KR101451013B1 - 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지를 개시한다.
본 발명에 따르는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지은 투명전도성산화물층이 형성된 투명기판을 준비하는 S1단계와, 상기 투명전도성산화물층의 상부로 이산화티탄을 포함하는 조성물을 코팅하고 열처리하여 나노산화물층을 형성하는 S2단계 및 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하고 건조하여 염료층이 구비된 음극계전극을 형성하는 S3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 음극계전극의 제조방법에 있어서, 상기 염료층은 단파장광과 장파장광을 흡수하는 염료로 이루어진 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지은 투명전도성산화물층이 형성된 투명기판을 준비하는 S1단계와, 상기 투명전도성산화물층의 상부로 이산화티탄을 포함하는 조성물을 코팅하고 열처리하여 나노산화물층을 형성하는 S2단계 및 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하고 건조하여 염료층이 구비된 음극계전극을 형성하는 S3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 음극계전극의 제조방법에 있어서, 상기 염료층은 단파장광과 장파장광을 흡수하는 염료로 이루어진 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지에 관한 것이다.
종래 태양전지 중 광전기화학형 태양전지는 반도체 접합 태양전지와는 달리 광합성 원리를 이용한 태양전지이다. 지금까지 알려진 광전기화학형 태양전지 중 대표적인 예로는 스위스의 그라첼(Gratzel)에 의하여 발표된 염료감응 태양전지이다.
그라첼 등에 의해 발표된 염료감응 태양전지는 표면에 루테늄계 염료 분자가 이온결합한 TiO2 전극에 태양 빛 (가시광선)이 흡수되면 염료분자는 전자-홀 쌍을 생성하며, 전자는 반도체 산화물의 전도띠로 주입된다.
반도체 산화물 전극으로 주입된 전자는 나노입자간 계면을 통하여 투명 전도성막으로 전달되어 전류를 발생시키게 된다. 이 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 제조과정이 단순하고, 전력당 제조단가가 저렴한 장점이 있어 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성이 있기 때문에 많은 주목을 받아왔다.
대체로 광전극은 TiO2 페이스트를 스크린 프린팅법으로 코팅하고 열처리 한 후 염료가 녹아 있는 용액에 담지하여 염료를 흡착시켜 제조하였다.
그런데 상기 흡착된 염료는 투명전극을 투과하여 도달한 빛에 의하여만 전자-홀쌍을 생성하게 되므로, 투명전극을 통과하지 못하거나 반도체 산화물층에서 소멸하는 단파장의 태양광, 즉 투과도가 낮은 빛은 사용하지 못하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있는 염료층을 구비한 염료감응태양전지 음극계전극의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있는 염료층을 구비한 염료감응태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 세번째 기술적 과제는 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있는 염료층을 구비한 염료감응태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 투명전도성산화물층이 형성된 투명기판을 준비하는 S1단계와, 상기 투명전도성산화물층의 상부로 이산화티탄을 포함하는 조성물을 코팅하고 열처리하여 나노산화물층을 형성하는 S2단계 및 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하고 건조하여 염료층이 구비된 음극계전극을 형성하는 S3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 음극계전극의 제조방법에 있어서, 상기 염료층은 단파장광과 장파장광을 흡수하는 염료로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지용 음극계전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 염료는 적어도 2 이상의 혼합염료일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 혼합염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트와 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid로 이루어진 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 단파장광의 투과도가 상기 염료층의 전단에 미치고, 상기 장파장광의 투과도는 상기 염료층을 관통하는 정도인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S3단계에는 장파장광을 흡수하는 제1염료를 도포하여 건조하고, 단파장광을 흡수하는 제2염료를 도포하고 건조하여 염료층을 준비하는 S31단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제1염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트이고, 제2염료는 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 앞서 제조된 음극계전극에 대향하여 전극층이 형성된 양극계전극을 조립하고, 그 사이에 전해질을 개재하는 S4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은 상술한 세번째 기술적 과제를 해결하기 위하여 앞서 제조된 염료층이 제1염료와 제2염료로 적층된 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지의 음극계 전극과 이와 금속층을 구비한 양극계전극을 대향하여 부착하되, 그 사이에 전해질을 개재시킨 염료감응 태양전지를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 제1염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트이고, 제2염료는 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid일 수 있다.
본 발명에 따르는 염료감응태양전지에 의하면, 단파장의 태양광이 태양전지내에서 소멸되기 전에 흡수되도록 하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 염료감응 태양전지용 음극계전극을 제조하는 순서도이고,
도 2는 본 발명에 따르는 염료감응 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 염료감응 태양전지의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
그러나, 이하에서 기재되는 실시예는 본 발명을 설명하는데에 필요한 적절한 내용으로 본 발명에 이에 의하여 한정되게 해석되어서는 아니되며, 당업자의 용이하게 수정, 치환, 변경할 수 있는 범위내에 본 발명이 있음은 자명하다.
본 발명에 따르는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지용 음극계전극의 제조방법은 투명전도성산화물층이 형성된 투명기판을 준비하는 S1단계와, 상기 투명전도성산화물층의 상부로 이산화티탄을 포함하는 조성물을 코팅하고 열처리하여 나노산화물층을 형성하는 S2단계 및 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하고 건조하여 염료층이 구비된 음극계전극을 형성하는 S3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 음극계전극의 제조방법에 있어서, 상기 염료층은 단파장광과 장파장광을 흡수하는 염료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
첨부된 도면을 통하여 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명의 염료감응 태양전지용 음극계전극을 제조하는 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따르는 염료감응 태양전지의 개략적인 단면도인데, 이를 참조한다.
먼저, S1단계를 보면, 투명전도성산화물층이 형성된 투명기판(10)을 준비하는 공정인데, 상기 투명전도성산화물층은 ITO, FTO, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3) 또는 SnO2-Sb2O3가 이용되며, 물리기상이나 화학기상 증착법에 의하여 상기 투명기판에 적층될 수 있다.
또한 상기 투명기판(10)은 유리재나 플라스틱재를 사용할 수 있는데, 상기 플라스틱재로는 PET, PEN, PC, PP, PI 또는 TAC 등과 같은 소재가 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
다음으로, S2단계를 보면, 상기 투명전도성산화물층의 상부로 이산화티탄을 포함하는 조성물을 코팅하고 열처리하여 나노산화물층을 형성하는 공정이다.
상기 나노산화물층은 태양광(S)에 의하여 반응한 염료가 생성한 전자-홀쌍에서 전자가 주입되어 전도띠를 통하여 상기 투명전도성산화물층을 전류를 발생시키는 역할뿐만 아니라, 염료의 흡착성과 내구성을 부여하기 위한 것으로 통상 이산화티탄을 도포하게 된다.
상기 이산화티탄을 포함하는 조성물은 이산화티탄입자를 투명전도성산화물층에 적층하기 위한 것으로 종래에 통상적으로 사용하는 혼합물을 이용할 수 있다.
여기서 이산화티탄 입자의 크기는 특별하게 한정할 것은 아니나 수㎚에서 수십㎛일 수 있으며, 열처리는 통상 300℃ 내지 800℃ 정도로 수행하게 된다.
다음으로, S3단계를 보면, 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하고 건조하여 염료층(200)이 구비된 음극계전극을 형성하는 공정인데, 상기 염료는 가시광을 흡수할 수 있는 물질로 이루어지는데, 주로 Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 등의 금속 복합체 형태의 화합물 또는 Ru 복합체를 사용할 수 있는데, 특별히 단파장광과 장파장광을 흡수하는 염료를 사용한다.
여기서, 상기 단파장광과 장파장광은 특별하게 태양광의 파장(wavelength)으로 구분하는 것이 아니라, 상기 염료층에 충분히 도달하는지에 따라 분류할 수 있는 것으로 정의하며, 그 일 예는 상기 단파장광은 그 투과정도가 상기 염료층의 전단에 미치고, 상기 장파장광의 투과정도는 상기 염료층을 관통하는 정도인 것일 수 있고, 상기 염료층의 전단에 미친다고 하는 것은 염료층이 충분하게 전자-홀쌍을 생성하기 어려운 정도로 염료층에 조사된다는 의미이며, 상기 염료층을 관통하는 정도라는 것은 염료층이 전자-홀쌍을 생성하기에 충분히 염료층에 조사된다는 의미로 이해할 수 있다.
또한, 상기 염료는 적어도 2 이상의 혼합염료일 수 있는데, 상기 단파장광과 장파장광에 각각 반응할 수 있는 물질로 혼합된 형태로 사용할 수 있으며, 이는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트와 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid로 이루어진 것일 수 있다.
한편, 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하여 건조하는 상세한 공정은 S31단계를 통하여 이해될 수 있는데, 먼저 장파장광을 흡수하는 제1염료(20')를 도포하여 건조하고, 단파장광을 흡수하는 제2염료(20)를 도포하고 건조함으로써 물리적으로 2중층의 염료층을 형성할 수 있다. 상기 장파장광을 흡수하는 염료는 흡착시간이 길어 먼저 흡착하여 상기 단파장광이 흡착될 공간을 확보하도록 제1염료(20')를 형성하고, 다음으로 단파장광을 흡수하는 제2염료(20)를 별도로 흡착시킬 수 있다. 만일 상기 단파장광을 흡수하는 제2염료(20)를 먼저 흡착시키면 상기 장파장광이 흡수하는 제1염료(20')가 흡착될 공간이 협소해져 그 효율이 낮아질 수 있다.
여기서, 상기 제1염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트이고, 제2염료는 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid일 수 있는데, 이 각각의 흡착성 즉, 흡착속도, 피착물로의 침투정도가 다른 관계상 홉착시간을 달리 조절하는 것이 필요하다.
다음으로, S4단계를 보면, 앞서 제조된 음극계전극에 대향하여 전극층이 형성된 양극계전극을 조립하고, 그 사이에 전해질(30)을 개재하는 공정인데, 이는 통상의 양극계전극과 전해질을 이용하여 염료감응태양전지를 조립하는 공정이다.
상기 양극계전극은 투명한 기판(40)의 상부로 순서대로 투명전도성산화물층 그리고 전극층이 코팅되어 있다.
상기 투명한 기판은 음극계전극에서와 마찬가지로 유리재나 플라스틱재를 사용할 수 있는데, 상기 플라스틱재로는 PET, PEN, PC, PP, PI 또는 TAC 등과 같은 소재가 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 전극층은 전기전도도가 우수한 한도내에서 Pt, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, 및 전도성 고분자로 이루진 군에서 선택된 적어도 하나로 코팅되어 건조/열처리될 수 있다.
이렇게 준비된 양극계전극과 음극계전극을 대향하여 그 사이에 전해질을 개재시키게 되는데, 상기 전해질은 상기 양극계전극에 대향하는 음극계전극의 일면에 도포하여 밀봉하기도 하고, 밀봉후 주입구를 형성하고 전해질을 주입후에 주입구를 막아 염료감응태양전지를 제조할 수 있으며, 상기 음극계전극에 대향하는 양극계전극은 상기 전극층이 음극계전극을 대면하는 배치를 이룬다.
제조예
1: 염료감응태양전지용
음극계전극의
제조
불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 상기 기판의 투명전도성 산화물층 상부에 이산화티탄을 포함하는 코팅용 조성물을 닥터블레이드법으로 도포하고, 500 ℃에서 30분 동안 열처리하여, 나노크기의 금속 산화물 간의 접촉 및 충진이 이루어지도록 하여 약 8 ㎛ 두께의 나노 산화물층을 형성시켰다. 이어서, 상기 나노 산화물층의 상부에 이산화티탄을 포함하는 코팅용 조성물을 동일한 방법으로 도포하고, 500 ℃의 온도에서 30분 동안 열처리하여 약 15 ㎛ 두께의 나노 산화물층을 형성시켰다. 다음으로, 0.3 mM의 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료 용액을 제조하여, 상기 나노 산화물층이 형성된 기판을 19시간 담지한 후 건조하였다. 0.3mM의 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid 염료용액을 제조하여, 상기 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료를 흡착시킨 기판을 120분간 담지하여 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid 염료가 흡착된 음극계전극을 제조하였다.
제조예2
: 염료감응태양전지용
음극계전극의
제조
상기 제조예1에서 음극계전극 제조시 0.3 mM의 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료 용액에 담지하는 시간을 17시간 담지하여 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료를 흡착시키는 것을 제외하고는 상기 제조예1과 동일한 방법으로 음극계전극을 제조하였다.
제조예
3: 염료감응태양전지용
음극계전극의
제조
불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 상기 기판의 투명전도성 산화물층 상부에 이산화티탄을 포함하는 코팅용 조성물을 닥터블레이드법으로 도포하고, 500 에서 30분 동안 열처리하여, 나노크기의 금속 산화물 간의 접촉 및 충진이 이루어지도록 하여 약 8 두께의 나노 산화물층을 형성시켰다. 이어서, 상기 나노 산화물층의 상부에 이산화티탄을 포함하는 코팅용 조성물을 동일한 방법으로 도포하고, 500 의 온도에서 30분 동안 열처리하여 약 15 두께의 나노 산화물층을 형성시켰다. 다음으로, 루테늄 디티오시아네이트 2,2'-비피리딜-4,4'-디카르복실레이트 염료와 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid 염료가 각각 0.3mM로 함께 녹아 있는 염료 용액을 제조하여, 상기 나노 산화물층이 형성된 기판을 28시간 담지한 후 건조하여 음극계전극을 제조하였다.
실시예1
: 염료감응태양전지의 제조
불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 상기 기판의 투명전도성 산화물층 상부에 육염화백금산(H2PtCl6)이 녹아있는 2-프로판올 용액을 떨어뜨린 후, 450 ℃에서 30분 동안 열처리하여 백금층을 형성시켜 양극계전극을 제조하였다. 나노 스케일의 실리카를 함유한 전해질을 제조예1의 음극계전극의 상부에 도포하고, 스크린프린팅 방법으로 코팅층을 형성시켰다. 제조된 음극계전극의 전해질과 양극계전극의 백금층이 서로 대면하도록 한 후, 그 사이의 테두리에 SURLYN(Du Pont사 제조)으로 이루어지는 약 60 ㎛ 두께의 열가소성 고분자층을 배치한 후, 130 ℃의 오븐에 넣어 2분 동안 유지하여 두 전극을 부착하여 밀봉함으로써 염료감응 태양전지를 제조하였다.
실시예2
: 염료감응태양전지의 제조
불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 상기 기판의 투명전도성 산화물층 상부에 육염화백금산(H2PtCl6)이 녹아있는 2-프로판올 용액을 떨어뜨린 후, 450 ℃에서 30분 동안 열처리하여 백금층을 형성시켜 양극계전극을 제조하였다. 나노 스케일의 실리카를 함유한 전해질을 제조예2의 음극계전극의 상부에 도포하고, 스크린프린팅 방법으로 코팅층을 형성시켰다. 제조된 음극계전극의 전해질과 양극계전극의 백금층이 서로 대면하도록 한 후, 그 사이의 테두리에 SURLYN(Du Pont사 제조)으로 이루어지는 약 60 ㎛ 두께의 열가소성 고분자층을 배치한 후, 130 ℃의 오븐에 넣어 2분 동안 유지하여 두 전극을 부착하여 밀봉함으로써 염료감응 태양전지를 제조하였다.
실시예3: 염료감응태양전지의 제조
불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 상기 기판의 투명전도성 산화물층 상부에 육염화백금산(H2PtCl6)이 녹아있는 2-프로판올 용액을 떨어뜨린 후, 450 에서 30분 동안 열처리하여 백금층을 형성시켜 양극계전극을 제조하였다. 나노 스케일의 실리카를 함유한 전해질을 제조예3의 음극계전극의 상부에 도포하고, 스크린프린팅 방법으로 코팅층을 형성시켰다. 제조된 음극계전극의 전해질과 양극계전극의 백금층이 서로 대면하도록 한 후, 그 사이의 테두리에 SURLYN(Du Pont사 제조)으로 이루어지는 약 60 두께의 열가소성 고분자층을 배치한 후, 130 의 오븐에 넣어 2분 동안 유지하여 두 전극을 부착하여 밀봉함으로써 염료감응 태양전지를 제조하였다.
비교예
불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 상기 기판의 투명전도성 산화물층 상부에 이산화티탄을 포함하는 코팅용 조성물을 닥터블레이드법으로 도포하고, 500 ℃에서 30분 동안 열처리하여, 나노크기의 금속 산화물 간의 접촉 및 충진이 이루어지도록 하여 약 8 ㎛ 두께의 나노 산화물층을 형성시켰다. 이어서, 상기 나노 산화물층의 상부에 이산화티탄을 포함하는 코팅용 조성물을 동일한 방법으로 도포하고, 500 ℃의 온도에서 30분 동안 열처리하여 약 15 ㎛ 두께의 나노 산화물층을 형성시켰다. 다음으로, 0.3 mM의 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료 용액을 제조하여, 상기 나노 산화물층이 형성된 기판을 28시간 담지한 후 건조하여, 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료가 흡착된 음극계전극을 제조하였다. 다음으로, 불소가 도핑된 틴 옥사이드 투명전도성 산화물층이 형성된 투명 유리 기판을 준비하여, 상기 투명전도성 산화물층 상부에 육염화백금산(H2PtCl6)이 녹아있는 2-프로판올 용액을 떨어뜨린 후, 450 ℃에서 30분 동안 열처리하여 백금층을 형성시켜 양극계전극을 제조하였다. 나노 스케일의 실리카를 함유한 전해질을 음극계전극의 상부에 도포하고, 스크린프린팅 방법으로 코팅층을 형성시켰다. 제조된 음극계전극의 전해질과 양극계전극의 백금층이 서로 대면하도록 한 후, 그 사이의 테두리에 SURLYN(Du Pont사 제조)으로 이루어지는 약 60 ㎛ 두께의 열가소성 고분자층을 배치한 후, 130 ℃의 오븐에 넣어 2분 동안 유지하여 두 전극을 부착하여 밀봉함으로써 염료감응 태양전지를 제조하였다.
시험예
상기 실시예1, 2 및 비교예에서 제조한 염료감응태양전지의 광전환 효율을 평가하기 위하여 하기와 같은 방법으로 광전압 및 광전류를 측정하여 광전기적 특성을 관찰하고, 이를 통하여 얻어진 전류밀도(Isc), 전압(Voc), 및 충진계수(fillfactor, ff)를 이용하여 광전환 효율(ηe)를 하기 수학식 1로 계산하였다.
이때, 광원으로는 제논 램프(Xenon lamp, Oriel)를 사용하였으며, 상기 제논 램프의 태양조건(AM 1.5)은 표준 태양전지를 사용하여 보정하였다.
<수학식 1>
ne = (Voc × Isc × ff) / (Pine)
상기 수학식 1에서, (Pine)는 100 ㎽/㎠(1 sun)을 나타낸다.
상기와 같이 측정된 값들을 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 전류밀도(㎃/cm2) | 전압(V) | 충진계수 | 광전환 효율(%) |
| 실시예 1 | 16.283 | 0.673 | 0.672 | 7.366 |
| 실시예 2 | 15.848 | 0.674 | 0.680 | 7.265 |
| 실시예 3 | 16.057 | 0.695 | 0.641 | 7.163 |
| 비교예 | 14.952 | 0.660 | 0.691 | 6.834 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예들의 음극계전극 제조시 0.3 mM의 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료 용액, 0.3mM의 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid 염료용액에 조합하여 담지한 음극계 전극을 적용할 경우 0.3 mM의 루테늄 디티오시아네이트 2,2′-비피리딜-4,4′-디카르복실레이트 염료 용액에만 담지한 비교예보다 전류밀도가 높아지고, 광전환효율이 향상된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에 의하면, 염료감응태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
Claims (10)
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- 투명전도성산화물층이 형성된 투명기판을 준비하는 S1단계와, 상기 투명전도성산화물층의 상부로 이산화티탄을 포함하는 조성물을 코팅하고 열처리하여 나노산화물층을 형성하는 S2단계 및 상기 나노산화물층에 염료를 흡착하고 건조하여 염료층이 구비된 음극계전극을 형성하는 S3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 음극계전극의 제조방법에 있어서,
상기 염료층은 단파장광과 장파장광을 흡수하는 염료이고,
상기 염료는 적어도 2 이상의 혼합염료이며,
상기 혼합염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트와 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지 음극계전극의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 단파장광의 투과도가 상기 염료층의 전단에 미치고, 상기 장파장광의 투과도는 상기 염료층을 관통하는 정도인 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지 음극계전극의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 S3단계에는 장파장광을 흡수하는 제1염료를 도포하여 건조하고, 단파장광을 흡수하는 제2염료를 도포하고 건조하여 염료층을 준비하는 S31단계가 포함하는 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지 음극계전극의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제1염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트이고, 제2염료는 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid인 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지 음극계전극의 제조방법.
- 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 음극계전극에 대향하여 전극층이 형성된 양극계전극을 조립하고, 그 사이에 전해질을 개재하는 S4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응 태양전지의 제조방법.
- 제 3 항에 의하여 제조된 염료감응 태양전지의 염료층은 제1염료와 제2염료로 적층된 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응태양전지의 음극계 전극.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제1염료는 루테늄디티오시아네이트비피리딜디카르복실레이트이고, 제2염료는 4-[2-(4-diphenylaminophenylvinyl]salicylic acid인 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응태양전지의 음극계 전극.
- 제 8 항 또는 제 9 항의 음극계전극과 금속층을 구비한 양극계전극을 대향하여 부착하되, 그 사이에 전해질을 개재시킨 것을 특징으로 하는 흡광효율이 우수한 염료감응태양전지.
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