KR101419596B1 - Method of manufacturing of flexible dye-sensitized solar cells with excellent sealability and dye-sensitized solar cells manufactured by thereof - Google Patents
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Abstract
고분자-금속기판 간 계면접착력 향상을 통해 밀봉성이 우수한 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 플렉서블 염료감응 태양전지에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법은 고분자 기판을 마련한 후, 상기 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리(plasma treatment)하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계; 금속기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계; 상기 반도체 전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 상대전극의 금속기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 접착제층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell excellent in sealing property through improvement of interfacial adhesion between a polymer and a metal substrate, and a flexible dye-sensitized solar cell manufactured thereby.
A method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell according to the present invention includes: preparing a polymer substrate; subjecting the surface of the polymer substrate to plasma treatment; Forming a semiconductor oxide electrode on the plasma-treated polymer substrate to form a semiconductor electrode; Forming a catalyst layer on a metal substrate to form a counter electrode; Bonding the plasma-treated polymer substrate of the semiconductor electrode and the metal substrate of the counter electrode to form an adhesive layer; And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀봉성이 우수한 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 플렉서블 염료감응 태양전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
염료감응 태양전지(Dye-sensitized solar cells; DSSCs)는, 기존의 p-n 접합에 의한 실리콘 태양전지와 달리, 가시광선의 빛을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성 재료로 하는 광 전기화학적 태양전지이다.Dye-sensitized solar cells (DSSCs), unlike silicon solar cells by conventional pn junctions, are a dye molecule capable of generating electron-hole pairs by absorbing visible light rays And a transition metal oxide that transfers generated electrons as a main constituent material.
일반적으로, 염료감응 태양전지는 서로 대향되는 두 기판 사이에 빛을 받아 전자를 발생시키는 염료 분자가 흡착된 다공성의 전이금속 산화물층과, 상기 전이금속 산화물층과 대향되는 촉매박막전극, 및 이들 사이에 개재된 전해질로 이루어져 있다.In general, a dye-sensitized solar cell includes a porous transition metal oxide layer on which dye molecules that generate light by receiving light between two opposing substrates are adsorbed, a catalyst thin film electrode facing the transition metal oxide layer, And the electrolyte is interposed between the electrodes.
이러한 염료감응 태양전지의 구성요소 중 기판으로는 도전성 투명전극이 코팅된 유리기판을 주로 사용하였으나, 최근 플렉서블(flexible)한 염료감응 태양전지의 도입으로 인해 금속기판 또는 고분자 필름의 플렉서블 기판으로 대체되고 있다.Among the components of the dye-sensitized solar cell, a glass substrate coated with a conductive transparent electrode is mainly used as a substrate. However, recently, a flexible substrate of a metal substrate or a polymer film has been replaced with a flexible dye- have.
그러나, 고분자 필름은 표면에너지가 낮고, 금속기판은 표면에너지가 높아서 필름형 또는 액상 실링제를 이용한 이종재질의 기판 접합시 상호 실링(sealing) 특성이 좋지 않다.However, since the polymer film has low surface energy and the metal substrate has high surface energy, the sealing properties are poor when a substrate made of a different material using a film type or liquid type sealing agent is bonded.
이에 따라, 필름형 실링제 사용시 열압착을 추가로 실시하고, 액상 실링제 사용시 후처리를 추가로 실시하여 고분자-금속기판 간의 실링 특성을 개선하고 있으나, 이는 공정 추가로 인해 생산성이 저하되고, 추가적인 설비 구매 비용으로 인해 제조 단가 상승의 원인이 된다. Accordingly, when the film-type sealing agent is used, thermal compression is additionally performed, and further post-treatment is performed when using the liquid-state sealing agent to improve the sealing characteristics between the polymer and the metal substrate. However, The cost of purchasing the equipment causes the manufacturing unit price to rise.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제2007-0035919호(2007.04.02. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 고분자 기판을 사용하는 반도체 전극과 금속 기판을 사용하는 대향전극을 포함하는 염료감응 태양전지에 대하여 개시하고 있다. A related prior art is Korean Patent Publication No. 2007-0035919 (published on April 02, 2007), which discloses a dye-sensitized solar cell comprising a semiconductor electrode using a polymer substrate and a counter electrode using a metal substrate Lt; / RTI >
본 발명의 목적은 고분자-금속기판의 이종재질 접합 시, 계면접착력 향상을 통해 우수한 밀봉성을 갖을 수 있는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법을 제공하고, 그에 의해 제조되어 밀봉성이 우수한 플렉서블 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell capable of achieving excellent sealability by improving interfacial adhesion when a polymer-metal substrate is bonded to a heterogeneous material, and to provide a flexible dye- Thereby providing a solar cell.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법은 고분자 기판을 마련한 후, 상기 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리(plasma treatment)하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계; 금속기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계; 상기 반도체 전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 상대전극의 금속기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 접착제층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell, comprising: plasma treating a surface of a polymer substrate after preparing a polymer substrate; Forming a semiconductor oxide electrode on the plasma-treated polymer substrate to form a semiconductor electrode; Forming a catalyst layer on a metal substrate to form a counter electrode; Bonding the plasma-treated polymer substrate of the semiconductor electrode and the metal substrate of the counter electrode to form an adhesive layer; And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법은 고분자 기판을 마련한 후, 상기 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계; 금속기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계; 상기 상대전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 반도체 전극의 금속기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 접착제층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell, comprising: preparing a polymer substrate and then plasma-treating the surface of the polymer substrate; Forming a catalyst layer on the plasma-treated polymer substrate to form a counter electrode; Forming a semiconductor oxide electrode on a metal substrate to form a semiconductor electrode; Bonding the plasma-treated polymer substrate of the counter electrode and the metal substrate of the semiconductor electrode to form an adhesive layer; And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법은 고분자 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계; 상기 반도체 산화물 전극이 형성된 고분자 기판의 접합 예정 영역을 플라즈마 처리하는 단계; 금속기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계; 상기 반도체 전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 상대전극의 금속기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 접착체층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell, including: forming a semiconductor oxide electrode on a polymer substrate to form a semiconductor electrode; Plasma processing the predetermined area to be joined of the polymer substrate on which the semiconductor oxide electrode is formed; Forming a catalyst layer on a metal substrate to form a counter electrode; Bonding the plasma-treated polymer substrate of the semiconductor electrode and the metal substrate of the counter electrode to form an adhesive layer; And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법은 고분자 기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계; 상기 상대전극이 형성된 고분자 기판의 접합 예정 영역을 플라즈마 처리하는 단계; 금속기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계; 상기 상대전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 반도체 전극의 금속기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 접착체층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell, comprising: forming a catalyst layer on a polymer substrate to form a counter electrode; Plasma processing the predetermined area to be joined of the polymer substrate on which the counter electrode is formed; Forming a semiconductor oxide electrode on a metal substrate to form a semiconductor electrode; Bonding the plasma-treated polymer substrate of the counter electrode and the metal substrate of the semiconductor electrode to form an adhesive layer; And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
본 발명에 따르면 고분자 기판 표면의 플라즈마 처리(Plasma Treatment)를 통해 고분자 기판의 표면에너지를 높임으로써, 실링제 도포 시 젖음성을 향상시켜 고분자-금속기판 간 계면접착력 향상을 통해 밀봉성이 우수한 플렉서블 염료감응 태양전지를 제작할 수 있다.According to the present invention, by increasing the surface energy of the polymer substrate through plasma treatment of the surface of the polymer substrate, the wettability during the application of the sealing agent can be improved to improve the interfacial adhesion between the polymer and the metal substrate, Solar cells can be manufactured.
본 발명에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지는 플라즈마 처리된 고분자 기판을 이용함으로써 고분자-금속기판 간의 계면접착력이 향상되어 밀봉성이 우수하다.
The flexible dye-sensitized solar cell according to the present invention improves the interfacial adhesion between the polymer-metal substrate by using the plasma-treated polymer substrate, and thus the sealing performance is excellent.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 전·후의 고분자 필름의 접촉각(contact angle)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 단면도이다.
1 is a process flow diagram illustrating a method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a contact angle of the polymer film before and after the plasma treatment according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 본 명세서에서 어떤 막이 다른 막 또는 기판의 "위"에 있다라고 기재된 경우, 상기 어떤 막이 상기 다른 막 또는 기판의 위에 직접 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 다른 막이 개재될 수도 있다. 첨부 도면에서, 막들 및 영역들의 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부 도면에 도시된 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. 첨부 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention. In the present specification, when a film is described as being "on" another film or substrate, it may be directly on top of the other film or substrate, and a third other film in between may be intervening. In the accompanying drawings, the thicknesses and sizes of the films and regions are exaggerated for clarity of the description. Accordingly, the present invention is not limited by the relative size or spacing shown in the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 밀봉성이 우수한 플렉서블(Flexible) 염료감응 태양전지(Dye-sensitized solar cells; DSSCs)의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 플렉서블 염료감응 태양전지에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements throughout. FIG. 1 is a perspective view of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.1 is a process flow diagram illustrating a method of fabricating a flexible dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법은 고분자 기판 마련 단계(S110), 고분자 기판 플라즈마 처리(plasma treatment) 단계(S120), 반도체 산화물 전극 형성 단계(S130), 상대전극(counter electrode) 형성 단계(S140), 접합 단계(S150), 전해질(electrolyte) 주입 단계(S160) 및 밀봉 단계(S170)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, a method of fabricating a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention includes preparing a polymer substrate S110, a polymer substrate plasma treatment S120, A counter electrode forming step S140, a bonding step S150, an electrolyte injecting step S160, and a sealing step S170.
고분자 기판 마련 단계(S110)에서는 반도체 전극 또는 상대전극의 기판으로 사용하기 위한 투명 전도성층이 코팅된 고분자 필름을 마련한다.In the step of preparing a polymer substrate (S110), a polymer film coated with a transparent conductive layer for use as a substrate of a semiconductor electrode or a counter electrode is provided.
고분자 필름은, 일례로, 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴레에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 폴리이미드(Polyimide; PI) 등으로 형성할 수 있다. 이들 중 선택된 하나 또는 선택된 둘 이상을 포함하여 형성할 수 있다.The polymer film may be formed of, for example, polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), and polyimide (PI). And one selected from the above, or two or more selected.
투명 전도성층은 투명한 전도성 물질, 일례로 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)으로 형성할 수 있다.The transparent conductive layer may be formed of a transparent conductive material, for example, indium tin oxide (ITO).
이러한 고분자 기판은 염료감응 태양전지가 플렉서블(flexible)한 특성을 만족할 수 있도록 1mm 이하의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 고분자 기판의 두께가 1mm를 초과하는 경우, 플렉서블한 특성 확보가 어려울 수 있다.
The polymer substrate is preferably formed to have a thickness of 1 mm or less so as to satisfy the flexible characteristics of the dye-sensitized solar cell. At this time, when the thickness of the polymer substrate exceeds 1 mm, it may be difficult to secure flexible characteristics.
고분자 기판 플라즈마 처리 단계(S120)에서는 마련된 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리한다.In the polymer substrate plasma processing step (S120), the surface of the prepared polymer substrate is subjected to plasma treatment.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 전·후의 고분자 기판의 접촉각(contact angle)을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the contact angle of the polymer substrate before and after the plasma treatment according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고분자 기판 마련 단계(S110)에서 마련된 통상의 고분자 필름은 표면에너지가 낮아서 도 2의 (a)에 도시된 것처럼 대략 83°의 접촉각(θ1)을 갖는 것으로 알려져 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, it is known that a conventional polymer film prepared in the polymer substrate preparation step S110 has a low surface energy and has a contact angle? 1 of about 83 ° as shown in FIG. 2 (a) have.
고분자 필름의 낮은 표면에너지는 상대전극용 금속기판과의 접합 시에 낮은 접착력의 원인으로 작용한다. 그러나, 고분자 필름과 금속기판 모두에 대해서 접착력이 우수한 실링제는 구하기 어렵다.The low surface energy of the polymer film acts as a cause of low adhesive strength when bonded to the metal substrate for the counter electrode. However, it is difficult to obtain a sealing agent having excellent adhesion to both the polymer film and the metal substrate.
따라서, 본 발명에서는 일반적인 실링제를 이용함에 있어서 고분자 필름의 낮은 표면에너지를 개선하기 위하여 플라즈마 처리를 도입하였으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.Therefore, in the present invention, in order to improve the low surface energy of the polymer film in using a general sealing agent, a plasma treatment is introduced, which will be described later.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고분자 필름의 낮은 표면에너지를 개선하기 위해 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리한다.As described above, according to the present invention, the surface of the polymer substrate is plasma-treated to improve the low surface energy of the polymer film.
이때, 플라즈마 처리는 통상의 진공 플라즈마 또는 상압 플라즈마를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리는 저가의 공정을 위해 상압 플라즈마로 실시하는 것이 보다 바람직하다.At this time, it is preferable that the plasma treatment is performed using a normal vacuum plasma or an atmospheric plasma. It is more preferable that the plasma treatment is performed with an atmospheric plasma for a low-cost process.
플라즈마 처리에 사용하는 처리 가스에 따라 표면특성이 달라지는 바, 본 발명에서는 플라즈마 처리 가스로 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.The surface characteristics depend on the process gas used in the plasma process. In the present invention, oxygen (O 2 ) gas can be used as the plasma process gas.
이 경우, 플라즈마 처리 시 산소 플라즈마 발생을 통해 고분자 기판의 표면에너지가 높아지는데, 이때에는 도시된 도 2의 (b)와 같이 고분자 필름의 접촉각(θ2)이 13°를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
In this case, the surface energy of the polymer substrate is increased through the generation of oxygen plasma during the plasma treatment, and it is confirmed that the contact angle ( 2 ) of the polymer film is 13 ° as shown in FIG. 2 (b).
반도체 산화물 전극 형성 단계(S130)에서는 표면이 플라즈마 처리된 고분자 기판 또는 별도로 마련된 금속기판의 표면 상에 반도체 산화물 전극을 형성한다.In the step of forming a semiconductor oxide electrode (S130), a semiconductor oxide electrode is formed on the surface of the polymer substrate or the surface of the separately provided metal substrate.
이때, 반도체 산화물 전극은 다공성 금속 산화물 반도체층과 다공성 금속 산화물 반도체층에 흡착된 염료층으로 구성할 수 있다.At this time, the semiconductor oxide electrode may be composed of a porous metal oxide semiconductor layer and a dye layer adsorbed on the porous metal oxide semiconductor layer.
다공성 금속 산화물 반도체층은 전이 금속 산화물을 포함하는 금속 산화물들 중 적어도 하나의 산화물 반도체 입자들로 형성할 수 있다. 예를 들어, 전이 금속 산화물로는 이산화티탄(TiO2), 이산화주석(SnO2), 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화규소(SiO2), 산화마그네슘(MgO), 오산화니오븀(Nb2O5), 산화아연(ZnO) 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼용하여 사용할 수 있다. 다공성 금속 산화물 반도체층은 광 효율 향상을 위하여 아나타제형의 이산화티탄(TiO2)으로 형성하는 것이 바람직하다. 다공성 금속 산화물 반도체층의 형성 물질은 상술한 물질들에 특별히 한정되는 것은 아니다. 다공성 금속 산화물 반도체층은, 일례로, 평균 입경 5nm 내지 30nm인 나노(nano)급 사이즈의 입자 크기를 가지는 산화물 반도체 입자들로 형성할 수 있다.The porous metal oxide semiconductor layer may be formed of oxide semiconductor particles of at least one of metal oxides including a transition metal oxide. For example, a transition metal oxide is titanium dioxide (TiO 2), dioxide, tin (SnO 2), zirconium dioxide (ZrO 2), silicon dioxide (SiO 2), magnesium oxide (MgO), phosphorus pentoxide and niobium (Nb 2 O 5 ), Zinc oxide (ZnO), or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. The porous metal oxide semiconductor layer is preferably formed of anatase-type titanium dioxide (TiO 2 ) in order to improve the light efficiency. The material forming the porous metal oxide semiconductor layer is not particularly limited to the above-mentioned materials. The porous metal oxide semiconductor layer may be formed of oxide semiconductor particles having a particle size of, for example, nano-sized particles having an average particle diameter of 5 nm to 30 nm.
다공성 금속 산화물 반도체층은 스크린 인쇄(screen printing), 닥터 블레이딩 (doctor blading), 스프레이 코팅(spray coating) 등에서 선택된 하나 이상의 방법으로 형성할 수 있다.The porous metal oxide semiconductor layer may be formed by one or more methods selected from screen printing, doctor blading, spray coating and the like.
일례로, 유기 용액 내에 다공성의 금속 산화물 입자들 및 고분자 바인더가 분산되어 있는 페이스트를 플라즈마 처리된 고분자 기판 또는 금속기판 표면 상에 도포한 후 열처리하여 다공성 금속 산화물 반도체층을 형성할 수 있다. For example, a paste in which porous metal oxide particles and a polymer binder are dispersed in an organic solution may be coated on a plasma-treated polymer substrate or a surface of a metal substrate, followed by heat treatment to form a porous metal oxide semiconductor layer.
염료층은 다공성 금속 산화물 반도체층의 표면에 흡착되어 태양광에 의해 여기 전자를 생성할 수 있는 염료 분자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 염료층은 금속 복합체로 형성될 수 있으며, 이 경우, Ruthenium 535-bisTBA(N719) 또는 Ruthenium 620-1H3TBA(Black dye) 등의 루테늄 착체 같은 염료 분자들로 이루어질 수 있다. 이와는 다르게, 염료층은 유기 염료(organic dye), 양자점(quantum-dot) 또는 자연 염료(natural dye) 중 적어도 하나의 염료 분자들로 이루어질 수 있다. 염료층은 태양광에 의해 여기 전자를 생성할 수 있는 염료 분자들이라면 특별히 이에 한정되지 않는다.The dye layer may include at least one of dye molecules adsorbed on the surface of the porous metal oxide semiconductor layer and capable of generating excited electrons by sunlight. For example, the dye layer may be formed of a metal complex, in which case it may consist of dye molecules such as ruthenium complexes such as Ruthenium 535-bisTBA (N719) or Ruthenium 620-1H3 TBA (Black dye). Alternatively, the dye layer may be comprised of at least one dye molecule, such as an organic dye, a quantum-dot, or a natural dye. The dye layer is not particularly limited as long as it is dye molecules capable of generating excited electrons by sunlight.
일례로, 태양광에 의해 여기 전자를 생성할 수 있는 염료 분자들을 포함하는 0.05Mm 에탄올과 n-부탄올 혼합 염료용액에 산화물 전극을 6~24시간 침지시켜 다공성 금속 산화물 반도체층의 표면에 염료를 흡착시켜 염료층을 형성할 수 있다.For example, an oxide electrode is immersed in a 0.05 Mm ethanol / n-butanol mixed dye solution containing dye molecules capable of generating excited electrons by sunlight for 6 to 24 hours to adsorb a dye on the surface of the porous metal oxide semiconductor layer To form a dye layer.
이를 통해, 고분자 기판 또는 금속기판, 및 표면에 염료층이 흡착된 다공성 금속 산화물 반도체층을 포함하는 반도체 전극을 완성한다. 반도체 전극은 작동전극(working electrode)이 된다.
Through this, a semiconductor substrate including a polymer substrate or a metal substrate and a porous metal oxide semiconductor layer on the surface of which a dye layer is adsorbed is completed. The semiconductor electrode becomes a working electrode.
상대전극 형성 단계(S140)에서는 표면이 플라즈마 처리된 고분자 기판 또는 금속기판 중 상기 반도체 산화물 전극이 형성된 기판과 다른 이종의 기판 표면 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 완성한다.In the counter electrode formation step S140, a catalyst layer is formed on the surface of the plasma-treated polymer substrate or the metal substrate other than the substrate on which the semiconductor oxide electrode is formed, thereby completing the counter electrode.
이때, 금속기판은 스테인리스 스틸(stainless steel), 철(Fe), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중에서 하나 이상을 포함하는 재질로 형성할 수 있다. 바람직하게, 금속기판은 전해질에 대한 내식성이 우수한 스테인리스 스틸 또는 내식성 개선 코팅을 적용한 스테인리스 스틸로 형성할 수 있다.At this time, the metal substrate may be formed of a material including at least one of stainless steel, iron (Fe), titanium (Ti), aluminum (Al), and nickel (Ni) Preferably, the metal substrate may be formed of stainless steel having excellent corrosion resistance to an electrolyte or stainless steel to which a corrosion-resisting coating is applied.
금속기판은 플렉서블(flexible)한 특성과 투광성을 갖도록 1㎜ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 금속기판의 두께가 1mm를 초과하는 경우, 플렉서블한 특성 확보가 어렵다. 다만, 금속기판의 두께를 0.01mm 이하로 형성할 경우 기판 제조 비용이 크게 증가할 수 있으므로, 금속기판은 0.01mm 내지 1mm의 두께를 갖는 것이 보다 바람직하다. The metal substrate preferably has a thickness of 1 mm or less so as to have a flexible characteristic and a light transmitting property. When the thickness of the metal substrate exceeds 1 mm, it is difficult to secure flexible characteristics. However, when the thickness of the metal substrate is set to 0.01 mm or less, the manufacturing cost of the substrate may be greatly increased. Therefore, it is more preferable that the metal substrate has a thickness of 0.01 mm to 1 mm.
촉매층은 전해질층이 요오드계 산화환원 전해질(redox iodide electrolyte)을 포함하는 경우, 백금(Pt), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 또는 카본블랙(carbon balck) 등으로 형성할 수 있다.The catalyst layer may be formed of platinum (Pt), carbon nanotube (CNT), carbon black or the like when the electrolyte layer includes an iodine redox iodide electrolyte.
촉매층은 금속기판 또는 표면이 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 백금(Pt), 탄소나노튜브(CNT) 또는 카본블랙(carbon balck)을 포함하는 용액을 코팅한 후 열처리하여 형성할 수 있다.The catalyst layer may be formed by coating a solution containing platinum (Pt), carbon nanotubes (CNT), or carbon black on a metal substrate or a polymer substrate having a surface treated with plasma, followed by heat treatment.
일례로, 촉매층을 백금(Pt)으로 형성할 경우, 기판 상에 약 10mM의 백금 이온이 포함되어 있는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol ) 용액을 1000RPM의 속도로 스핀 코팅(spin coating) 한 후, 약 400~500℃의 온도로 20~60분간 열처리하여 형성할 수 있다. 이때, 촉매층 형성 전, 미세 드릴(drill) 혹은 레이저(laser)를 사용하여 기판의 일부 영역을 관통하도록 식각하여 기판에 적어도 하나 이상의 전해질 주입구를 형성할 수 있다.For example, when the catalyst layer is formed of platinum (Pt), isopropyl alcohol containing about 10 mM of platinum ions on the substrate alcohol) was applied by spin-coating (spin coating) at a rate of 1000RPM the solution, at a temperature of about 400 ~ 500 ℃ can be formed by heating 20 to 60 minutes. At this time, before formation of the catalyst layer, at least one electrolyte injection hole may be formed in the substrate by etching to penetrate a part of the substrate using a drill or a laser.
도 1에서는 반도체 산화물 전극을 형성한 후, 상대전극을 형성하는 것으로 도시하였으나, 이와는 달리 상대전극을 형성한 후 반도체 산화물 전극을 형성해도 무방하다.
1, a counter electrode is formed after the semiconductor oxide electrode is formed. Alternatively, a counter electrode may be formed and then a semiconductor oxide electrode may be formed.
접합 단계(S150)에서는 반도체 전극의 바깥 둘레를 따라 폐루프(closed loop) 형상으로 실링제를 도포한 후 반도체 전극과 상대전극이 소정 공간을 사이에 두고 상호 대향하도록 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판을 정렬한 다음 실링제를 통해 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판을 합착시킨다.In the joining step S150, a sealant is applied in a closed loop shape along the outer circumference of the semiconductor electrode, and then the polymer substrate and the metal substrate, which are plasma-treated so that the semiconductor electrode and the counter electrode face each other with a predetermined space therebetween, And then the plasma-treated polymer substrate and the metal substrate are bonded together through a sealing agent.
플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판은 실링제에 의해 가장자리를 따라 서로 접합되어 실링(sealing)되고, 이들 두 기판 사이에는 접착제층이 형성된다.The plasma-treated polymer substrate and the metal substrate are bonded to each other along the edges by a sealing agent, and an adhesive layer is formed between these two substrates.
이때, 실링제는 통상의 필름형 실링제이거나 혹은 액상형 실링제일 수 있다. 액상형 실링제는, 일례로, 썰린(SURLYN;Du Pont사의 상품명)을 사용할 수 있다. 따라서, 접착제층은 필름형 실링제 또는 액상형 실링제로 형성될 수 있다.
At this time, the sealing agent may be a conventional film-type sealing agent or a liquid-type sealing agent. As the liquid type sealing agent, for example, SURLYN (trade name of Du Pont) may be used. Thus, the adhesive layer may be formed of a film-type sealing agent or a liquid-type sealing agent.
기존 플렉서블 염료감응 태양전지는 고분자 기판과 금속기판 사이의 큰 표면에너지 차에 의해 계면접착력이 낮아 실링 특성이 좋지 않았다.In the conventional flexible dye-sensitized solar cell, due to the large surface energy difference between the polymer substrate and the metal substrate, the interfacial adhesion was low and the sealing characteristics were not good.
본 발명의 접합 단계(S150)에서는 금속기판과 플라즈마 처리에 의해 표면에너지가 높아진 고분자 기판을 접합하는데, 이 경우 표면에너지가 높아진 고분자 기판으로 인해 실링제 도포 시 젖음성이 향상된다. 그 결과, 고분자 기판과 금속기판 간의 계면접착력이 향상되어 밀봉성이 향상된다.In the bonding step (S150) of the present invention, a polymer substrate having a surface energy increased by plasma treatment is bonded to a metal substrate. In this case, the wettability of the sealant is improved due to the polymer substrate having increased surface energy. As a result, the interfacial adhesion between the polymer substrate and the metal substrate is improved and the sealing property is improved.
또한, 본 발명의 접합 단계(S150)는 기존의 접착 방법과 달리 실링제를 도포하는 것만으로 고분자-금속기판 간 이종재질의 접합이 가능하기 때문에 상대적으로 접합 공정 단순화와 더불어 추가적인 설비 구매 비용을 절약할 수 있어 제조 비용 절감이 가능하다.
In addition, the bonding step (S150) of the present invention can bond different materials between the polymer and the metal substrate only by applying the sealing agent, unlike the conventional bonding method, thereby simplifying the bonding process and saving additional equipment purchase cost The manufacturing cost can be reduced.
전해질 주입 단계(S160)에서는 접착제층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속기판 사이의 공간에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성한다.In the electrolyte injection step (S160), an electrolyte is injected into a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate to form an electrolyte layer.
전해질층은 요오드계 산화-환원 액체 전해질, 예를 들면 아세토니트릴(acetonitrile) 용액에 I2(iodine), LiI, t-BP 및 DMPIm를 용해시킨 I3 -/I-의 전해질 용액으로 이루어질 수 있다. 전해질층은 염료층에 산화-환원반응에 의해 전자를 공급할 수 있는 범위 내에서 다양한 전해질 용액을 이용할 수 있음은 물론이다.The electrolyte layer can be formed of an electrolyte solution of I 3 - / I - obtained by dissolving I 2 (iodine), LiI, t-BP and DMPIm in an iodine oxidation-reduction liquid electrolyte such as an acetonitrile solution . It goes without saying that various electrolyte solutions can be used within the range that the electrolyte layer can supply electrons to the dye layer by oxidation-reduction reaction.
일례로, 전해질층은 금속기판에 형성된 전해질 주입구를 통해 반도체 전극과 상대 전극의 구획 공간에 요오드계 산화환원 전해질을 주입하여 형성할 수 있다.
For example, the electrolyte layer can be formed by injecting an iodine-based redox electrolyte into a space defined between a semiconductor electrode and a counter electrode through an electrolyte injection port formed in a metal substrate.
밀봉 단계(S170)에서는 전해질 주입구를 밀봉하여 플렉서블 염료감응 태양전지를 완성한다.In the sealing step S170, the electrolyte injection hole is sealed to complete the flexible dye-sensitized solar cell.
한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 고분자 기판과 금속기판 각각에 접속되도록 외부회로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Although not shown in the drawings, the method may further include forming an external circuit to be connected to the polymer substrate and the metal substrate, respectively.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법은, 도 1에서와 달리, 표면이 플라즈마 처리된 고분자 기판 마련 전에 금속기판 상에 상대전극을 형성한 후, 표면이 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 반도체 전극을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention includes forming a counter electrode on a metal substrate before preparing a polymer substrate having a surface treated with a plasma, A semiconductor electrode can be formed on the plasma-treated polymer substrate.
이에 따라, 상대전극 형성 단계(S310), 고분자 기판 마련 단계(S320), 고분자 기판 플라즈마 처리 단계(S330), 반도체 산화물 전극 형성 단계(S340), 접합 단계(S350), 전해질 주입 단계(S360) 및 밀봉 단계(S370)를 포함할 수 있다.Accordingly, the counter electrode forming step S310, the polymer substrate preparing step S320, the polymer substrate plasma processing step S330, the semiconductor oxide electrode forming step S340, the bonding step S350, the electrolyte injection step S360, And sealing step S370.
상대전극을 형성하는 단계(S310)를 최우선적으로 실시하고, 상대전극을 금속기판 상에 형성하고, 반도체 산화물 전극을 고분자 기판 상에 형성하는 것을 제외하고, 나머지 단계 및 그에 따른 구성은 도 1을 참조하여 전술한 바와 동일할 수 있으므로 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
The remaining steps and the configuration thereof, except that the step of forming the counter electrode (S310) is performed first, the counter electrode is formed on the metal substrate, and the semiconductor oxide electrode is formed on the polymer substrate, May be the same as those described above, and a duplicate description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 제조 방법은, 도 1에서와 달리, 고분자 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성한 후 접합 예정 영역의 고분자 기판 표면을 플라즈마 처리한 다음 상대전극을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4, a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention includes forming a semiconductor oxide electrode on a polymer substrate, And then the counter electrode can be formed.
이에 따라, 고분자 기판 마련 단계(S410), 반도체 산화물 전극 형성 단계(S420), 고분자 기판의 접합 예정 영역 플라즈마 처리 단계(S430), 상대전극 형성 단계(S440), 접합 단계(S450), 전해질 주입 단계(S460) 및 밀봉 단계(S470)를 포함할 수 있다.Accordingly, a polymer substrate preparation step S410, a semiconductor oxide electrode formation step S420, a polymer substrate to be bonded region plasma processing step S430, a counter electrode formation step S440, a bonding step S450, (S460) and a sealing step (S470).
반도체 산화물 전극을 형성하는 단계(S420) 이후에 고분자 기판의 접합 예정 영역의 표면을 플라즈마 처리하는 단계(S430)를 실시하는 것을 제외하고, 나머지 단계 및 그에 따른 구성은 도 1을 참조하여 전술한 바와 동일할 수 있으므로 이에 대한 중복된 설명은 생략하고, 차이점만 설명한다. Except that the step of forming the semiconductor oxide electrode (S420) and the step S430 of plasma-treating the surface of the region to be bonded of the polymer substrate are carried out, the remaining steps and the constitution thereof are the same as those described with reference to Fig. 1 So that redundant explanations thereof are omitted and only differences are described.
고분자 기판의 접합 예정 영역 플라즈마 처리 단계(S430)에서는 접합 예정 영역을 제외한 부분에 마스크(mask)를 이용하여 고분자 기판의 접합 예정 영역, 일례로 고분자 기판의 가장자리 영역을 플라즈마 처리한다. 마스크를 사용하는 것을 제외하고 플라즈마 처리는 도 1을 참조하여 전술한 바와 동일할 수 있으므로 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
Plasma processing is performed on a region to be joined of the polymer substrate, for example, an edge region of the polymer substrate, by using a mask at a portion excluding the region to be joined in the plasma processing step S430 of the region where the polymer substrate is to be bonded. Except for using the mask, the plasma processing may be the same as that described above with reference to FIG. 1, so that redundant description thereof will be omitted.
한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 도 4를 일부 변형하여, 고분자 기판을 마련한 후 고분자 기판 표면 상에 상대전극을 형성한 다음 고분자 기판의 접합 예정 영역을 플라즈마 처리하고, 금속기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성한 후 접합, 전해질 주입 및 밀봉하여 플렉서블 염료감응 태양전지를 제조하는 방법도 고려될 수 있다.4, a polymer substrate is prepared, a counter electrode is formed on the surface of the polymer substrate, and a predetermined area to be bonded of the polymer substrate is subjected to plasma treatment to form a semiconductor oxide electrode A method of forming a flexible dye-sensitized solar cell by bonding, electrolyte injecting and sealing after forming is also considered.
또한, 이와는 달리, 금속기판 표면 상에 상대전극을 형성한 후 고분자 기판을 마련하고, 고분자 기판 표면 상에 반도체 산화물 전극을 형성한 다음 고분자 기판의 접합 예정 영역을 플라즈마 처리하고, 접합, 전해질 주입 및 밀봉하여 플렉서블 염료감응 태양전지를 제조하는 방법도 고려될 수 있음은 물론이다.
Alternatively, a counter electrode may be formed on the surface of a metal substrate, and then a polymer substrate may be provided, a semiconductor oxide electrode may be formed on the surface of the polymer substrate, plasma treatment may be applied to a region to be bonded of the polymer substrate, A method of sealing a flexible dye-sensitized solar cell may be considered.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리하여 고분자 기판의 표면에너지를 높임으로써, 실링제 도포 시 젖음성을 향상시켜 고분자-금속기판 간의 계면접착력을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 밀봉성이 우수한 플렉서블 염료감응 태양전지를 제작할 수 있다.
As described above, according to the embodiments of the present invention, by increasing the surface energy of the polymer substrate by plasma-treating the surface of the polymer substrate, it is possible to improve the wettability upon application of the sealant, thereby improving the interfacial adhesion between the polymer- Thus, a flexible dye-sensitized solar cell having excellent sealing property can be produced.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지는 서로 대향하여 반도체 전극(510)과 상대전극(520)이 형성되고, 반도체 전극(510)과 상대전극(520) 사이에 전해질층(530)이 개재된다.5, a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention includes a
반도체 전극(510)은 고분자 기판(511) 및 고분자 기판(511) 상에 형성된 반도체 산화물 전극(513)을 포함할 수 있다. 이때, 반도체 산화물 전극(513)은 다공성 산화물 반도체층(515)과 다공성 산화물 반도체층(515)의 표면에 흡착된 염료층(517)을 포함한다. The
상대전극(520)은 금속기판(521) 및 금속기판(521) 상에 형성된 촉매층(523)을 포함한다.The
산화물 반도체 전극(513)과 촉매층(523)은 서로 마주하여 전해질층(530)과 접촉된다.The
반도체 전극(510)과 상대전극(520)은 접착제층(540)에 의해 바깥 둘레를 따라 서로 접합되어 실링(sealing)된다. 이때, 접착제층(540)의 일단은 고분자 기판(511)과 접촉되고, 타단은 금속기판(521)과 접촉된다. 접착제층(540)은 반도체 산화물 전극(513) 및 촉매층(523)을 둘러싸는 폐루프(closed loop) 형상일 수 있다.The
접착제층(540)에 의해 반도체 전극(510)과 상대전극(520) 사이에는 일정 공간이 구획되고, 이 공간에 전해질층(530)이 개재된다.A certain space is defined between the
한편, 도시하지는 않았으나, 금속기판(521)의 적어도 일 가장자리 영역에는 전해질층 형성 시 주입구로 사용되는 하나 이상의 전해질 주입구(미도시)가 형성될 수 있으며, 이는 최종 밀봉되어 형성된다. Although not shown, at least one edge of the
또한, 고분자 기판(511)과 금속기판(521) 각각에 접속된 외부 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다.Further, it may further include an external circuit (not shown) connected to the
도 5에 도시된 플렉서블 염료감응 태양전지의 각 구성의 형성 물질 및 두께 등은 도 1을 참조하여 전술한 바를 따르므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
The material, thickness, and the like of each constitution of the flexible dye-sensitized solar cell shown in FIG. 5 are the same as those described above with reference to FIG. 1, and a duplicate description thereof will be omitted.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지는 서로 대향하여 반도체 전극(510)과 상대전극(520)이 형성되고, 반도체 전극(510)과 상대전극(520) 사이에 전해질층(530)이 개재된다.6, a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention includes a
특히, 도 6에서는 도 5에서와 달리, 반도체 산화물 전극(513)이 금속기판(521) 상에 형성되고, 촉매층(523)이 고분자 기판(511) 상에 형성된다. 이로써, 금속기판(521) 및 금속기판(521) 상에 형성된 반도체 산화물 전극(513)이 반도체 전극(510)으로 형성되고, 고분자 기판(511) 및 고분자 기판(511) 상에 형성된 촉매층(523)이 상대전극(520)으로 형성된다.5, a
반도체 산화물 전극(513)이 금속기판(521) 상에 형성되고, 촉매층(523)이 고분자 기판(511) 상에 형성되는 것을 제외하고, 나머지 각 구성의 형성 물질 및 두께 등은 도 1을 참조하여 전술한 바를 따르므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.1, except that the
이렇듯, 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지는 표면이 플라즈마 처리된 고분자 기판을 이용하여 제조됨으로써, 고분자-금속기판 간의 계면접착력 향상으로 인해 우수한 밀봉성을 갖는다.
As described above, the flexible dye-sensitized solar cell according to the embodiments of the present invention is manufactured using the plasma-treated polymer substrate having a surface, and thus has an excellent sealing property due to the improvement of the interfacial adhesion between the polymer-metal substrate.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
510 : 반도체 전극 511 : 고분자 기판
513 : 반도체 산화물 전극 515 : 다공성 금속 산화물 반도체층
517 : 염료층 520 : 상대 전극
521 : 금속기판 523 : 촉매층
530 : 전해질층 540 : 접착제층510: Semiconductor electrode 511: Polymer substrate
513: Semiconductor oxide electrode 515: Porous metal oxide semiconductor layer
517: dye layer 520: counter electrode
521: metal substrate 523: catalyst layer
530: electrolyte layer 540: adhesive layer
Claims (9)
고분자 기판을 마련한 후, 상기 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리(plasma treatment)하여 상기 고분자 기판의 표면에너지를 높이는 단계;
상기 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계;
금속 기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계;
상기 반도체 전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 상대전극의 금속 기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및
상기 접착제층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속 기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
A method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell having a structure in which a polymer substrate and a metal substrate are bonded,
Increasing the surface energy of the polymer substrate by plasma treating the surface of the polymer substrate after providing the polymer substrate;
Forming a semiconductor oxide electrode on the plasma-treated polymer substrate to form a semiconductor electrode;
Forming a catalyst layer on a metal substrate to form a counter electrode;
Bonding the plasma-treated polymer substrate of the semiconductor electrode and the metal substrate of the counter electrode to form an adhesive layer; And
And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
고분자 기판을 마련한 후, 상기 고분자 기판의 표면을 플라즈마 처리하여 상기 고분자 기판의 표면에너지를 높이는 단계;
상기 플라즈마 처리된 고분자 기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계;
금속 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계;
상기 상대전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 반도체 전극의 금속 기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및
상기 접착제층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속 기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
A method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell having a structure in which a polymer substrate and a metal substrate are bonded,
Increasing the surface energy of the polymer substrate by plasma-treating the surface of the polymer substrate after providing the polymer substrate;
Forming a catalyst layer on the plasma-treated polymer substrate to form a counter electrode;
Forming a semiconductor oxide electrode on a metal substrate to form a semiconductor electrode;
Bonding the plasma-treated polymer substrate of the counter electrode and the metal substrate of the semiconductor electrode to form an adhesive layer; And
And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
고분자 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계;
상기 반도체 산화물 전극이 형성된 고분자 기판의 접합 예정 영역을 플라즈마 처리하여 상기 고분자 기판의 접합 예정 영역의 표면에너지를 높이는 단계;
금속 기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계;
상기 반도체 전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 상대전극의 금속 기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및
상기 접착체층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속 기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
A method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell having a structure in which a polymer substrate and a metal substrate are bonded,
Forming a semiconductor electrode on the polymer substrate to form a semiconductor electrode;
A step of plasma-treating a region to be bonded of the polymer substrate on which the semiconductor oxide electrode is formed to increase the surface energy of the region to be bonded of the polymer substrate;
Forming a catalyst layer on a metal substrate to form a counter electrode;
Bonding the plasma-treated polymer substrate of the semiconductor electrode and the metal substrate of the counter electrode to form an adhesive layer; And
And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
고분자 기판 상에 촉매층을 형성하여 상대전극을 형성하는 단계;
상기 상대전극이 형성된 고분자 기판의 접합 예정 영역을 플라즈마 처리하여 상기 고분자 기판의 접합 예정 영역의 표면에너지를 높이는 단계;
금속 기판 상에 반도체 산화물 전극을 형성하여 반도체 전극을 형성하는 단계;
상기 상대전극의 플라즈마 처리된 고분자 기판과 상기 반도체 전극의 금속 기판을 접합하여 접착제층을 형성하는 단계; 및
상기 접착체층에 의해 구획된 플라즈마 처리된 고분자 기판과 금속 기판 사이의 공간에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
A method of manufacturing a flexible dye-sensitized solar cell having a structure in which a polymer substrate and a metal substrate are bonded,
Forming a catalyst layer on the polymer substrate to form a counter electrode;
Increasing a surface energy of a region to be joined of the polymer substrate by plasma-treating a region to be joined of the polymer substrate having the counter electrode formed thereon;
Forming a semiconductor oxide electrode on a metal substrate to form a semiconductor electrode;
Bonding the plasma-treated polymer substrate of the counter electrode and the metal substrate of the semiconductor electrode to form an adhesive layer; And
And forming an electrolyte layer in a space between the plasma-treated polymer substrate partitioned by the adhesive layer and the metal substrate.
상기 플라즈마 처리는
진공 플라즈마 또는 상압 플라즈마를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The plasma treatment
Wherein the transparent electrode is formed using a vacuum plasma or an atmospheric plasma.
상기 플라즈마 처리는
산소(O2) 가스를 처리가스로 사용하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The plasma treatment
Oxygen (O 2 ) gas is used as a process gas in a process for producing a dye-sensitized solar cell.
상기 접착제층은
필름형 실링제 또는 액상형 실링제로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The adhesive layer
Film-type sealing agent or a liquid-type sealing agent. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 반도체 산화물 전극 형성 시,
상기 플라즈마 처리된 고분자 기판, 상기 금속기판 및 상기 고분자 기판 중에서 선택된 어느 하나의 기판 상에 다공성 금속 산화물 반도체층을 형성한 후 상기 다공성 금속 산화물 반도체층의 표면에 흡착되도록 염료층을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 염료감응 태양전지의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Upon forming the semiconductor oxide electrode,
Forming a porous metal oxide semiconductor layer on a substrate selected from the plasma-treated polymer substrate, the metal substrate, and the polymer substrate, and forming a dye layer to be adsorbed on the surface of the porous metal oxide semiconductor layer; Wherein the dye-sensitized solar cell is a dye-sensitized solar cell.
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2012
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