KR101383544B1 - 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법과 그 나노분산용액 및 그 나노분산용액을 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지 - Google Patents
염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법과 그 나노분산용액 및 그 나노분산용액을 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 염료감응형 태양전지 광전극용 TiO2 나노분산용액 제조방법과 그 나노분산용액 및 그 나노분산용액을 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화티탄 나노입자 5~30중량부, 분산제 0.5~10중량부 및 알코올 용매 60~90중량부를 포함하는 조성물을 교반기에서 100~200rpm의 속도로 5시간 이상을 교반하는 1차 혼합공정;과 상기 1차 혼합공정에서 준비된 혼합물을 초음파 분산기에서 30~60분간 분산을 진행하는 2차 초음파 혼합공정;과 상기 2차 초음파 혼합공정에서 형성된 분산물을 비드밀을 통해 분산시켜 이산화티탄의 분산입자가 10~150㎚의 크기를 가지도록 이산화티탄 입자크기 조절공정을 포함하여 이루어지는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법, 그에 의해 제조된 나노분산용액 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지가 개시된다.
Description
본 발명은 염료감응형 태양전지 광전극용 TiO2 나노분산용액 제조방법과 그 나노분산용액 및 그 나노분산용액을 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지에 관한 것이다.
염료감응형 태양전지(Dye-sensitized solar cell)는 가시광선을 흡수하여 전자를 생성하는 염료분자와 생성된 전자를 전달하는 나노입자 이산화티탄으로 이루어지는 산화물 반도체 전극을 이용한 광전기 화학적 태양전지로써 비정질 실리콘 태양전지에 버금가는 에너지 변환 효율을 가지고 있다.
실리콘의 제조방법이 쉽고, 생산단가가 비교적 저렴하기 때문에 대면적의 태양전지를 만드는데 적합한 기술이다.
이러한 염료감응형 태양전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 샌드위치 구조속에 투명유리위의 코팅된 투명전극에 나노입자로 구성된 다공성 티타니아 입자를 접착시킨 후 그 표면에 단분자층으로 코팅된 염료화합물과 그리고 두 전극사이에 있는 60~80㎛의 두께의 공간을 채우고 있는 산화환원용 전해질 용액으로 이루어진다.
상기 염료감응형 태양전지의 작용원리는 태양광이 전지에 입사되면 광양자는 염료화합물에 의하여 흡수된다. 염료화합물은 광흡수에 의해 여기상태가 되고 전자를 티타니아의 전도대로 보낸다. 반도체 산화물(TiO2) 전극으로 주입된 전자는 나노 입자간 계면을 통해 투명 전도성 막으로 전달되어 전류를 발생시키게 된다. 염료분자에 생성된 홀은 I-/I3 -쌍으로 이루어진 산화-환원 전해질에 의해 전자를 다시 받아 환원되어 염료감응 태양전지가 작동된다.
본 발명에서는 비표면적이 증가하여 많은 양의 염료가 투입되어 빛의 흡수에의한 전자 발생이 용이해지고 따라서 전자이동도가 증가될 뿐만 아니라, 재결합율이 감소하여 염료감응형 태양전지의 에너지 변화효율을 향상시킬 수 있는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄(TiO2) 나노분산용액의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 이산화티탄(TiO2) 나노분산용액을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 이산화티탄(TiO2) 나노분산용액을 이용하여 광전극을 형성한 염료감응형 태양전지를 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.
상기한 과제를 해결한 본 발명의 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법은 이산화티탄 나노입자 5~30중량부, 분산제 0.5~10중량부 및 알코올 용매 60~90중량부를 포함하는 조성물을 교반기에서 100~200rpm의 속도로 5시간 이상을 교반하는 1차 혼합공정;과 상기 1차 혼합공정에서 준비된 혼합물을 초음파 분산기에서 30~60분간 분산을 진행하는 2차 초음파 혼합공정;과 상기 2차 초음파 혼합공정에서 형성된 분산물을 비드밀을 통해 분산시켜 이산화티탄의 분산입자가 10~150㎚의 크기를 가지도록 이산화티탄 입자크기 조절공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이산화티탄 입자크기 조절 공정에서 비드밀에서 분산시키는 시간은 60 ~120분 이내인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분산제는 에폭시실란, 아크릴실란, 비닐실란, 소듐도데실설페이트, 폴리아크릴산 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 알코올 용매는 에탄올, 메탄올, 프로필알콜, 2-메톡시에탄올, 2-페톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-이소프로폭시에탄올, 하이트록시프로필 에탄올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노분산용액의 고형분 함량은 5~30중량%인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~40㎚인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 50~80㎚인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 100~150㎚인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 개시되는 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 따라 제조되며, 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~150㎚의 크기를 가지는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액을 제공한다.
여기서, 상기 나노분산용액의 고형분의 함량은 5~30중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다,
여기서, 상기 나노분산용액은 이산화티탄의 분산입자의 평균입경이 20㎚인 분산용액과 평균입경 60㎚인 분산용액을 1:1의 중량비로 혼합하여된 혼합용액인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노분산용액은 이산화티탄의 분산입자의 평균입경이 20㎚인 분산용액과 평균입경 60㎚인 분산용액과 평균입경 120㎚인 분산용액을 2:1:1의 중량비로 혼합하여 된 혼합용액인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공되는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법에 의해 완성되는 나노분산용액을 사용하여 광전극을 형성함으로써 비표면적이 증가하여 많은 양의 염료가 투입되어 빛의 흡수에 의한 전자 발생이 용이해지고 따라서 전자이동도가 증가될 뿐만 아니라, 재결합률이 감소하여 염료감응형 태양전지의 에너지 변환효율이 향상되게 되어, 염료감응형 태양전지의 효율을 향상시키는 효과를 가진다.
도 1 은 염료감응형 태양전지의 기본구조를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명에 사용된 이산화티탄 분말의 TEM사진이다.
도 3 은 본 발명에서 제공되는 나노분산용액을 사용하여 형성된 광전극층 형성의 예시를 도시한 것이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분산용액의 분산입도 측정값을 도시한 그래프이다.
도 2 는 본 발명에 사용된 이산화티탄 분말의 TEM사진이다.
도 3 은 본 발명에서 제공되는 나노분산용액을 사용하여 형성된 광전극층 형성의 예시를 도시한 것이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분산용액의 분산입도 측정값을 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서는 염료감응형 태양전지 광전극용 TiO2 나노분산용액 제조방법과 그 나노분산용액 및 그 나노분산용액을 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지에 관한 것을 제공한다.
본 발명에 따른 염료감응형 태양전지 광전극용 TiO2 나노분산용액 제조방법은 이산화티탄 나노입자 5~30중량부, 분산제 0.5~10중량부 및 알코올 용매 60~90중량부를 포함하는 조성물을 교반기에서 100~200rpm의 속도로 5시간 이상을 교반하는 1차 혼합공정;과 상기 1차 혼합공정에서 준비된 혼합물을 초음파 분산기에서 30~60분간 분산을 진행하는 2차 초음파 혼합공정;과 상기 2차 초음파 혼합공정에서 형성된 분산물을 비드밀을 통해 분산시켜 이산화티탄의 분산입자가 10~150㎚의 크기를 가지도록 이산화티탄 입자크기 조절공정을 포함하여 이루어진다.
상기 1차 혼합공정에서 사용되는 이산화티탄 나노입자는 우수한 광전효율을 가지기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 수열합성법으로 제조된 이산화티탄 10~20㎚급 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 이산화티탄 입자크기 조절 공정에서 비드밀에서 분산시키는 시간은 60~120분 이내인 것이 바람직하다. 상기 비드밀의 분산시간은 최종 제조된 분산용액내 이산화티탄의 분산입자 크기를 조절하기 위한 것으로, 만일, 그 분산시간이 60분 미만일 경우에는 분산상태가 좋지 못해 분산 입도분포가 정규분포를 하지 못하는 단점이 있고, 120분을 초과할 경우에는 과 분산을 초래하여 입자의 표면을 손상시켜 분산입자가 재 응집 되는 문제가 있다.
본 발명에 따르면, 상기 분산제는 금속알킬레이트 화합물을 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 에폭시실란, 아크릴실란, 비닐실란, 소듐도데실설페이트, 폴리아크릴산 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 좋다. 상기 분산제의 혼합량은 0.5~10중량부이며, 이때, 상기 혼합량이 0.5중량부 미만일 경우에는 이산화티탄 입자의 표면처리가 잘 되지 않아 분산이 양호 하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 10중량부를 초과할 경우에는 분산제가 불순물로 작용하여 분산입자의 고유의 기능을 잃는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 상기 알코올 용매는 에탄올, 메탄올, 프로필알콜, 2-메톡시에탄올, 2-페톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-이소프로폭시에탄올, 하이트록시프로필 에탄올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용한다. 그 혼합량은 60~90중량부를 포함하도록 구성하는 것이 바람직한데, 만일 상기 혼합량의 범위를 벗어날 경우에는 나노분산용액의 인쇄특성이 나빠져 광전극층을 형성하기 위한 코팅막 형성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 개시된 제조방법에 의해 제조된 상기 나노분산용액의 고형분 함량은 나노분산용액 총량에 대해 5~30중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 그 이유는 고형분의 함량이 5중량% 미만일 경우에는 코팅막 형성시 여러번 반복해서 코팅해야 되므로 막의 균일도가 나빠지는 문제가 있을 수 있고, 30중량%를 초과할 경우에는 점도가 증가되어 인쇄특성이 나빠지는 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~40㎚인 것, 또는 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 50~80㎚인 것, 또는 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 100~150㎚인 것인 나노분산용액일 수 있다. 이러한 본 발명의 한정은 비드밀을 통해 분산시 그 분산시간에 따라 조절하는 것으로, 그 시간에 따라 본 발명에서 목적하는 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~150㎚의 입자크기를 가지도록 조절할 수 있는 것이다.
이상과 같은 본 발명의 제조방법에 의해 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~150㎚의 크기를 가지는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액을 제공할 수 있다.
이때, 상기 나노분산용액의 고형분의 함량은 5~30중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 나노분산용액은 이산화티탄의 분산입자의 평균입경이 20㎚인 분산용액과 평균입경 60㎚인 분산용액을 1:1의 중량비로 혼합하여된 혼합용액일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 나노분산용액은 이산화티탄의 분산입자의 평균입경이 20㎚인 분산용액과 평균입경 60㎚인 분산용액과 평균입경 120㎚인 분산용액을 2:1:1의 중량비로 혼합하여 된 혼합용액일 수 있다.
상기와 같이, 이산화티탄의 분산입자 크기가 서로 다른 나노분산용액을 두 가지 또는 세 가지를 혼합하여 된 혼합용액일 때, 우수한 광전효율 특성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 개시되는 본 발명의 이산화티탄 나노분산용액을 염료감응형 태양전지의 제조시 광전극을 형성함에 사용함으로써 우수한 광전효율을 가지는 염료감응형 태양전지를 제공할 수 있는 것이다. 이때, 상기 나노분산용액을 사용하여 광전극층을 형성시 그 두께는 10~25㎛이내가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.
이때, 사용된 상기 나노분산용액의 이산화티탄의 평균입자크기가 도 3에 도시된 바와 같이, 도 3의 (a)와 같이 입자 크기가 균일한 분산용액을 도포하여 광전극층을 형성할 수 있으며, 또는 도 3의 (b)와 같이 이산화티탄의 평균입자크기가 작은 것과 큰 것이 혼용되도록 도포하여 광전극층을 형성할 수 있다. 바람직하게 도 3의 (a)와 같이 균일한 평균입자크기를 가지는 이산화티탄 나노분산용액을 사용할 경우에는 그 평균입자크기는 20㎚수준일 때, 광전효율이 우수하고, 보다 바람직하게는 도3의 (b)와 같이 이산화티탄의 평균입자크기가 작은 것과 큰 것이 혼용되었을 때 광전효율이 더욱 우수하다.
상기 염료감응형 태양전지의 제작은 특히 한정하지 않으며, 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다. 예로써, 일반적으로 FTO 유리를 세정하고, 40mM의 TiCl4 수용액에 1Hr 정도 침적시켜 재결합 방지층을 형성하고, 분산된 TiO2 용액을 스크린프린팅 또는 닥터브레드 방법으로 일정한 두께를 가지도록 코팅하여 광전극층을 형성한다. 이상의 공정을 거친 다음 형성된 광전극을 450~500℃ 온도에서 소성을 하여 불순물을 제거한다. 이렇게 소성된 광전극 기판 위에 염료용액에 약 12Hr 이상 침적시켜 다공성 TiO2 코팅막 사이로 염료가 충분히 침투하게 만든다. 대항전극인 상판전극은 백금(Pt)을 코팅한 후 450~500℃ 온도에서 소성을 하여 불순물을 제거한다. 이렇게 제작된 광전극과 상판전극을 격벽재료를 이용하여 합착한다. 이때, 상판전극에 온도를 올리면서 천천히 가압을 하면서 강하게 합착한다. 그리고, 상판전극의 구멍을 통해 전해질을 주입하고 봉지하여 염료감응형 태양전지 소자를 완성하게 된다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 바람직한 예시로, 하기 실시예들로 인하여 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형 가능한 것이다.
[실시예 1]
수열합성으로 제조된 10~20㎚급의 이산화티탄 나노입자 분말을 준비하고, 분산제 아크릴실란을 준비하고, 용매로 에탄올을 준비한 다음, 이산화티탄 나노입자 분말 5~30중량부, 분산제 0.5~10중량부 및 용매 60~95중량부를 포함하도록 혼합교반기에 투입하여 교반속도 100~200rpm 수준으로 5시간동안 교반하여 분산시켜 1차 혼합물을 준비하고, 그 혼합물을 다시 초음파 분산기에서 30분간 분산시켜 2차 초음파 혼합한다. 상기 초음파 혼합된 혼합물을 다시 비드밀을 통해 120분간 분산시켜 이산화티탄의 입자크기가 10~40㎚급의 분산용액을 제조하였으며, 그 평균입경은 20㎚수준이었다. 이때, 고형분의 함량은 분산용액 총량에 대해 10중량% 수준이었다.
상기와 같이 제조된 분산용액의 분산입도를 측정하여 보았으며, 그 분산입도의 측정은 입자분석기 (Model : Microtrac S3500)에 의해 측정하였고, 그 결과는 도 4에 도시된 바와 같이 10~40㎚급의 소립자형태임을 알 수 있었다.
[실시예 2]
비드밀에서 분산시간을 90분간 분산시켜 이산화티탄의 입자크기가 50~80㎚급의 분산용액을 준비한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 분산용액을 준비하였다. 이때, 이산화티탄의 평균입경은 60㎚수준이었고, 고형분의 함량은 10중량%수준이었다.
상기와 같이 제조된 분산용액의 분산입도를 측정하여 보았으며, 그 분산입도의 측정은 입자분석기 (Model : Microtrac S3500)에 의해 측정하였고, 그 결과는 도 5에 도시된 바와 같이 50~80㎚급의 중립자형태임을 알 수 있었다.
[실시예 3]
비드밀에서 분산시간을 60분간 분산시켜 이산화티탄의 입자크기가 100~120㎚급의 분산용액을 준비한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 분산용액을 준비하였다. 이때, 이산화티탄의 평균입경은 120㎚수준이었고, 고형분의 함량은 10중량%수준이었다.
상기와 같이 제조된 분산용액의 분산입도를 측정하여 보았으며, 그 분산입도의 측정은 입자분석기 (Model : Microtrac S3500)에 의해 측정하였고, 그 결과는 도 6에 도시된 바와 같이 100~150㎚급의 대립자형태임을 알 수 있었다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 준비된 분산용액과 실시예3에서 준비된 분산용액을 1:1의 중량비로 혼합하여 혼합용액을 준비하였다. 이때, 고형분의 함량은 10중량%수준이었다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서 준비된 분산용액과 실시예 2에서 준비된 분산용액 및 실시예 3에서 준비된 분산용액을 2:1:1의 중량비로 혼합하여 혼합용액을 준비하였다. 이때, 고형분의 함량은 10중량%수준이었다.
이상의 실시예 1~5에서 준비된 이산화티탄 분산용액의 구성하는 이산화티탄 분산입자의 크기의 평균입경에 따른 비표면적을 측정하여 하기 표 1에 나타내었고, 실시예 1~5에서 준비된 이산화티탄 분산용액을 사용하여 통상의 방법으로 염료감응형 태양전지 소자를 준비하고, 각각의 광전효율을 측정하여 비표면적에 따른 광전효율을 비교하여 보았다. 또한, 실시예 4 및 5와 같이, 서로 다른 평균입경과 비표면적을 가지는 것을 중량비로 혼합하여 그 광전효율을 측정하였다.
그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 상기 이산화티탄 분산용액을 사용하여 형성된 광전극층 적층은 그 두께가 10~20㎛수준이 되도록 하였다.
| 구 분 | 평균입경(nm) | 비표면적(m2/g) | 비 고 |
| 실시예 1 | 20 | 125 | |
| 실시예 2 | 60 | 80 | |
| 실시예 3 | 120 | 50 |
| 구 분 | Voc(V) | Jsc(mA/㎠) | Fill Factor(%) | 광전효율(%) |
| 실시예 1 | 0.67 | 17.81 | 67.85 | 8.10 |
| 실시예 2 | 0.65 | 17.55 | 68.45 | 7.81 |
| 실시예 3 | 0.64 | 17.21 | 68.35 | 7.53 |
| 실시예 4 | 0.69 | 17.95 | 68.46 | 8.48 |
| 실시예 5 | 0.71 | 18.25 | 68.55 | 8.88 |
표 2에서, 광전효율 시험은 단락전류(short circuit current:Isc(mA/㎠)), 개방전압(open circuit voltage: Voc(V)), 광전변환효율(photoelectric conversion efficiency:η) 및 충진계수(fill factor)를 포함하였다.
* 광전효율(η) 측정방법: 효율 측정은 Keithley 236 Source Measurement 와 Solar simulator( 300W simulator models 81150, Spectra physics.Co. )를 사용하여 표준조건( AM 1.5, 100mW/cm2 25℃)에서 측정을 하였으며, 그 결과는 하기 식 1에 의해 산출하였다.
< 식 1 >
FF: 충진계수
V oc : 개방전압
I sc : 단락전류
P in : 입사 에너지
상기 표 2에서 나타난 결과를 살펴보면, 본 발명에 따라 제조된 이산화티탄 나노분산용액을 사용하여 광전극을 형설하였을 때 광전효율이 향상됨을 알 수 있었다.
즉, 분산용액에 함유된 이산화티탄의 입자크기가 균질할 경우, 그 평균입경이 20㎚급의 분산용액(실시예 1)을 사용하여 광전극을 형성하였을 경우, 실시예 2와 3의 평균입경이 크고 비표면적이 작은 것에 비해 광전효율이 우수함을 알 수 있다. 이는 비표면적이 클수록 광전효율이 향상되는 것임을 알 수 있었다.
이는 Ru계 염료를 흡착시보다 많은 양이 흡착되어 전자 방출이 많아지므로 광전효율이 높게 나타나게 되는 것으로 판단된다.
특히, 실시예 4와 5에서 적용된 혼합용액을 사용하였을 경우, 즉, 이산화티탄의 평균입경이 작은 것과 큰 것을 적정중량비로 혼합하여 된 분산용액을 사용하여 광전극을 형성하였을 경우에 광전효율이 매우 우수해짐을 알 수 있었다.
이상에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제공되는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액의 제조방법에 의해 제조된 나노분산용액을 염료감응형 태양전지에 적용할 경우 매우 우수한 광전효율을 가지는 태양전지 소자를 제공할 수 있는 것이다.
즉, 입자가 작을수록 비표면적이 커져 염료 흡착량이 많아지고 이에 따라 광전효율이 향상되는 결과를 얻을 수 있었고, 미립자와 중립자 또는 대립자를 혼합 하였을때 광전효율이 향상되는 것을 볼 수 있다. 이는 혼합액으로 코팅된 전극이 염료를 흡착량이 증가하여 전자를 많이 방출하고, 또한 발생된 전자는 코팅막의 공극(Hole)에서의 손실 및 전해질과 재결합이 줄어들어, 단일 용액을 사용할 때 보다 발생된 전자가 광전극을 따라 잘 전달됨을 알 수 있었다.
Claims (13)
- 이산화티탄 나노입자 5~30중량부, 분산제 0.5~10중량부 및 알코올 용매 60~90중량부를 포함하는 조성물을 교반기에서 100~200rpm의 속도로 5시간 이상을 교반하는 1차 혼합공정;과
상기 1차 혼합공정에서 준비된 혼합물을 초음파 분산기에서 30~60분간 분산을 진행하는 2차 초음파 혼합공정;과
상기 2차 초음파 혼합공정에서 형성된 분산물을 비드밀을 통해 분산시켜 이산화티탄의 분산입자가 10~150㎚의 크기를 가지도록 이산화티탄 입자크기 조절공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이산화티탄 입자크기 조절 공정에서 비드밀에서 분산시키는 시간은 60~120분 이내인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 분산제는 에폭시실란, 아크릴실란, 비닐실란, 소듐도데실설페이트, 폴리아크릴산 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 알코올 용매는 에탄올, 메탄올, 프로필알콜, 2-메톡시에탄올, 2-페톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-이소프로폭시에탄올, 하이트록시프로필 에탄올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노분산용액의 고형분 함량은 5~30중량%인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~40㎚인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 50~80㎚인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노분산용액의 이산화티탄의 분산입자 크기가 100~150㎚인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법.
- 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항 기재의 제조방법에 의해 제조되는 것으로 이산화티탄의 분산입자 크기가 10~150㎚의 크기를 가지는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액.
- 제 9 항에 있어서,
상기 나노분산용액의 고형분의 함량은 5~30중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액.
- 제 9 항에 있어서,
상기 나노분산용액은 이산화티탄의 분산입자의 평균입경이 20㎚인 분산용액과 평균입경 60㎚인 분산용액을 1:1의 중량비로 혼합하여된 혼합용액인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액.
- 제 9 항에 있어서,
상기 나노분산용액은 이산화티탄의 분산입자의 평균입경이 20㎚인 분산용액과 평균입경 60㎚인 분산용액과 평균입경 120㎚인 분산용액을 2:1:1의 중량비로 혼합하여된 혼합용액인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액.
- 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항 기재의 제조방법에 의해 제조된 이산화티탄 나노분산용액을 이용하여 도포막 10~25㎛의 광전극층을 형성하여 되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
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| KR1020120153513A KR101383544B1 (ko) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | 염료감응형 태양전지 광전극용 이산화티탄 나노분산용액 제조방법과 그 나노분산용액 및 그 나노분산용액을 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지 |
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| CN105489382A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-13 | 青岛能迅新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池光阳极传输层浆料及其制备方法 |
| CN111615267A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-01 | 成都怀慈福佑电子科技有限公司 | 一种通过印刷电子技术制备生物可降解电子器件的制备方法 |
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- 2012-12-26 KR KR1020120153513A patent/KR101383544B1/ko active IP Right Grant
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