KR101610550B1 - 염료감응 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염료감응 태양전지에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 염료가 흡착되어 가시광선 영역에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 포함하는 특정한 흡광패턴을 나타내는 광전극과, 상기 광전극의 흡광패턴과 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 나타내는 실링재를 포함하여 상기 광전극과 실링재의 색상 차이가 크지 않아 시각적 안정성이 높고, 실링재의 표현을 다양하게 할 수 있어 디자인적 자유도가 향상된 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 염료가 흡착되어 가시광선 영역에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 포함하는 특정한 흡광패턴을 나타내는 광전극과, 상기 광전극의 흡광패턴과 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 나타내는 실링재를 포함하여 상기 광전극과 실링재의 색상 차이가 크지 않아 시각적 안정성이 높고, 실링재의 표현을 다양하게 할 수 있어 디자인적 자유도가 향상된 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
과학 기술의 발달에 따른 급속한 산업화는 기존의 화석연료를 고갈 상태로 몰고 갔으며, 화석연료의 사용으로 발생되는 이산화탄소를 포함한 각종 유해물질이 지구 환경을 위협하게 되었다. 이러한 화석연료의 대체 자원으로 최근 각광받고 있는 것이 무한정으로 사용할 수 있으며, 환경친화적인 태양 에너지이다.
태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 핵심 부품이며, 크게 실리콘, 카드뮴 등을 이용한 무기태양전지와, 유기접합 태양전지 또는 염료감응 태양전지 등의 유기 태양전지로 나눌 수 있다. 무기 태양전지 중 실리콘 태양전지는 최고 30%에 가까운 효율을 보이고 있으나 제조 단가가 높고, 색상 또한 검은색을 포함한 무채색 일변도이므로, 디자인적인 심미감을 우선시하는 현대 건축에서는 효율에 대비하여 설치 장소에 제약을 받을 수 밖에 없었다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 1990년대에 염료감응 태양전지 (Dye-Sensitized Solar Cell)가 도입되었다. 염료감응 태양전지는 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양빛을 받아 전자를 배출함으로써 전기를 생산하는 태양전지를 의미하는데, 광전극(Photo electrode), 상대전극(Counter electrode) 및 전해질로 구성되고, 광전극 및 상대전극 사이에 채워지는 전해질이 새지 않도록 상기 광전극 및 상대전극을 밀봉하는 실링재를 포함할 수 있다.
염료감응 태양전지는 기존 반도체 태양전지와는 전혀 다른 광합성 원리로 구동되며, 기존의 무기 태양전지에 비해서 투명하고 색도 아름다우며, 무엇보다 제조비용이 실리콘 태양전지의 1/5에 불과하기 때문에 최근에 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
염료감응 태양전지는 특히 시설일체형 태양광 발전(Building Integrated Photovoltaic System, BIPV)(이하, 'BIPV') 산업에서 각광받고 있는바, BIPV는 태양전지를 건물의 지붕 또는 외벽의 마감재료로 채택하여 태양전지가 건물의 외피를 구성하도록 한 시스템으로, 건물의 외장재 대신에 태양전지를 채택하는 것이므로 발전장치의 설치비용을 줄여 경제성이 우수하며 건물의 가치를 높이는데 큰 기여를 하는 장점이 있다.
이외에도 염료감응 태양전지는 흡착된 염료에 의해 색을 띨 수 있으므로 디자인적 요소가 필요한 산업에서 경제성을 도모하기 위해 많은 관심을 가지고 연구하고 있는바, 공개특허공보 제10-2012-0016903호는 광전극에 존재하는 컬러를 다양화 함으로써 광고 디스플레이 효과를 가지는 염료감응 태양전지에 대해 개시하고 있다.
다만, 도 1을 참조하면 종래의 염료감응 태양전지는 색상이 첨가되지 않은 투명한 실링재(31)를 사용하기 때문에 광전극(33)과 실링재(31)의 색상차이에서 오는 시각적인 피로감 및 어지러움 등이 심하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광전극과 실링재의 색상차를 감소하여 시각적인 피로감을 감소시킨 염료감응 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 실링재의 색상에 따라 다양한 느낌을 연출할 수 있는 등 디자인의 자유도가 높은 염료감응 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 색상이 다른 2종 이상의 실링재를 포함하여 보다 다양한 색상 및 패턴을 구현할 수 있는 염료감응 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일실예에 따른 염료감응 태양전지는 염료가 흡착되어 가시광선 영역에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 포함하는 특정한 흡광패턴을 나타내는 광전극과, 상기 광전극의 흡광패턴과 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 나타내는 실링재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 N719 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 450 내지 550nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내고, 650 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 N749 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 400nm 내지 450nm에서 최대흡광도를 나타내고, 450nm 내지 550nm의 파장에서 최소변곡점을 나타내며, 550 내지 650nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내고, 650nm 내지 700nm에서 최소흡광도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 SQ2 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 550 내지 700nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내고 450 내지 550nm의 파장에서 최소변곡점을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 Z907 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 480 내지 580nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내고, 430 내지 530nm의 파장에서 최소변곡점을 나타내며, 650nm 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 QD-3 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 400 내지 500nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내고, 650nm 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 K19 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 400 내지 450nm의 파장에서 최대흡광도를 나타내고, 500 내지 600nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내며, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광전극은 N3 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 500 내지 600nm의 파장에서 최대변곡점를 나타내고, 650 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 실링재는 글라스계, 에폭시계, 실리콘계, 불소계 또는 고분자계인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 실링재는 루테늄계 염료 또는 유기염료가 첨가되어 색상이 발현되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지에 있어서, 실링재는 첨가되는 염료의 농도를 달리하여 2 이상의 색상이 구현될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 따른 연료감응 태양전지는 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명은 광전극과 실링재의 색상 차이가 크지 않아 시각적 안정성이 높아 BIPV 등의 산업에 적용하기 유리한 효과가 있다.
본 발명은 태양전지의 대부분의 면적을 차지하고 있는 광전극의 색상을 변화시키지 않고도 실링재의 색상 변화만으로 태양전지 외관의 전체적인 느낌을 다양하게 연출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 염료의 농도 또는 조성을 달리하는 2 이상의 실링재로 태양전지를 제조하여 다양한 색상 및 패턴을 표현함으로써 디자인의 자유도가 높은 염료감응 태양전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 색상이 첨가되지 않은 투명한 실링재를 사용한 염료감응 태양전지를 도시한 것이다.
도 2는 N749, N719, Z907 염료가 흡착된 광전극의 흡광패턴을 도시한 그래프이다.
도 3은 SQ2, QD-3 염료가 흡착된 광전극의 흡광패턴을 도시한 그래프이다.
도 4는 N3, K19 염료가 흡착된 광전극의 흡광패턴을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 것이다.
도 2는 N749, N719, Z907 염료가 흡착된 광전극의 흡광패턴을 도시한 그래프이다.
도 3은 SQ2, QD-3 염료가 흡착된 광전극의 흡광패턴을 도시한 그래프이다.
도 4는 N3, K19 염료가 흡착된 광전극의 흡광패턴을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 따라서 후술할 광전극 및 실링재의 일반적인 기능 또는 구성에 관한 내용은 본 발명에서 등록받고자 하는 사항과 거리감이 있으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지는 염료가 흡착되어 가시광선 영역에서 특정한 흡광패턴을 나타내는 광전극과, 상기 광전극과 유사한 흡광패턴을 나타내는 실링재를 포함한다.
본 발명에 있어서, 흡광패턴은 흡광도의 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 및 최소흡광도로 설명될 수 있다. 상기 최대변곡점과 최소변곡점은 흡광패턴의 변곡점을 의미하는 것으로 최대변곡점는 흡광도가 상승-하강일 때의 변곡점, 최소변곡점은 흡광도가 하강-상승일 때의 변곡점을 의미한다. 상기 최대흡광도와 최소흡광도는 가시광선 영역(400 내지 700nm의 파장영역)에서 흡광도의 최대치와 최소치를 의미한다. 본 발명에서 있어서, 상기 최대변곡점과 최대흡광도는 같거나 다를 수 있고, 상기 최소변곡점과 최소흡광도도 같거나 다를 수 있다.
상기 염료감응 태양전지는 입사되는 태양광 중 가시광선을 흡수하여 전기를 발생시키기 위해, 상기 광전극이 가시광선 영역의 특정한 색상을 띠도록 염료를 흡착시킬 수 있다.
상기 염료로는 N719, N749, Z907, K19 등의 루테늄계 염료, SQ2, QD3 등의 유기염료를 사용할 수 있다.
도 2 내지 4를 참조하면, 특정 염료가 흡착된 광전극은 가시광선 영역(400 ~ 700nm)에서 특정한 흡광패턴을 나타내는데, 구체적으로는 N749, N719, Z907, SQ2, QD-3, N3 및 K19 염료가 흡착된 각 광전극은 고유의 흡광패턴을 보일 수 있다. 자세한 내용은 후술한다.
본 발명에 따르면 상기 실링재가 상기 광전극의 흡광패턴과 유사한 흡광패턴을 가짐으로써, 상기 광전극 및 실링재의 색상차가 크지 않아 상기 염료감응 태양전지에 의한 시각적인 피로감을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 실링재는 상기 광전극이 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 나타내는 특정 파장과 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 나타낼 수 있다.
다만 후술할 바와 같이 상기 실링재는 염료로 색상이 구현되는데, 염료에 따라 최소변곡점 또는 최대흡광도는 변동이 심하다는 점을 고려하여 광전극이 흡광도의 최대변곡점과 최소흡광도를 나타내는 특정 파장과 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에 최대변곡점과 최소흡광도를 나타내도록 실링재의 색상을 구현하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 실링재는 전술한 바와 같은 흡광패턴을 가질 수 있도록 다양한 방법으로 색상을 입힐 수 있으나, 바람직하게는 염료를 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 상기 염료는 N719, N749m Z907, K19 등의 루테늄계 염료, SQ2, QD3 등의 유기염료, 산화철 등 붉은 색상을 발현하는 염료 등을 사용할 수 있다.
상기 실링재는 광전극과 상대전극을 밀봉하여 전해질이 새어 나오지 않도록 할 수 있다면 어떠한 소재로도 만들어질 수 있으나, 바람직하게는 전해질 내의 이온 및 실버 집전극과 반응성이 적은 글라스계, 에폭시계, 실리콘계, 불소계 또는 고분자계를 사용할 수 있다.
도 5을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 염료감응 태양전지는 광전극(13)의 색상과 유사한 염료 또는, 동일한 염료를 농도를 달리하여 첨가한 실링재(11)를 포함하여 양 구성요소 간의 색상차를 감소시킴으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 광전극을 붉은 계열의 N719 염료로 흡착하면 도 2에 도시된 바와 같이 500nm 부근에서 최대변곡점(최대흡광도)을, 700nm 부근에서 최소흡광도를 나타내므로, 상기 실링재는 450 내지 550nm에서 최대변곡점을, 650nm 이상에서 최소흡광도를 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 광전극을 검은 계열의 N749 염료로 흡착하면 도 2에 도시된 바와 같이 400nm 또는 450nm 부근에서 최대흡광도, 450nm 부근에서 최소변곡점, 550 내지 600nm에서 최대변곡점, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 나타내므로, 상기 실링재는 400 내지 450nm에서 최대흡광도, 450 내지 550nm에서 최소변곡점, 550 내지 650nm에서 최대변곡점, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
상기 광전극을 붉은 계열의 Z907 염료로 흡착하면 도 2에 도시된 바와 같이 530nm 부근에서 최대변곡점, 480nm 부근에서 최소변곡점, 700nm 부근에서 최소흡광도를 나타내므로, 상기 실링재는 480 내지 580nm에서 최대변곡점, 430 내지 530nm에서 최소변곡점, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
상기 광전극을 푸른 계열의 SQ2 염료로 흡착하면 도 3에 도시된 바와 같이 650nm 부근에서 최대변곡점, 500nm 부근에서 최소변곡점을 나타내므로, 상기 실링재는 550 내지 700nm에서 최대변곡점을, 450 내지 550nm에서 최소변곡점을 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
상기 광전극을 QD-3 염료로 흡착하면 도 3에 도시된 바와 같이 450nm 부근에서 최대변곡점, 700nm 부근에서 최소흡광도를 나타내므로, 상기 실링재는 400 내지 500nm에서 최대변곡점, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
상기 광전극을 K19 염료로 흡착하면 도 4에 도시된 바와 같이 400nm 부근에서 최대흡광도, 550nm 부근에서 최대변곡점, 700nm 부근에서 최소흡광도를 나타내므로, 상기 실링재는 400 내지 450nm에서 최대흡광도, 500 내지 600nm에서 최대변곡점, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
상기 광전극을 N3 염료로 흡착하면 도 4에 도시된 바와 같이 550nm 부근에서 최대변곡점, 700nm 부근에서 최소흡광도를 나타내므로, 상기 실링재는 500 내지 600nm에서 최대변곡점, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 가지도록 염료를 첨가함으로써 시각적 안정성을 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는 단순히 상기 광전극에 흡착된 염료의 종류에 따라 발현되는 색상을 기준으로 상기 실링재의 색상을 선택하여 염료감응 태양전지를 제조하는 것이 아니라, 상기 광전극의 정확한 흡광패턴을 파악한 뒤, 상기 실링재가 그와 유사한 흡광패턴을 가지도록 한 것에 특별한 기술적 의의가 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지는 전술한 일실시예에 따라 상기 실링재(11)에 첨가되는 염료를 선택한 뒤, 상기 염료의 농도 또는 조성을 달리하여 상기 실링재(11)에 2 이상의 색상이 구현되도록 함으로써 디자인적 자유도를 향상시킬 수 있다. 다만, 2 이상의 색상이 구현된 상기 실링재(11)도 역시 전술한 바와 같이 상기 광전극(13)의 흡광패턴과 -100nm 내지 +100nm의 차이에 포함되도록 하여 시각적 안정성을 만족하도록 해야 할 것이다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지는 BIPV 또는 광고 디스플레이 등에 유용하게 사용될 수 있는 것이기 때문에 디자인적 자유도가 향상됨으로써 상기 산업분야에서의 활용성이 극대화될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 실링재(11)는 상기 광전극(13)과 유사한 흡광패턴을 가지도록 하면서도, 상기 실링재(11)에 첨가되는 염료의 농도를 달리하여 좌측으로부터 고농도에서 저농도로 농도가 감소하도록 제조함으로써 일종의 그라데이션 패턴을 구현할 수 있다.
또한, 염료의 농도를 달리하여 상기 염료감응 태양전지의 중앙부근의 실링재만 농도를 높게 또는 낮게 함으로써 볼록하거나 오목한 패턴을 구현할 수도 있다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지는 광전극과 실링재의 흡광패턴이 유사하게 도출되도록 색상을 구현함으로써 양 구성요소의 색상차를 감소시켜 시각적 피로감을 줄이고, 실링재에 2 이상의 색상을 구현하여 디자인적 자유도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11:실링재
13:광전극
13:광전극
Claims (11)
- 염료가 흡착되어 가시광선 영역(400~700nm)에서 최대변곡점, 최소변곡점, 최대흡광도 또는 최소흡광도를 포함하는 특정한 흡광패턴을 나타내는 광전극과,
상기 광전극의 흡광패턴의 최대변곡점과 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에서 최대변곡점을 나타내고, 상기 광전극의 흡광패턴의 최소흡광도와 -100nm 내지 +100nm 차이가 나는 파장범위에서 최소흡광도를 나타내는 실링재를 포함하는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 N719 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 450 내지 550nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고, 650 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 N749 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 550 내지 650nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고, 650nm 내지 700nm에서 최소흡광도를 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 SQ2 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 550 내지 700nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고 450 내지 550nm의 파장에서 최소변곡점을 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 Z907 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 480 내지 580nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고, 650nm 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 QD-3 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 400 내지 500nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고, 650nm 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 K19 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 500 내지 600nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고, 650 내지 700nm에서 최소흡광도를 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광전극은 N3 염료로 흡착되고, 상기 실링재는 500 내지 600nm의 파장에서 최대변곡점을 나타내고, 650 내지 700nm의 파장에서 최소흡광도를 나타내는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 실링재는 글라스계, 에폭시계, 실리콘계, 불소계 또는 고분자계인 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 실링재는 루테늄계 염료 또는 유기염료가 첨가되어 색상이 발현되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 실링재는 첨가되는 염료의 농도를 달리하여 2 이상의 색상을 구현한 염료감응 태양전지.
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KR20230018565A (ko) | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 한국과학기술연구원 | 3차원 탄소직조물 기반 금속산화물 및 전이금속 디칼코게나이드 결합으로 구성된 수소발생기로써 고효율 광전기화학 전극 및 이의 제조방법 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011029131A (ja) | 2009-06-29 | 2011-02-10 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
JP2013122874A (ja) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Sony Corp | 光電変換素子およびその製造方法ならびに電子機器ならびに光電変換素子用対極ならびに建築物 |
KR101409067B1 (ko) | 2013-03-25 | 2014-06-19 | 금오공과대학교 산학협력단 | 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 |
-
2014
- 2014-12-09 KR KR1020140175664A patent/KR101610550B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011029131A (ja) | 2009-06-29 | 2011-02-10 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
JP2013122874A (ja) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Sony Corp | 光電変換素子およびその製造方法ならびに電子機器ならびに光電変換素子用対極ならびに建築物 |
KR101409067B1 (ko) | 2013-03-25 | 2014-06-19 | 금오공과대학교 산학협력단 | 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230018567A (ko) | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 한국과학기술연구원 | 3차원 탄소직조물 및 몰리브덴 디설파이드로 구성된 수소발생기로써 광전기화학 전극 및 이의 제조방법 |
KR20230018565A (ko) | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 한국과학기술연구원 | 3차원 탄소직조물 기반 금속산화물 및 전이금속 디칼코게나이드 결합으로 구성된 수소발생기로써 고효율 광전기화학 전극 및 이의 제조방법 |
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