KR101718548B1 - 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유연성이 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 전극층상에 구비되는 종이층을 구비하여 구성되고, 상기 종이층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.

Description

염료감응형 태양전지 및 그 제조방법{Dye sensitized solar cell and method of the manufacturing of the same}
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 유연성이 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 이르러 청정 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양광을 이용하여 전력을 생산하는데 대한 관심도 크게 증가되고 있다.
태양 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 소자를 통상 솔라셀 또는 태양전지로서 칭하고 있다. 태양전지는 그 동작 방식에 따라 크게 실리콘 태양전지와 염료감응형 태양전지로 구분할 수 있다.
종래의 태양전지는 상부 기판으로서 유리를 사용하고, 이 유리 기판의 하측에는 광투과성을 고려하여 ITO 등의 투명전극을 사용한다.
그러나 이러한 구조를 갖는 태양전지는 유연성을 갖는 태양전지를 제공할 수 없다는 단점이 있고, 또한 무게가 무겁고 제조공정이 복잡하며, 특히 대면적을 갖는 태양전지를 구현할 수 없다는 단점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 유연성이 있고, 보다 친환경적이며, 제조비용을 대폭 낮출 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 전극층상에 구비되는 종이층을 구비하여 구성되고, 상기 종이층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 종이층은 전극층과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 종이층에는 도전성 무기물이 추가로 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 종이층에는 투명한 도전성 물질이 추가로 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판이 종이인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 무기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판이 유기물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체는 종이로 구성되는 하부 기판과, 상기 하부 기판의 하측에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판에 전해질이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 무기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체는 종이로 구성되는 하부 기판을 구비하고, 상기 하부 기판에는 도전성 물질이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 물질이 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 전극층상에 구비되는 염료흡착층을 구비하여 구성되고, 상기 염료흡착층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 염료흡착층은 전해질이 흡수 가능한 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 염료흡착층은 직물 또는 부직포로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 염료흡착층에 도전성 무기물이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 염료흡착층에 투명한 도전성 물질이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체는 종이로 구성되는 상부 기판과, 상기 기판상에 형성되는 상부 전극층을 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 기판에는 도전성 무기물이 추가로 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판이 종이인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 무기물, 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판이 유기물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체는 종이로 구성되는 하부 기판과, 상기 하부 기판의 하측에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판에 전해질이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 전극층이 도전성 유기물, 도전성 무기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체는 종이로 구성되는 상부 기판을 구비하여 구성되고, 상기 상부 기판에는 염료가 흡착되며, 상기 상부 기판에는 도전성 물질이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 물질은 도전성 무기물, 도전성 유기물 또는 도전성 무기물과 도전성 유기물의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 상부 구조체를 형성하는 단계와, 하부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 충전하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 상부 구조체 형성단계는 상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층에 종이층을 결합하는 단계 및, 상기 종이층에 염료를 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 전극층에 종이층을 결합하는 단계는 도전성 풀을 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 한다.
또한 상기 종이층에 도전성 무기물 분말을 흡착시키는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 종이층에 투명한 도전 물질을 흡착시키는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체 형성단계는 종이로 구성되는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체 형성단계는 종이로 구성되는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판의 하측에 하부 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 상부 구조체를 형성하는 단계와, 하부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 충전하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 상부 구조체 형성단계는 상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층에 염료흡착층을 결합하는 단계 및, 상기 염료흡착층에 염료를 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 염료흡착층에 도전 물질의 분말을 흡착시키는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 상부 구조체를 형성하는 단계와, 하부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 충전하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 상부 구조체 형성단계는 상부 기판으로서 종이 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판상에 상부 전극층을 형성하는 단계 및, 상기 상부 기판에 염료를 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 기판에 도전 물질의 분말을 흡착시키는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체 형성단계는 종이로 구성되는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 구조체 형성단계는 종이로 구성되는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판의 하측에 하부 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 상부 구조체를 형성하는 단계와, 하부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 충전하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 상부 구조체 형성단계는 상부 기판으로서 종이 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판에 염료를 흡착시키는 단계 및, 상기 상부 기판에 도전성 물질을 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 기판으로서 예컨대 종이를 이용한다. 그리고 이 종이에 염료가 흡착된다. 기판으로서 종이를 사용하고, 여기에 전해질이 충진되면, 전해질이 종이에 흡착되면서 종이 기판이 하나의 전극층으로서 작용함으로써 염료와 전해질 간의 전자 교환이 활발하게 이루어지게 된다. 따라서 본 발명에 의하면 태양전지의 효율이 향상되게 된다.
또한 본 발명에서는 종래의 염료감응형 태양전지와 달리 염료를 흡착시키기 위한 별도의 다공질층이 형성되지 않게 된다. 통상 다공질층은 고온에서 형성된다. 따라서 본 발명에 의하면 태양전지의 구조가 간단화 되고 제조비용이 대폭 절감되는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명을 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있음은 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
우선, 본 발명의 기본 개념을 설명한다.
도 1은 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
염료감응형 태양전지는 전해질층(3)을 사이에 두고 하부 구조체 및 상부 구조체가 형성된다.
상기 하부 구조체는 예컨대 유리 등의 하부 기판(1)과, 이 하부 기판(1)상에 형성되는 하부 전극층(2)을 구비한다. 하부 전극층(2)은 도전성 금속으로 구성된다. 또한 하부 전극층(2)은 예컨대 백금(Pt)층을 포함하는 다층 구조가 이용된다.
상부 구조체는 예컨대 유리 등으로 이루어진 상부 기판(6)과, 이 상부 기판(6)상에 형성되는 상부 전극층(5) 및 다공질층(4)을 구비한다. 상기 상부 전극층(5)은 예컨대 SnO2 등의 투명전극으로 이루어지고, 다공질층(4)은 예컨대 TiO2층으로 구성된다. 그리고 다공질층(4)에는 예컨대 루테늄(Ru)계 염료가 흡착된다.
또한 상기 상부 전극(15)으로서는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 투명한 전도성 물질이 사용된다.
상기한 염료감응형 태양전지는 상부 기판(6)을 통해 외부 광이 입사되면, 입사되는 광은 상부 기판(6)과 상부 전극층(5)을 통해 다공질층(4)으로 전달된다. 입사광은 다공질층(4)에 흡착되어 있는 염료 분자들을 여기시키게 된다. 이러한 여기 상태에서 염료들로부터 다공질층(4)으로 전자들이 주입되고, 이와 같이 주입된 전자들은 다공질층(4)으로부터 상부 전극층(5)으로 확산된다.
한편 전자를 잃어버린 염료 분자에 대해서는 전해질로부터 전자가 제공된다. 전해질은 예컨대 요오드로 구성되는데, 요오드는 염료에 전자를 제공하면서 트리요오드화물(triiodide)로 산화된다. 전자를 잃어버린 트리요오드화물은 양극, 즉 하부 전극층(2)의 표면으로 확산 이동되어 외부 회로를 통해서 유입되는 전자를 받아서 다시 요오드로 환원되고, 이와 같이 환원된 요오드는 다시 음극, 즉 상부 전극(5)측으로 확산 이동하게 된다.
상기 구조에서 다공질층(4)으로 사용되는 TiO2층은 이를 형성할 때 고온이 요구된다. 이는 상부 기판(6)과 상부 전극층(5)의 재질에 대한 큰 제약을 초래한다.
본 발명에 있어서는 상기 다공질층(4) 대신에 종이를 사용한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에서는 상부 전극층(5)상에 종이(20)가 결합된다. 여기서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이를 포함한다. 또한 종이로서 종이를 포함하는 재질, 예컨대 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 침투시킨 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 종이(20)로서는 광투과도가 우수한 예컨대 투명종이가 사용될 수 있다.
상기 종이(20)는 상부 전극층(5)에 예컨대 도전성 풀을 이용해 결합된다. 그리고 종이(20)에는 염료가 흡착된다. 염료의 흡착은 상부 전극층(5)에 종이(20)를 결합한 후에 실행되게 된다.
또한 다른 바람직한 실시예에서 상기 종이(20)에는 다공질 물질, 예컨대 TiO2의 분말이나 다른 도전성 금속의 분말이 염료와 함께 흡착될 수 있다. 또한 상기 종이(20)에는 투명한 특성을 갖는 도전성 물질, 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 등과 염료의 혼합물이 흡착될 수 있다.
그리고 통상적인 방법에 따라 하부 기판(1)과 하부 전극층(2)이 형성된 하부 구조체를 상부 구조체와 결합하고, 하부 구조체와 상부 구조에의 사이 공극에 전해질을 주입 및 밀봉하여 태양전지를 구현하게 된다.
본 실시예에서는 상부 전극층(5)에 염료가 흡착된 종이(20)가 결합된다. 하부 구조체와 상부 구조체를 결합할 때 전해질을 주입하게 되면, 주입되는 전해질은 종이(20)에 흡수된다. 일반적으로 종이(20)는 다량의 공극을 가지고 있기 때문에 종이에는 대량의 염료가 흡착되게 된다.
또한 종이(20)와 상부 전극층(5)이 전기적으로 결합되므로 종이(20)에 전해질이 흡수되면 종이(20)와 상부 전극층(5)은 동일한 전극층을 이루게 된다. 따라서 외부로부터 입사된 광이 염료에 도달되면 종래에 비해 많은 양이 존재하는 염료로부터 생성된 대량의 전자가 종이(20)를 통해 전극층(5)으로 전달된다. 즉 광에 대한 이용 효율이 종래에 비해 크게 향상된다.
또한 본 실시예의 다른 변형예에 있어서는 상기 종이(20) 대신에 다공질이면서도 전해질을 용이하게 흡수할 수 있는 예컨대 부직포나 직물이 동일한 방식으로 채용될 수 있다. 즉 본 실시예에서 상기 종이(20)는 염료 및 전해질을 용이하게 흡착할 수 있는 염료 흡착층으로 이해될 수 있을 것이다.
그리고 그 밖의 부분은 도 1의 구조와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부분에 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3에 있어서는 상부 기판(20)으로서 종이를 사용하고, 이 상부 기판(20)의 상측에 투명한 재질로 이루어지는 상부 전극층(30)이 형성된다. 이때, 상부 전극층(30)으로서는 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 금속 등의 도전성 무기물의 혼합물이 사용될 수 있다. 이와 같은 물질을 이용하여 상부 전극층(30)을 형성하는 경우에는 예컨대 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등이 사용될 수 있다.
그리고 상기 상부 기판(20)에는 상술한 바와 같이, 염료나 염료 혼합물이 흡착된다. 염료의 혼합물로서는 상기한 바와 같이 도전성 금속이나 투명한 도전성 물질의 분말이 사용된다.
본 실시예에서는 도 1 및 도 2에서 상부 기판(6)으로서 사용되던 유리 기판을 제거할 수 있게 되므로, 태양전지의 구조가 간단화 되고 제조 비용이 절감되게 된다.
또한 본 실시예에서 상부 기판(20)상에 상부 전극층(30)을 형성할 때, 상부 전극층(30)을 형성하는 도전성 유기물 등을 상부 기판(20)의 내측으로 침투시켜 상부 기판(20)에 흡착시키는 것도 바람직하다. 이와 같이 하게 되면 흡착된 도전성 물질이 상부 전극층(30)에 흡착되는 염료와 보다 확실하게 전기적으로 결합되고, 또한 상부 기판(20)의 광통로서 기능함으로써 외부 광이 염료에 보다 용이하게 전달되도록 하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도면에서 참조번호 40은 전해질층(3)의 상측에 구성되는 상부 구조체이다. 이 상부 구조체(30)는 도 2 및 도 3의 실시예에서 설명한 구성이 채용된다.
한편, 본 실시예에서는 하부 기판(41)으로서 종이가 채용된다. 이때 종이로서는 상술한 바와 같이 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와, 이러한 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 침투시킨 것을 사용할 수 있다.
또한 상기 하부 기판(41)으로서는 유기물이 채용될 수 있다. 이때 사용가능한 유기물로서는 예컨대 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.
상기 하부 기판(41)상에는 하부 전극층(42)이 형성된다. 하부 전극층(42)으로서는 도전성 무기물, 예컨대 금, 은, 알루미늄, 플라티늄 등이나 금속 산화물, 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT:PSS) 등의 도전성 유기물, 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 이용할 수 있다.
또한 상기 하부 전극층(42)으로서는 백금(Pt)층을 포함하는 다층 구조가 이용될 수 있다.
만일, 상기 하부 기판(41)으로서 종이나 유기물을 이용하는 경우에는 제1 전극층(2)으로서 바람직하게는 도전성 유기물이나 전도성 무기물(금속)과 전도성 유기물의 혼합물이 이용될 수 있다. 이러한 전극층은 예컨대 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 형성된다.
또한 전도성 금속과 전도성 유기물의 혼합용액은 예컨대 전도성 유기물 용액에 전도성 금속 또는 전도성 금속 산화물의 분말을 혼합하는 방법을 통해 생성하게 된다.
또한, 종이로 구성되는 하부 기판(41)상에 금속 재질로 구성되는 하부 전극층(42)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고, 이때 필요에 따라 하부 전극층(42)을 형성하기 전에 하부 기판(41)을 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스 분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다.
그리고 그 밖의 부분은 상술한 실시예와 실질적으로 동일하다.
본 실시에에서는 하부 기판(41)으로서 종이나 유기물을 이용하게 되므로 유연성 있는 태양전지가 제공된다. 또한 본 실시예에 따른 종이 또는 유기물 기판은 그 크기에 구애받지 않으므로 대면적의 태양전지를 구현할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에서는 하부 기판(41)으로서 종이를 사용하고, 이 하부 기판(41)의 하측에 하부 전극층(42)을 형성한 것이다. 그리고 그 밖의 부분은 도 4의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부분에 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 전해질층(3)과 인접하는 부분에 종이로 구성되는 하부 기판(41)이 형성된다. 따라서 전해질층(3)에 전해질을 주입할 때 하부 기판(41)에 전해질이 흡착된다.
하부 기판(41)을 구성하는 종이에 전해질이 흡착되면, 종이와 하부 전극층(42)이 전기적으로 결합되므로 종이, 즉 하부 기판(41)이 하부 전극(42)과 동일한 전위상태로 설정된다. 또한 종이는 섬유질로 구성되므로 대량의 전해질이 종이와 전기적으로 접촉되게 된다. 이에 따라 하부 기판(41)을 통해 대량의 트리요오드화물이 환원되고, 이와 같이 환원된 요오드에 의해 염료에 대량의 전자가 공급되게 되므로 태양전지의 광전변환 효율이 대폭적으로 향상되게 된다.
또한 본 실시예에서는 하부 구조체와 상부 구조체 모두 대면적화가 용이하고, 유연성 있는 재질로 구성되므로 유연하면서도 대면적을 갖는 태양전지를 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5의 실시예에서 하부 전극층(42)을 하부 기판(41)에 흡착시켜 구성하는 것도 가능하고, 또한 하부 기판(41)에 도전성 금속 분말 등을 흡착시켜 구성하는 것도 가능하다.
1: 하부 기판, 2: 하부 전극층,
3: 전해질층, 5: 상부 전극층,
6: 상부 기판, 20: 종이.

Claims (49)

  1. 상부 구조체와,
    하부 구조체 및,
    상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고,
    상기 상부 구조체는 상부 기판과,
    상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
    상기 상부 전극층상에 구비되는 종이층을 구비하여 구성되고,
    상기 종이층에는 염료가 흡착되며,
    상기 종이층은 상부 전극층과 전기적으로 결합되고,
    상기 종이층에는 도전성 무기물이 추가로 흡착되며,
    상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되고,
    상기 하부 기판이 종이이며,
    상기 하부 전극층이 도전성 무기물, 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되고,
    상기 하부 기판에 전해질이 흡착되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
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