.
천연염료(400)는 루테늄과 같은 합성염료를 이용한 태양전지에 비하여 광전변환효율이 작은 단점이 있다. 그러나 합성염료가 매우 고가인 바, 식물재배용으로 합성염료를 적용한 태양전지보다 저렴한 천연염료를 사용한 태양전지를 이용하는 것이 식물 재배 가격면에서 매우 효율적이다.
염료감응 태양전지용 칵테일 용액을 제조하는 방법을 구체적으로 설명하면, 먼저, 천연염료 분말을 준비한다.
상기 천연염료(400)는 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자청색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 천연염색에 관계된 염료는 모두 적용이 가능하다.
그 다음에, 상기 천연염료 분말을 용매에 용해시켜서 천연염료 용액을 제조한다.
상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세틸아세톤, 에틸에탄, 이소프로필알콜, DMSO(Dimetylsulfoxide), NMP(1-Methyl-2-pyrrolidone) 및 피리딘으로 구성된 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
각각의 천연염료는 특정 용매에 대한 용해도가 각각 다르다. 따라서, 상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 코치닐 또는 홍국적색소인 경우, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세틸아세톤, 에틸에탄, 이소프로필알콜 또는 이들의 혼합용매를 사용하고, 상기 천연염료가 카카오, 치자청, 헤나 또는 생쪽인 경우, 상기 용매는 물, 에탄올, DMSO, NMP, 피리딘 또는 이들의 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 코치닐 또는 홍국적색소인 경우 물 및 에탄올 등의 알콜류 용매를 혼합한 혼합용매를 사용하는 것이 단일용매를 사용하는 경우보다 용해성이 높아진다.
또한, 상기 천연염료 분말을 용매에 용해시키는 단계는 상기 천연염료 분말을 상기 용매에 넣고 교반하는 것을 포함할 수 있다. 상기 교반을 통하여 천연염료 분말의 상기 용매에 대한 용해도를 향상시켜 천연염료 용액의 제조시간을 단축시킬 수 있다.
염료감응 태양전지의 광전변환효율을 높이는 방안 중 하나로 금속산화물 입자에 흡착된 염료의 양을 증가시키는 방법이 있다. 금속산화물 입자의 표면에 염료가 흡착될 때, 염료용액의 pH가 산성, 중성 또는 염기성인지에 따라 염료의 흡착률이 달라진다.
따라서, 상기 천연염료 분말을 용매에 용해시킬 때, 상기 용매에 pH 조절제를 첨가시켜 염료의 흡착률을 높일 수 있다. 상기 pH 조절제는 산성물질 또는 염기성물질일 수 있다. 예컨대, 산성물질을 첨가하여 천연염료 용액을 산성화시켜 금속산화물 입자의 표면에 흡착되는 천연염료의 양을 늘릴 수 있다. 즉, 천연염료 용액의 pH를 조절하여 염료흡착량을 향상시켜 광전변환효율을 증가시킬 수 있다.
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 pH 조절제는 아세트산, 염산, 질산, 황산, 시트릭산 또는 아울릭산(auric acid)을 포함하고, 상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 pH 조절제는 암모니아, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함할 수 있다.
또한, 상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 1 내지 6.7의 범위로 조절하고, 상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 8 내지 12의 범위로 조절할 수 있다.
또한, 천연염료 용액의 pH를 조절하여 산성, 중성 또는 염기성화시킨 경우, 각각 천연염료의 색이 변화함을 관찰할 수 있다. 이것은 동일 염료의 pH 변화에 따른 흡수 파장이 달라짐을 나타낸다. 따라서, 천연염료 용액의 pH 조절을 통하여 파장의 선택의 폭이 넓어질 수 있다.
한편, 2종 이상의 천연염료 용액을 혼합한 파장선택용 천연염료 칵테일 용액을 이용하여 금속 산화물 입자에 천연염료를 흡착시킬 경우, 상기 2종 이상의 천연염료 용액을 혼합시에 pH 조절제를 첨가하여 칵테일 용액의 pH를 조절할 수 있다.
상기 pH 조절제는 산성물질 또는 염기성물질일 수 있다. 상기 산성물질은 아세트산, 염산, 질산, 황산, 시트릭산 또는 아울릭산(auric acid)일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 칵테일 용액을 산성으로 조절할 수 있는 물질이면 가능하다. 또한, 상기 염기성물질은 암모니아, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨일 수 있다. 다만 칵테일 용액을 염기성으로 조절할 수 있는 물질이면 가능하다.
도 2는 천연염료의 물용매에서의 UV 흡수 스페트럼을 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 천연염료의 종류에 따라 흡수파장대가 다름을 알 수 있다.
즉, 천연염료 용액의 최대흡수파장에 대하여 하기 표 1에 나타냈다. 표 1을 참조하면, 각 천연염료에 따라 최대흡수파장이 다르다. 또한, 락색소, 생쪽, 치자황색소, 헤나는 최대흡수파장 이외에도 다른 흡수파장을 가지고 있음을 알 수 있다.
| 천연염료 | 최대흡수파장(nm) | 흡수파장(nm) |
| 홍화황색소 | 400 | - |
| 락색소 | 510 | 357 |
| 생쪽 | 612 | 720 |
| 적양배추색소 | 544 | - |
| 치자적색소 | 530 | - |
| 치자청색소 | 600 | - |
| 치자황색소 | 433 | 409, 460 |
| 카카오 | 482 | - |
| 코치닐 | 496 | - |
| 헤나 | 664 | 470 |
| 홍국적색소 | 497 | 425 |
따라서, 식물의 생장을 제어하기 위해 흡수 또는 투과를 원하는 파장대의 천연염료 용액을 선택하고 이들을 혼합하여 간단하게 파장선택용 칵테일 용액을 만들 수 있다. 이 경우, 천연염료 용액을 선택하는 단계에서 흡수 또는 투과되는 특정파장의 조절이 가능하다.
즉, 파장선택용 칵테일 용액을 이용하여 제조된 염료감응 태양전지는 흡착되는 천연염료의 종류 및 비율을 조절하여 흡수광으로서 적색광, 녹색광, 황색광 및 청색광 중 어떤 파장이라도 자유롭게 선택이 가능하다.
금속 산화물 입자들(300)의 표면에 천연염료(400)를 흡착시킨 후, 무수 에탄올로 제1 전극(200) 표면의 잉여 천연염료를 제거하고 건조하여 천연염료(400)가 흡착된 광전극을 제조할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 상부 기판(500)의 제2 전극(600)이 상기 반도체층과 이격되도록 상부 기판(500)을 하부기판(100)과 합착한다.
상기 천연염료(400)를 금속 산화물 입자들(300)의 표면에 흡착시킨 후, 상기 하부 기판(100)의 테두리부에 상기 반도체층의 높이보다 일정 높이 이상으로 봉지재(700)를 형성한다.
그런 다음, 일면에 제 2 전극(600)이 형성된 상부 기판(500)을 준비하고, 상기 제 2 전극(600)이 상기 금속 산화물 입자들(300)을 향하도록 상부 기판(500)을 배치한다.
그리고, 상기 상부 기판(500)의 테두리부를 상기 봉지재(700)에 밀착시키고, 합착하여, 상기 제 2 전극(600) 및 상기 반도체층이 일정 간격 이격되어 공간을 형성할 수 있도록 한다. 즉, 상기 상부 기판(500) 및 하부 기판(100) 사이에 공간이 마련된다.
이때, 상기 상부 기판(500)은 상기 하부 기판(100)과 마찬가지로, 광투과성 기판일 수 있으며, 그 재질은 유리 또는 광투과성 폴리머일 수 있다.
상기 제2 전극(600)은 상기 상부 기판(500)의 일면 상에 형성된 광투과성 전극을 포함한다.
상기 제2 전극은 이후에 상기 상부 기판(500) 및 하부 기판(100) 사이의 공간에 주입되는 전해질(800)의 환원 반응을 촉진할 수 있도록 상기 광투과성 전극 상에 형성된 백금 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 광투과성 전극은 폴리아닐린 등의 전도성 고분자막 또는 전도성 산화물 박막일 수 있다.
상기 전도성 산화물 박막의 소재로는 불소가 도핑된 틴 옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO) 또는 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)일 수 있다. 특히, 불소가 도핑된 틴 옥사이드(FTO)가 바람직하다.
상기 제2 전극(600)은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(CVD), 증기증착(evaporation), 열산화(thermal oxidation) 및 전기화학적 증착(electrochemical anodization(deposition)) 중 어느 한 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 상부 기판(500)을 합착한 후, 상기 봉지재(700)의 일측에 미리 형성된 전해질 주입구(미도시)를 통하여 전해질(800)을 주입하여 상기 상부 기판(500) 및 하부 기판(100) 사이의 공간을 충진시키며, 그 다음에 상기 전해질 주입구를 밀봉하여 본 발명의 일 실시예에 따른 천연염료 감응 태양전지를 제조한다.
이때, 상기 전해질(800)은 상기 다공성 반도체층 내로 도입될 수 있으며, 상기 다공성 반도체층에서의 확산이 용이하도록 액체 전해질일 수 있다.
상기 액체 전해질은 매질로서 아세토니트릴(acetonitrile)과 같은 액체를 함유할 수 있고, 또한 산화-환원종으로서 I-/I3 -를 함유할 수 있다. 상기 I-의 소오스로는 LiI, NaI, KI 또는 이미다졸리윰 요오드 염이 사용될 수 있으며, I3 -는 I2를 매질에 녹여 생성할 수 있다.
입사된 태양광의 전체 파장대역 중 특정 파장대역은 상기 천연염료(400)에 의해 흡수되고, 상기 광에너지를 흡수한 천연염료(400)는 전자-홀 쌍을 생성할 수 있다. 상기 생성된 전자는 상기 금속 산화물 입자(300)를 통해 상기 제1 전극(200)으로 전달된다. 상기 전해질 내의 I-는 I3 -으로 산화되면서, 산화된 천연염료(400)에 전자를 전달하고, 천연염료(400)는 다시 환원된다. I3 -는 상기 제2 전극(600)으로부터 전자를 받아 I-로 다시 환원될 수 있다.
또한, 입사된 태양광의 전체 파장대역 중 상기 천연염료(400)에 의해 흡수되지 않은 파장은 투과될 수 있다.
도 4는 파장선택용 천연염료 용액 및 칵테일 용액을 적용한 천연염료 감응태양전지 광전극을 나타낸 이미지이다.
도 4를 참조하면, 천연염료 용액의 혼합에 따른 색변화를 관찰할 수 있으며 파장선택적 적용이 가능함을 나타낸다. 따라서, 식물생장에 적합한 파장의 선택은 천연염료 용액의 종류를 조절함으로써 가능하다.
도 5는 치자황색소 천연염료 용액, 치자청색소 천연염료 용액, 및 치자황색소와 치차청색소를 포함하는 칵테일 용액의 UV 스펙트럼을 나타낸 이미지이다. 상기 치자황색소와 치자청색소를 포함하는 칵테일 용액은 치자황색소 천연염료 용액 및 치자청색소 천연염료 용액의 비율을 1:1로 하여 혼합하였다.
도 5를 참조하면, 치자황색소 천연염료 용액과 치자청색소 천연염료 용액의 흡수파장은 다름을 알 수 있다. 또한, 치자황색소 천연염료 용액과 치자청색소 천연염료 용액을 혼합하여 제조된 칵테일 용액에서 치자황색소 및 치자청색소의 흡수파장들 모두가 정확히 나타나는 것을 볼 수 있다.
도 6은 주간에 파장선택적으로 식물 생장을 조절하기 위한 천연염료 감응 태양전지를 적용한 온실 개략도이고, 도 7은 야간에 LED 구동이 가능한 천연염료 감응 태양전지를 적용한 온실 개략도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 천연염료 감응 태양전지를 유리온실이나 비닐하우스에 적용할 때, 주간에는 천연염료 감응 태양전지를 통해 에너지를 생성함과 동시에 식물의 생장에 필요한 파장대가 태양전지를 투과하여 식물에 도달함으로써 식물 생장의 성장 또는 억제를 제어할 수 있다.
또한, 낮 동안 충전된 천연염료 감응 태양전지 에너지를 이용하여 밤에는 특수 파장대를 낼 수 있는 LED의 구동 전원에 이용 가능하여 식물의 생산성과 에너지 저감이 가능하여 출하 식물에 대한 가격 경쟁력을 가질 수 있다.
나아가, 천연염료의 비용은 루테늄염료와 같은 합성염료에 비하여 저렴한 바, 식물재배 분야에서 루테늄을 이용한 염료감응 태양전지보다 천연염료 감응 태양전지를 이용하는 것이 출하 식물 가격 면에서 더욱 경제적 이점이 크다.
또한, 낮 동안 충전된 천연염료 감응 태양전지 에너지로 난방에도 이용할 수 있어 다양한 에너지 활용이 가능한 장점이 있다.
제조예
1
천연염료 분말로 홍화황색소, 치자황색소, 코치닐, 락색소, 적양배추색소, 생쪽, 헤나 및 홍국적색소 분말을 준비한다.
홍화황색소, 치자황색소, 코치닐, 락색소, 적양배추색소, 생쪽, 헤나 및 홍국적색소 분말 각 0.2g을 각각 에탄올 20ml에 용해시켰다. 그 다음에 30분 동안 마그네틱바로 교반하여 천연염료 용액을 제조하였다.
도 3은 파장선택용 천연염료 용액 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 광전극을 나타낸 이미지이다.
도 3을 참조하면, 상기 제조예 1에 의해 제조된 8종의 천연염료 칵테일 용액을 이용하여 염료감응 태양전지 광전극을 제조하였다. 헤나를 에탄올에 용해시킨 경우, 다른 천연염료 용액에 비하여 용해도가 떨어짐을 알 수 있다.
제조예
2
천연염료 분말로 카카오, 치자청, 헤나 및 생쪽을 사용하고, 용매를 DMSO로 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 천연염료 용액을 제조하였다.
제조예
3
천연염료 분말-용매로, 치자황색소-물용매, 치자청색소-에탄올용매 및 홍국적색소-DMSO용매를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 치자황색소 천연염료 용액, 치자청색소 천연염료 용액 및 홍국적색소 천연염료 용액을 제조하였다.
그 다음에 1) 치차황색소 천연염료 용액과 치자청색소 천연염료 용액, 2) 치자청색소 천연염료 용액과 홍국적색소 천연염료 용액 및 3) 치자황색소 천연염료 용액과 홍국적색소 천연염료 용액을 각각 1:1 비율로 혼합하여 파장선택용 칵테일 용액을 제조하였다.
제조예
4
천연염료 분말을 에탄올에 용해시킬 때 pH 조절제를 첨가하는 것을 제외하고 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 천연염료 용액을 제조하였다.
산성용액을 제조하기 위해서는 pH 조절제로서 아세트산을 첨가하여 포화용액으로 제조하였고, 염기성 용액을 제조하기 위해서는 pH 조절제로서 암모니아 용액을 첨가하여 포화용액으로 제조하였다.
제조예
5
유리 기판에 불소 도핑 산화주석박막을 증착시켰다. 그 다음에 티타니아 분말(2g)과 에틸셀룰로오소: 테피놀: 로릴산: 에탄올을 티타니아 중량대비 0.5중량%: 3.5중량%: 0.1중량%: 75.9중량%로 페이스트믹서를 통해 페이스트를 제조하였다.
상기 제조된 페이스트는 유효면적만큼 코팅하고 1차적으로 80℃에서 30분 동안 건조한 후 450℃로 승온하여 30분동안 2차 열처리 과정을 거쳐 광전극(제1 전극)을 제조하였다.
이렇게 제조된 티타니아 광전극에 상기 제조예 1 내지 제조예 4에 의해 제조된 천연염료 용액 또는 칵테일 용액에 담지시켜 천연염료를 흡착시켰다.
그 다음에 무수 에탄올로 광전극 표면의 잉여 천연염료를 제거하고 건조하여 천연염료가 흡착된 광전극을 제조하였다.
한편으로 유리 기판에 FTO 박막을 증착시킨 전도성 투광층을 코팅하고 그 위에 다시 백금 졸(Pt catalyst/SP, solaronix)을 코팅하여 상대전극(제2 전극)을 제조하였다.
상대전극과 광전극 사이에는 상기 상대전극과 반도체층이 이격되도록 상부 기판을 하부기판과 합착하고, 전해질 용액을 상기 하부 기판 및 상부 기판 사이의 공간에 주입한 다음 접착필름으로 밀봉하여 천연염료 감응 태양전지를 제조하였다.
실험예
1
상기 제조예 1의 파장선택용 천연염료 용액을 적용한 천연염료 감응 태양전지의 전류-전압을 측정하였다.
표 2는 상기 제조예 1의 파장선택용 천연염료 용액을 적용한 천연염료 감응 태양전지의 개방전압(V), 단락전류(mA/cm2), 필펙터(FF, %) 및 태양전지의 효율을 측정한 결과이다.
| 천연염료 | 개방전압(V) | 단락전류 (mA/cm2) |
필펙터 (FF, %) |
효율(%) |
| 홍화황색소 | 0.61 | 1.08 | 59 | 0.39 |
| 락색소 | 0.68 | 1.26 | 68 | 0.58 |
| 생쪽 | 0.65 | 1.34 | 62 | 0.54 |
| 적양배추색소 | 0.58 | 1.73 | 53 | 0.53 |
| 치자적색소 | 0.51 | 1.11 | 45 | 0.25 |
| 치자청색소 | 0.54 | 0.88 | 39 | 0.19 |
| 치자황색소 | 0.69 | 1.64 | 65 | 0.74 |
| 카카오 | 0.55 | 0.49 | 59 | 0.16 |
| 코치닐 | 0.69 | 1.63 | 62 | 0.70 |
| 헤나 | 0.47 | 0.59 | 48 | 0.13 |
| 홍국적색소 | 0.67 | 1.85 | 69 | 0.86 |
실험예
2
상기 제조예 2의 파장선택용 천연염료 용액을 적용한 천연염료 감응 태양전지의 전류-전압을 측정하였다.
표 3은 상기 제조예 2의 파장선택용 천연염료 용액을 적용한 천연염료 감응 태양전지의 개방전압(V), 단락전류(mA/cm2), 필펙터(FF, %) 및 태양전지의 효율을 측정한 결과이다.
표 3을 참조하면, DMSO와 같은 유기용매가 사용된 경우 에탄올이나 물 용매에 비해 필펙터가 크게 향상되는 것을 볼 수 있다.
| 천연염료 | 개방전압(V) | 단락전류 (mA/cm2) |
필펙터 (FF, %) |
효율(%) |
| 생쪽 | 0.56 | 0.74 | 77 | 0.32 |
| 치자청색소 | 0.55 | 0.90 | 80 | 0.40 |
| 카카오 | 0.50 | 0.76 | 82 | 0.31 |
| 헤나 | 0.49 | 0.55 | 79 | 0.21 |
실험예
3
상기 제조예 3에 의해 제조된 파장선택용 칵테일 용액의 전압-전류를 측정하여 효율을 측정하였다.
표 4는 상기 제조예 3의 파장선택용 칵테일 용액을 적용한 천연염료 감응 태양전지의 개방전압(V), 단락전류(mA/cm2), 필펙터(FF, %) 및 태양전지의 효율을 측정한 결과이다.
| 천연염료 | 개방전압(V) | 단락전류 (mA/cm2) |
필펙터 (FF, %) |
효율(%) |
| 치자황+치자청 | 0.55 | 1.24 | 69 | 0.47 |
| 치자청+홍국적 | 0.59 | 0.89 | 74 | 0.39 |
| 치자황+홍국적 | 0.60 | 0.87 | 69 | 0.36 |
표 4를 참조하면, 2이상의 천연염료 용액을 혼합한 파장선택용 칵테일 용액의 경우, 각각의 천연염료 용액이 가지고 있는 선택적 파장을 흡수할 수 있다. 또한, 천연염료 용액의 혼합비를 적정비로 조절한다면 태양전지의 효율 향상을 기대할 수 있다.
실험예
4
제조예 1에 따라 pH 조절제를 사용하지 않고 제조된 천연염료 용액을 적용한 태양전지의 효율과 제조예 4에 따라 천연염료 용액 제조시에 pH 조절제를 추가하여 제조된 천연염료 용액을 적용한 태양전지의 효율을 측정하였다.
표 5는 제조예 1 및 제조예 4의 파장선택용 천연염료 용액을 적용한 천연염료 감응 태양전지의 pH값 및 효율을 나타냈다. 즉, pH 조절 전후의 pH값 및 효율을 나타냈다. 표 5를 참조하면, pH 조절에 의하여 태양전지의 효율이 향상됨을 알 수 있다.
| 천연염료 | pH 조절 전 pH 값 | pH 조절 후 pH 값 | pH 조절전 효율(%) |
pH 조절후 효율(%) |
| 홍화황색소 | 7.2 | 4.5 | 0.39 | 0.45 |
| 락색소 | 8.2 | 6.5 | 0.58 | 0.59 |
| 생쪽 | 7.7 | 5.0 | 0.54 | 0.88 |
| 적양배추색소 | 6.8 | 5.3 | 0.53 | 0.75 |
| 치자적색소 | 7.1 | 4.0 | 0.25 | 0.46 |
| 치자청색소 | 7.8 | 9.0 | 0.19 | 0.86 |
| 치자황색소 | 7.2 | 3.5 | 0.74 | 1.20 |
| 카카오 | 6.8 | 4.0 | 0.16 | 0.33 |
| 코치닐 | 8.5 | 5.0 | 0.70 | 0.75 |
| 헤나 | 8.2 | 5.2 | 0.13 | 0.24 |
| 홍국적색소 | 7.0 | 5.0, (8.5) | 0.86 | 1.11, (0.89) |
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 하부 기판 200: 제1 전극
300: 금속 산화물 입자 400: 천연염료
500: 상부 기판 600: 제2 전극
700: 봉지재 800: 전해질
300: 금속 산화물 입자 400: 천연염료
500: 상부 기판 600: 제2 전극
700: 봉지재 800: 전해질
Claims (13)
- 천연염료 분말을 준비하는 단계; 및
상기 천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 천연염료 용액을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 천연염료 용액은 식물 생장의 촉진 또는 억제를 위한 파장 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 천연염료는 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자청색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 pH 조절제는 아세트산, 염산, 질산, 황산, 시트릭산 또는 아울릭산을 포함하고,
상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 pH 조절제는 암모니아, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함하는 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법. - 제3항에 있어서, 상기 천연염료 용액을 형성하는 단계는,
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 1 내지 6.7의 범위로 조절하고,
상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 8 내지 12의 범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 코치닐 또는 홍국적색소인 경우, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세틸아세톤, 에틸에탄, 이소프로필알콜 또는 이들의 혼합용매이고,
상기 천연염료가 카카오, 치자청, 헤나 또는 생쪽인 경우, 상기 용매는 물, 에탄올, DMSO, NMP, 피리딘 또는 이들의 혼합용매인 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 pH 조절제를 이용하여 흡수파장대를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법. - 제1 전극이 형성된 하부 기판의 제1 전극 상에 금속 산화물 입자들을 도포하여 반도체층을 형성하는 단계;
천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 형성된 천연염료 용액 2종 이상을 혼합하여 제조된 파장선택용 칵테일 용액에 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계;
상부 기판의 제2 전극이 상기 반도체층과 이격되도록 상부 기판을 하부기판과 합착하는 단계; 및
상기 하부 기판 및 상부 기판 사이의 공간에 전해질을 주입하는 단계를 포함하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법. - 제1 전극이 형성된 하부 기판의 제1 전극 상에 금속 산화물 입자들을 도포하여 반도체층을 형성하는 단계;
천연염료 분말, pH 조절제 및 용매를 혼합하여 형성된 천연염료 용액 2종 이상에 순차적으로 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계;
상부 기판의 제2 전극이 상기 반도체층과 이격되도록 상부 기판을 하부기판과 합착하는 단계; 및
상기 하부 기판 및 상부 기판 사이의 공간에 전해질을 주입하는 단계를 포함하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 금속 산화물 입자들은 티타늄 산화물, 주석 산화물, 텅스텐 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 스트론튬 산화물 및 니오븀 산화물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 천연염료는 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자청색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 천연염료 감응 태양전지의 제조방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 천연염료가 홍화황색소, 락색소, 생쪽, 적양배추색소, 치자적색소, 치자황색소, 카카오, 코치닐, 헤나 또는 홍국적색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 1 내지 6.7의 범위로 조절하고,
상기 천연염료가 치자청색소인 경우, 상기 천연염료 용액을 pH 8 내지 12의 범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계는 흡수파장이 다른 천연염료 용액을 혼합하여 제조된 특정파장을 투과시키는 파장선택용 칵테일 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 단계는 흡수파장이 다른 천연염료 용액에 순차적으로 상기 하부 기판을 침지하여 상기 금속 산화물 입자들의 표면에 천연염료를 흡착시키는 것을 특징으로 하는 천연염료 감응 태양전지의 제조방법.
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| KR1020110139578A KR101319141B1 (ko) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | 염료감응 태양전지용 천연염료 용액 제조방법 및 이를 이용한 천연염료 감응 태양전지 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160001110A (ko) * | 2014-06-26 | 2016-01-06 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | 아실화된 천연염료의 제조방법, 이에 의해 제조된 아실화된 천연염료 및 이를 포함하는 모발염색제 |
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| US20060162765A1 (en) | 2002-03-29 | 2006-07-27 | Hideki Minoura | Porous zinc oxide thin-film for substrate of dye-sensitized solar cell, zinc oxide/dye composite thin-film for photoelectrode and dye-sensitized solar cell |
| KR20060130986A (ko) * | 2005-06-14 | 2006-12-20 | 한국전기연구원 | 교육용 인공광합성 태양전지의 구조 및 그의 조립방법 |
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|---|
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