KR101327436B1 - 크로멘 염료를 포함하는 염료감응형 태양전지 - Google Patents
크로멘 염료를 포함하는 염료감응형 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101327436B1 KR101327436B1 KR1020110116922A KR20110116922A KR101327436B1 KR 101327436 B1 KR101327436 B1 KR 101327436B1 KR 1020110116922 A KR1020110116922 A KR 1020110116922A KR 20110116922 A KR20110116922 A KR 20110116922A KR 101327436 B1 KR101327436 B1 KR 101327436B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- dye
- group
- solar cell
- oxide
- Prior art date
Links
- 239000000975 dye Substances 0.000 title claims description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 5
- QZHPTGXQGDFGEN-UHFFFAOYSA-N chromene Chemical compound C1=CC=C2C=C[CH]OC2=C1 QZHPTGXQGDFGEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 30
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 10
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 11
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 11
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910007470 ZnO—Al2O3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910007674 ZnO—Ga2O3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical compound FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 claims description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 abstract description 12
- MLIREBYILWEBDM-UHFFFAOYSA-N cyanoacetic acid Chemical group OC(=O)CC#N MLIREBYILWEBDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 abstract description 7
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract description 7
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 125000000923 (C1-C30) alkyl group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 125000005913 (C3-C6) cycloalkyl group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 125000003860 C1-C20 alkoxy group Chemical group 0.000 abstract description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Substances CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 poly ethylene terephthalate Polymers 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 5
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 4
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 4
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 4
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 4
- 125000003837 (C1-C20) alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 2
- NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N [F].[Sn]=O Chemical compound [F].[Sn]=O NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 description 2
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000027 (C1-C10) alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=N1 UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006374 C2-C10 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005865 C2-C10alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 108010077544 Chromatin Proteins 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFFFKMOABOFIDF-UHFFFAOYSA-N Pentanenitrile Chemical compound CCCCC#N RFFFKMOABOFIDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBDVYVOYBMVERL-UHFFFAOYSA-N [Sn]=O.[In].[As].[Sb] Chemical compound [Sn]=O.[In].[As].[Sb] FBDVYVOYBMVERL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003739 carbamimidoyl group Chemical group C(N)(=N)* 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 210000003483 chromatin Anatomy 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004431 deuterium atom Chemical group 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000007857 hydrazones Chemical class 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N hydrogen thiocyanate Natural products SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 125000006413 ring segment Chemical group 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001712 tetrahydronaphthyl group Chemical group C1(CCCC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
- C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
- C07D311/74—Benzo[b]pyrans, hydrogenated in the carbocyclic ring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
염료감응형 태양전지 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 염료감응형 태양전지는 제 1 전극; 상기 제 1 전극의 일면에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층이 형성된 제 1 전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 공간에 매립된 전해질;을 포함하고, 상기 광흡수층은 하기 식 1로 표현되고, [식 1] 
상기 식 중, D1, D2, D3 및 D4는 각각 각각 독립적으로 H, -O-C1-C5 알킬, H3, -N(CH2)2(CH3)2, 모노-C1-C5알킬아미노, 디-C1-C5알킬아미노, -NO2, C1-C20 알킬, C1-C20 알콕시, C3-C6 시클로알킬로 구성된 그룹 중에서 선택되는 전자 공여기, R1은 1이상의 수소, 산소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나, 및 R2는 2-시아노아세트산 또는 로다민-3-아세트산인 전자수용기인 크로멘계 염료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 신규한 크로멘 염료를 사용하여 광전 효율을 향상시킨 염료감응형 태양전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 염료감응형 태양전지에 대한 것으로서, 더욱 상세하기로는 염료물질로서 신규한 크로멘 염료를 사용하는 염료감응형 태양전지에 대한 것이다.
염료감응형 태양전지는 실리콘 태양 전지와는 달리 가시 광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자, 및 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기 화학적 태양 전지이다.
이 염료감응형 태양전지는 기존의 실리콘 태양 전지에 비해 제조 단가가 저렴하고 투명한 전극으로 인해 건물 외벽 유리창이나 유리 온실 등에 응용이 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 광전 변환 효율이 낮아서 실제 적용에는 제한이 있다.
태양 전지의 광전변환 효율은 태양광의 흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하므로, 효율을 증가시키기 위해서는 태양광의 흡수를 증가시키거나 염료의 흡착량을 높여 전자의 생성량을 늘일 수 있다. 또는 생성된 여기 전자가 전자-홀 재결합에 의해 소멸되는 것을 막을 수도 있다.
단위 면적당 염료의 흡착량을 증가시키기 위해서 여러 가지 방법으로 기술이 개발되고 있으며, 새로운 염료에 대한 개발도 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하고자 안출된 것으로서, 신규한 크로멘계 염료를 사용한 염료 감응형 태양전지 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 염료감응형 태양전지는 제 1 전극;
상기 제 1 전극의 일면에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층이 형성된 제 1 전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 공간에 매립된 전해질;을 포함하고,
상기 광흡수층은 하기 식 1로 표현되고,
상기 식 중, D1, D2, D3 및 D4는 각각 각각 독립적으로 H, -O-C1-C5 알킬, H3, -N(CH2)2(CH3)2, 모노-C1-C5알킬아미노, 디-C1-C5알킬아미노, -NO2, C1-C20 알킬, C1-C20 알콕시, C3-C6 시클로알킬로 구성된 그룹 중에서 선택되는 전자 공여기,
R1은 1이상의 수소, 산소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나, 및
R2는 2-시아노아세트산 또는 로다민-3-아세트산인 전자수용기인 크로멘계 염료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 크로멘계 염료는 다음의 염료들 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 크로멘계 염료는 다음의 염료들 중에서 선택되는 것을 더욱 바람직하다.
상기 전해질은 할로겐 산화환원계 전해질, 페로센-페리시늄 이온, 금속 산화환원제 전해질, 알킬티올-알킬디설피드, 비올로겐 염료, 및 유기산화 환원계 전해질로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 혼합 전해질인 것이 바람직하다.
상기 제 1 전극은 플루오르 도핑된 산화주석; 안티몬 또는 비소, 인듐이 도핑된 산화주석; 알루미늄 스타네이트; 및 알루미늄으로 도핑된 산화아연;으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 투명 전도성 산화물 전극인 것이 바람직하다.
상기 제 2 전극은 인듐 틴 산화물, 플루오르 틴 산화물, 안티몬 주석 산화물, 아연 산화물, 틴 산화물, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나로 구성되는 투명 전극; 및 금속 촉매를 포함하는 촉매 전극;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 두번째 목적을 달성하기 위한 염료감응형 태양전지의 제조 방법은 제 1 전극을 준비하는 단계;
상기 제 1 전극 상에 염료를 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극에 대향하여 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전해질을 주입하는 단계;를 포함하고,
상기 염료는 하기 식 1로 표현되고,
[식 1]
상기 식 중, D1, D2, D3 및 D4는 각각 각각 독립적으로 H, -O-C1-C5 알킬, H3, -N(CH2)2(CH3)2, 모노-C1-C5알킬아미노, 디-C1-C5알킬아미노, -NO2, C1-C20 알킬, C1-C20 알콕시, C3-C6 시클로알킬로 구성된 그룹 중에서 선택되는 전자 공여기,
R1은 1이상의 수소, 산소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나, 및
R2는 2-시아노아세트산 또는 로다민-3-아세트산인 전자수용기인 크로멘계 염료인 것을 특징으로 한다.
상기 크로멘계 염료는 다음의 염료들 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 크로멘계 염료는 다음의 염료들 중에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 염료의 흡착성을 향상시킴으로써 광전 효율을 향상시킨 염료감응형 태양전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 대략적인 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 사용되는 크로멘 염료 시료의 일 실시예이고,
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지에 사용되는 크로멘 염료 시료의 일 실시예이고,
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지에 사용되는 크로멘 염료 시료의 일 실시예이고,
도 5는 도 2에 도시된 염료를 사용하여 제작된 태양전지의 광전지 성능을 측정한 그래프이고,
도 6은 도 3에 도시된 염료를 사용하여 제작된 태양전지의 광전지 성능을 측정한 그래프이고,
도 7은 도 4에 도시된 염료를 사용하여 제작된 태양전지의 광전지 성능을 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 사용되는 크로멘 염료 시료의 일 실시예이고,
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지에 사용되는 크로멘 염료 시료의 일 실시예이고,
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 태양전지에 사용되는 크로멘 염료 시료의 일 실시예이고,
도 5는 도 2에 도시된 염료를 사용하여 제작된 태양전지의 광전지 성능을 측정한 그래프이고,
도 6은 도 3에 도시된 염료를 사용하여 제작된 태양전지의 광전지 성능을 측정한 그래프이고,
도 7은 도 4에 도시된 염료를 사용하여 제작된 태양전지의 광전지 성능을 측정한 그래프이다.
이하에서는 첨부의 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술한다.
본 발명은 염료감응형 태양전지에 대한 것으로, 신규한 크로멘계 염료를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 염료감응형 태양전지는 제 1 전극;
상기 제 1 전극의 일면에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층이 형성된 제 1 전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 공간에 매립된 전해질;을 포함하고,
상기 광흡수층은 하기 식 1로 표현되고,
[식 1]
상기 식 중, D1, D2, D3 및 D4는 각각 각각 독립적으로 H, -O-C1-C5 알킬, H3, -N(CH2)2(CH3)2, 모노-C1-C5알킬아미노, 디-C1-C5알킬아미노, -NO2, C1-C20 알킬, C1-C20 알콕시, C3-C6 시클로알킬로 구성된 그룹 중에서 선택되는 전자 공여기,
R1은 1이상의 수소, 산소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나, 및
R2는 2-시아노아세트산 또는 로다민-3-아세트산인 전자수용기인 크로멘계 염료를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 태양 전지는 제 1 전극(110), 광전극(150) 및 염료(130)를 포함하는 광흡수층이 형성되는 제 1 기판(100)과 제 2 전극(210)이 형성되는 제2 기판(200)이 서로 대향 배치되고, 제1 전극(110)과 제2 전극(210) 사이에 전해질(300)이 위치하여 구성된다. 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 외측으로 별도의 케이스(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 이에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예로, 제1 전극(110)을 지지하는 지지체 역할을 하는 제1 기판(100)은 외부광의 입사가 가능하도록 투명하게 형성된다. 이에 제1 기판(100)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 플라스틱의 구체적인 예로는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly ethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌 나프탈레이트(poly ethylenenaphthalate, PEN), 폴리 카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리 프로필렌(poly propylene, PP), 폴리 이미드(poly imide, PI), 트리 아세틸 셀룰로오스(tri acetyl cellulose, TAC) 등을 들 수 있다.
제1 기판(100)에 형성되는 제1 전극(110)은 인듐 주석 산화물, 인듐 산화물, 안티몬-비소-인듐 주석 산화물, 주석 산화물, 아연 산화물, 황 산화물, 플루오르 주석 산화물 및 이들 혼합물중에서 선택된 하나 이상, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(110)은 상기 투명 물질의 단일막 또는 적층막으로 이루어질 수 있다.
제1 전극(110) 위에는 광전극(150)이 형성된다. 이러한 광전극(150)은 이산화티탄과 같은 금속 산화물 입자를 포함하며, 적절한 평균 기공 크기를 가짐에 따라, 전해질(300)의 이동을 용이하게 하면서 금속 산화물 입자들의 네킹 특성을 향상시킬 수 있다.
광전극(150)은 1㎛ 내지 100㎛의 두께일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것이 아니며 상기 두께는 기술 발전 등에 의해 변화될 수 있음은 물론이다.
상기 광전극(150)의 표면에는 외부광을 흡수하여 여기 전자를 생성하는 염료(130)가 흡착된다. 본 발명에서는 상기 염료로서 화학식 1에 따른 크로멘계 염료를 사용한다. 일예로서, 하기 화학식으로 표현되는 크로멘계 염료 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 제1 기판(100)에 대향 배치되는 제2 기판(200)은 제2 전극(210)을 지지하는 지지체 역할을 하는 것으로, 투명하게 형성될 수 있다. 상기 제2 기판(200)은 제1 기판(100)과 같이 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
제2 기판(200)에 형성되는 제2 전극(210)은 제1 전극(110)과 대향 배치되도록 형성되며, 투명 전극(211)과 촉매 전극(212)을 포함할 수 있다.
투명 전극(211)은 인듐 틴 산화물, 프루오르 틴 산화물, 안티몬 주석 산화물, 아연 산화물, 틴 산화물, ZnOGa2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 이 때 투명 전극(211)은 상기 투명 물질의 단일막 또는 적층막으로 이루어질 수 있다.
상기 촉매 전극(212)은 산화-환원 쌍(redox couple)을 활성화시키는 역할을 하는 것으로, 금속 촉매를 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 백금을 포함하여 형성할 수 있다.
상기 제1 기판(100)과 제2 기판(200)은 접착제에 의해 접합되고, 제2 기판(200)과 제2 전극(210)을 관통하는 홀을 통해 전해질(300)이 주입되어 제1 전극(110)과 제2 전극(210) 사이에 본 발명의 일실시예에 따른 전해질(300)이 함침된다. 이러한 전해질(300)은 다공성막의 내부로 균일하게 분산된다. 전해질(300)은 산화 환원에 의해 제2 전극(210)으로부터 전자를 받아 염료(130)에 전달하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시 태양에 따르면, 전해질은 할로겐 산화환원계 전해질, 페로센-페리시늄 이온, 금속 산화 환원제 전해질, 알킬티올-알킬디설피드, 비올로겐 염료, 및 유기 산화 환원계 전해질로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 혼합 전해질인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 기판(200) 및 제2 전극(210)을 관통하는 홀은 접착제 및 커버 글라스에 의해 밀봉된다.
도 1에는 나타나 있지 않으나, 상기 제1전극(110)상부 그리고 상기 광전극(150)하부에는 통상적인 다공질막인 금속 산화물막이 더 형성될 수 있다. 여기에서 상기 광전극(150)은 광산란 전극 역할과 다량의 염료흡착 능력을 보여줌 으로써 기존 광산란 전극의 단점을 보완하여 염료감응 태양전지의 효율이 높아질 수 있게 한다.
상기 다공질막은 금속 산화물 입자로 구성되며, 이산화티탄(titanium oxide), 징크 산화물, 틴 산화물, 스트론튬 산화물(strontium oxide), 인듐 산화물(indium oxide), 이리듐 산화물(iridium oxide), 란탄 산화물(lanthan oxide), 바나듐 산화물(vanadium oxide), 몰리브덴 산화물(molybdenum oxide), 텅스텐 산화물(tungsten oxide), 니오브 산화물(niobium oxide), 마그네슘 산화물(magnesium oxide), 알루미늄 산화물(aluminium oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 스칸듐 산화물(scandium oxide), 사마륨 산화물(samariumoxide), 갈륨 산화물(galluim oxide), 스트론튬 이산화티탄(strontium titanium oxide)등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 금속 산화물 입자들은 일구현예에 따르면, 이산화티탄인 TiO2, 주석 산화물인 SnO2, 텅스텐 산화물인 WO3, 아연 산화물 ZnO, 또는 이들의 복합체 등으로 이루어진다.
화학식에서 사용되는 치환기의 정의에 대하여 살펴 보면 다음과 같다.
상기 화학식에서, 알킬기는 선형 및 분지형일 수 있으며, 이의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노나닐, 도데실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 또는 C1-C10 알킬기, C1-C10 알콕시기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C6-C16 아릴기, 또는 C4-C16 헤테로아릴기로 치환될 수 있다.
상기 화학식에서, 알콕시기란 -OA(여기서, A는 상술한 바와 같은 비치환된 C1-C50 알킬기임)의 구조를 갖는 그룹으로서, 이의 비제한적인 예로서, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로필옥시, 부톡시, 펜톡시, 등을 들 수 있다. 이들 알콕시기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
화학식에서 사용되는 아릴기는 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 시스템을 의미하며 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합될 수 있다. 아릴이라는 용어는 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸과 같은 방향족 라디칼을 포함한다. 상기 아릴기는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
화학식에서 사용되는 헤테로아릴기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 C인 방향족 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴기중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
이하에서는 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 상술한다. 그러나, 본 발명이 후술하는 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
{실시예}
제조예 1
제1 전극의 FTO(Pilkington 사제, 8Ω)을 1.5cmⅹ1.8cm로 자른 뒤 물, 아세톤, 에탄올 순으로 세척을 하고 120℃ dry oven에서 완전히 건조시켰다.
그 다음, 건조된 FTO 유리 기판 위에 이산화티탄 페이스트((주)ENB Korea사의 TTP-20nm)를 4번 스크린 프린팅하여 12 ㎛ 두께의 이산화티탄층을 제조한 뒤, 히팅 레이트(heating rate)를 4 ℃/min으로 하여 500℃에서 30분간 소결하였다.
한편, 다음 화학식 2의 크로멘 염료를 에탄올에 0.3mM로 용액을 제조하였다. 이 용액에, 상기에서 소결된 이산화티탄 전극을 함침시킨 후, 실온에서 15시간 동안 방치하였다.
상기 화학식 2의 크로멘 염료는 분자량이 227.22g/mol이고 노락색을 띠는 시료이다.
그 후, 염료 흡착된 다공질막을 에탄올을 이용하여 씻어내고 상온에서 건조하여 광흡수층이 형성된 제 1 전극을 제조하였다.
한편, 제 2 전극을 제조하기 위한 FTO 기판에 전해질을 주입하기 위한 두 개의 구멍을 뚫고, 제 1 전극의 FTO와 동일한 방법으로 세척을 한 후, H2PtCl6 용액(에탄올 중 0.05M)을 5초간 500rpm으로, 그 후 10초간 2000rpm으로 스핀코팅을 한 후 400℃에서 30분간 소결하여 제 2 전극을 제조하였다.
그 다음, 상기에서 제조된 제 1 전극과 제 2 전극을 써린테잎을 이용하여 접합시킨 후, 아세토나이트릴과 발레로나이트릴(부피비 85:15) 중에 0.6M 1-메틸-3-프로필 이미다졸리움 아이오다이드, 0.03M 아이오딘, 0.1M 구아니디움 싸이오시아네이트 및 0.5M tert-부틸 피리딘을 용해시킨 전해질을 전지에 주입하여 염료감응형 태양전지를 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 셀의 사진을 도 2에 나타내었다.
제조예 2
상기 제조예 1에서, 염료를 하기 화학식 3의 크로멘 염료를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다.
상기 화학식 3의 크로멘 염료는 분자량이 257.24g/mol이고 오렌지색을 띠는 시료이다.
이렇게 하여 제조된 셀의 사진을 도 3에 나타내었다.
제조예 3
상기 제조예 1에서, 염료를 하기 화학식 4의 크로멘 염료를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다.
상기 화학식 3의 크로멘 염료는 분자량이 298.34g/mol이고 퍼플색을 띠는 시료이다.
이렇게 하여 제조된 셀의 사진을 도 4에 나타내었다.
테스트
상기 제조예 1 내지 제조예 3에서 제조된 염료감응형 태양전지의 광전지 성능을 1000W 제논 광원을 사용하여 측정하였다. 제조예 1의 태양전지의 측정값을 도 5에, 제조예 2의 태양전지의 측정값을 도 6에, 제조예 3의 태양전지의 측정값을 도 7에 각각 도시하였다.
100...제 1 기판 110...제 1 전극
130...염료 150...광전극
200...제 2 기판 210...제 2 전극
211...투명전극 212...촉매전극
300...전해질
130...염료 150...광전극
200...제 2 기판 210...제 2 전극
211...투명전극 212...촉매전극
300...전해질
Claims (9)
- 제 1 전극;
상기 제 1 전극의 일면에 형성되고, 하기 화학식들로 표시되는 크로멘계 염료들 중 적어도 하나의 크로멘계 염료를 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층이 형성된 제 1 전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 공간에 매립된 전해질;을 포함하는 염료감응형 태양전지.
,
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 전해질은 할로겐 산화환원계 전해질, 페로센-페리시늄 이온, 금속 산화환원제 전해질, 알킬티올-알킬디설피드, 비올로겐 염료, 및 유기산화 환원계 전해질로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 혼합 전해질인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 전극은 플루오르 도핑된 산화주석; 안티몬 또는 비소, 인듐이 도핑된 산화주석; 알루미늄 스타네이트; 및 알루미늄으로 도핑된 산화아연;으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 투명 전도성 산화물 전극인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극은
인듐 틴 산화물, 플루오르 틴 산화물, 안티몬 주석 산화물, 아연 산화물, 틴 산화물, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나로 구성되는 투명 전극; 및
금속 촉매를 포함하는 촉매 전극;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지. - 제 1 전극을 준비하는 단계;
상기 제 1 전극 상에 하기 화학식들로 표시되는 크로멘계 염료들 중 적어도 하나의 크로멘계 염료를 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극에 대향하여 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전해질을 주입하는 단계;를 포함하염료감응형 태양전지의 제조 방법.
,
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110116922A KR101327436B1 (ko) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | 크로멘 염료를 포함하는 염료감응형 태양전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110116922A KR101327436B1 (ko) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | 크로멘 염료를 포함하는 염료감응형 태양전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130051656A KR20130051656A (ko) | 2013-05-21 |
| KR101327436B1 true KR101327436B1 (ko) | 2013-11-11 |
Family
ID=48661552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110116922A KR101327436B1 (ko) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | 크로멘 염료를 포함하는 염료감응형 태양전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101327436B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240017699A (ko) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 비수 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040099306A1 (en) * | 2000-11-28 | 2004-05-27 | Kohjirou Hara | Semiconductor thin film electrodes made by using organic dyes as the photosensitizer and photoelectric conversion devices |
| KR20100069959A (ko) * | 2008-12-17 | 2010-06-25 | 웅진케미칼 주식회사 | 염료감응형 태양전지용 광변색성 염료 및 그를 이용한 염료감응형 태양전지 |
| KR20100096813A (ko) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 삼성전자주식회사 | 염료감응 태양전지용 전해질 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 |
-
2011
- 2011-11-10 KR KR1020110116922A patent/KR101327436B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040099306A1 (en) * | 2000-11-28 | 2004-05-27 | Kohjirou Hara | Semiconductor thin film electrodes made by using organic dyes as the photosensitizer and photoelectric conversion devices |
| KR20100069959A (ko) * | 2008-12-17 | 2010-06-25 | 웅진케미칼 주식회사 | 염료감응형 태양전지용 광변색성 염료 및 그를 이용한 염료감응형 태양전지 |
| KR20100096813A (ko) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 삼성전자주식회사 | 염료감응 태양전지용 전해질 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130051656A (ko) | 2013-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Characteristics of high efficiency dye-sensitized solar cells | |
| KR101223558B1 (ko) | 염료 감응 태양 전지용 염료 및 이로부터 제조된 염료 감응태양 전지 | |
| AU2007202659B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| KR100696636B1 (ko) | 염료감응 태양 전지용 염료 및 이로부터 제조된 염료감응태양 전지 | |
| CN101965662A (zh) | 功能性器件及功能性器件制造方法 | |
| JP2003297446A (ja) | 色素増感太陽電池 | |
| US20160097236A1 (en) | Photoreactive smart window | |
| AU2007330761A1 (en) | Photoelectric conversion element | |
| Cannavale et al. | Photovoltachromic device with a micropatterned bifunctional counter electrode | |
| Ahmad et al. | Electrochemical and photovoltaic study of sunset yellow and tartrazine dyes | |
| US20110232763A1 (en) | Spirobifluorene-based compound and dye-sensitized solar cell using the same | |
| KR101050470B1 (ko) | 루테늄 착체 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| JP5535718B2 (ja) | 複合体、光電極、色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール | |
| KR101327436B1 (ko) | 크로멘 염료를 포함하는 염료감응형 태양전지 | |
| KR101054470B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 전해질 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| JP2006244919A (ja) | 光電変換素子 | |
| KR20140112141A (ko) | 염료감응 태양전지용 전해질 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| Santa-Nokki et al. | A dye-sensitized solar cell driven electrochromic device | |
| Asano et al. | Short-circuit current density behavior of dye-sensitized solar cells | |
| KR20140122361A (ko) | 염료감응 태양전지용 전해질 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| JP2012028298A (ja) | 光電変換素子およびそれを用いた色素増感型太陽電池 | |
| KR20130019849A (ko) | 염료감응 태양전지 | |
| JP4628728B2 (ja) | 透明導電性基板及びこれを備えた色素増感型太陽電池 | |
| KR101617173B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 광전극, 및 이의 제조 방법 | |
| JP5891081B2 (ja) | 色素増感太陽電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161101 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171101 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181102 Year of fee payment: 6 |