KR101574516B1 - 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치 - Google Patents

플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 연성의 일전극과 상대전극을 롤 형태로 구비하여 연속공정을 통해 반도체 산화물과 염료 및 전해질을 순차적으로 스크린 인쇄함으로써 균일하고 고밀도의 도포층을 형성하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며 생산속도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치{ Manufacturing method of a flexible Dye-sensitized solar cell and the device thereof }
본 발명은 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연성의 일전극과 상대전극에 반도체 산화물과 염료 및 전해질을 연속공정에 의해 순차적으로 도포하는 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 구성하는 물질에 따라 실리콘, 화합물 반도체와 같은 무기소재로 이루어진 태양전지, 유기물질을 포함하고 있는 유기 태양전지(유기 태양전지는 염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cell,DSC)와 유기분자 접합형(organic D-A) 태양전지 포함)로 나눌 수 있다.
염료감응형 태양전지는 유기염료와 나노기술을 이용하여 고도의 에너지 효율을 갖도록 개발된 태양전지로, 태양광을 받으면 전기를 생산하는 염료를 이용해 전기를 생산하게 된다.
염료감응형 태양전지는 값싼 유기 염료와 나노 기술을 이용하여 저렴하면서도 고도의 에너지 효율을 갖기 때문에 실리콘을 사용하는 기존 태양전지에 비해 제조단가가 3분의1에서 최대 5분의1 수준으로 낮출 수 있다. 특히 유리에 활용했을 때 투명하고 다양한 색 구현이 가능하고, 가시광선을 투과시킬 수 있어 건물의 유리창이나 자동차 유리에 그대로 붙여 사용할 수도 있다. 이처럼 염료감응형 태양전지는 낮은 비용으로 제조가능하면서도 높은 효율을 갖는 특성 때문에 널리 사용된다.
최근에는 연성(flexible)의 금속박판이나 고분자 필름을 이용한 염료감응형 태양전지가 개발되고 있다.
도 1을 참조하면, 플랙서블 염료감응 태양전지는 플랙서블 기재(1) 및 상대전극(2), 플랙서블 기재(1) 위에 적층된 반도체 산화물(3), 상기 반도체 산화물(3)의 나노입자 표면에 코팅된 염료(도면미도시), 및 상기 플랙서블 기재(1) 및 상대전극(2)의 사이에 채워지는 전해질(4)을 포함한다.
종래 염료와 전해질(4)은 액상으로 구비되고 분사노즐을 통해 플랙서블 기재(1) 위에 분사(spray)되어 도포하게 된다. 그러나, 스프레이 방식은 분사되는 면적이 넓게 퍼지고 가장자리로 갈수록 밀도가 낮어져 전체적으로 균일하게 도포할 수 없고, 특히 가장자리의 저밀도 부분은 제 성능을 발휘할 수 없어 제품으로 사용되지 못하고 낭비되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 반도체 산화물과 염료 및 전해질을 균일하고 고밀도로 스크린 인쇄하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있고 생산속도를 향상시킬 수 있는 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 염료감응 태양전지 제조방법은, 롤 형태로 권취가능한 플랙서블 기재를 이송시키면서 플랙서블 기재 위에 반도체 산화물층을 형성하는 단계, 반도체 산화물층이 형성된 플랙서블 기재를 이송시키면서 반도체 산화물층 위에 염료를 연속하여 스크린 인쇄하는 단계, 및 염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 이송시키면서 염료 위에 전해질층을 연속하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 염료는 1000~20000 cps의 점도를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 염료 건조단계, 및 상기 염료 건조단계에서 염료가 건조된 플랙서블 기재를 세척하여 잔류 염료를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 염료 건조단계에서는 80~100℃의 공기를 가한다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 상기 전해질층 형성단계에서는 전해질을 스크린 인쇄하는 것도 가능하다.
바람직하게는, 상기 전해질은 1000~20000 cps의 점도를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 전해질이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 전해질 건조단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전해질 건조단계에서는 60~80℃의 공기를 가한다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 상기 반도체 산화물층 형성단계에서는 반도체 산화물을 스크린 인쇄하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 반도체 산화물이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 소성(sintering)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소성단계는 플랙서블 기재에 200~250℃의 공기를 가하여 소성시키는 제1소성단계, 및 상기 제1소성단계를 통과한 플랙서블 기재에 350~450℃의 공기를 가하고 적외선을 조사하는 제2소성단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 소성된 플랙서블 기재를 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 플랙서블 기재를 이송시키면서 전해질층 위에 실링제를 연속하여 도포하는 단계, 플랙서블 기재를 이송시키면서 도포된 실링제 위에 플랙서블 필름 형태의 상대전극을 포개어 접합하는 단계, 및 상기 플랙서블 기재와 상대전극을 접합한 후 자외선을 조사하여 실링제를 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 염료감응 태양전지 제조장치는, 플랙서블 기재가 롤 형태로 권취되는 제1언와인더, 상기 제1언와인더에 권취된 플랙서블 기재를 견인하여 연속적으로 이송시키는 리와인더, 이송되는 플랙서블 기재 위에 반도체 산화물을 스크린 인쇄하는 제1인쇄유닛, 반도체 산화물이 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 염료를 스크린 인쇄하는 제2인쇄유닛, 및 염료가 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 전해질을 스크린 인쇄하는 제3인쇄유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1인쇄유닛은 150~250 메쉬의 스크린망으로 스크린 인쇄하고, 상기 제2인쇄유닛은 150~200 메쉬의 스크린망으로 스크린 인쇄하며, 상기 제3인쇄유닛은 100~200 메쉬의 스크린망으로 스크린 인쇄한다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조장치에 있어서, 반도체 산화물이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 소성(sintering)시키는 소성유닛, 및 소성된 플랙서블 기재를 냉각시키는 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 염료 건조유닛, 및 염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 세척하여 잔류 염료를 제거하는 염료 세척유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 전해질이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 전해질 건조유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 전해질이 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 실링제를 도포하는 실링제 도포유닛, 플랙서블 필름 형태의 상대전극이 롤 형태로 권취되는 제2언와인더, 및 실링제가 도포된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 플랙서블 필름 형태의 상대전극을 접합시키는 접합유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 제조방법 및 장치에 의하면, 연성의 일전극과 상대전극을 롤 형태로 구비하여 연속공정을 통해 반도체 산화물과 염료 및 전해질을 순차적으로 스크린 인쇄함으로써 균일하고 고밀도의 도포층을 형성하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며 생산속도를 향상시킬 수 있고 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 플랙서블 염료감응 태양전지를 나타낸 개념적 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랙서블 염료감응 태양전지 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랙서블 염료감응 태양전지 제조장치를 나타낸 구성도,
도 4 내지 도 5는 도 3에 도시된 스크린 인쇄기의 다른 예를 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의해 제조하고자 하는 염료감응 태양전지는, 서로 소정간격을 두고 구비되는 플랙서블 기재(1) 및 상대전극(2), 플랙서블 기재(1) 위에 적층된 반도체 산화물(3), 상기 반도체 산화물(3)의 나노입자 표면에 코팅된 염료(도면미도시), 및 상기 플랙서블 기재(1) 및 상대전극(2)의 사이에 채워지는 전해질(4)을 포함한다.
상기 플랙서블 기재(1)는 상대전극(counter electrode)에 대응되는 일전극(working electrode)으로, 연성(flexible)의 재질로 된 금속박판이나 고분자 필름이다.
반도체 산화물(3)은 TiO2 나노 입자간의 산처리를 통한 화학적 소성을 이용하여 제조되고, TiO2 이외에도 나노입자로 구성된 다공질로 SnO2, ZnO, Nb2O5 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
염료는 태양광을 흡수하여 여기 상태가 되면서 전자를 생성하고, 생성된 전자는 TiO2 반도체 산화물(3)로 이송되어 플랙서블 기재(1)을 통해 외부로 전달된다. 태양광 흡수에 의해 산화된 염료는 전해질(4) 용액으로부터 전자를 공급 받아 원래의 상태로 환원된다.
이때 사용되는 전해질(4)은 I-/I3-와 같이 산화-환원 종으로 구성되어 있으며, I- 이온의 source 로는 LiI, NaI, 알칼암모늄 요오드 또는 이미다졸륨 요오드 등이 사용되며, I3- 이온은 I2를 용매에 녹여 생성시킨다. 전해질의 매질은 acetonitrile과 같은 액체 또는 PVdF와 같은 고분자가 사용될 수 있다. I-는 염료분자에 전자를 제공하는 역할을 하고 산화된 I3-는 대전극에 도달한 전자를 받아 다시 I-로 환원된다.
이와 같은 염료감응 태양전지를 제조하는 방법 및 장치에 대해 아래에서 상세히 설명한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 제조방법에 대해 설명한다.
먼저, 플랙서블 기재를 롤(roll) 형태로 구비하고 한쪽을 언와인딩(unwinding)하면서 다른 쪽을 권취(winding)하여 플랙서블 기재를 이송시킨다. 다시 말하면, 롤 형태의 플랙서블 기재를 풀면서 반대쪽에서는 감으면서 플랙서블 기재가 반대쪽에 완전히 감길 때까지 이송시킨다.
이와 같이 플랙서블 기재가 이송하는 동안 그 위에 반도체 산화물과 염료 및 전해질을 순차적으로 스크린 인쇄한다. 전체의 공정이 종료될 때까지 플랙서블 기재는 계속해서 연속적으로 이송된다. 즉, 이하의 모든 공정은 플랙서블 기재가 이송되고 있는 상태에 이루어짐을 전제로 한다.
플랙서블 기재가 이송되기 시작하면 에탄올 등의 세척 용매를 분사하여 세척시킴으로써 플랙서블 기재 표면의 오염물질을 제거한다. 세척 후에는 건조공정을 거쳐 세척액을 완전히 제거한다.
세척 후 건조되면 플랙서블 기재 위에 반도체 산화물을 스크린 인쇄(screen printing)한다(S10). 여기서, 150~250 메쉬(mesh)의 스크린망을 이용하여 반도체 산화물의 두께가 8~12㎛가 되도록 스크린 인쇄한다.
플랙서블 기재에 반도체 산화물이 스크린 인쇄되면 플랙서블 기재를 소성(sintering)시킨다.
상기 소성단계는 플랙서블 기재에 200~250℃의 공기를 가하여 소성시키는 제1소성단계(S11), 및 상기 제1소성단계(S11)를 통과한 플랙서블 기재에 350~450℃의 공기를 가하고 적외선을 조사하는 제2소성단계(S12)를 포함한다.
제1소성단계(S11)에서는 제2소성단계(S12)에 비해 상대적으로 낮은 온도로 플랙서블 기재를 1차 가열하고, 제2소성단계(S12)에서는 1차 때보다 더 높은 온도로 플랙서블 기재를 가열함과 동시에 적외선을 조사하여 반도체 산화물을 완전히 소성시킨다.
상기 소성단계(S11,S12)에서 플랙서블 기재는 고온에 노출되므로 다음 공정을 위해 플랙서블 기재에 저온의 공기를 가하여 냉각시킨다(S13).
반도체 산화물이 냉각되면 반도체 산화물 위에 염료를 연속하여 스크린 인쇄한다(S20). 1000~20000 cps의 점도를 갖는 염료를 150~200 메쉬(mesh)의 스크린망을 사용하여 스크린 인쇄한다.
염료는 액체와 고체의 중간상태로 물보다 점도가 높은 페이스트(paste)나 겔(gel) 상태이다. 여기서, 염료의 점도가 1000 cps 미만인 경우에는 지나치게 묽어 염료가 분무(spray)되거나 염료의 토출량이 적정량을 초과하여 인쇄품질이 저하되고, 20000 cps를 초과하는 경우에는 점도가 너무 높아 스크린 인쇄속도가 저하된다. 1000~20000 cps의 점도를 가진 염료는 150~200 메쉬(mesh)의 스크린망으로 스크린 인쇄하는 경우 두께가 8~12㎛인 반도체 산화물들의 공극에 적당량의 염료를 고속으로 침투시켜 반도체 산화물의 표면에 흡착시킬 수 있게 된다. 다시 말하면, 반도체 산화물의 두께에 따라 요구되는 염료의 양이 달라지게 되고 염료의 토출량에 따라 스크린 인쇄속도가 달라지게 되는데, 8~12㎛인 반도체 산화물층의 두께조건을 만족시키면서 고속으로 스크린 인쇄하기 위해서는 1000~20000 cps의 점도를 가진 염료를 150~200 메쉬 정도의 스크린망으로 스크린 인쇄하는 것이 바람직하다.
상기 S20단계에서 염료가 인쇄된 후에는 플랙서블 기재에 80~100℃의 공기를 가하여 건조시키고(S21), 염료가 건조되면 플랙서블 기재(1)를 세척하여 잔류 염료를 제거한다(S22).
S21단계에서 고온의 공기를 염료에 가하여 가열 건조시키게 되면 스크린 인쇄된 염료가 반도체 산화물들의 공극으로 신속하게 침투되어 반도체 산화물의 표면에 고속으로 흡착된다. 다시 말하면, 염료를 건조시키는 단계(S21)는 염료의 침투와 흡착을 가속화하는 공정이다. 흡착되고 남은 잔류 염료는 에탄올을 이용해 세척함으로써 제거된다(S22).
상기 S22단계를 통해 잔류 염료까지 제거되고 나면 전해질을 스크린 인쇄한다(S30). 1000~20000 cps의 점도를 갖는 전해질을 100~200 메쉬(mesh)의 스크린망을 사용하여 스크린 인쇄한다.
전해질은 액체와 고체의 중간상태로 물보다 점도가 높은 페이스트(paste)나 겔(gel) 상태이다. 전해질의 일부는 반도체 산화물들의 공극으로 침투하고 대부부은 반도체 산화물층의 외측에 적층된다. 여기서, 전해질의 경우에도 염료와 마찬가지로 점도가 1000 cps 미만인 경우에는 지나치게 묽어 분무(spray)되거나 토출량이 적정량을 초과하여 인쇄품질이 저하되고, 20000 cps를 초과하는 경우에는 점도가 너무 높아 스크린 인쇄속도가 저하된다. 8~12㎛의 두께를 가진 반도체 산화물층에 대하여 1000~20000 cps의 점도를 가진 전해질은 100~200 메쉬(mesh)의 스크린망을 사용하는 것이 적당하다.
전해질이 스크린 인쇄되면 60~80℃의 공기를 가하여 건조시킨다(S31). 고온의 공기를 전해질에 가하여 가열 건조시키게 되면 스크린 인쇄된 전해질이 반도체 산화물들의 공극으로 침투하는 속도가 가속화된다.
상기 S31단계에서 전해질이 건조되고 나면 전해질층 위에 실링제를 연속하여 도포한다(S40), 실링제를 도포한 후에는 실링제 위에 플랙서블 필름 형태의 상대전극을 포개어 접합한다(S50). 상대전극도 플랙서블 기재(일전극)과 마찬가지로 롤 형태로 권취된 상태에서 풀어지면서(unwinding) 플랙서블 기재와 합쳐지게 된다. 상대전극과 플랙서블 기재는 롤러와 같은 접합장치를 이용하여 서로 압착시켜 접합한다.
상기 플랙서블 기재와 상대전극을 접합한 후에는 자외선을 조사하여 실링제를 경화시킨다(S60).
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 염료감응 태양전지 제조장치는, 플랙서블 기재(1)가 롤 형태로 권취되는 제1언와인더(11), 플랙서블 필름 형태의 상대전극이 롤 형태로 권취되는 제2언와인더(12), 상기 제1언와인더(11)에 권취된 플랙서블 기재(1)와 제2언와인더(12)에 권취된 상대전극을 견인하여 연속적으로 이송시키는 리와인더(13), 이송되는 플랙서블 기재(1) 위에 반도체 산화물을 스크린 인쇄하는 제1인쇄유닛(51), 반도체 산화물이 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재(1) 위에 염료를 스크린 인쇄하는 제2인쇄유닛(52), 염료가 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재(1) 위에 전해질을 스크린 인쇄하는 제3인쇄유닛(53), 전해질이 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 실링제를 도포하는 실링제 도포유닛(60), 및 실링제가 도포된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 플랙서블 필름 형태의 상대전극을 접합시키는 접합유닛(70)을 포함한다.
상기 제1언와인더(11)는 롤(roll) 형태로 권취된 플랙서블 기재(1)를 지지하면서 리와인더(13)의 권취동작시 풀어주게 된다. 제1언와인더(11)에는 브레이크 기능이 구비되어 리와인더(13)의 권취동작시 플랙서블 기재(1)의 장력을 조절하게 된다.
상기 제2언와인더(12)는 롤 형태로 권취된 상대전극(2)을 지지하면서 리와인더(13)의 권취동작시 풀어주게 된다. 제2언와인더(12)에도 브레이크 기능이 구비되어 리와인더(13)의 권취동작시 상대전극(2)의 장력을 조절하게 된다.
상기 리와인더(13)는 권취모터에 의해 축회전하면서 플랙서블 기재(1)와 상대전극(2)을 권취한다. 제1언와인더(11)와 제2언와인더(12)로부터 각각 풀어지는 플랙서블 기재(1)와 상대전극(2)은 접합유닛(70)에 의해 포개어지면서 함께 리와인더(13)에 롤 형태로 권취된다.
상기 제1인쇄유닛(51)과 제2인쇄유닛(52) 및 제3인쇄유닛(53)은 제1언와인더(11)로부터 풀어져 이송되는 플랙서블 기재(1)에 반도체 산화물과 염료 및 전해질을 순차적으로 스크린 인쇄한다.
도 2에 도시된 제1인쇄유닛(51)과 제2인쇄유닛(52) 및 제3인쇄유닛(53)은 로터리 스크린(rotary screen)로, 제1인쇄유닛(51)은 150~250 메쉬의 스크린망을 구비하고, 제2인쇄유닛(52)은 150~200 메쉬의 스크린망을 구비하며, 제3인쇄유닛(53)은 100~200 메쉬의 스크린망을 구비하고 있다.
제1인쇄유닛(51)과 제2인쇄유닛(52) 및 제3인쇄유닛(53)은 도 4에 도시된 슬롯 다이(slot die), 도 5에 도시된 투롤러(two roller) 장치 중 어느 하나를 사용하는 것도 가능하다.
플랙서블 기재(1)가 제1언와인더(11)로부터 언와인딩되면서 이송되기 시작하면 기재 세척유닛(21)이 에탄올 등의 세척 용매를 분사하여 플랙서블 기재 표면의 오염물질을 세척한다. 세척 후에는 기재 건조유닛(41)에 의해 세척액이 열풍건조된다.
상기 제1인쇄유닛(51)은 플랙서블 기재(1)의 이송방향을 따라 기재 건조유닛(41)의 다음에 구비되어 세척 후 건조된 플랙서블 기재(1)의 표면에 반도체 산화물을 스크린 인쇄한다. 제1인쇄유닛(51)은 150~250 메쉬(mesh)의 스크린망을 이용하여 반도체 산화물의 두께가 8~12㎛가 되도록 스크린 인쇄한다.
반도체 산화물이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재(1)는 소성유닛에 의해 소성(sintering)된다.
소성유닛은 플랙서블 기재에 1차로 고온의 공기를 가하여 소성시키는 제1소성기(31), 및 상기 제1소성기(31)를 통과한 플랙서블 기재에 2차로 고온의 공기를 가하고 적외선을 조사하는 제2소성기(32)를 포함한다.
제1소성기(31)는 200~250℃의 공기를 플랙서블 기재에 가하고, 제2소성기(32)는 1차보다 높은 350~450℃의 공기를 가한다. 제2소성기(32)는 고온의 공기와 함께 적외선을 플랙서블 기재에 조사하여 소성시킨다.
소성된 플랙서블 기재는 냉각유닛(35)에 의해 냉각된 후 상기 제2인쇄유닛(52)에 의해 염료가 스크린 인쇄된다.
상기 제2인쇄유닛(52)은 염료를 150~200 메쉬(mesh)의 스크린망을 사용하여 스크린 인쇄한다. 이때 염료의 점도는 1000~20000 cps가 적당하다.
염료가 인쇄된 플랙서블 기재(1)는 염료 건조유닛(42)에 의해 건조된 후 염료 세척유닛(22)에 의해 세척되어 잔류 염료가 제거된다.
상기 염료 건조유닛(42)은 80~100℃의 열풍을 플랙서블 기재(1)에 가하여 페이스트나 겔 상태의 염료가 반도체 산화물들 사이의 공극으로 신속하게 침투하여 흡착되게 한다.
상기 염료 세척유닛(22)은 에탄올 등의 세척제를 염료가 인쇄된 플랙서블 기재(1)에 가하여 흡착되지 않은 잔류 염료를 세척한다.
잔류 염료가 제거된 플랙서블 기재(1)는 제3인쇄유닛(53)에 의해 전해질이 스크린 인쇄된다.
상기 제3인쇄유닛(53)은 100~200 메쉬의 스크린망을 이용하여 스크린 인쇄한다. 이때 전해질의 점도는 1000~20000 cps가 적당하다.
전해질이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재(1)는 전해질 건조유닛(43)에 의해 건조된 후 실링제 도포유닛(60)에 의해 실링제가 도포된다.
상기 전해질 건조유닛(43)은 60~80℃의 열풍을 플랙서블 기재(1)에 가하여 페이스트나 겔 상태의 전해질이 반도체 산화물들 사이의 공극에 신속하게 침투되게 하고 반도체 산화물층의 외측에도 견고하고 신속하게 고착되게 한다.
상기 실링제 도포유닛(60)은 5000~30000 cps의 실링제를 도포한다. 실링제는 상대전극과 플랙서블 기재(1)를 접합시키는 접착제의 역할도 하고 생성된 전자가 상대전극을 통해 외부로 빠져나가지 못하도록 차단하는 역할도 한다.
실링제가 도포되면 접합유닛(70)에 의해 플랙서블 기재(1)와 상대전극(2)을 접합시킨다.
상기 접합유닛(70)은 1쌍의 롤러를 구비하여 실링제가 도포된 플랙서블 기재(1)와 상대전극(2)을 포개어 압착시킨다. 실링제는 자외선 조사시 경화되는 자외선 실링제(UV sealant)를 사용할 수 있고, 이 경우 접합유닛(70)을 통과하는 플랙서블 기재(1)와 상대전극(2)에 자외선을 조사함으로써 실링제를 신속하게 경화시킬 수 있게 된다. 실링제가 경화된 플랙서블 기재(1)와 상대전극(2)은 일체로 리와인더(13)에 롤 형태로 권취된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
11 : 제1언와인더 12 : 제2언와인더
13 : 리와인더 21 : 기재 세척유닛
22 : 염료 세척유닛 31 : 제1소성기
32 : 제2소성기 35 : 냉각유닛
41 : 기재 건조유닛 42 : 염료 건조유닛
43 : 전해질 건조유닛 51 : 제1인쇄유닛
52 : 제2인쇄유닛 53 : 제3인쇄유닛
60 : 실링제 도포유닛 70 : 접합유닛

Claims (25)

  1. 롤 형태로 권취가능한 플랙서블 기재를 이송시키면서 플랙서블 기재 위에 반도체 산화물을 스크린 인쇄하여 반도체 산화물층을 형성하는 단계;
    반도체 산화물층이 형성된 플랙서블 기재를 이송시키면서 반도체 산화물층 위에 염료를 연속하여 스크린 인쇄하는 단계;
    염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 염료 건조단계;
    상기 염료 건조단계에서 염료가 건조된 플랙서블 기재를 세척하여 염료의 잔류 용매를 제거하는 단계; 및
    상기 세척단계를 거친 후, 염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 이송시키면서 염료 위에 전해질을 스크린 인쇄하여 전해질층을 연속하여 형성하는 단계;를 포함하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 염료는,
    1000~20000 cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 염료 건조단계에서는,
    80~100℃의 공기를 가하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 전해질은,
    1000~20000 cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    전해질이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 전해질 건조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전해질 건조단계에서는,
    60~80℃의 공기를 가하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    반도체 산화물이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 소성(sintering)시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 소성단계는,
    플랙서블 기재에 200~250℃의 공기를 가하여 소성시키는 제1소성단계; 및
    상기 제1소성단계를 통과한 플랙서블 기재에 350~450℃의 공기를 가하고 적외선을 조사하는 제2소성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    소성된 플랙서블 기재를 냉각시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    플랙서블 기재를 이송시키면서 전해질층 위에 실링제를 연속하여 도포하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    플랙서블 기재를 이송시키면서 도포된 실링제 위에 플랙서블 필름 형태의 상대전극을 포개어 접합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 플랙서블 기재와 상대전극을 접합한 후 자외선을 조사하여 실링제를 경화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
  16. 플랙서블 기재가 롤 형태로 권취되는 제1언와인더;
    상기 제1언와인더에 권취된 플랙서블 기재를 견인하여 연속적으로 이송시키는 리와인더;
    이송되는 플랙서블 기재 위에 반도체 산화물을 150~250 메쉬의 스크린망으로 스크린 인쇄하는 제1인쇄유닛;
    반도체 산화물이 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 염료를 150~250 메쉬의 스크린망으로 스크린 인쇄하는 제2인쇄유닛;
    염료가 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 전해질을 100~200 메쉬의 스크린망으로 스크린 인쇄하는 제3인쇄유닛;
    염료가 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 염료 건조유닛; 및
    상기 염료 건조유닛에 의해 건조된 플랙서블 기재를 세척하여 염료의 잔류 용매를 제거하는 염료 세척유닛;을 포함하는 염료감응 태양전지 제조장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서, 염료는,
    1000~20000 cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조장치.
  20. 삭제
  21. 제16항에 있어서, 전해질은,
    1000~20000 cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조장치.
  22. 제16항에 있어서,
    반도체 산화물이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 소성(sintering)시키는 소성유닛; 및
    소성된 플랙서블 기재를 냉각시키는 냉각유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조장치.
  23. 삭제
  24. 제16항에 있어서,
    전해질이 스크린 인쇄된 플랙서블 기재를 건조시키는 전해질 건조유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조장치.
  25. 제16항에 있어서,
    전해질이 스크린 인쇄된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 실링제를 도포하는 실링제 도포유닛;
    플랙서블 필름 형태의 상대전극이 롤 형태로 권취되는 제2언와인더; 및
    실링제가 도포된 상태로 이송되는 플랙서블 기재 위에 플랙서블 필름 형태의 상대전극을 접합시키는 접합유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조장치.
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