KR101539410B1 - Solar cell having pattern reflecting layer and method of thereof - Google Patents
Solar cell having pattern reflecting layer and method of thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101539410B1 KR101539410B1 KR1020120128343A KR20120128343A KR101539410B1 KR 101539410 B1 KR101539410 B1 KR 101539410B1 KR 1020120128343 A KR1020120128343 A KR 1020120128343A KR 20120128343 A KR20120128343 A KR 20120128343A KR 101539410 B1 KR101539410 B1 KR 101539410B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- layer
- dye
- electrolyte
- reflective layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 108
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 16
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 43
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 14
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 10
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 6
- -1 aluminum (Al) Chemical class 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N D-Lyxoflavin Natural products OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003182 Surlyn® Polymers 0.000 description 1
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDLAGTHXVHQKRE-UHFFFAOYSA-N lichenxanthone Natural products COC1=CC(O)=C2C(=O)C3=C(C)C=C(OC)C=C3OC2=C1 QDLAGTHXVHQKRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000002151 riboflavin Substances 0.000 description 1
- 229960002477 riboflavin Drugs 0.000 description 1
- 235000019192 riboflavin Nutrition 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/209—Light trapping arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 패턴 반사층을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 서로 대향하는 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1기판과 제2 기판 사이의 광전영역을 밀봉하는 제1 실링층; 산화-환원 이온 종을 포함하는 전해질이 상기 광전영역 내에 주입되어 형성되는 전해질층; 및 상기 광전영역에 대향하여 배치되고, 제2 기판 위에 형성하는 반사층을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 제1 기판을 통해 투과되어 광전영역을 거쳐서 제2 기판을 투과한 광을 광전영역 측으로 반사하는 패턴 반사층을 포함하여, 광전영역이 다시 한번 광을 흡수할 기회를 갖게 되므로, 광전영역의 광 흡수율이 향상될 수 있고, 이에, 광전변환 효율이 향상될 수 있다.
또한, 패턴 반사층은 염료감응 태양전지의 제2 기판 위에 존재하여 일부 제2 투명전극에서 흡수되어 손실되는 광을 재사용할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell including a patterned reflective layer and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a solar cell including a patterned reflective layer and a method of manufacturing the same. A first sealing layer sealing the photoelectric region between the first substrate and the second substrate; An electrolyte layer formed by injecting an electrolyte including an oxidation-reduction ion species into the photoelectric region; And a reflective layer disposed on the second substrate so as to face the photoelectric region, and a method of manufacturing the solar cell.
According to the present invention, since the photoelectric region has a chance to absorb light once again, including a patterned reflection layer that transmits the light transmitted through the first substrate and transmitted through the second substrate to the photoelectric region side through the photoelectric region, The light absorptance of the region can be improved, and thus the photoelectric conversion efficiency can be improved.
In addition, the pattern reflective layer is present on the second substrate of the dye-sensitized solar cell, and can absorb light that is absorbed by some of the second transparent electrodes and can be reused.
Description
본 발명은 패턴 반사층을 포함하는 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell comprising a patterned reflective layer.
최근 전세계의 성장에 따른 에너지 수요의 증가, 그에 따른 화석 에너지의 부족 및 환경오염 감소를 위한 방안으로 태양광과 같은 신재생에너지가 대체에너지로 주목을 받고 있다. 그 중 염료감응형 태양전지는 1991년 스위스 국립 로잔 고등기술원의 마이클 그라첼 연구팀에 의해 처음 개발되었다. 염료감응형 태양전지는 실리콘 태양전지에 비해 제조원가가 낮고, 유연한 형태를 가지며 다양한 색상으로 제작할 수 있다는 장점이 있다. 태양광발전의 특성상 넓은 지역에 대규모로 설치할 수밖에 없기 때문에 설비 단가가 낮아질수록 전기 생산 비용도 낮아진다. 이들은 값비싼 반도체 물질 대신 값싼 유기염료를 사용한다. 기본 원리는 무기물 기판 위에 태양빛을 흡수하는 유기염료를 얇게 입히는 것이다. 식물의 잎은 빛을 받아 에너지를 만드는 광합성을 하는데 유기염료도 이처럼 빛을 받으면 양극과 음극으로 갈라져 전기를 만들 수 있다.Renewable energy such as solar power is attracting attention as an alternative energy source for the increase of energy demand due to global growth, the lack of fossil energy and the reduction of environmental pollution. Among them, the dye-sensitized solar cell was first developed by Michael Gratel's team of Lausanne Institute of Advanced Technology, Switzerland in 1991. The dye-sensitized solar cell has a lower manufacturing cost than a silicon solar cell, has a flexible shape, and can be manufactured in various colors. Due to the nature of photovoltaic power generation, large-scale installation in a large area is inevitable, so the lower the cost of equipment, the lower the cost of electricity production. They use cheap organic dyes instead of expensive semiconductor materials. The basic principle is to thinly coat organic dyes that absorb sunlight on inorganic substrates. The leaves of a plant are photosynthesized by receiving light, and organic dyes can be split into anodes and cathodes to generate electricity when they receive light.
그러나 염료감응형 태양전지는 계면 사이의 전자 이동속도가 달라 광에너지에 의해 여기된 전자의 손실이 많고, 입사된 광에너지 중 많은 양의 광에너지가 염료에 흡수되지 못하고 투과되어 다른 태양전지들에 비해 광전변환 효율이 낮은 단점이 있다. 이에, 염료감응형 태양전지의 광전변환 효율을 향상하기 위해 재료 및 구조적 연구가 진행되고 있다. 구조적 연구 중 투과나 반사에 따른 연구에는 주로 산란층을 포함하거나, 태양전지 외부에 반사층을 포함하여 광경로 제어를 통해, 태양광이 광전영역에서 재흡수되어 단락전류(short-circuit current; JSC)는 증가하는 연구가 보고되고 있다. 하지만, 이 경우 개방전압(open circuit voltage; VOC)가 감소되나, 광전영역의 방향으로 광경로를 조절이 어려운 경우도 있다. However, in the dye-sensitized solar cell, the electron transfer rate between the interfaces is different, and the loss of electrons excited by the light energy is large, and a large amount of light energy among the incident light energy is transmitted to the other solar cells There is a disadvantage in that the photoelectric conversion efficiency is low. Accordingly, materials and structural studies have been conducted to improve the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell. In the structural studies, the transmission and reflection studies mainly include scattering layers, or include a reflection layer outside the solar cell, so that the solar light is reabsorbed in the photoelectric region through the optical path control and short-circuit current (J SC ) Have been reported to increase. However, in this case, the open circuit voltage (V OC ) is reduced, but it may be difficult to control the optical path in the direction of the photoelectric region.
이에 본 발명자는, 염료감응형 태양전지의 내부에 패턴 반사층을 형성하여 광전극(TiO2)층에서 투과된 광을 다시 광전극 층으로 반사시켜, 단락전류를 증가시키고, 염료감응형 태양전지의 내부에 금속성 반사층을 적용함으로서 종래의 태양전지의 투명전극으로 만든 캐소드 전극보다 높은 전도도를 가져, 광전변환 효율이 향상되는 염료감응형 태양전지를 제조하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have found that a patterned reflection layer is formed in a dye-sensitized solar cell to reflect light transmitted through the photoelectrode (TiO 2 ) layer to the photoelectrode layer, thereby increasing the short-circuit current, A dye-sensitized solar cell having a higher conductivity than a cathode electrode made of a transparent electrode of a conventional solar cell and having improved photoelectric conversion efficiency has been developed.
본 발명은 태양전지의 내부에 금속성 반사층을 적용함으로써 종래의 태양전지의 투명전극으로 만든 캐소드 전극보다 높은 전도도를 가져 광전변환 효율을 향상시키는 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a solar cell having a higher conductivity than a cathode electrode made of a transparent electrode of a conventional solar cell, thereby improving the photoelectric conversion efficiency.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구체예에서 서로 대향하는 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1기판과 제2 기판 사이의 광전영역을 밀봉하는 제1 실링층; 상기 산화-환원 이온 종을 포함하는 전해질이 상기 광전영역 내에 주입되어 형성되는 전해질층; 및 상기 광전영역에 대향하여 배치되고, 제2 기판 위에 형성하는 반사층을 포함하는 염료감응형 태양전지를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a first substrate and a second substrate facing each other; A first sealing layer sealing the photoelectric region between the first substrate and the second substrate; An electrolyte layer formed by injecting an electrolyte including the oxidation-reduction ion species into the photoelectric region; And a reflective layer disposed on the second substrate so as to face the photoelectric region.
본 발명에 있어서 상기 제1 기판 상의 상기 광전영역 안에 형성되고, 상기 태양전지는 상기 제1 기판을 통해 투과되어 광전영역에 입사된 광에 반응하여 여기된 전자를 생성하는 염료활성층을 추가로 포함할 수 있고, 기 제1 기판은, 투과성, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어 상기 염료활성층에서 생성되는 상기 여기된 전자를 외부로 인가하는 제1 전극을 포함하고, 상기 제2 기판은, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어, 외부로부터 인가된 전자를 상기 전해질층으로 인가하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the solar cell further includes a dye active layer formed in the photoelectric region on the first substrate, the solar cell transmitting excited electrons in response to light transmitted through the first substrate and incident on the photoelectric region And the first substrate comprises a first electrode formed of a material having permeability, conductivity and acid resistance and for externally applying the excited electrons generated in the dye active layer, and the second substrate is made of a conductive and / And a second electrode formed of a material having acid resistance and adapted to apply electrons applied from the outside to the electrolyte layer.
또한, 상기 염료활성층은 나노스케일의 산화물로 형성되는 나노입자; 및 상기 나노입자의 표면에 흡착되어 형성되고, 상기 광에너지에 반응하여 여기된 전자를 생성하는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 반사층은 제2 기판 위에 전면 도포되는 것을 특징으로 하며, 상기 반사층은 이에 한정하지 않지만 사각형, 피라미드, 원기둥 및 원형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 패턴을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 반사층은 이에 한정되지 않지만 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 주석산화물(SnO2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하며, 상기 광전영역에 대향하여 배치되고, 제2 기판 위에 형성하는 반사층 위에 산화-환원 쌍을 활성화하는 촉매층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 촉매층은 이에 한정하지 않지만 Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os 및 C로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 제2 기판의 일부를 관통하여 형성되고, 상기 광전영역 내에 상기 전해질을 주입하는 통로인 주입홀; 및 상기 주입홀을 가로막는 형태로 형성되어, 상기 주입홀을 통해 주입된 전해질의 누수를 방지하는 제2 실링층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Also, the dye active layer may be a nanoparticle formed of a nanoscale oxide; And a dye adsorbed on the surface of the nanoparticles and generating excited electrons in response to the light energy, characterized in that the reflective layer is entirely coated on the second substrate, But the present invention is not limited thereto. The reflective layer may be formed of at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), aluminum (Al) And a tin oxide (SnO 2 ). A catalyst layer disposed opposite to the photoelectric region and activating an oxidation-reduction pair on the reflection layer formed on the second substrate is added The catalyst layer may be formed of at least one selected from the group consisting of Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, O s and C, wherein the injection hole is formed through a part of the second substrate and is a passage for injecting the electrolyte into the photoelectric region; And a second sealing layer formed in a shape blocking the injection hole to prevent leakage of the electrolyte injected through the injection hole.
본 발명의 일 구체예에서, 제1 기판과 제2 기판을 구비하는 단계; 제1 기판 상부에 제1 투명전극을 형성하는 단계; 상기 제2 기판에 제2 투명전극 및 패턴 반사층을 형성하는 단계; 장기 염료활성층과 상기 제2 투명전극이 상호 대향하도록 상기 제1 및 제2 기판을 정렬하는 단계; 및 상기 염료활성층을 포함한 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 사이에 산화-환원 이온 종을 포함하는 전해질을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the method includes: providing a first substrate and a second substrate; Forming a first transparent electrode over the first substrate; Forming a second transparent electrode and a pattern reflective layer on the second substrate; Aligning the first and second substrates such that the long dye active layer and the second transparent electrode face each other; And forming an electrolyte including an oxidation-reduction ion species between the first transparent electrode including the dye active layer and the second transparent electrode.
본 발명에 있어서, 상기 제1 투명전극 상부에 나노입자 및 상기 나노입자에 흡착된 염료를 포함하는 염료활성층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제1 기판은, 투과성, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어 상기 염료활성층에서 생성되는 상기 여기된 전자를 외부로 인가하는 제1 전극을 포함하고, 상기 제2 기판은, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어, 외부로부터 인가된 전자를 상기 전해질층으로 인가하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 염료활성층은 나노스케일의 산화물로 형성되는 나노입자; 및 상기 나노입자의 표면에 흡착되어 형성되고, 상기 광에너지에 반응하여 여기된 전자를 생성하는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 반사층은 제2 기판 위에 전면 도포하는 것을 특징으로 하며, 상기 반사층은 사각형, 피라미드, 원기둥 및 원형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 패턴을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 반사층은 이에 한정하지 않으나 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 주석산화물(SnO2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하며, 상기 광전영역에 대향하여 배치되고, 제2 기판 위에 형성하는 반사층 위에 산화-환원 쌍을 활성화시키는 촉매층을 추가로 도포하는 것을 특징으로 하며, 상기 촉매층은 이에 한정하지 않지만 Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os 및 C로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 제2 기판의 일부를 관통하고, 상기 광전영역 내에 상기 전해질을 주입하는 통로인 주입홀을 형성하는 단계; 및 상기 주입홀을 가로막는 형태로 형성되어, 상기 주입홀을 통해 주입된 전해질의 누수를 방지하는 제2 실링층을 추가로 더 형성하는 것을 특징으로 한다.The method may further include the step of forming a dye active layer including nanoparticles and a dye adsorbed on the nanoparticles on the first transparent electrode, wherein the first substrate has a transparent, conductive And a first electrode formed of a material having an acid resistance and adapted to externally apply the excited electrons generated in the dye active layer, wherein the second substrate is formed of a material having conductivity and acid resistance, And a second electrode for applying electrons to the electrolyte layer, wherein the dye active layer is formed of nanoscale oxide nanoparticles; And a dye adsorbed on the surface of the nanoparticles and generating excited electrons in response to the light energy, characterized in that the reflective layer is entirely coated on the second substrate, The reflective layer may be formed of at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), aluminum (Al), and tin oxide SnO 2 ). Further, it is possible to further coat the catalyst layer which is disposed opposite to the photoelectric region and which activates the oxidation-reduction pair on the reflection layer formed on the second substrate Wherein the catalyst layer is formed of a material selected from the group consisting of Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Forming an injection hole through the part of the second substrate, the injection hole being a passage for injecting the electrolyte into the photoelectric region; And a second sealing layer formed in a shape blocking the injection hole to prevent leakage of the electrolyte injected through the injection hole.
본 발명에서 "패턴 반사층"은 반사층 표면이 일정한 형태나 양식 또는 유형을 가지는 것으로서, 이에 한정하지 않지만 반사층 표면이 피라미드, 실린더, 직사각형 등의 유형을 일정한 형태로 가지는 반사층을 의미한다.The term "pattern reflective layer" in the present invention refers to a reflective layer having a reflective layer surface having a constant shape, style or type, but not limited thereto, having a pyramid, cylinder,
본 발명에 의하면, 제1 기판을 통해 투과되어 광전영역을 거쳐서 제2 기판을 투과한 광을 광전영역 측으로 반사하는 패턴 반사층을 포함하여, 광전영역이 다시 한번 광을 흡수할 기회를 갖게 되므로, 광전영역의 광 흡수율이 향상될 수 있고, 이에, 광전변환 효율이 향상될 수 있다.According to the present invention, since the photoelectric region has a chance to absorb light once again, including a patterned reflection layer that transmits the light transmitted through the first substrate and transmitted through the second substrate to the photoelectric region side through the photoelectric region, The light absorptance of the region can be improved, and thus the photoelectric conversion efficiency can be improved.
또한, 패턴 반사층은 염료감응 태양전지의 제2 기판 위에 존재하여 일부 제2 투명전극에서 흡수되어 손실되는 광을 재사용할 수 있다.In addition, the pattern reflective layer is present on the second substrate of the dye-sensitized solar cell, and can absorb light that is absorbed by some of the second transparent electrodes and can be reused.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 염료감응 태양전지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 염료감응 태양전지에서 반사층에 의해 광전영역의 광 흡수 기회가 높아지는 원리 및 시뮬레이션 영역을 나타낸 도면이다.
도 3은 패턴 모양에 따른 반사 특성을 시뮬레이션한 결과이다.
도 4는 도 1에 도시한 본원발명의 염료감응 태양전지와 종래의 염료감응 태양전지 각각의 전기적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본원발명의 염료감응 태양전지(전면 패터닝된 반사층)와 종래의 염료감응 태양전지(일부 패터닝된 반사층) 반사층의 반사도를 비교한 그래프이다.1 is a cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a principle and a simulation region where the light absorption opportunity of the photoelectric region is enhanced by the reflective layer in the dye-sensitized solar cell shown in FIG.
Fig. 3 shows the result of simulating the reflection characteristic according to the pattern shape.
FIG. 4 is a graph showing electrical characteristics of the dye-sensitized solar cell of the present invention and the conventional dye-sensitized solar cell of FIG. 1.
5 is a graph comparing reflectivities of the dye-sensitized solar cell of the present invention (front patterned reflective layer) and the conventional dye-sensitized solar cell (partially patterned reflective layer) reflective layer.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고하여, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지에 대해 설명한다.First, a dye-sensitized solar cell according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 애노드(anode)기판(110)과 캐소드(cathod)기판(130), 애노드기판(110)과 캐소드기판(130) 사이에 형성되는 광전영역(120), 애노드기판(110)과 캐소드기판(130) 사이의 광전영역(120)을 밀봉하는 제1 실링층(140) 및 캐소드기판(130)을 사이에 두고 광전영역(120)에 대향하여 배치되는 패턴 반사층(134)을 포함하여 이루어진다.
1, the dye-sensitized
애노드기판(110)은 제1 기판 및 외부로부터 입사된 광(이하, "입사광"으로 지칭함)을 투과하고, 광에너지에 의해 여기된 전자를 외부 로드로 인가하는 제1 투명전극(112, 이하, "애노드전극"으로 지칭함)을 포함한다.
The
캐소드기판(130)은 제2 기판 및 외부 로드로부터 전자를 인가받아 광전영역(120)으로 인가하는 제2 투명전극(131, 이하, "캐소드전극"으로 지칭함) 및 외부 로드로부터 인가된 전자에 의한 산화-환원 반응의 반응속도를 높이 촉매(catalyst)로 백금층(133)을 포함한다. The
촉매층(133)은 산화-환원 쌍(redox couple)을 활성화시키는 촉매 전극으로, 백금 이외에도 예컨대 Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, 전도성 고분자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 산화환원의 촉매 효과를 향상시킬 목적으로 제1 전극(112)과 마주보고 있는 촉매층(133)의 일 면은 미세구조로 표면적을 증대하도록 할 수 있다, 예를 들어 백금이면 백금흑 상태로, 카본이면 다공질 상태로 되어 있을 수 있다. 백금흑 상태는 백금의 양극 산화법, 염화백금산 처리 등에 의해, 또한 다공질 상태의 카본은, 카본미립자의 소결이나 유기폴리머의 소성 등의 방법에 의해 형성할 수 있다.The
광전영역(120)은 애노드기판(110)에서부터 순차적으로 형성되는 염료활성층(121) 및 전해질층(122)을 포함한다.The
구체적으로, 염료활성층(121)은 애노드기판(110) 상의 광전영역(120) 안에 형성되고, 나노스케일(nano scale)의 산화물로 형성되는 나노입자(121a) 및 나노입자(121a)의 표면에 흡착되는 염료(121b, DYE)를 포함한다. 즉, 염료활성층(121)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 염료(121b)가 흡착된 나노입자(121a)가 애노드기판(110) 상에 나란히 적층되는 형태로 형성된다.Specifically, the dye
나노입자(121a)은 미세하고 균일한 나노 사이즈의 평균 입경을 가지는 미립자들이 균일하게 분포하며 다공성을 유지하면서 표면에 적당한 거칠기를 가질 수 있고, 일 예로 예컨대 TiO2, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The
염료(121b)는 다양한 물질을 구비할 수 있다. 예컨대, 감광성 염료(12a)는 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등을 포함하는 금속 복합체로 이루어질 수 있다. 또한, 유기 색소 등을 포함하는 염료가 사용될 수도 있는데, 이러한 유기 색소로는 쿠마린(coumarin), 포피린(porphyrin), 키산틴(xanthene), 리보플라빈(riboflavin), 트리페닐메탄(triphenylmethan) 등이 있다. 이들은 단독 또는 루테늄(Ru) 복합체와 혼합사용하여 장파장의 가시광흡수를 개선함으로써 광전 변환 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 이때, 감광성 염료(12a)는 태양광의 파장400 내지 800nm에서, 좀더 좁게는 400 내지 650nm에서 광을 흡수하여 최대 광전류 효율을 나타낸다.
The
전해질층(122)은 산화-환원 이온 종을 포함하는 전해질이 광전영역(120)에 주입되어 형성된다. 여기서, 전해질은 매질을 포함하는 요오드계 산화-환원 종으로 구성되고, 산화-환원 이온 종을 포함하고 있어, 캐소드기판(130)을 통해 외부 로드로부터 인가된 전자에 반응하여 산화-환원 반응을 일으킨다.The
전해질은 전기 변색 물질의 산화/환원 반응을 촉진하는 물질을 공급하며, 액체 전해질 또는 고체 고분자 전해질일 수 있다. 액체 전해질로는 예컨대 LiOH 또는 LiClO4 과 같은 리튬 염, KOH과 같은 포타슘 염 및 NaOH와 같은 소듐 염 등이 용매에 용해되어 있는 용액을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 고체 전해질로는 예컨대 폴리(2-아크릴아미노-2-메틸프로판 술폰산) (poly(2-acrylamino-2-methylpropane sulfonic acid) 또는 폴리에틸렌옥사이드(poly(ethylene oxide)) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The electrolyte supplies a substance promoting the oxidation / reduction reaction of the electrochromic material, and may be a liquid electrolyte or a solid polymer electrolyte. As the liquid electrolyte, a solution in which a lithium salt such as LiOH or LiClO 4 , a potassium salt such as KOH and a sodium salt such as NaOH are dissolved in a solvent may be used, but the present invention is not limited thereto. As the solid electrolyte, for example, poly (2-acrylamino-2-methylpropane sulfonic acid) or polyethylene oxide (poly (ethylene oxide) It is not.
패턴 반사층(134)은 캐소드기판(130)을 사이에 두고 광전영역(120)과 대향하여 배치된다. 패턴 반사층(134)은, 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같이 반사성을 갖는 금속으로 형성되거나, 또는 주석산화물(SnO2)과 같이 반사성과 내산성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 이때, 내산성을 갖는 물질로 반사층(134)을 형성하면, 주입홀(150) 및 제2 실링층(160)을 통해 전해질이 누수되었을 경우, 반사층(134)이 전해질에 의해 부식되는 것이 방지될 수 있다.
The
그리고, 패턴 반사층(134)은 박막 형태로 형성되어, 캐소드기판(130)의 상부에 배치된다. 예를 들어, 애노드기판(110)에 광전영역(120)을 형성하고 캐소드기판(130)에 주입홀(150)이 있는 패턴 반사층(134)을 제작한다. 그리고 패턴 반사층(134)위에 백금층(133)을 형성하여 최종적으로 두 기판을 합착한다. 여기서, 애노드기판(110)과 캐소드기판(130)을 마주보도록 하여 제1 실링층(140)으로 합착하고, 전해질을 주입하여 전해질층(122)을 만들고 제2 실링층(160)과 제3 기판을 이용하여 전해질의 누수를 막아 염료감응형 태양전지(100)를 만든다.The
이와 같이 패턴 반사층(134)을 구비하여, 염료활성층(121)의 염료(120a)에서 흡수하지 못한 광을 패턴 반사층(134)에서 반사하여 광전영역으로 되돌려 보냄으로써 염료에서 흡수하는 광량을 늘리고 광전변환 효율(PCE)을 높일 수 있다. 따라서, 염료 감응 태양전지(100)의 효율을 개선할 수 있다.
The
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of fabricating a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 제1 기판 및 제2 기판(111 및 132)을 준비한다. Referring to FIGS. 1 and 2, first and
이때, 제1 기판 및 제2 기판(111 및 132)은 투명 플라스틱 기판 또는 유리기판 등을 이용하여 형성할 수 있다. At this time, the first and
이후, 제1 기판(111)의 상부에 제1 투명전극(112)을 형성한다. 제1 투명전극(112)은 예컨대, 전도성 투명필름을 제1 기판(111)의 상면에 코팅하여 형성하는 것이 가능하다.Thereafter, a first
이후, 제1 투명전극(112)의 상부에 염료활성층(121)을 형성한다.Thereafter, the dye
염료활성층(121)은 예컨대, 나노입자(121a)와 그 나노입자(121a)의 표면에 흡착된 염료(121b)를 포함하여 이루어진다.
The dye
여기서, 제1 기판(111)상에 염료활성층(121)을 형성하는 방법을 상세히 설명하면, 먼저, 예컨대, TiO2, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3 등의 금속산화물 또는 이들 물질의 혼합물 등이 고분자 바인더와 함께 혼합된 소정의 페이스트를 형성한다.Hereinafter, a method of forming the dye
이후, 상기 준비된 페이스트를 제1 투명전극(112)을 포함한 제1 기판(111)상에 코팅한다. 이때, 상기 페이스트를 제1 기판(111)상에 코팅하는 방법은 그 페이스트의 점도에 따라서 닥터 블레이드(Doctor blade), 스크린프린트(Screen printing), 스핀코팅(Spin coating) 또는 스프레이(Spray) 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다.Then, the prepared paste is coated on the
이후, 제1 기판(111)의 상부에 코팅하여 형성된 페이스트를 예컨대, 약 30 내지 60분 동안, 약 400 내지 600 ℃의 온도로 열처리하게 되면, 제1 기판(111) 상에 일정 두께를 갖는 금속산화물층을 형성할 수 있다.Thereafter, the paste formed on the
이후, 그 금속산화물층에 염료, 예컨대, Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 또는 Ru 등의 금속 복합체 형태의 화합물 염료 또는 금속 원소가 포함되지 않은 유기 염료 등을 흡착하게 되면 제1 기판(111)상에 염료활성층(121)을 형성할 수 있게 된다.Then, when a dye such as a compound dye in the form of a metal complex such as Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir or Ru or an organic dye not containing a metal element is adsorbed on the metal oxide layer, The dye
한편, 염료활성층(121)을 형성함에 있어서, 전술한 고분자 바인더를 이용하는 방법 이외에도, 예컨대, 나노입자 금속산화물이 포함된 콜로이드(Colloid) 용액을 이용하여 염료활성층(121)을 형성하는 방법을 이용하여 형성할 수도 있다.Meanwhile, in forming the dye
이후, 준비된 제2 기판(132)의 일정 영역에 제2투명전극(131)과 일정 형태로 패터닝하여 형성한 패턴 반사층(134)을 형성한다.Thereafter, the patterned
제2투명전극(131)은 제1 기판(111)과 대향하는 제2 기판(132)의 일면에 전도성 투명필름을 코팅하여 형성할 수 있으며, 그 전도성 투명 필름의 상부에 백금(Pt), 카본블랙(Carbon black) 또는 흑연(C) 등을 형성하여 이용하는 것도 가능하다. The second
반사층(134)은 제1 기판(111)에 대향하여 제2 기판(132)의 상부에 위치하고, 태양광의 반사가 용이한 재료, 예컨대, 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같이 반사성을 갖는 금속으로 형성되거나, 또는 주석산화물(SnO2)과 같이 반사성과 내산성을 갖는 물질 중 어느 하나의 물질로, 예컨대, 스퍼터링(Sputtering) 또는 포토리소그라피(Photolithography) 등의 방법을 통해 일정 형태로 패터닝함으로서 형성할 수 있다.The
이러한 반사층(134)은, 광전영역(120)을 통해 방출된 태양광의 일부를 반사시켜 다시 광전영역(120)으로 전달하기 위한 목적으로 형성한다.
The
이후, 염료활성층(121)과 제2투명전극(131)이 상호 대향하도록 제1 기판(111) 및 제2 기판(132)을 정렬하여 그 사이에 일정 공간을 형성한 후, 제1 기판(111) 및 제2 기판(132)을 필름형태로 이루어진 설린(surlyn)으로 형성된 제1 실링층을 이용하여 서로 합착한다.Thereafter, the
마지막으로, 제2 기판의 일부를 관통하고, 제1 및 제2 기판(111 및 132)의 사이에 형성된 일정 공간에 액상 전해질(122)을 고르게 분포되도록 주입홀을 형성하고, 그 주입홀로 전해질(122)을 주입한다. 그 후, 상기 주입홀을 가로막는 형태로 형성되어, 상기 주입홀을 통해 주입된 전해질의 누수를 방지하는 제2 실링층을 추가로 더 형성하게 되면 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 감응형 태양전지를 완성할 수 있게 된다.Finally, an injection hole is formed so as to evenly distribute the
이때, 전해질(122)은 그 전해질(122)과 금속산화물 간의 표면에너지를 고려하여 다양한 점성의 전해질을 선택적으로 이용하는 것이 가능하다.
At this time, the
광전영역(130)이 광에너지를 전기에너지로 변환하는 원리를 설명하면 다음과 같다. 애노드기판(110)과 캐소드기판(130) 및 외부 로드(Load)가 폐회로를 형성하도록 구성한 상태에서, 외부광이 광전영역(120)에 입사되면, 염료활성층(121)의 염료(121b)는 외부광으로부터 밴드갭에너지 이상의 광에너지를 흡수하여 여기된 전자를 생성한다. 여기된 전자는 애노드기판(110) 측으로 이동하고, 폐회로에 의해 캐소드기판(130)측으로 이동된다. 캐소드기판(130)에 인가된 전자는 전해질층(122)의 전해질을 산화시켜 전자를 발생시키고, 이때의 전자는 염료(121b) 측으로 이동하면서, 염료(121b)의 홀과 결합한다. 이와 같이, 염료감응 태양전지는 광에너지에 의해 여기된 전자가 광전영역(130) 및 외부로드와 연결되는 폐회로를 통해 이동하면서, 전류를 형성하므로, 광에너지를 전기에너지로 변환한다.
The principle that the
전술한 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
Although the preferred embodiments of the dye-sensitized solar cell and the method of manufacturing the same according to the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, but may be variously modified within the scope of the claims, the description of the invention, And this also belongs to the present invention.
실시예Example 1. 염료 감응형 태양전지의 전기적 특성 1. Electrical characteristics of dye-sensitized solar cell
상기에서 제조된 패턴 반사층을 포함하는 염료감응 태양전지와 종래의 패턴 반사층을 포함하지 않는 염료감응 태양전지의 전기적 특성을 비교하였다(표 1).The electrical characteristics of the dye-sensitized solar cell including the patterned reflective layer prepared above and the dye-sensitized solar cell without the conventional patterned reflective layer were compared (Table 1).
1) 본원 발명의 염료감응 태양전지 1) The dye-sensitized solar cell of the present invention
2) 종래의 패턴 반사층을 포함하지 않는 염료감응 태양전지
2) a dye-sensitized solar cell not including a conventional pattern reflective layer
패턴 반사층이 포함된 제조예의 전기적 특성은 표1에서와 같이 비교예보다 높은 단위면적당 전류를 나타내고 이에 따라 광전변환 효율이 비교예 1보다 높은 것을 알 수 있었다. 또한, 도 4에서와 같이 제조예는 비교예보다 동일 전압(Voltage, 도 4의 가로축에 해당됨)에 대한 광전류(photocurrent, 도 4의 세로축에 해당됨)가 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이로부터, 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응 태양전지는, 패턴 반사층(134)을 포함함으로써, 광전변환 효율이 향상되는 것을 알 수 있다.
The electrical characteristics of the production example including the patterned reflection layer showed a higher current per unit area than that of the comparative example as shown in Table 1 and thus the photoelectric conversion efficiency was higher than that of Comparative Example 1. [ In addition, as shown in FIG. 4, the photocurrent (corresponding to the vertical axis in FIG. 4) of the fabrication example is higher than that of the comparative example at the same voltage (corresponding to the horizontal axis of FIG. 4). From this, it can be seen that the photoelectric conversion efficiency is improved by including the patterned
한편, 패턴 반사층(134)의 모양은 광 시스템의 프로토타입(prototype)의 설계에 자주 이용되는 LightTools를 이용하여 시뮬레이션 되었다. 도 2에서의 시뮬레이션 영역(190)에서 다양한 모양의 패턴에 따른 반사층의 광경로를 탐색한 결과 도 3에서와 같이 사각형의 패턴이 가장 좋은 반사도를 보이는 것을 알 수 있다.
On the other hand, the shape of the patterned
실시예Example 2. 패턴 2. Pattern 반사층의Reflective 도포 형식에 따른 염료감응형 태양전지의 전기적 특성 Electrical Properties of Dye-Sensitized Solar Cells by Application Type
본원발명의 몰리브덴(Mo)으로 전면 패터닝된 반사층을 포함하는 염료감응형 태양전지와 몰리브덴(Mo)으로 일부 패터닝된 반사층을 포함하는 염료감응형 태양전지(비교예 2)의 반사도를 측정하여 도 5에 나타내었다.The reflectance of the dye-sensitized solar cell including the reflective layer that was completely patterned with molybdenum (Mo) of the present invention and the dye-sensitized solar cell including the reflective layer partially patterned with molybdenum (Mo) (Comparative Example 2) Respectively.
가시광 영역 전체에서 몰리브덴(Mo)으로 전면 패터닝된 반사층을 포함하는 염료감응형 태양전지는 높은 반사도를 보이고 특히, 600 ~ 750 nm 영역에서는 일부 패터닝된 비교예2에 비하여 최대 3배의 높은 반사도를 보였다. 또한 상대전극 전면에 전도도가 높은 금속성 물질을 도포함으로써 전극으로의 전자 전달 능력 향상에 기여 할 수 있었다.
The dye-sensitized solar cell including the reflective layer, which is entirely patterned with molybdenum (Mo) in the entire visible light region, exhibits high reflectivity, and in the region of 600 to 750 nm, the dye-sensitized solar cell exhibits a maximum 3 times higher reflectivity than the patterned Comparative Example 2 . In addition, by applying a metallic material having high conductivity to the entire surface of the counter electrode, it was possible to contribute to improvement of the electron transferring ability to the electrode.
100: 염료감응형 태양전지
110: 애노드기판
111: 제1 기판 112: 제1 투명전도층
120: 광전영역 121: 염료활성층
121a: 나노입자 121b: 염료
122: 전해질층
130: 캐소드기판
131: 제2 투명전도층 132: 제2 기판
133: 백금층 134: 패턴 반사층
140: 제1 실링층 150: 주입홀
160: 제2 실링층 170: 제3 기판
180: 시뮬레이션 영역100: Dye-sensitized solar cell
110: anode substrate
111: first substrate 112: first transparent conductive layer
120: photoelectric region 121: dye active layer
121a:
122: electrolyte layer
130: cathode substrate
131: second transparent conductive layer 132: second substrate
133
140: first sealing layer 150: injection hole
160: second sealing layer 170: third substrate
180: Simulation area
Claims (13)
상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 광전영역을 밀봉하는 제1 실링층;
산화-환원 이온 종을 포함하는 전해질이 상기 광전영역 내에 주입되어 형성되는 전해질층; 및
상기 광전영역에 대향하여 배치되고, 제2 기판 위에 형성하는 반사층을 포함하며, 상기 반사층이 원형의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.A first substrate and a second substrate facing each other;
A first sealing layer sealing the photoelectric region between the first substrate and the second substrate;
An electrolyte layer formed by injecting an electrolyte including an oxidation-reduction ion species into the photoelectric region; And
And a reflective layer disposed on the second substrate and opposed to the photoelectric region, wherein the reflective layer includes a circular pattern.
상기 제1 기판 상의 상기 광전영역 안에 형성되고, 상기 제1 기판을 통해 투과되어 광전영역에 입사된 광에 반응하여 여기된 전자를 생성하는 염료활성층을 추가로 포함하는 태양전지.The method according to claim 1,
Further comprising a dye active layer formed in the photoelectric region on the first substrate and transmitting excited electrons in response to light transmitted through the first substrate and incident on the photoelectric region.
상기 제1 기판은, 투과성, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어 상기 염료활성층에서 생성되는 상기 여기된 전자를 외부로 인가하는 제1 전극을 포함하고,
상기 제2 기판은, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어, 외부로부터 인가된 전자를 상기 전해질층으로 인가하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.3. The method of claim 2,
Wherein the first substrate includes a first electrode formed of a material having permeability, conductivity, and acid resistance and externally applying the excited electrons generated in the dye active layer,
Wherein the second substrate is formed of a material having conductivity and acid resistance and includes a second electrode for applying electrons applied from the outside to the electrolyte layer.
상기 원형의 패턴을 가지는 반사층이 제2 기판 위에 전면 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1,
And the reflective layer having the circular pattern is entirely coated on the second substrate.
상기 반사층은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 주석산화물(SnO2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the reflective layer is any one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), aluminum (Al), and tin oxide (SnO 2 ).
상기 광전영역에 대향하여 배치되고, 제2 기판 위에 형성하는 반사층 위에 산화-환원 쌍을 활성화시키는 촉매층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1,
Further comprising a catalyst layer disposed opposite to the photoelectric region and activating an oxidation-reduction pair on a reflection layer formed on the second substrate.
상기 제2 기판의 일부를 관통하여 형성되고, 상기 광전영역 내에 상기 전해질을 주입하는 통로인 주입홀; 및
상기 주입홀을 가로막는 형태로 형성되어, 상기 주입홀을 통해 주입된 전해질의 누수를 방지하는 제2 실링층을 더 포함하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 1,
An injection hole formed through a part of the second substrate and being a passage for injecting the electrolyte into the photoelectric region; And
And a second sealing layer formed in a shape blocking the injection hole to prevent leakage of the electrolyte injected through the injection hole.
제1 기판 상부에 제1 투명전극을 형성하는 단계;
상기 제2 기판에 제2 투명전극 및 원형의 패턴을 포함하는 반사층을 형성하는 단계;
염료활성층과 상기 제2 투명전극이 상호 대향하도록 상기 제1 및 제2 기판을 정렬하는 단계; 및
상기 염료활성층을 포함한 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 사이에 산화-환원 이온 종을 포함하는 전해질을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.The method comprising: providing a first substrate and a second substrate;
Forming a first transparent electrode over the first substrate;
Forming a reflective layer on the second substrate including a second transparent electrode and a circular pattern;
Aligning the first and second substrates such that the dye active layer and the second transparent electrode face each other; And
And forming an electrolyte including an oxidation-reduction ion species between the first transparent electrode including the dye active layer and the second transparent electrode.
상기 제1 기판은, 투과성, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어 상기 염료활성층에서 생성되는 여기된 전자를 외부로 인가하는 제1 전극을 포함하고,
상기 제2 기판은, 도전성 및 내산성을 갖는 물질로 형성되어, 외부로부터 인가된 전자를 전해질층으로 인가하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 태양전지의 제조방법.10. The method of claim 9,
The first substrate may include a first electrode formed of a material having permeability, conductivity, and acid resistance so as to externally apply excited electrons generated in the dye active layer,
Wherein the second substrate is formed of a material having conductivity and acid resistance and includes a second electrode for applying electrons applied from the outside to the electrolyte layer.
상기 원형의 패턴을 포함하는 반사층이 제2 기판 위에 전면 도포하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein a reflective layer including the circular pattern is applied over the entire surface of the second substrate.
상기 반사층은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 주석산화물(SnO2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the reflective layer is any one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), aluminum (Al), and tin oxide (SnO 2 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120128343A KR101539410B1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Solar cell having pattern reflecting layer and method of thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120128343A KR101539410B1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Solar cell having pattern reflecting layer and method of thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140061622A KR20140061622A (en) | 2014-05-22 |
| KR101539410B1 true KR101539410B1 (en) | 2015-07-27 |
Family
ID=50890399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120128343A KR101539410B1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Solar cell having pattern reflecting layer and method of thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101539410B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050078856A (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | High efficient dye-sensitized solar cell and fabrication method thereof |
| KR20100066845A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-18 | 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Dye-sensitized solar cell and method of manufacturing the same |
| KR20110128513A (en) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | 주식회사 티지에너지 | Dssc having a substrate with surface having micro-roughness |
| KR20110131442A (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | Dye-sensitized solar cell |
-
2012
- 2012-11-13 KR KR1020120128343A patent/KR101539410B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050078856A (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | High efficient dye-sensitized solar cell and fabrication method thereof |
| KR20100066845A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-18 | 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Dye-sensitized solar cell and method of manufacturing the same |
| KR20110128513A (en) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | 주식회사 티지에너지 | Dssc having a substrate with surface having micro-roughness |
| KR20110131442A (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | Dye-sensitized solar cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140061622A (en) | 2014-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xia et al. | Sputtered Nb2O5 as a novel blocking layer at conducting glass/TiO2 interfaces in dye-sensitized ionic liquid solar cells | |
| KR100658263B1 (en) | Tandem structured photovoltaic cell and preparation method thereof | |
| KR101172374B1 (en) | Dye-sensitized solar cell based on perovskite sensitizer and manufacturing method thereof | |
| US20080115829A1 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
| Kim et al. | Highly durable and efficient quantum dot-sensitized solar cells based on oligomer gel electrolytes | |
| KR100825730B1 (en) | Die-sensitized solar cells including polymer electrolyte containing conductive particles suspended therein and method for manufacturing the same | |
| KR20080044675A (en) | Electrolyte composition for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell comprising same and method of preparing same | |
| CA2878406C (en) | Photoelectrically convertible composition comprising an anionic polymer, a laminate, and processes therefor | |
| KR101140784B1 (en) | Preparation method of dye-sensitized solar cell module including scattering layers | |
| KR101172361B1 (en) | Manufacturing method of photo electrode for dye-sensitized solar cell | |
| TWI577073B (en) | Composition for photoelectric conversion layer and photoelectric conversion element | |
| KR101044338B1 (en) | Dye sensitized solar cell comprising negative electrode including nano oxide layer adsorbed with dye and polyatomic anion and preparation method thereof | |
| KR101539410B1 (en) | Solar cell having pattern reflecting layer and method of thereof | |
| JP5095148B2 (en) | Working electrode substrate and photoelectric conversion element | |
| KR101359440B1 (en) | Dye-sensitized solar cell, and preparing method of the same | |
| US20090266417A1 (en) | Dye sensitized solar cell | |
| KR101241751B1 (en) | Dye-sensitized solar cells using quasi-solid electrolyte with clay | |
| KR20120080796A (en) | Dye sensitized solar cell comprising multi-functional oxide layer and preparation method thereof | |
| KR101118187B1 (en) | Method for forming Nano-Sized Blocking layer and Dye-Sensitized Photovoltaic Cell Having the Blocking Layer of Metal Oxide and Method for Manufacturing the Same | |
| JP2016058717A (en) | Photoelectric conversion element, manufacturing method for the same and dispersion liquid for forming porous electrode | |
| KR101541599B1 (en) | Dye solar cell with electrolyte aqueous solution and method of manufacturing the same | |
| KR101212101B1 (en) | Dye sensitized solar cell and method for manufacturing the same | |
| JP2014127252A (en) | Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof | |
| TWI484644B (en) | Method for forming dye-sensitized solar cell | |
| KR20140003742A (en) | Dye-sensitized solar cell using carbon black as a counter electrode and method of fabricating the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190701 Year of fee payment: 5 |