KR101449849B1 - 염료감응 태양전지용 전극 및 이의 제조방법 - Google Patents
염료감응 태양전지용 전극 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 염료감응 태양전지용 전극은 기판; 및 상기 기판 상에 형성된 나노복합체를 포함하는 나노복합체 층;을 포함하고, 상기 나노복합체는, 금속, 금속 산화물 또는 이 둘; 및 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘;을 포함한다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지용 전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
염료감응형 태양전지는 광합성을 통해 에너지를 얻는 식물을 모방하여, 태양광을 잘 흡수하도록 고안된 염료를 전극재료에 바르고 얇은 유리막 사이에 특수 염료를 넣어 빛을 흡수해 전기를 생산해내는 기술이다. 이러한 기술은 향후 2020년 전후로 시설 일체형 태양광 발전(BIPV) 시장의 성장으로 염료감응형 태양전지(DSSC)의 수요가 폭발적으로 늘어날 것으로 예상된다
그러나 차세대 태양전지로 대두되고 있는 염료감응형 태양전지는 핵심소재인 이산화티타늄(TiO2) 나노입자를 450 ℃에서 소결해야 하는 공정이 필수이며 유리나 금속기판을 사용할 경우 비용과 시간이 많이 들고 이들 기판에 대한 유연 투명화에 어려운 문제점이 있다. 또한 염료감응형 태양전지를 외부환경용으로 태양광 시장에 실용적으로 적용하기 위하여 저가화, 유연화 및 내구성 강화가 필요하며 이러한 장애(bottleneck)를 해결하기 위해서는 비소성 공정이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은 기존의 고온에서 소결하는 소성 공정 대신 방사선을 조사함으로써 플라스틱, 유리, 필름과 같은 유연 소재에 적용 가능한 염료감응형 태양전지용 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산 및 공정 시간이 단축된 염료감응형 태양전지용 전극의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 염료의 탈리 현상을 막아 내구성 및 효율성이 향상된 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 염료감응 태양전지용 전극은 기판; 및 상기 기판 상에 형성된 나노복합체를 포함하는 나노복합체 층;을 포함하고, 상기 나노복합체는, 금속, 금속 산화물 또는 이 둘; 및 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘;을 포함한다.
상기 나노복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘로 이루어진 코어-쉘 구조이고; 상기 코어는 금속, 금속 산화물 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘은 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘을 포함하거나, 상기 코어는 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘은 금속, 금속 산화물 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.
상기 기판은 유리, 플라스틱 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 나노복합체 층은 두께가 1 nm 내지 10 ㎛ 인 것일 수 있다.
상기 금속은 Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나이고, 상기 금속 산화물은 Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 금속의 산화물인 것일 수 있다.
상기 금속산화물은, 이산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화지르코늄, 산화니오븀 및 산화스트론튬으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 무기물질은, 규소(Si)-함유 물질인 것일 수 있다.
상기 전도성 폴리머는, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌, 폴리에틸렌디옥시티오펜, 이들의 유도체 및 이들의 코폴리머(copolymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 폴리머를 포함하는 것일 수 있다.
상기 코어는, 1 내지 100 nm 의 입경 크기를 가지는 것일 수 있다.
상기 쉘은 두께가 1 내지 100 nm 인 것일 수 있다.
상기 나노복합체는, 2 내지 200 nm 의 입경 크기를 가지는 것일 수 있다.
상기 나노복합체는 상기 나노복합체 층 내에 상기 기판에 대하여 수직?향으로 정렬되어 있는 것일 수 있다.
상기 무기물질 및 상기 전도성 폴리머는, 적어도 일부가 서로 화학적으로 결합되어 있는 것일 수 있다.
상기 나노복합체 층은, 상기 기판과 적어도 일부가 화학적으로 결합되어 있는 것일 수 있다.
상기 코어 및 쉘은, 적어도 일부가 서로 화학적으로 결합되어 있는 것일 수 있다.
상기 쉘은, 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 전도성 폴리머를 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 무기물질을 포함하는 제2 쉘, 또는 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 무기물질을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 전도성 폴리머를 포함하는 제2 쉘;을 포함하거나, 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 금속을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 금속산화물을 포함하는 제2 쉘, 또는 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 금속산화물을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 금속을 포함하는 제2 쉘;을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 기판 상에, 금속 전구체 화합물, 전도성 모노머 및 무기물질 전구체를 포함하는 반응용액을 도포하는 단계; 및 상기 반응용액에 방사선을 조사하여 나노복합체 층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 방사선은, 감마선, 전자빔, 이온빔 및 X-ray로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전도성 모노머는, 아닐린, 티오펜, 피롤, 인돌, 아세틸렌, 페닐렌설파이드, 페닐렌비닐렌, 피렌, 카바졸, 아줄렌, 아제핀, 플루오렌, 나프탈렌, 에틸렌디옥시티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 반응 용액은, 용매 100 중량부에 대하여 금속 또는 금속 산화물 전구체 0.1 내지 10 중량부, 전도성 모노머 0.1 내지 10 중량부, 및 무기질염 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 방사선의 조사량은 1 내지 100 kGy 인 것일 수 있다.
상기 반응용액이 도포된 기판에 가스를 주입하여 상기 반응용액을 버블링하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 가스는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨, 및 크립톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조는 상온 또는 70℃ 이하에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 나노복합체 층 형성 이후에, 상기 나노복합체 층 표면에 염료를 도포하여 건조하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 나노복합체 층 형성 이후에, 상기 나노복합체 층 내의 상기 나노복합체를 상기 기판에 대하여 수직방향으로 정렬하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 염료감응 태양전지는 상기 염료감응 태양전지용 전극; 상기 전극에 대향되는 상대 전극; 및 상기 두 개의 전극 사이에 위치하는 전해질:을 포함한다.
본 발명의 염료감응형 태양전지용 전극에 따르면, 기존의 고온에서 소결하는 소성 공정 대신 방사선을 조사함으로써 플라스틱, 유리, 필름과 같은 유연 소재에 바로 적용할 수 있고, 생산 공정 및 공정 시간의 단축으로 가격 경쟁력을 높일 수 있으며 에너지 절약에 기여할 수 있다.
또한 외부환경용으로 사용될 경우 전극 및 염료 탈리 현상을 막아 내구성 및 효율 향상이 되어 향후 나노 인쇄 및 생물전자공학 산업의 원천소재로서 널리 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응형 태양전지용 전극의 제조방법을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상등액 및 이로부터 얻은 침전물 입자에 대한 FE-SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유무기TiO2복합체(실리카, 전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유무기TiO2복합체(전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진(상등액(a) 및 이로부터 얻은 침전물 입자(b))이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유무기 TiO2복합체 (전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진(ITO 기판(a) 및 이에 시료를 코팅한 것(b))이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상등액 및 이로부터 얻은 침전물 입자에 대한 FE-SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유무기TiO2복합체(실리카, 전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유무기TiO2복합체(전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진(상등액(a) 및 이로부터 얻은 침전물 입자(b))이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유무기 TiO2복합체 (전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진(ITO 기판(a) 및 이에 시료를 코팅한 것(b))이다.
이하에서는 본 발명을 실시예 등을 통하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 염료감응 태양전지용 전극은 기판; 및 상기 기판 상에 형성된 나노복합체를 포함하는 나노복합체 층;을 포함하고, 상기 나노복합체는, 금속, 금속 산화물 또는 이 둘; 및 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘;을 포함한다. 이때 상기 기판은 유리, 플라스틱 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다. 상기 구성을 가지는 전극은 고온에서의 소성 공정 없이 제조할 수 있으므로, 유리뿐만 아니라 플라스틱과 같은 내열성이 낮은 유연 소재에 적용할 수 있다.
상기 나노복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘로 이루어진 코어-쉘 구조이고; 상기 코어는 금속, 금속 산화물 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘은 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘을 포함하거나, 상기 코어는 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘은 금속, 금속 산화물 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 코어와 쉘은 그 성분이 서로 바뀔 수 있다.
상기 나노복합체를 포함하는 나노복합체 층은 그 두께가 1 nm 내지 10 ㎛ 인 것일 수 있다. 바람직하게는 1 nm 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 nm 내지 1 ㎛일 수 있다.
상기 금속은 Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있고, 상기 금속 산화물은 그들의 산화물일 수 있다. 바람직하게는 상기 금속산화물은, 이산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화지르코늄, 산화니오븀 및 산화스트론튬으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 더욱 바람직하게는 이산화티타늄일 수 있다.
상기 무기물질은 전도성 조절 및 금속 나노 입자의 안정화, 고정화를 위해 사용되는 것으로, 상기 무기물질로는 실리카, 실리콘 등의 규소(Si) 함유 물질인 것일 수 있다. 바람직하게는 Na2SiO3일 수 있다.
상기 전도성 폴리머는, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌, 폴리에틸렌디옥시티오펜, 이들의 유도체 및 이들의 코폴리머(copolymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 폴리머를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 폴리아닐린을 사용할 수 있다.
상기 코어는, 1 내지 100 nm 의 입경 크기를 가지는 것일 수 있으며 상기 쉘은 두께가 1 내지 100 nm 인 것일 수 있다.
상기 코어 및 쉘의 입경이 1 nm 는 수소원자 5개가 일렬로 줄지어 있는 길이로서 물리적인 배열의 최소값이고, 100 nm를 초과하는 경우에는 상기와 같은 물성의 효율성이 감소되는 문제가 있을 수 있다. 코어의 직경 및 쉘의 두께를 합한 나노복합체의 입경은, 2 내지 200 nm일 수 있다.
상기 나노복합체는 상기 나노복합체 층 내에 상기 기판에 대하여 수직?향으로 정렬되어 있는 것일 수 있다. 이때 상기 기판 상에 수직방향으로 정렬된 상기 나노복합체로 인해 염료의 탈리 현상을 완화시켜 전극의 내구성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 무기물질 및 상기 전도성 폴리머는, 적어도 일부가 서로 화학적으로 결합되어 있는 것일 수 있다. 또한 상기 나노복합체 층은, 상기 기판과 적어도 일부가 화학적으로 결합되어 있는 것일 수 있다. 또한 상기 코어 및 쉘은, 적어도 일부가 서로 화학적으로 결합되어 있는 것일 수 있다. 이는 상기 무기물질, 전도성 폴리머 및 금속 산화물이 방사선 조사를 통해 라디칼 중합반응이 일어나면서 서로 화학적으로 결합되는 것이다.
상기 쉘은, 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 전도성 폴리머를 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 무기물질을 포함하는 제2 쉘, 또는 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 무기물질을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 전도성 폴리머를 포함하는 제2 쉘;을 포함하거나, 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 금속을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 금속산화물을 포함하는 제2 쉘, 또는 상기 코어의 표면에 형성되고 상기 금속산화물을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 금속을 포함하는 제2 쉘;을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법은 기판 상에, 금속 전구체 화합물, 전도성 모노머 및 무기물질 전구체를 포함하는 반응용액을 도포하는 단계; 및 상기 반응용액에 방사선을 조사하여 나노복합체 층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 방사선은, 감마선, 전자빔, 이온빔 및 X-ray로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 감마선을 사용하는 것이 좋다.
상기 전도성 모노머는, 아닐린, 티오펜, 피롤, 인돌, 아세틸렌, 페닐렌설파이드, 페닐렌비닐렌, 피렌, 카바졸, 아줄렌, 아제핀, 플루오렌, 나프탈렌, 에틸렌디옥시티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 아닐린을 사용하는 것이 좋다.
상기 반응 용액은, 용매 100 중량부에 대하여 금속 또는 금속 산화물 전구체 0.1 내지 10 중량부, 전도성 모노머 0.1 내지 10 중량부, 및 무기질염 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 방사선의 조사량은 1 내지 100 kGy 인 것일 수 있다. 상기 조사량이 1 kGy 보다 낮으면 코어-쉘 구조의 나노복합체를 형성하는데 어려움이 있을 수 있다. 바람직하게는 상기 조사량이 30 kGy인 것이 좋다.
상기 반응용액이 도포된 기판에 가스를 주입하여 상기 반응용액을 버블링하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. 버블링 시간은 버블링이 충분히 이루어질 정도로 수행될 수 있으나, 작업성 및 공정 효율성을 고려하여 약 5분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.
상기 가스는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨, 및 크립톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다. 바람직하게는 질소 가스를 사용하는 것이 좋다.
상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조는 상온 또는 70 ℃ 이하에서 수행되는 것일 수 있다. 그러므로 고온에서는 기판으로 활용할 수 없는 내열성이 낮은 플라스틱 기판 등에 적용하기에 적합하다.
상기 나노복합체 층 형성 이후에, 상기 나노복합체 층 표면에 염료를 도포하여 건조하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 나노복합체 층 형성 이후에, 상기 나노복합체 층 내의 상기 나노복합체를 상기 기판에 대하여 수직방향으로 정렬하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. 이는 전극 및 염료의 탈리 현상을 방지할 수 있다. 수직 방향 배열은 자기장을 형성하거나, 중력을 이용한 배열 등의 방법이 적용될 수 있다.
본 발명의 염료감응 태양전지는 상기 염료감응 태양전지용 전극; 상기 전극에 대향되는 상대 전극; 및 상기 두 개의 전극 사이에 위치하는 전해질:을 포함한다.
따라서 본 발명에 의한 염료감응 태양전지용 전극은 기존의 고온에서 소결하는 소성 공정 대신 감마선을 조사함으로써 다른 패스팅 재료의 혼합없이 패스팅이 가능하고 소성하지 않으므로 유리 기판뿐만 아니라 플라스틱, 필름 등과 같은 유연 소재에 바로 적용할 수 있으며 공정시간의 단축 및 비용을 절감할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
염료감응형 태양전지용 전극의 제조
에탄올에 티타늄 이소프로포옥사이드, Na2SiO3 및 아닐린 모노머를 순차적으로 넣고 교반하였다. 반응 용액을 상온에서 약 1시간 30분 가량 정치시킨 후, 상기 반응 용액에 질소가스를 주입하여 약 30분간 버블링시켰다. 유리 기판 상에 버블링시킨 상기 반응 용액을 도포한 후 감마선을 조사하였으며, 감마선의 총 조사량은 30 kGy이었다.
도 1은 상기 실시예에 따른 염료감응형 태양전지용 전극의 제조방법을 도시한 개념도이다.
염료감응형 태양전지용 전극의 SEM분석
상기 실시예에서 수득된 침전물인 나노복합체의 형태를 확인하기 위하여 FE-SEM(Field emssion-Scanning Electron Microscopy; SU-70, HITACHI, JAPAN) 분석을 수행하였다.
도 2는 상기 실시예에 따른 상등액 및 이로부터 얻은 침전물 입자에 대한 FE-SEM 사진이다. 상기 이산화티타늄(TiO2) 전구체, 전도성 고분자인 아닐린 모노머 및 무기물질인 실리카 이온(silicate)에 감마선을 조사함으로써 동시에 라디칼 중합반응에 의해 나노 크기의 구형인 신규한 TiO2-PANI-Silica 또는 polyaniline(PANI)-TiO2-Silica 나노복합체를 제조할 수 있다. 이는 상기 나노복합체가 이산화티타늄(TiO2) 나노 입자로 이루어진 코어 표면에 아닐린 모노머 및 실리카가 서로 결합되어 이루어진 쉘로 둘러싸인 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 유리 기판 상에 수직방향으로 배열 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 3은 상기 실시예에 따른 유무기TiO2복합체 (실리카, 전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진이다. 이를 통하여 상기 복합체는 탁도 없이 맑으면서 연한 오렌지 갈색을 이루는 용액으로 합성되었으며 약 10 nm 내지 50 nm사이의 구형 입자로 형성되는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 상기 실시예에 따른 유무기TiO2복합체(전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진(상등액(a) 및 이로부터 얻은 침전물 입자(b))이다. 상기 침전물 입자(B)는 상기 복합체의 상등액을 포함한 전체 용액의 수분을 증발시킨 입자이다. 이를 통해 상기 도 4의 유무기TiO2복합체는 약 100 nm이하의 구형 입자로 형성됨을 확인할 수 있다.
도 5는 상기 실시예에 따른 유무기 TiO2복합체 (전도성고분자, TiO2로 구성된 복합체)에 대한 FE-SEM 사진(ITO 기판(a) 및 이에 시료를 코팅한 것(b))이다. 이를 통하여 복합체의 형성 및 기판 상에 코팅이 원활하게 이루어졌음을 확인할 수 있었다.
100 기판
110 금속 전구체
111 금속 또는 금속산화물
120 무기물질
130 전도성 모노머
110 금속 전구체
111 금속 또는 금속산화물
120 무기물질
130 전도성 모노머
Claims (27)
- 기판; 및
상기 기판 상에 형성된 나노복합체를 포함하는 나노복합체 층;을 포함하고,
상기 나노복합체는, 금속, 금속 산화물 또는 이 둘; 및 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘;을 포함하고,
상기 나노복합체는, 상기 나노복합체 층 내에 상기 기판에 대하여 수직방향으로 적층되어 있고,
상기 적층은, 상기 기판에 대하여 수직방향으로 형성되는 자기장에 의하여 이루어진 것인,
염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 나노복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘로 이루어진 코어-쉘 구조이고;
상기 코어는 금속, 금속 산화물 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘은 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘을 포함하거나,
상기 코어는 무기물질, 전도성 폴리머 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘은 금속, 금속 산화물 또는 이 둘을 포함하는 것인,
염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은 유리, 플라스틱 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 나노복합체 층은 두께가 1 nm 내지 10 ㎛ 인 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 금속은 Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나이고, 상기 금속 산화물은 Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 금속의 산화물인 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 금속산화물은, 이산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화지르코늄, 산화니오븀 및 산화스트론튬으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 무기물질은, 규소(Si)-함유 물질인 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 폴리머는, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌, 폴리에틸렌디옥시티오펜, 이들의 유도체 및 이들의 코폴리머(copolymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 폴리머를 포함하는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제2항에 있어서,
상기 코어는, 1 내지 100 nm 의 입경 크기를 가지는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제2항에 있어서,
상기 쉘은 두께가 1 내지 100 nm 인 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 나노복합체는, 2 내지 200 nm 의 입경 크기를 가지는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 무기물질 및 상기 전도성 폴리머는, 적어도 일부가 서로 화학적으로 결합되어 있는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 나노복합체 층은, 상기 기판과 적어도 일부가 화학적으로 결합되어 있는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제2항에 있어서,
상기 코어 및 쉘은, 적어도 일부가 서로 화학적으로 결합되어 있는 것인, 염료감응 태양전지용 전극.
- 제2항에 있어서,
상기 쉘은,
상기 코어의 표면에 형성되고 상기 전도성 폴리머를 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 무기물질을 포함하는 제2 쉘, 또는
상기 코어의 표면에 형성되고 상기 무기물질을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 전도성 폴리머를 포함하는 제2 쉘;
을 포함하거나,
상기 코어의 표면에 형성되고 상기 금속을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 금속산화물을 포함하는 제2 쉘, 또는
상기 코어의 표면에 형성되고 상기 금속산화물을 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 외표면에 형성되고 상기 금속을 포함하는 제2 쉘;
을 포함하는 것인,
염료감응 태양전지용 전극.
- 기판 상에, 금속 전구체 화합물, 전도성 모노머 및 무기물질 전구체를 포함하는 반응용액을 도포하는 단계;
상기 반응용액에 방사선을 조사하여 나노복합체 층을 형성하는 단계; 및
상기 나노복합체 층 내의 상기 나노복합체를 상기 기판에 대하여 수직방향으로 적층하는 단계;를 포함하고,
상기 적층하는 단계는, 상기 기판에 대하여 수직방향으로 자기장을 형성하여 수행하는 것인,
염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 방사선은, 감마선, 전자빔, 이온빔 및 X-ray로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 전도성 모노머는, 아닐린, 티오펜, 피롤, 인돌, 아세틸렌, 페닐렌설파이드, 페닐렌비닐렌, 피렌, 카바졸, 아줄렌, 아제핀, 플루오렌, 나프탈렌, 에틸렌디옥시티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 반응 용액은, 용매 100 중량부에 대하여 금속 또는 금속 산화물 전구체 0.1 내지 10 중량부, 전도성 모노머 0.1 내지 10 중량부, 및 무기질염 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것인, 염료감응형 태양전지의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 방사선의 조사량은 1 내지 100 kGy 인 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 반응용액이 도포된 기판에 가스를 주입하여 상기 반응용액을 버블링하는 단계;
를 더 포함하는 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제22항에 있어서,
상기 가스는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨, 및 크립톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 염료감응 태양전지용 전극의 제조는 상온 또는 70 ℃ 이하에서 수행되는 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 나노복합체 층 형성 이후에, 상기 나노복합체 층 표면에 염료를 도포하여 건조하는 단계;
를 더 포함하는 것인, 염료감응 태양전지용 전극의 제조방법.
- 삭제
- 제1항 내지 제11항, 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항의 염료감응 태양전지용 전극;
상기 전극에 대향되는 상대 전극; 및
상기 두 개의 전극 사이에 위치하는 전해질:
을 포함하는, 염료감응 태양전지.
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