KR101506997B1 - 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체, 상기의 제조방법, 상기를 포함하는 광전극, 및 상기 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

전이금속 산화물-함유 다공성 구조체, 상기의 제조방법, 상기를 포함하는 광전극, 및 상기 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본원은, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 및 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조방법, 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극, 상기 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지, 및 상기 염료감응형 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

전이금속 산화물-함유 다공성 구조체, 상기의 제조방법, 상기를 포함하는 광전극, 및 상기 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 및 이의 제조방법{TRANSITION METAL OXIDE-CONTAINING POROUS STRUCTURE, PREPARING METHOD OF THE SAME, PHOTOELECTRODE INCLUDING THE SAME, AND DYE-SENSITIZED SOLAR CELL INCLUDING THE PHOHOTOELECTRODE AND PREPARING METHOD THEREOF}
본원은, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 및 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조방법, 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극, 상기 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지, 및 상기 염료감응형 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는 태양의 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 소자이다. 태양전지는 무한한 에너지원인 태양광을 이용해 전기를 생산하는 도구로서, 이미 우리 생활에 널리 이용되고 있는 실리콘 태양전지가 대표적이며, 최근 차세대 태양전지로서 염료감응형 태양전지가 연구되고 있다.
염료감응형 태양전지는 스위스의 Gratzel 등에 의하여 발표된 것이 대표적이다[미국등록특허 제 5,350,644 호 참조]. 구조적인 측면에서, 염료감응형 태양전지의 두 개의 전극 중 하나의 전극은 감광성 염료가 흡착되어 있는 반도체 산화물 층이 형성된 전도성 투명 기재를 포함하는 광전극이며, 두 전극 사이의 공간에는 전해질이 채워져 있다.
염료감응형 태양전지의 작동 원리를 살펴보면, 태양에너지가 반도체 산화물 전극에 흡착되어 있는 감광성 염료에 의해 흡수됨으로써 광전자가 발생하며, 상기 광전자는 반도체 산화물 층을 통해 전도되어 투명 전극이 형성된 전도성 투명 기재에 전달되고, 전자를 잃어 산화된 염료는 전해질에 포함된 산화ㆍ환원 쌍에 의해 환원된다. 한편, 외부 전선을 통하여 상대편 전극인 상대전극에 도달한 전자는 산화된 전해질의 산화ㆍ환원 쌍을 다시 환원시킴으로써 태양전지의 작동 과정을 완성한다.
한편, 염료감응형 태양전지의 경우 기존 태양전지에 비해, 반도체|염료 계면, 반도체|전해질 계면, 반도체|투명전극 계면, 전해질|상대전극 계면 등 여러 계면을 포함하고 있어, 각각의 계면에서의 물리ㆍ화학적 작용을 이해하고 조절하는 것이 염료감응형 태양전지 기술의 핵심이다. 또한, 염료감응형 태양전지의 에너지 변환 효율은 태양에너지 흡수에 의해 생성된 광전자의 양에 비례하며, 많은 양의 광전자를 생성하기 위해서는 염료분자의 흡착량을 증가시킬 수 있는 구조를 가지는 광전극의 제조가 요구되고 있다.
태양전지의 에너지 변환 효율을 높이기 위하여, 염료감응형 태양전지의 산화물 전극으로서 다공성 메조기공을 갖는 이산화티타늄 전극이 일반적으로 사용되어 왔다. 다공성 메조기공을 갖는 이산화티타늄 구조체의 제조는 나노입자 코팅법 또는 주형법을 통하여 이루어진다. 주형법은 고분자 나노입자 등의 자기조립을 통해 틀을 만들고, 이산화티타늄을 주입한 뒤, 상기 틀을 제거하여 다공성 이산화티타늄 구조체를 획득하는 방법이다. 그러나 기존의 주형법을 이용하는 경우, 다공성 메조 기공 구조를 형성하기 위하여 고온의 열처리와 오랜 시간(수시간)이 소요된다는 문제점이 있다.
본원은 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 및 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조방법, 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극, 상기 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지, 및 상기 염료감응형 태양전지의 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 함유된 고분자를 전해질-함유 용액을 이용하여 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성하는 것을 포함하는, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조방법을 제공한다.
본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따라 제조되는, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 제공한다.
본원의 제 3 측면은, 전도성 투명 기재 상에 형성된 상기 본원의 제 2 측면에 따른 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는, 광전극을 제공한다.
본원의 제 4 측면은, 전도성 투명 기재 상에 고분자 입자 및 전이금속 산화물 입자를 포함하는 용액을 코팅한 후 가열소성시켜 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 감광성 염료를 흡착시키고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 대향하도록 상대전극을 배치시키고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체와 상기 상대전극 사이에 전해질-함유 용액을 주입하여, 상기 전해질-함유 용액에 의해 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 포함된 고분자 입자를 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성함으로써 광전극을 형성하는 것을 포함하는, 염료감응형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본원의 제 5 측면은, 상기 본원의 제 4 측면에 따라 제조되는, 염료감응형 태양전지를 제공한다.
본원에 의하면, 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고, 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 함유된 고분자를 전해질-함유 용액을 이용하여 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 및 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극을 제조하며, 동일한 원리를 이용하여 염료감응형 태양전지를 제조하는 바, 염료감응형 태양전지가 완성된 후 상기 염료감응형 태양전지 내부의 전해질-함유 용액에 의해 고분자 입자가 용해되면서 자연스럽게 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성할 수 있다. 즉, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조 시 저온 처리가 가능하다는 장점이 있다. 이와 같은 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극은 빛의 산란을 극대화하여 궁극적으로 염료감응형 태양전지 전극의 광 흡수효율(light harvesting efficiency) 및 광전 변환 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 본원에 따른 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 높은 비표면적을 이용하여 감광성 염료의 흡착량을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지에 있어서 높은 전류밀도와 낮은 계면 저항을 제공함으로써 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 나타내는 FE-SEM 사진이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 광전극의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 전류-전압(I-V) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 임피던스(Z) 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 상대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 1 측면은, 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 함유된 고분자를 전해질-함유 용액을 이용하여 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성하는 것을 포함하는, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 제조방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체는 단순입방정계, 체심입방정계, 면심입방정계, 또는 역전오팔 구조 형태로 배열된 기공을 가지는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른, 상기 역전오팔(inverse opal) 구조체는 3차원의 다공성 구조이며, 입자들이 규칙적으로 배열된 오팔구조를 역전시켜 형성될 수 있다. 상기 역전오팔 구조체는 정렬된 벌크-공극(ordered bulk-pores)을 통하여 점성이 높은 고분자 또는 고체 전해질의 침투에 효율적인 통로를 제공할 수 있으며, 이를 광전극에 적용할 경우 효과적인 전자 전달 통로가 형성되어 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체는, 기재 상에 상기 고분자 입자 및 전이금속 산화물 입자를 포함하는 용액을 코팅한 후 가열소성시켜 형성되는 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자는 폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드, 폴리(부틸메타크릴레이트)(PBMA), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVDF-HFP), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원에 따른 상기 고분자의 입자 크기는 약 2 ㎛ 이하인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자의 입자 크기는 약 10 ㎚ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하, 약 10 ㎚ 이상 내지 약 1.7 ㎛ 이하, 약 10 ㎚ 이상 내지 약 1.4 ㎛ 이하, 약 10 ㎚ 이상 내지 약 1.1 ㎛ 이하, 약 10 ㎚ 이상 내지 약 800 ㎚ 이하, 약 10 ㎚ 이상 내지 약 500 ㎚ 이하, 약 10 ㎚ 이상 내지 약 200 ㎚ 이하, 약 200 ㎚ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하, 약 200 ㎚ 이상 내지 약 1.7 ㎛ 이하, 약 200 ㎚ 이상 내지 약 1.4 ㎛ 이하, 약 200 ㎚ 이상 내지 약 1.1 ㎛ 이하, 약 200 ㎚ 이상 내지 약 800 ㎚ 이하, 약 200 ㎚ 이상 내지 약 500 ㎚ 이하, 약 500 ㎚ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하, 약 500 ㎚ 이상 내지 약 1.7 ㎛ 이하, 약 500 ㎚ 이상 내지 약 1.4 ㎛ 이하, 약 500 ㎚ 이상 내지 약 1.1 ㎛ 이하, 약 500 ㎚ 이상 내지 약 800 ㎚ 이하, 약 800 ㎚ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하, 약 800 ㎚ 이상 내지 약 1.7 ㎛ 이하, 약 800 ㎚ 이상 내지 약 1.4 ㎛ 이하, 약 800 ㎚ 이상 내지 약 1.1 ㎛ 이하, 약 1.1 ㎛ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하, 약 1.1 ㎛ 이상 내지 약 1.7 ㎛ 이하, 약 1.1 ㎛ 이상 내지 약 1.4 ㎛ 이하, 약 1.4 ㎛ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하, 약 1.4 ㎛ 이상 내지 약 1.7 ㎛ 이하, 또는 약 1.7 ㎛ 이상 내지 약 2 ㎛ 이하인 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않을 수 있다.
본원에 따른 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체는 상기 고분자 입자의 크기에 따라 기공의 크기 및 연결을 제어할 수 있으며, 이로 인해 비표면적을 넓힐 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 Ti, Cu, Cr, Zr, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn, V, Mo, W, Nb, Y, Sc, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 전이금속의 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가열소성은 약 50℃ 내지 약 200℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 가열소성은 약 50℃ 내지 약 200℃, 약 50℃ 내지 약 190℃, 약 50℃ 내지 약 180℃, 약 50℃ 내지 약 170℃, 약 50℃ 내지 약 160℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 140℃, 약 50℃ 내지 약 130℃, 약 50℃ 내지 약 120℃, 약 50℃ 내지 약 110℃, 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 50℃ 내지 약 90℃, 약 50℃ 내지 약 80℃, 약 50℃ 내지 약 70℃, 약 50℃ 내지 약 60℃, 약 60℃ 내지 약 200℃, 약 60℃ 내지 약 190℃, 약 60℃ 내지 약 180℃, 약 60℃ 내지 약 170℃, 약 60℃ 내지 약 160℃, 약 60℃ 내지 약 150℃, 약 60℃ 내지 약 140℃, 약 60℃ 내지 약 130℃, 약 60℃ 내지 약 120℃, 약 60℃ 내지 약 110℃, 약 60℃ 내지 약 100℃, 약 60℃ 내지 약 90℃, 약 60℃ 내지 약 80℃, 약 60℃ 내지 약 70℃, 약 70℃ 내지 약 200℃, 약 70℃ 내지 약 190℃, 약 70℃ 내지 약 180℃, 약 70℃ 내지 약 170℃, 약 70℃ 내지 약 160℃, 약 70℃ 내지 약 150℃, 약 70℃ 내지 약 140℃, 약 70℃ 내지 약 130℃, 약 70℃ 내지 약 120℃, 약 70℃ 내지 약 110℃, 약 70℃ 내지 약 100℃, 약 70℃ 내지 약 90℃, 약 70℃ 내지 약 80℃, 약 80℃ 내지 약 200℃, 약 80℃ 내지 약 190℃, 약 80℃ 내지 약 180℃, 약 80℃ 내지 약 170℃, 약 80℃ 내지 약 160℃, 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 80℃ 내지 약 140℃, 약 80℃ 내지 약 130℃, 약 80℃ 내지 약 120℃, 약 80℃ 내지 약 110℃, 약 80℃ 내지 약 100℃, 약 80℃ 내지 약 90℃, 약 90℃ 내지 약 200℃, 약 90℃ 내지 약 190℃, 약 90℃ 내지 약 180℃, 약 90℃ 내지 약 170℃, 약 90℃ 내지 약 160℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 140℃, 약 90℃ 내지 약 130℃, 약 90℃ 내지 약 120℃, 약 90℃ 내지 약 110℃, 약 90℃ 내지 약 100℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 100℃ 내지 약 190℃, 약 100℃ 내지 약 180℃, 약 100℃ 내지 약 170℃, 약 100℃ 내지 약 160℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 100℃ 내지 약 140℃, 약 100℃ 내지 약 130℃, 약 100℃ 내지 약 120℃, 약 100℃ 내지 약 110℃, 약 110℃ 내지 약 200℃, 약 110℃ 내지 약 190℃, 약 110℃ 내지 약 180℃, 약 110℃ 내지 약 170℃, 약 110℃ 내지 약 160℃, 약 110℃ 내지 약 150℃, 약 110℃ 내지 약 140℃, 약 110℃ 내지 약 130℃, 약 110℃ 내지 약 120℃, 약 120℃ 내지 약 200℃, 약 120℃ 내지 약 190℃, 약 120℃ 내지 약 180℃, 약 120℃ 내지 약 170℃, 약 120℃ 내지 약 160℃, 약 120℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 140℃, 약 120℃ 내지 약 130℃, 약 130℃ 내지 약 200℃, 약 130℃ 내지 약 190℃, 약 130℃ 내지 약 180℃, 약 130℃ 내지 약 170℃, 약 130℃ 내지 약 160℃, 약 130℃ 내지 약 150℃, 약 130℃ 내지 약 140℃, 약 140℃ 내지 약 200℃, 약 140℃ 내지 약 190℃, 약 140℃ 내지 약 180℃, 약 140℃ 내지 약 170℃, 약 140℃ 내지 약 160℃, 약 140℃ 내지 약 150℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 150℃ 내지 약 190℃, 약 150℃ 내지 약 180℃, 약 150℃ 내지 약 170℃, 약 150℃ 내지 약 160℃, 약 160℃ 내지 약 200℃, 약 160℃ 내지 약 190℃, 약 160℃ 내지 약 180℃, 약 160℃ 내지 약 170℃, 약 170℃ 내지 약 200℃, 약 170℃ 내지 약 190℃, 약 170℃ 내지 약 180℃, 약 180℃ 내지 약 200℃, 약 180℃ 내지 약 190℃, 또는 약 190℃ 내지 약 200℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 전해질-함유 용액은 용매로서 비점이 높은 유기용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른 상기 비점이 높은 유기 용매는 니트릴계 유기용매를 포함할 수 있으며, 그 예로서 3-메톡시프로피오니트릴, 아세토니트릴(acetonitrile), 또는 바레로니트릴(valeronitrile) 등을 하나 이상 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원에 따른 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체는 다공성 구조를 형성하기 위해 고온의 열처리를 수행하지 않아도, 상기 전해질-함유 용액에 포함된 용매에 의해 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 포함된 고분자를 용해시킴으로써 저온에서 제조될 수 있다는 장점이 있으며, 그 결과 형성된 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체는 빛의 산란을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있다.
본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따라 제조되는, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 제공한다. 본 측면에 따른 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체에 대하여 본원의 제 1 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다. 본원에 따른 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체는, 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 포함된 고분자를 전해질로 용해시킴으로써 고분자가 채워져 있던 자리에 기공이 형성된 다공성 구조를 가질 수 있다. 본원에 따른 상기 고분자는 폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드, 폴리(부틸메타크릴레이트)(PBMA), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVDF-HFP), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 고분자의 입자 크기는 약 2 ㎛ 이하인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른 상기 전이금속 산화물은 Ti, Cu, Cr, Zr, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn, V, Mo, W, Nb, Y, Sc, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 전이금속의 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 3 측면은, 전도성 투명 기재 상에 형성된 상기 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 따른 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는, 광전극을 제공한다. 본 측면에 따른 상기 광전극에 대하여 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광전극은, 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체에 흡착된 감광성 염료를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 따라, 상기 감광성 염료에 광이 입사되어 흡수되면 광전자가 생성되고, 생성된 광전자는 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 통로로 하여 전도성 투명 기재로 전달된다.
상기 감광성 염료는 당업계에 공지된 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir), 또는 루테늄(Ru)을 포함하는 금속의 복합체 형태의 염료를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이들 중에서, 루테늄(Ru)은 백금족에 속하는 원소로서 많은 유기 금속 복합체를 형성할 수 있어, 루테늄(Ru)을 포함하는 감광성 염료가 많이 사용된다. 예를 들어, Ru(etc bpy)2(NCS)2ㆍCH3CN 타입이 많이 사용되고 있다. 여기에서 etc는 (COOEt)2 또는 (COOH)2로서 본원에 따른 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 표면과 같은 다공질 막과 결합이 가능한 반응기이다. 또한, 유기 색소 등을 포함하는 염료가 사용될 수도 있는데, 이러한 유기 색소로는, 예를 들어, 리보플라빈(riboflavin), 트리페닐메탄(triphenylmethane), 쿠마린(coumarin), 포르피린(porphyrin), 크산틴(xanthene) 등이 있다. 이들을 단독으로, 또는 루테늄(Ru) 복합체와 혼합 사용하여 장파장의 가시광선 흡수를 개선함으로써 광전 변환 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광전극은 상기 전도성 투명 기재와 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 사이에 형성된 차단층을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른, 상기 차단층은 산화물을 포함할 수 있으며, 전도성 투명 기재와 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체 사이에 접착력을 강화하는 역할을 할 수 있다.
본원의 제 4 측면은, 전도성 투명 기재 상에 고분자 입자 및 전이금속 산화물 입자를 포함하는 용액을 코팅한 후 가열소성시켜 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 감광성 염료를 흡착시키고; 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 대향하도록 상대전극을 배치시키고; 및, 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체와 상기 상대전극 사이에 전해질-함유 용액을 주입하여, 상기 전해질-함유 용액에 의해 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 포함된 고분자 입자를 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성함으로써 광전극을 형성하는 것을 포함하는, 염료감응형 태양전지의 제조방법을 제공한다. 본 측면에 따른 상기 염료감응형 태양전지의 제조방법에 대하여 본원의 제 1 측면 내지 제 3 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다.
본원에 따른 상기 염료감응형 태양전지의 구성 요소 가운데, 상기 상대전극은 상기 광전극에 대향되어 배치되어 있다. 상기 상대전극은, 전극용 투명 기재 상에 전도성 투명 전극이 형성되어 있는 전도성 투명 기재, 및, 선택적으로, 상기 투명 전극 상에 형성된 전도층을 포함할 수 있다. 상기 상대전극에 있어서 전도성 투명 기재는, 상기 광전극에 이용되는 전도성 투명 기재와 마찬가지로, 투명 기재 상에 전도성 투명 전극을 코팅 또는 증착하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 투명 기재로는 외부광의 입사가 가능하도록 투명성을 가지는 물질이라면 특별히 한정됨 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 유리 기재 또는 투명 고분자 기재를 사용할 수 있다. 상기 투명 고분자 기재의 재료로는, 예를 들어, 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 또는 이들의 공중합체 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 이러한 투명 기재 상에 형성되는 상기 전도성 투명 전극으로는, 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 안티몬 틴 옥사이드(ATO), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 금속 산화물을 포함하며, 예를 들어, 전도성, 투명성, 및 내열성이 우수한 SnO2, 또는 비용면에서 저렴한 ITO를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 여기에서, 상기 전도성 투명 기재를 채용하는 이유는 태양광이 투과되어 내부로 입사될 수 있도록 하기 위함이다. 그리고, 본원을 설명하는 명세서에서 "투명"이라는 단어의 의미는 소재의 광 투과율이 100%인 경우뿐만 아니라 광 투과율이 높은 경우를 모두 포함한다.
한편, 상기 상대전극에 포함되는 상기 전도층은 산화ㆍ환원 쌍(redox couple)을 활성화시키는 역할을 하는 것으로, 백금(Pt), 금(Au), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 탄소(C), 산화텅스텐(WO3), 이산화티타늄(TiO2), 또는 전도성 고분자 등의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 상대전극의 일면에 형성된 전도층은 반사율이 높을수록 효율이 우수하므로, 반사율이 높은 재료를 선택하는 것이 좋다.
상기 염료감응형 태양전지의 구성 요소 가운데, 상기 광전극과 상기 상대전극 사이에는 전해질-함유 용액이 주입되어 있다. 상기 전해질은, 예를 들어, 요오드화물(iodide)을 포함하며, 산화ㆍ환원에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 전자를 잃었던 염료분자에게 받은 전자를 전달하는 역할을 수행한다. 상기 전해질은 광전극의 기공 내부로 균일하게 분산되어 있을 수 있다. 상기 전해질은 전해액으로 이루어질 수 있으며, 상기 전해액은 요오드화물(iodide)/삼요오드화물(triodide) 쌍으로서 산화ㆍ환원에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 염료분자에게 전달하는 역할을 수행하는 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 전해질은 요오드를 아세토니트릴, 바레로니트릴, 또는 3-메톡시프로피오니트릴 중 하나 이상에 용해시킨 용액 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 홀 전도 기능이 있는 것이라면 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 전해질은 리튬 요오드화물(Lithium iodide), 요오드(Iodine), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨아이오다이드(1-butyl-3-methylimidazolium iodide : BMII), 구아니디늄티오시아네이트(guanidinium thiocyanate : GSCN), 및 4-tert부틸피리딘(4-tertbutylpyridinen : 4-TBP)을 아세토니트릴(ACN) 및 바레로니트릴(valeronitrile)에 용해시켜 사용할 수 있으며, 또는 리튬 요오드화물(Lithium iodide), 요오드(Iodine), 4-tert부틸피리딘, 1-프로필-2,3-디메틸이미다졸리늄 아이오다이드(DMPII)을 3-메톡시프로피오니트릴에 용해시켜 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 측면에 따른 상기 염료감응형 태양전지는 상기 광전극과 상대전극 사이 간격을 유지하기 위한 밀봉 고분자 필름을 부착시킬 수 있으나, 이제 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 전해질-함유 용액은 용매로서 비점이 높은 유기용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른 비점이 높은 유기 용매는 니트릴계 유기용매를 포함할 수 있으며, 그 예로서 3-메톡시프로피오니트릴, 아세토니트릴(acetonitrile), 또는 바레로니트릴(valeronitrile) 등을 하나 이상 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 용매는 반응하는 고분자에 따라 다르게 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질-함유 용액을 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF) 고분자와 반응시킬 경우 3-메톡시프로피오니트릴을 용매로 사용하며, 폴리스타이렌(PS) 고분자와 반응시키는 경우 아세토니트릴(acetonitrile) 및 바레로니트릴(valeronitrile)을 용매로 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 5 측면은, 상기 본원의 제 4 측면에 따라 제조되는, 염료감응형 태양전지를 제공한다. 본 측면에 따른, 상기 염료감응형 태양전지에 대하여 본원의 제 1 측면 내지 제 4 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다. 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 염료감응형 태양전지는 빛의 산란을 극대화하여 전극의 광 흡수효율(light harvesting efficiency) 및 광전 변환 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 본원에 따른 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체의 높은 비표면적을 이용하여 감광성 염료의 흡착량을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지에 있어서 높은 전류밀도와 낮은 계면 저항을 제공함으로써 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본원에 대하여 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1 : 폴리스타이렌 고분자 입자 용해를 통하여 형성된 다공성 구조체를 포함하는 염료감응형 태양전지의 제조
(1) 광전극 형성
투명 유리 기재 상에 전도성 투명 전극인 FTO가 형성되어 있는 전도성 투명 기재를 0.1 M 사염화티탄 수용액에 담그고 70℃ 오븐에서 30 분간 방치시켜 산화물인 차단층을 형성시켰다.
차단층이 형성된 상기 전도성 투명 기재 상에 폴리스타이렌 고분자 입자와 티타늄옥사이드 입자가 함께 분산되어 있는 용액을 코팅한 후, 100℃에서 1 시간 동안 가열소성 공정을 수행하여 폴리스타이렌-티타늄다이옥사이드 복합 응집체가 형성된 전극을 수득하였다.
제조된 상기 폴리스타이렌-티타늄다이옥사이드 복합 응집체를 포함하는 전극을, Dyesol사에서 구입한 루테늄계 염료 분자인 N719 염료를 무수 에탄올(anhydrous ethanol)에 분산시킨 용액에 하루 동안 담가 염료를 흡착시켰다.
(2) 염료감응 태양전지의 제조
상기 광전극의 상대전극은 투명 유리 기재에 FTO 및 백금층이 형성된, 전도성 투명 기재를 사용하였다. 상기 백금층은 0.1 중량%인 H2PtCl6 수용액을 전도성 투명 전극이 형성된 상기 투명 유리 기재에 도포하여, 이를 130℃의 핫플레이트 위에 놓고 용매를 날려보낸 후, 450℃ 온도에서 30 분 동안 열처리하여 형성하였다. 백금층이 형성된 상기 상대전극을 상기 광전극에 대향하도록 배치한 후, 두 전극 사이에 전해질-함유 용액을 주입하였다. 상기 전해질-함유 용액은 전해질인 0.05 M의 리튬 요오드화물(Lithium iodide), 0.03 M의 요오드(Iodine), 0.5 M 4-tert부틸피리딘(4-tertbutylpyridine : 4-TBP), 0.7 M의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨아이오다이드(1-butyl-3-methylimidazolium iodide : BMII), 및 0.1 M 구아니디늄티오시아네이트(guanidinium thiocyanate : GSCN)를 아세토니트릴(ACN) 및 바레로니트릴(Valeronitrile)에 용해시켜 사용하였다. 그 후, 전해질이 새어 나오지 않게 하며 상기 두 전극 사이의 간격을 유지시키기 위해 폴리이미드 테이프 60 ㎛ 두께로 두 전극 사이 공간을 채웠다. 이 때, 상기 전해질-함유 용액에 포함된 아세토니트릴 및 바레로니트릴에 의해 상기 광전극에 형성된 폴리스타이렌-티타늄다이옥사이드 복합 응집체의 폴리스타이렌이 용해되어 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체를 포함하는 광전극을 형성함으로써 염료감응 태양전지의 제조가 완료되었다.
실험예 1 : 전자주사현미경( FE - SEM ) 분석
상기 실시예에서 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체를 포함하는 염료감응 태양전지의 광전극을 FE-SEM(JEOL)를 이용하여 15 kV 조건에서 확인하였다. 구체적으로, 도 2는 상기 실시예에서 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체가 형성된 광전극을 나타내며, 폴리스타이렌이 용해된 자리에 역전오팔 구조의 기공이 형성된 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2 : 광전극의 특성 분석
상기 실시예에서 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체를 포함하는 염료감응 태양전지의 광전극의 가시광 영역에서의 반사율을 UV-VIS 분광 측광기(SHIMADZU, UV-2550)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체가 형성되지 않은 광전극 (a)와 상기 실시예에서 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체가 형성된 광전극 (b)에 대하여 가시광 영역인 400 nm 내지 800 nm 의 파장 범위에서 반사율을 측정하였으며, 이에 대한 결과를 도 3에 나타내었다. 상기 실시예에 따라 제조된 광전극 (b)의 반사율이 광전극 (a)의 반사율 보다 최대 40% 이상 높은 것을 확인할 수 있었으며, 이로 인해 상기 실시예에 따라 제조된 광전극 (b)는 상기 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체에 의해 광-산란 효과가 증가되었음을 예측할 수 있었다.
실험예 3 : 염료감응형 태양전지의 전류-전압(I-V)특성 분석
상기 실시예에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 전류-전압 특성을 소스미터(Keithley Instruments) 및 제논 램프(300 W, Oriel)를 이용하여 1 sun 및 AM 1.5의 조건에서 측정하는 실험을 수행하였다. 구체적으로, 역전오팔 구조체가 형성되지 않은 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 (a)와 상기 실시예에서 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체가 형성된 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 (b)의 전압에 따른 전류밀도 특성을 측정하였으며, 그 결과 그래프를 도 4에 나타내었다. 두 염료감응형 태양전지 (a)와 (b)에 대한 전압에 따른 전류밀도 측정 결과를 비교해 보면, 상기 실시예에 따라 제조된 (b)의 전류밀도가 약 2 mA/cm2 더 높은 것을 확인할 수 있었으며, 이는 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체에 의해 광-산란 효과가 증가함에 따라 광전 변환효율이 증가된 것임을 예측할 수 있었다.
실험예 4 : 염료감응형 태양전지의 임피던스(Z) 특성 분석
상기 실시예에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 임피던스 특성을 분석하는 실험을 VersaSTAT(AMETEK)을 이용하여 105 ~ 0.1 Hz 주파수 범위, 10 mV 혼란 진폭, 및 1 sun 조건 하에서 수행하였다. 구체적으로, 역전오팔 구조체가 형성되지 않은 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 (a)와 상기 실시예에서 제조된 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 역전오팔 구조체가 형성된 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 (b)의 임피던스를 측정하여 비교하였으며, 그 결과 그래프를 도 5에 나타내었다. 도 5는 광전극/전해질 계면에서의 저항값을 나타내며, 두 염료감응형 태양전지 (a)와 (b)에 대한 Z'(실제 저항)에 따른 -Z"(복합 저항)의 측정 결과를 이용하여 분석해 보면, 그래프 중간 반원은 광전극/전해질 계면에서의 저항값을 나타내며, 고분자 전해질에 의해서 이 저항값이 감소하였고 이로 인해 상기 계면에서 재결합에 관련된 저항이 감소한다는 것을 의미, 즉 재결합이 증가됨을 의미한다. 또한, 세 번째 반원은 전해질의 이온 확산 저항과 관련되어 있으며, 고분자 전해질의 경우 상기 해당 저항값이 증가하였는데, 이는 전해질에 녹아든 고분자 때문이며 (고분자의 이온 확산도가 액체 전해질 용매의 이온확산도 보다 낮기 때문), 이로써 전해질 내 이온 확산이 감소된 것을 의미한다. 결론적으로, 역전오팔 구조체가 형성되지 않은 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지 (a)에 비하여 상기 실시예에 의해 제조된 염료감응형 태양전지 (b)의 상대전극(백금층)/전해질 계면에서의 저항은 증가하였으며, 광전극/전해질 계면에서의 저항은 감소한 것을 확인할 수 있었다.
상기 실험예의 결과를 종합하면, 상기 실시예에 따른 티타늄다이옥사이드-함유 다공성 구조체는 전해질-함유 용액에 의해 저온에서도 자연스럽게 고분자 입자를 용해시켜 다공성 구조체를 형성함으로써 넓은 비표면적을 제공할 수 있고, 이에 따라 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 포함하는 광전극의 광-산란 효과가 증가됨을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시예에 따라 제조된 염료감응형 태양전지는 다공성 구조체가 형성되지 않은 염료감응형 태양전지에 비해 더 높은 전류밀도와 낮은 저항을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 상기 실시예에 따라 제조된 염료감응형 태양전지를 사용함으로써 광전 변환 효율이 증가됨을 확인할 수 있었다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 고분자 입자
2 : 전이금속 산화물 입자
10 : 전해질-함유 용액
20 : 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체
30 : 전해질이 침투된 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체

Claims (14)

  1. 전도성 투명 기재 상에 차단층을 형성하고;
    상기 차단층에 고분자 입자 및 전이금속 산화물 입자를 포함하는 용액을 코팅한 후 가열소성시켜 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고;
    상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 감광성 염료를 흡착시키고;
    상기 염료가 흡착된 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 함유된 고분자를 전해질-함유 용액을 이용하여 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성함으로써 광전극을 형성하는 것
    을 포함하는, 광전극의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체는 단순입방정계, 체심입방정계, 면심입방정계, 또는 역전오팔 구조 형태로 배열된 기공을 가지는 것을 포함하는 것인, 광전극의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자는 폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드, 폴리(부틸메타크릴레이트)(PBMA), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVDF-HFP), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 광전극의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 산화물은 Ti, Cu, Cr, Zr, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn, V, Mo, W, Nb, Y, Sc, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 전이금속의 산화물을 포함하는 것인, 광전극의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열소성은 50℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 광전극의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질-함유 용액은 용매로서 유기용매를 포함하는 것인, 광전극의 제조방법.
  8. 전도성 투명 기재 상에 형성된 차단층, 상기 차단층에 형성된 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체, 및 상기 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체에 흡착된 감광성 염료를 포함하는 광전극으로서,
    제 1 항, 제 2 항, 및 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는, 광전극.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 전도성 투명 기재 상에 차단층을 형성하고;
    상기 차단층에 고분자 입자 및 전이금속 산화물 입자를 포함하는 용액을 코팅한 후 가열소성시켜 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체를 형성하고;
    상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 감광성 염료를 흡착시키고;
    상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 대향하도록 상대전극을 배치시키고;
    상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체와 상기 상대전극 사이에 전해질-함유 용액을 주입하여, 상기 전해질-함유 용액에 의해 상기 고분자-전이금속 산화물 복합 응집체에 포함된 고분자 입자를 용해시켜 전이금속 산화물-함유 다공성 구조체를 형성함으로써 광전극을 형성하는 것
    을 포함하는, 염료감응형 태양전지의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전해질-함유 용액은 용매로서 유기용매를 포함하는 것인, 염료감응형 태양전지의 제조방법.
  14. 제 12 항에 따른 방법에 의해 제조되는, 염료감응형 태양전지.
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