KR101744984B1 - Dye sensitized solar cell and method of the manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조가격이 낮고, 제조공정이 간단하며, 태양광에 대한 광전변환 효율을 향상시킬 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및, 상기 하부 전극층의 상측에 형성되는 촉매금속층을 구비하여 구성되며, 상기 촉매금속층은 전기석 분말을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell having a low manufacturing cost, a simple manufacturing process, and improved photoelectric conversion efficiency against solar light, and a manufacturing method thereof. A solar cell according to the present invention comprises an upper structure, a lower structure, and an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure, wherein the lower structure includes a lower substrate, An electrode layer, and a catalyst metal layer formed on the lower electrode layer, wherein the catalyst metal layer includes tourmaline powder.

Description

염료감응형 태양전지 및 그 제조방법{Dye sensitized solar cell and method of the manufacturing the same}[0001] The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same,

본 발명은 염료감응형 태양전지에 관한 것으로, 특히 제조가격이 낮고, 제조공정이 간단하며, 태양광에 대한 광전변환 효율을 향상시킬 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dye-sensitized solar cell, and more particularly, to a dye-sensitized solar cell having a low manufacturing cost, a simple manufacturing process, and improved photoelectric conversion efficiency against solar light, and a method of manufacturing the same.

태양 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 소자를 통상 솔라셀 또는 태양전지로서 칭하고 있다. 태양전지는 그 구조나 동작 방식에 따라 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 등으로 구분할 수 있다.A device that produces electric power using solar energy is generally referred to as a solar cell or a solar cell. Solar cells can be classified into silicon, compound, CIGS, dye-sensitized, and organic solar cell depending on the structure and operation method.

이 중 염료감응형 태양전지는 광량이 작은 경우나 광의 조사 각도가 10도 이상만 되면 광전변환이 가능하고, 투명 또는 반투명의 태양전지를 구현할 수 있으며, 유기 염료에 따라 다양한 색상 구현이 가능하고, 다중 적층형으로 구현할 수 있는 등 다양한 장점을 갖고 있다.Among them, the dye-sensitized solar cell can realize a photoelectric conversion when a light amount is small or an irradiation angle of light is 10 degrees or more, a transparent or translucent solar cell can be realized, various colors can be realized according to organic dyes, And it can be implemented as a multi-layer type.

한편, 염료감응형 태양전지는 하부 전극층의 상측에 촉매전극층을 형성한다. 이는 전해질층에 주입되는 전해질의 환원반응을 촉진하기 위한 것이다. 촉매전극층은 통상 백금(Pt)으로 이루어진다. 그러나 백금은 가격이 높고, 특히 백금층을 형성하기 위해서는 고온에서의 반도체 공정이 요구된다.On the other hand, the dye-sensitized solar cell forms a catalyst electrode layer on the upper side of the lower electrode layer. This is to promote the reduction reaction of the electrolyte injected into the electrolyte layer. The catalyst electrode layer is usually made of platinum (Pt). However, platinum is expensive, and in particular, a semiconductor process at a high temperature is required to form a platinum layer.

따라서 종래의 염료감응형 태양전지는 기판에 대한 제약이 많이 따르고, 제조에 고가의 장비가 요구됨은 물론 제고공정이 복잡하며, 제조비용이 높다는 단점이 있다.Therefore, conventional dye-sensitized solar cells are subject to a lot of restrictions on the substrate, requiring expensive equipment for manufacturing, complicated recovery process, and high manufacturing cost.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 제조공정이 간단하고 제조비용을 낮출 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the dye-sensitized solar cell, which are produced in consideration of the above-described circumstances,

또한 본 발명은 저온에서 형성 가능하여 기판에 대한 제약을 최소화 할 수 있도록 된 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell which can be formed at a low temperature and can minimize the restrictions on the substrate, and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및, 상기 하부 전극층의 상측에 형성되는 촉매금속층을 구비하여 구성되며, 상기 촉매금속층은 전기석 분말을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a dye-sensitized solar cell according to a first aspect of the present invention comprises an upper structure, a lower structure, and an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure, A lower electrode layer formed on the lower substrate, and a catalyst metal layer formed on the lower electrode layer, wherein the catalyst metal layer includes tourmaline powder.

또한 상기 하부 기판은 종이로 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower substrate is made of paper.

또한 상기 하부 기판은 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the lower substrate is formed of an organic material.

또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lower electrode layer includes a conductive organic material.

또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물와 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lower electrode layer is formed of a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

또한 상기 촉매전극층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The catalytic electrode layer may further comprise iron, magnetite, or permanent magnet powder.

또한 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층의 상측에 형성되는 다공질층을 구비하여 구성되고, 상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.The upper structure may include an upper substrate, an upper electrode layer formed on the upper substrate, and a porous layer formed on the upper electrode layer, wherein the porous layer adsorbs dye.

또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the porous layer includes a tourmaline powder.

또한 상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The porous layer may further include iron, magnetite, or permanent magnet powder.

본 발명의 제2 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및, 상기 하부 전극층의 상측에 형성되는 촉매금속층을 구비하여 구성되며, 상기 촉매금속층은 전기석 분말과 도전성 유기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A dye-sensitized solar cell according to a second aspect of the present invention comprises an upper structure, a lower structure, and an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure, wherein the lower structure comprises a lower substrate, A lower electrode layer formed on the lower substrate, and a catalyst metal layer formed on the lower electrode layer, wherein the catalyst metal layer comprises a mixture of tourmaline powder and conductive organic material.

또한 상기 하부 기판은 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower substrate may be made of paper or an organic material.

또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer may include a conductive organic material or a mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material.

또한 상기 촉매전극층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The catalytic electrode layer may further comprise iron, magnetite, or permanent magnet powder.

또한 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 재질로 구성되는 다공질층을 구비하여 구성되고, 상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.The upper structure may include an upper substrate, an upper electrode layer formed on the upper substrate, and a porous layer formed on the upper electrode layer and including tourmaline powder, And the dye is adsorbed.

또한 상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The porous layer may further include iron, magnetite, or permanent magnet powder.

본 발명의 제3 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및, 상기 하부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말이 흡착되는 전기석 흡착층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A dye-sensitized solar cell according to a third aspect of the present invention comprises an upper structure, a lower structure, and an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure, wherein the lower structure comprises a lower substrate, A lower electrode layer formed on the lower substrate, and an tourmaline adsorption layer formed on the lower electrode layer and adsorbing the tourmaline powder.

또한 상기 하부 기판은 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower substrate may be made of paper or an organic material.

또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer may include a conductive organic material or a mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material.

또한 상기 전기석 흡착층은 종이 또는 질물로 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the tourmaline adsorption layer is characterized by being made of paper or vine.

또한 상기 전기석 흡착층은 하부 전극층과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.Further, the tourmaline adsorption layer is electrically coupled to the lower electrode layer.

또한 상기 전기석 흡착층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 흡착되는 것을 특징으로 한다.Further, iron, magnetite, or permanent magnet powder is further adsorbed on the tourmaline adsorption layer.

또한 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 재질로 구성되는 다공질층을 구비하여 구성되고, 상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.The upper structure may include an upper substrate, an upper electrode layer formed on the upper substrate, and a porous layer formed on the upper electrode layer and including tourmaline powder, And the dye is adsorbed.

또한 상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The porous layer may further include iron, magnetite, or permanent magnet powder.

또한 상기 상부 기판이 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the upper substrate is made of an organic material.

또한 상기 상부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.The upper electrode layer may be formed of a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

본 발명의 제4 관점에 따른 염료감응형 태양전지는 상부 구조체와, 하부 구조체 및, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판의 하측에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되며, 상기 하부 기판에 전기석 분말이 흡착되는 것을 특징으로 한다.A dye-sensitized solar cell according to a fourth aspect of the present invention comprises an upper structure, a lower structure, and an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure, wherein the lower structure comprises a lower substrate, And a lower electrode layer formed on a lower side of the lower substrate, and the tourmaline powder is adsorbed on the lower substrate.

또한 상기 하부 기판은 종이 또는 직물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lower substrate is made of paper or a cloth.

또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer may include a conductive organic material or a mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material.

또한 상기 하부 기판에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 흡착되는 것을 특징으로 한다.Further, iron, magnetite, or permanent magnet powder is further adsorbed on the lower substrate.

또한 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 재질로 구성되는 다공질층을 구비하여 구성되고, 상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 한다.The upper structure may include an upper substrate, an upper electrode layer formed on the upper substrate, and a porous layer formed on the upper electrode layer and including tourmaline powder, And the dye is adsorbed.

또한 상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The porous layer may further include iron, magnetite, or permanent magnet powder.

또한 상기 상부 기판이 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the upper substrate is made of an organic material.

또한 상기 상부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.The upper electrode layer may be formed of a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

본 발명의 제5 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 하부 구조체를 형성하는 단계와, 상부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 하부 구조체 형성단계는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계 및, 전기석 분말을 포함하는 재질을 이용하여 상기 하부 전극층상에 촉매금속층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A method of fabricating a dye-sensitized solar cell according to a fifth aspect of the present invention includes the steps of forming a lower structure, forming an upper structure, and bonding an electrolyte to the gap between the lower structure and the upper structure Forming a lower electrode layer on the lower substrate, and forming a lower electrode layer on the upper substrate by using a material including tourmaline powder, And forming a catalytic metal layer on the lower electrode layer.

또한 상기 하부 기판이 종이인 것을 특징으로 한다.And the lower substrate is paper.

또한 상기 하부 전극층이 도전성 무기물로 구성되고, 상기 하부 전극층의 형성은 진공증착법을 통해 실행되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer may be formed of a conductive inorganic material, and the lower electrode layer may be formed by a vacuum deposition method.

또한 상기 하부 전극층의 형성 전에 하부 기판을 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.And the lower substrate is dried in a vacuum or an inert gas atmosphere before forming the lower electrode layer.

또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물로 구성되고, 상기 하부 전극층의 형성은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 실행되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer may be formed of a conductive organic material, and the lower electrode layer may be formed by an inkjet method or a screen printing method.

또한 상기 하부 전극층 형성단계는 도전성 유기물과 도전성 무기물을 혼합하여 도전성 유기물의 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 도전성 유기물의 혼합물을 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 하부 기판상에 도포하여 하부 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer forming step may include forming a mixture of conductive organic materials by mixing the conductive organic material and the conductive inorganic material, and applying the mixture of the conductive organic materials to the lower substrate through an ink jet method or a screen printing method to form a lower electrode layer The method comprising the steps of:

또한 상기 촉매금속층의 형성단계는 전기석 분말에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the step of forming the catalytic metal layer may further comprise mixing iron, magnetite, or permanent magnet powder with the tourmaline powder.

본 발명의 제6 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 하부 구조체를 형성하는 단계와, 상부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 하부 구조체 형성단계는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 전기석 분말과 도전성 유기물 용액을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계 및, 상기 혼합 용액을 하부 전극층상에 도포하여 촉매금속층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A method of fabricating a dye-sensitized solar cell according to a sixth aspect of the present invention includes the steps of forming a lower structure, forming an upper structure, and bonding the lower structure and the upper structure together with an electrolyte Forming a lower electrode layer on the lower substrate; mixing the tourmaline powder and the conductive organic solution into a mixture to form an electrolyte layer; And forming a catalyst metal layer by applying the mixed solution on the lower electrode layer.

또한 상기 혼합 용액에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And further mixing iron, magnetite, or permanent magnet powder with the mixed solution.

본 발명의 제7 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 하부 구조체를 형성하는 단계와, 상부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 하부 구조체 형성단계는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 전기석 분말을 흡착시키기 위한 전기석 흡착층을 준비하는 단계, 상기 전기석 흡착층을 하부 전극층상에 전기적으로 부착하는 단계 및, 상기 전기석 흡착층에 전기석 분말을 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A method of fabricating a dye-sensitized solar cell according to a seventh aspect of the present invention includes the steps of forming a lower structure, forming an upper structure, and bonding an electrolyte to the gap between the lower structure and the upper structure Forming a lower electrode layer on the lower substrate, a step of forming a layer of a tourmaline adsorption layer for adsorbing the tourmaline powder, and a step of forming an upper layer on the upper substrate, And a step of electrically attaching the tourmaline adsorption layer to the lower electrode layer, and adsorbing tourmaline powder to the tourmaline adsorption layer.

또한 상기 전기석 분말에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And further mixing the tourmaline powder with iron, magnetite or permanent magnet powder.

또한 상기 전기석 흡착층이 종이 또는 직물인 것을 특징으로 한다.And the tourmaline adsorption layer is paper or a fabric.

본 발명의 제8 관점에 따른 염료감응형 태양전지의 제조방법은 하부 구조체를 형성하는 단계와, 상부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 하부 구조체 형성단계는 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판의 하측에 하부 전극층을 형성하는 단계 및, 상기 하부 기판에 전기석 분말을 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a dye-sensitized solar cell comprising the steps of forming a lower structure, forming an upper structure, and bonding the lower structure and the upper structure together with an electrolyte Forming a lower electrode layer on the lower side of the lower substrate, and a step of forming a lower electrode layer on the lower substrate by adsorbing a tourmaline powder on the lower substrate, The method comprising the steps of:

또한 상기 전기석 분말에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And further mixing the tourmaline powder with iron, magnetite or permanent magnet powder.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 촉매금속층으로서 전기석 분말층을 이용한다. 전기석은 다공질 특성을 가짐과 더불어 태양광 에너지를 받아서 다량의 전자를 방출한다. 이와 같이 방출된 전자는 전해질을 환원시키게 된다. 또한 전기석 분말층은 저온에서 형성이 가능하므로 태양전지의 제조가 용이해지고, 제조가격이 낮아지며, 태양전지의 광전변화 효율이 높아지게 된다.According to the present invention constructed as described above, a tourmaline powder layer is used as the catalytic metal layer. Tourmaline has a porous property and receives solar energy and emits a large amount of electrons. The electrons thus released cause the electrolyte to be reduced. In addition, since the tourmaline powder layer can be formed at a low temperature, the production of the solar cell is facilitated, the manufacturing cost is reduced, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is increased.

도 1은 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위한 것으로서, 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
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.1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a general dye-sensitized solar cell for explaining the basic concept of the present invention.
2 is a sectional view showing the structure of a dye-sensitized solar cell according to a first embodiment of the present invention;
3 is a sectional view showing the structure of a dye-sensitized solar cell according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a dye-sensitized solar cell according to a third embodiment of the present invention.
5 is a sectional view showing the structure of a dye-sensitized solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.

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 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있음은 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are illustrative of one preferred embodiment of the present invention, and examples of such embodiments are not intended to limit the scope of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit of the invention.

우선 본 발명의 기본적인 개념을 설명한다.First, the basic concept of the present invention will be described.

도 1은 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a general dye-sensitized solar cell.

도 1에 나타낸 바와 같이 염료감응형 태양전지는 전해질층(14)을 사이에 두고 하부 구조체 및 상부 구조체가 형성된다.As shown in FIG. 1, a dye-sensitized solar cell includes a lower structure and an upper structure with an electrolyte layer 14 interposed therebetween.

하부 구조체는 하부 기판(11)과, 이 하부 기판(11)상에 형성되는 하부 전극층(12)을 구비한다. 그리고 이 하부 전극층(12)의 상측에는 선택적으로 촉매전극층(13)이 형성된다. 촉매전극층(13)은 필수적으로 요구되지는 않는다. 그러나 촉매전극층(13)은 전해질을 구성하는 요오드의 환원반응을 촉진하기 위해 바람직하게 사용된다.The lower structure includes a lower substrate 11 and a lower electrode layer 12 formed on the lower substrate 11. [ A catalyst electrode layer 13 is selectively formed on the lower electrode layer 12. The catalyst electrode layer 13 is not necessarily required. However, the catalytic electrode layer 13 is preferably used to promote the reduction reaction of iodine constituting the electrolyte.

촉매전극층(13)으로서는 통상 백금(Pt)층이 이용된다. 백금층은 고온의 반도체 공정을 통해서 형성된다. 따라서 촉매전극층(13)을 사용하는 경우에는 하부 기판(11)으로서 강화 유리 등을 사용한다. 강화 유리는 가격이 고가이다. 또한 강화유리는 무게가 무겁기 때문에 태양전지의 안정성을 고려하여 대면적으로 형성하기 어렵다.As the catalyst electrode layer 13, a platinum (Pt) layer is usually used. The platinum layer is formed through a high temperature semiconductor process. Therefore, when the catalytic electrode layer 13 is used, tempered glass or the like is used as the lower substrate 11. Tempered glass is expensive. In addition, since the tempered glass is heavy, it is difficult to form a large area in consideration of the stability of the solar cell.

또한 촉매전극층(13)으로서 사용되는 백금은 그 재료 가격이 매우 높다. 이는 태양전지의 가격을 높이는 주된 요인으로 작용한다.The cost of the platinum used as the catalyst electrode layer 13 is very high. This is a major factor in increasing the price of solar cells.

상부 구조체는 예컨대 유리 등으로 이루어진 상부 기판(17)과, 이 상부 기판(17)상에 형성되는 상부 전극층(16) 및 다공질층(15)을 구비한다. 상기 상부 전극층(16)은 예컨대 SnO2,ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT등의 투명전극으로 이루어지고, 다공질층(15)은 예컨대 TiO2층으로 구성된다. 그리고 다공질층(15)에는 예컨대 루테늄(Ru)계 염료가 흡착된다.The upper structure includes an upper substrate 17 made of, for example, glass or the like, and an upper electrode layer 16 and a porous layer 15 formed on the upper substrate 17. The upper electrode layer 16 is made of a transparent electrode such as SnO 2 , ITO, TCO, FTO, ZnO or CNT. The porous layer 15 is made of, for example, a TiO 2 layer. A ruthenium (Ru) -based dye is adsorbed on the porous layer 15, for example.

본 발명에 있어서는 촉매금속층(13)으로서 전기석 또는 전기석 분말이 사용된다.In the present invention, tourmaline or tourmaline powder is used as the catalytic metal layer (13).

전기석은 토루말린(tourmaline)이라 칭하는 붕규산염계 다공질성 광물로서, 적색, 황색, 녹색, 검정색 등 각종 색깔을 이루는 것에서부터 투명한 것에 이르기까지 다양한 색상의 것이 존재한다.Tourmaline is a borosilicate-based porous mineral called tourmaline, and there are various colors ranging from various colors such as red, yellow, green, and black to transparent ones.

전기석은 미세한 분말, 예컨대 0,3㎛ 크기의 입자로 분쇄하여도 양극과 음극을 구비하고, 여기에 열이나 압력을 가하면 전기를 발생시키는 것으로 알려져 있다. 또한 전기석은 외부적인 열이나 압력을 가하지 않는 경우에도 음극을 통하여 0.06㎃의 미세전류를 영구적으로 방출한다. 그리고 이러한 전기석 또는 전기석 분말에 물 등의 액체가 접촉되면 음극을 통하여 방출되는 미세전류에 의하여 물이 순간적으로 전기분해되면서 주변을 음이온 상태로 만드는 특징을 갖는다.Tourmaline is known to crush fine powders, for example, particles having a size of 0.3 mu m, and has an anode and a cathode, and generates electricity when heat or pressure is applied thereto. Tourmaline also permanently emits 0.06 mA of microcurrent through the cathode even when no external heat or pressure is applied. When such a tourmaline or tourmaline powder is brought into contact with a liquid such as water, the water is momentarily electrolyzed by the microcurrent discharged through the cathode, thereby making the periphery into an anion state.

따라서 전기석 분말을 이용하여 촉매금속층(13)을 형성하게 되면, 기본적으로 전기석은 다공성 광물이기 때문에 촉매금속층(13)에 다량의 전해질이 흡착된다. 전기석은 전기 전도성을 갖고 있으므로, 이는 결국 하부 전극층(12)과 전해질 간의 접촉면적을 대폭 증가시키는 효과를 제공한다. 즉, 다량의 트리요오드화물에 대하여 전자가 공급되어 트리요오드화물의 환원반응이 매우 신속하게 이루어지게 된다.Therefore, when the catalyst metal layer 13 is formed using the tourmaline powder, a large amount of electrolyte is adsorbed on the catalyst metal layer 13 because the tourmaline is basically porous mineral. Since the tourmaline has electrical conductivity, it ultimately provides an effect of greatly increasing the contact area between the lower electrode layer 12 and the electrolyte. That is, electrons are supplied to a large amount of triiodide, and the reduction reaction of the triiodide is performed very rapidly.

또한 외부에서 태양광이 입사될 때, 태양광의 에너지에 의해 전기석으로부터 다량의 전자가 방출되고, 이와 같이 방출된 전자가 트리요오드화물에 제공됨으로써 트리요오드화물의 환원반응이 보다 촉진되게 된다.Also, when sunlight is incident from the outside, a large amount of electrons are released from the tourmaline by the energy of sunlight, and the thus released electrons are supplied to the triiodide, so that the reduction reaction of the triiodide is further promoted.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 또한 도 2에서 도 1과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell according to a first embodiment of the present invention. In Fig. 2, substantially the same parts as those in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 2에서 하부 전극층(12)의 상측에 촉매금속층(20)이 구비된다. 이 촉매금속층(20)은 전기석 분말을 포함하는 재질로 구성된다. 또한 바람직한 구현예에서 상기 촉매금속층(20)에는 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합된다.In FIG. 2, a catalyst metal layer 20 is provided on the lower electrode layer 12. The catalytic metal layer 20 is made of a material containing tourmaline powder. Also, in a preferred embodiment, the catalytic metal layer 20 is mixed with iron, magnetite or permanent magnet powder.

촉매금속층(20)의 형성은 전기석 분말을 예컨대 유기 용매 등에 혼합하고, 이 혼합 용액을 잉크젯 또는 스크린 인쇄법 등을 통해 하부 전극층(12)상에 도포한 후, 일정 온도 이하로 열을 가하여 유기 용매를 증발시키는 방법을 통해 용이하게 형성할 수 있다.The catalytic metal layer 20 is formed by mixing the tourmaline powder with, for example, an organic solvent, applying the mixed solution to the lower electrode layer 12 through an inkjet or screen printing method, And then evaporating the solvent.

또한 본 실시예의 변형 예에서는 촉매전극층(20)의 형성에 도전성 풀이나 도전성 유기물이 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 변형 예에서는 전기석 분말을 도전성 풀이나 도전성 유기물 용액에 혼합한 후, 이를 하부 전극층(12)상에 도포하여 촉매전극층(20)을 형성하게 된다.Further, in the modification of this embodiment, the conductive paste or the conductive organic material may be preferably used for forming the catalyst electrode layer 20. [ In this modified example, the tourmaline powder is mixed with the conductive paste or the conductive organic material solution, and then the mixture is coated on the lower electrode layer 12 to form the catalyst electrode layer 20.

본 실시예에서는 하부 전극층(12)상에 촉매전극층(20)을 형성함으로써 하부 구조체를 구성하고, 상부 구조체는 통상적인 방법을 통해 형성하게 된다. 그리고 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층(14)을 형성함으로써 태양전지를 완성하게 된다.In this embodiment, the lower electrode layer 12 is formed to form the lower electrode structure 20, and the upper structure is formed through a conventional method. Then, the solar cell is completed by bonding the lower structure and the upper structure together with the electrolyte layer 14 by injecting the electrolyte into the space therebetween.

전해질층(14)에 전해질을 주입하게 되면, 주입되는 전해질의 일부는 촉매전극층(20)에 흡수된다. 이는 상술한 바와 같이 하부 전극층(12)과 전해질간의 접촉면적을 대폭 증가시키는 효과를 제공한다.When the electrolyte is injected into the electrolyte layer 14, part of the injected electrolyte is absorbed into the catalyst electrode layer 20. This provides an effect of greatly increasing the contact area between the lower electrode layer 12 and the electrolyte as described above.

태양전지는 통상 외부광, 바람직하게는 태양광이 잘 입사되는 위치에 배치된다. 태양광이 태양전지의 상측으로 입사되면, 일부 태양광 또는 태양광의 특정한 광파장대역의 광은 염료에 흡수되면서 염료를 여기시킨다, 염료에 흡수되지 않은 태양광은 다시 외측으로 반사되거나 전해질을 통해 하측으로 전달된다.The solar cell is usually disposed at a position where external light, preferably solar light, enters well. When the sunlight is incident on the upper side of the solar cell, some sunlight or a specific light wavelength band of the sunlight is absorbed by the dye and excites the dye. The sunlight not absorbed by the dye is reflected back to the outside or through the electrolyte downward .

외부로부터 태양광이 입사되면 태양광의 에너지에 의해 전해질의 온도가 높아지게 되고, 일부 태양광은 하부 전극층(12)의 상측에 형성되는 촉매전극층(20), 즉 전기석 분말로 전달된다. 이에 따라 전기석 분말로부터는 다량의 전자가 방출되고, 이와 같이 방출된 전자는 트리요오드화물로 제공되어 이를 요오드로 환원시키는 작용을 하게 된다. 상술한 바와 같이 촉매전극층(20)에는 전해질이 흡수되어 있으므로 촉매전극층(20)에서는 대량의 트리요오드화물이 요오드로 환원되게 된다. 그리고 이와 같이 환원된 요오드는 상측으로 확산 이동되어 다공질층(15)에 흡착되어 있는 염료에 전자를 공급하게 된다.When sunlight is incident from the outside, the temperature of the electrolyte is increased by the energy of sunlight, and some sunlight is transmitted to the catalyst electrode layer 20 formed on the lower electrode layer 12, that is, the tourmaline powder. As a result, a large amount of electrons are emitted from the tourmaline powder, and the electrons thus released are provided as triiodide, thereby reducing it to iodine. As described above, since the electrolyte is absorbed in the catalyst electrode layer 20, a large amount of triiodide is reduced to iodine in the catalyst electrode layer 20. The thus reduced iodine is diffused upward to supply electrons to the dye adsorbed on the porous layer 15.

따라서 상술한 실시예에 있어서는 하부 전극층(12)으로부터 상부 전극층(16)으로의 전자의 이동이 활발해짐으로써 태양전지의 효율이 매우 높아지게 된다.Therefore, in the above-described embodiment, the movement of electrons from the lower electrode layer 12 to the upper electrode layer 16 becomes more active, so that the efficiency of the solar cell becomes very high.

또한 상기 촉매전극층(20)은 저온에서 형성할 수 있으므로 하부 기판(11)에 대한 제약이 제거된다.Also, since the catalyst electrode layer 20 can be formed at a low temperature, the restriction on the lower substrate 11 is eliminated.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell according to a second embodiment of the present invention.

도 3에서 하부 기판(31)으로서 종이가 채용된다. 이때 종이로서는 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와, 이러한 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 침투시킨 것을 사용할 수 있다.In Fig. 3, paper is employed as the lower substrate 31. Fig. As the paper, any paper prepared by using pulp as the main material and a paper impregnated with a heat-resistant material such as ceramics or silicone may be used.

또한 상기 하부 기판(31)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.As the lower substrate 31, an organic material may be employed. Examples of organic materials usable herein include polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (TP), polyarylate (PAR), polyacetal (POM), polyvinylidene chloride (PVC), polyethylene (PE), ethylene copolymer, polypropylene ), Polyphenylene oxide (PPO), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PPS), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (PVAL) (PS), an AS resin, an ABS resin, a polymethyl methacrylate (PMMA), a fluororesin, a phenol resin (PF), a melamine resin (MF), a urea resin (UF), an unsaturated polyester (EP), diallyl phthalate resin (DAP), polyurethane (PUR), polyamide (PA), silicone resin (SI) Water can be used.

상기 하부 기판(31)상에는 하부 전극층(32)이 형성된다. 하부 전극층(32)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.A lower electrode layer 32 is formed on the lower substrate 31. As the lower electrode layer 32, a conductive inorganic material such as gold, silver, aluminum, platinum or the like or a metal oxide, a polyaniline based on a conductive polymer, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrenesulfonate (PEDOT: PSS ), Or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material can be used.

상기 하부 기판(31)으로서 종이나 유기물을 이용하는 경우에는 하부 전극층(32)으로서 바람직하게는 도전성 유기물이나 전도성 무기물(금속)과 전도성 유기물의 혼합물이 이용될 수 있다. 이러한 전극층은 예컨대 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 형성된다.When a seed or an organic material is used as the lower substrate 31, a conductive organic material or a mixture of a conductive inorganic material (metal) and a conductive organic material may be used as the lower electrode layer 32. Such an electrode layer is formed using, for example, an inkjet method or a screen printing method.

또한 전도성 금속과 전도성 유기물의 혼합용액은 예컨대 전도성 유기물 용액에 전도성 금속 또는 전도성 금속 산화물의 분말을 혼합하는 방법을 통해 생성하게 된다.The mixed solution of the conductive metal and the conductive organic material is produced, for example, by mixing the conductive organic material solution with the conductive metal or the conductive metal oxide powder.

또한, 종이로 구성되는 하부 기판(31)상에 금속 재질로 구성되는 하부 전극층(32)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고, 이때 필요에 따라 하부 전극층(32)을 형성하기 전에 하부 기판(31)을 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스 분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다.When a lower electrode layer 32 made of a metal material is formed on a lower substrate 31 made of paper, for example, a vacuum evaporation method is used. If necessary, the lower substrate 31 is subjected to heat treatment in a vacuum state or an inert gas atmosphere such as argon (Ar) or neon (Ne) before forming the lower electrode layer 32, for example, It is also desirable to remove the air.

그리고 상기 하부 전극층(32)의 상측에는 도 2의 실시예와 마찬가지로 촉매금속층(20)이 형성된다.A catalyst metal layer 20 is formed on the lower electrode layer 32 in the same manner as in the embodiment of FIG.

상부 기판(37)은 도 2의 실시예와 동일한 구성을 채용하는 것이 가능하다. 또한 상부 기판(37)으로서 바람직하게는 실리콘 또는 유기물 기판을 이용할 수 있다. 그리고 이때 상부 전극층(36)으로서는 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 금속 또는 금속 산화물을 포함하는 도전성 무기물의 혼합물로 구성된다. 이 경우에도 상부 전극층(36)은 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 통해 형성된다.The upper substrate 37 can adopt the same configuration as the embodiment of Fig. As the upper substrate 37, a silicon or organic substrate may be preferably used. At this time, the upper electrode layer 36 is composed of a conductive organic material or a mixture of conductive organic material and conductive inorganic material containing metal or metal oxide. In this case also, the upper electrode layer 36 is formed by an inkjet method, a screen printing method, or the like.

상기 상부 전극층(36)의 상측에는 통상적인 방법에 따라 다공질층(35)이 형성된다. 이때 다공질층(35)으로서는 전기석 분말층을 형성하는 것도 가능하다.On the upper side of the upper electrode layer 36, a porous layer 35 is formed according to a conventional method. At this time, it is also possible to form a tourmaline powder layer as the porous layer (35).

전기석을 이용하여 다공질층(35)을 형성하게 되면, 기본적으로 전기석은 다공성 광물이기 때문에 염료가 용이하게 흡착됨은 물론 그 흡착량이 매우 많게 되고, 특히 다공질층을 전기석으로 형성하게 되면 외부에서 태양광이 입사될 때, 태양광의 에너지에 의해 전기석으로부터 다량의 전자가 방출되어 태양전지의 광전변환 효율이 높아지게 된다.When a tourmaline is used to form the porous layer 35, since the tourmaline is basically a porous mineral, the dye is easily adsorbed, and the adsorption amount thereof is greatly increased. Especially, when the porous layer is formed of tourmaline, A large amount of electrons are emitted from the tourmaline due to the energy of sunlight, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is increased.

또한 전기석은 전해질도 용이하게 흡착되므로 염료와 전해질간의 접촉 면적이 넓어지게 됨으로써 염료에 대한 전자 공급이 원활해지게 된다.In addition, since tourmaline easily adsorbs electrolytes, the contact area between the dye and the electrolyte is widened, so that the electron supply to the dye becomes smooth.

또한 전기석층은 저온에서도 용이하게 형성할 수 있게 되므로 태양전지의 기판에 대한 제약이 제거되게 된다.In addition, since the tourmaline layer can be easily formed even at a low temperature, the constraint on the substrate of the solar cell is eliminated.

본 실시예에 있어서는 하부 기판(31)이나 상부 기판(37)이 유연성 있는 재질로 구성된다. 그리고 이들 하부 기판(31) 및 상부 기판(37)에 예컨대 잉크젯이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 하부 전극층(32) 및 상부 전극층(36)을 형성할 수 있게 되므로 태양전지의 제조가 용이해지고 제조비용을 절감할 수 있음은 물론 태양전지를 대면적으로 제조할 수 있게 된다.In this embodiment, the lower substrate 31 and the upper substrate 37 are made of a flexible material. Since the lower electrode layer 32 and the upper electrode layer 36 can be formed on the lower substrate 31 and the upper substrate 37 by using, for example, inkjet or screen printing, the manufacturing of the solar cell is facilitated, And it is possible to manufacture a solar cell with a large area.

또한 상술한 실시예에서는 태양전지가 종이 또는 유기물을 기반으로 하여 제조되므로 유연성 있는 태양전지를 구현할 수 있게 된다.In addition, since the solar cell is manufactured based on paper or an organic material in the above-described embodiment, a flexible solar cell can be realized.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell according to a third embodiment of the present invention.

본 실시예는 하부 기판(41) 및 하부 전극층(42)으로 구성되는 하부 구조체의 상측에 전기석 흡착층(40)을 구비하여 구성된다. 이때 전기석 흡착층(40)으로서는 전해질을 용이하게 흡수 및 통과시키는 재질로 구성된다. 이 전기석 흡착층(40)으로서는 예컨대 종이 또는 부직포 등의 직물이 사용된다, 전기석 흡착층(40)에는 전기석 분말이 흡착된다. 또한 바람직하게는 전기석 흡착층(40)에는 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 추가적으로 흡착된다.The present embodiment is constituted by providing the tourmaline adsorption layer 40 on the upper side of the lower structure composed of the lower substrate 41 and the lower electrode layer 42. At this time, the tourmaline adsorption layer 40 is made of a material that easily absorbs and passes the electrolyte. As the tourmaline adsorption layer 40, a fabric such as paper or nonwoven fabric is used. Tourmaline powder is adsorbed on the tourmaline adsorption layer 40. Also, iron, magnetite, or permanent magnet powder is additionally adsorbed on the tourmaline adsorption layer 40.

하부 기판(41) 및 하부 전극층(42)으로서는 특정한 것에 한정되지 않는다. 이는 예컨대 도 2 및 도 3의 실시예에서 설명한 재질 및 구성이 채용된다.The lower substrate 41 and the lower electrode layer 42 are not limited to specific ones. For example, the materials and configurations described in the embodiments of Figs. 2 and 3 are employed.

또한 상부 구조체는 상부 기판(43)과 상부 전극층(44) 및 다공질층(45)을 구비한다. 상부 구조체도 특정한 것에 한정되지 않고 도 2 및 도 3의 실시예에서 설명한 재질 및 구성이 채용된다.The upper structure also includes an upper substrate 43, an upper electrode layer 44, and a porous layer 45. The upper structure is not limited to a specific one, and the materials and configurations described in the embodiments of Figs. 2 and 3 are employed.

본 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 경우에는, 우선 도 2 및 도 3의 방법에 따라 하부 구조체 및 상부 구조체를 형성한다. 그리고 하부 구조체의 상측, 즉 하부 전극층(42)의 상측에 전기석 흡착층(40)을 형성한다. 이때 전기석 흡착층(40)은 예컨대 종이 또는 부직포 등의 전기석 흡착층(40)을 예컨대 도전성 접착제 등을 이용하여 하부 전극층(42)의 상측에 부착하는 방법 등을 통해 용이하게 형성할 수 있다.In the case of manufacturing the solar cell according to this embodiment, first, the lower structure and the upper structure are formed according to the method shown in Figs. The tourmaline adsorption layer 40 is formed on the upper side of the lower structure, that is, on the upper side of the lower electrode layer 42. At this time, the tourmaline adsorption layer 40 can be easily formed by, for example, attaching the tourmaline adsorption layer 40 such as paper or nonwoven fabric to the upper side of the lower electrode layer 42 using a conductive adhesive or the like.

이어 전기석 흡착층(40)이 형성 또는 부착된 하부 구조체를 전기석 분말 등이 혼합된 혼합 용액에 침지시킴으로써 전기석 흡착층(40)에 전기석 분말 등을 흡착시키게 된다.The tourmaline adsorption layer 40 is then immersed in a mixed solution containing tourmaline powder or the like to adsorb tourmaline powder or the like to the tourmaline adsorption layer 40.

그리고 최종적으로 하부 구조체 및 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입 및 밀봉하여 전해질층을 형성함으로써 태양전지를 완성하게 된다.Finally, the lower structure and the upper structure are coupled together, and an electrolyte is injected into and sealed from the gap therebetween to form an electrolyte layer, thereby completing the solar cell.

본 실시예는 촉매전극층의 형성을 위해 전기석 분말을 안정적으로 흡착시킬 수 있는 전기석 흡착층(40)을 사용하도록 된 것이고, 그 밖의 다른 부분은 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로 보다 구체적인 설명은 생략한다.This embodiment uses a tourmaline adsorption layer 40 capable of stably adsorbing tourmaline powder for forming a catalytic electrode layer, and other parts are substantially the same as those of the above-described embodiment. do.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도로서, 본 실시예는 도 3에 나타낸 실시예의 변형예를 나타낸 것이다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a dye-sensitized solar cell according to a fourth embodiment of the present invention, and this embodiment shows a modification of the embodiment shown in FIG.

본 실시예에서는 하부 기판(31)으로서 종이를 사용하고, 이 하부 기판(31)의 하측에 하부 전극층(32)이 형성된다. 그리고 하부 기판(31)에는 전기석 분말이 흡착된다. 또한 하부 기판(31)에는 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 추가적으로 흡착된다. 그리고 그 밖의 부분은 도 3의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부분에 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.In this embodiment, paper is used as the lower substrate 31, and a lower electrode layer 32 is formed on the lower side of the lower substrate 31. The tourmaline powder is adsorbed on the lower substrate 31. Further, iron, magnetite, or permanent magnet powder is additionally adsorbed on the lower substrate 31. The other parts are substantially the same as those in the embodiment of FIG. 3, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서는 전해질층(14)과 인접하는 부분에 종이로 구성되는 하부 기판(31)이 형성된다. 따라서 전해질층(14)에 전해질을 주입할 때 하부 기판(31)에 전해질이 흡착된다.In this embodiment, a lower substrate 31 made of paper is formed at a portion adjacent to the electrolyte layer 14. Therefore, when the electrolyte is injected into the electrolyte layer 14, the electrolyte is adsorbed on the lower substrate 31.

하부 기판(31)을 구성하는 종이에 전해질이 흡착되면, 종이와 하부 전극층(32)이 전기적으로 결합되므로 종이, 즉 하부 기판(31)이 하부 전극(32)과 동일한 전위상태로 설정된다. 또한 종이는 섬유질로 구성되므로 대량의 전해질이 종이와 전기적으로 접촉되게 된다.When the electrolyte is adsorbed on the paper constituting the lower substrate 31, the paper and the lower electrode layer 32 are electrically coupled to each other, so that the paper, that is, the lower substrate 31 is set to the same potential state as the lower electrode 32. Also, since paper is made of fibrous material, a large amount of electrolyte is brought into electrical contact with the paper.

그리고 종이로 구성되는 하부 기판(31)에는 전기석 분말이 다량 흡착된다. 이에 따라 하부 기판(31)을 통해 대량의 트리요오드화물이 환원되고, 이와 같이 환원된 요오드에 의해 염료에 대량의 전자가 공급되게 되므로 태양전지의 광전변환 효율이 대폭적으로 향상되게 된다.A large amount of tourmaline powder is adsorbed on the lower substrate 31 made of paper. Accordingly, a large amount of triiodide is reduced through the lower substrate 31, and a large amount of electrons are supplied to the dye by the reduced iodine, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is greatly improved.

또한 본 실시예에서는 하부 구조체와 상부 구조체 모두 대면적화가 용이하고, 유연성 있는 재질로 구성되므로 유연하면서도 대면적을 갖는 태양전지를 구현할 수 있게 된다.Also, in this embodiment, both the lower structure and the upper structure are easily formed into a large area and are made of a flexible material, so that a flexible and large-area solar cell can be realized.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention.

11: 하부 기판, 12: 하부 전극층,
13 : 촉매금속층, 14: 전해질층,
15: 다공질층, 16: 상부 전극층,
17: 상부 기판.11: lower substrate, 12: lower electrode layer,
13: catalyst metal layer, 14: electrolyte layer,
15: porous layer, 16: upper electrode layer,
17: upper substrate.

Claims (49)

상부 구조체와,
하부 구조체 및,
상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체는 하부 기판과,
상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및,
상기 하부 전극층의 상측에 형성되는 촉매금속층을 구비하여 구성되며,
상기 촉매금속층은 전기석 분말을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.An upper structure,
And
And an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure,
The lower structure includes a lower substrate,
A lower electrode layer formed on the lower substrate,
And a catalyst metal layer formed on the lower electrode layer,
Wherein the catalyst metal layer comprises a tourmaline powder. 제1항에 있어서,
상기 하부 기판은 종이로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the lower substrate is made of paper. 제1항에 있어서,
상기 하부 기판은 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the lower substrate is made of an organic material. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the lower electrode layer comprises a conductive organic material. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물와 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the lower electrode layer comprises a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상부 구조체는 상부 기판과,
상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층의 상측에 형성되는 다공질층을 구비하여 구성되고,
상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 1,
The upper structure includes an upper substrate,
An upper electrode layer formed on the upper substrate,
And a porous layer formed on the upper electrode layer,
And the dye is adsorbed to the porous layer. 제7항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.8. The method of claim 7,
Wherein the porous layer comprises a tourmaline powder. 제8항에 있어서,
상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.9. The method of claim 8,
Wherein the porous layer further comprises iron, magnetite, or permanent magnet powder. 상부 구조체와,
하부 구조체 및,
상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체는 하부 기판과,
상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및,
상기 하부 전극층의 상측에 형성되는 촉매금속층을 구비하여 구성되며,
상기 촉매금속층은 전기석 분말과 도전성 유기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.An upper structure,
And
And an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure,
The lower structure includes a lower substrate,
A lower electrode layer formed on the lower substrate,
And a catalyst metal layer formed on the lower electrode layer,
Wherein the catalyst metal layer comprises a mixture of tourmaline powder and conductive organic material. 제10항에 있어서,
상기 하부 기판은 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.11. The method of claim 10,
Wherein the lower substrate is made of paper or an organic material. 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 10 or 11,
Wherein the lower electrode layer comprises a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상부 구조체는 상부 기판과,
상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 재질로 구성되는 다공질층을 구비하여 구성되고,
상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The method according to claim 1,
The upper structure includes an upper substrate,
An upper electrode layer formed on the upper substrate,
And a porous layer formed on the upper electrode layer and composed of a material including tourmaline powder,
And the dye is adsorbed to the porous layer. 제14항에 있어서,
상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.15. The method of claim 14,
Wherein the porous layer further comprises iron, magnetite, or permanent magnet powder. 상부 구조체와,
하부 구조체 및,
상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체는 하부 기판과,
상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층 및,
상기 하부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말이 흡착되는 전기석 흡착층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.An upper structure,
And
And an electrolyte layer formed between the upper structure and the lower structure,
The lower structure includes a lower substrate,
A lower electrode layer formed on the lower substrate,
And a tourmaline adsorption layer formed on the lower electrode layer and adsorbing tourmaline powder. 제16항에 있어서,
상기 하부 기판은 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.17. The method of claim 16,
Wherein the lower substrate is made of paper or an organic material. 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.18. The method according to claim 16 or 17,
Wherein the lower electrode layer comprises a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material. 제16항에 있어서,
상기 전기석 흡착층은 종이 또는 질물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.17. The method of claim 16,
Wherein the tourmaline adsorbing layer is made of paper or vine. 제16항에 있어서,
상기 전기석 흡착층은 하부 전극층과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.17. The method of claim 16,
Wherein the tourmaline adsorption layer is electrically coupled to the lower electrode layer. 제16항에 있어서,
상기 전기석 흡착층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 흡착되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.17. The method of claim 16,
Wherein the iron, magnetite, or permanent magnet powder is further adsorbed on the tourmaline adsorption layer. 제16항에 있어서,
상기 상부 구조체는 상부 기판과,
상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층의 상측에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 재질로 구성되는 다공질층을 구비하여 구성되고,
상기 다공질층에는 염료가 흡착되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.17. The method of claim 16,
The upper structure includes an upper substrate,
An upper electrode layer formed on the upper substrate,
And a porous layer formed on the upper electrode layer and composed of a material including tourmaline powder,
And the dye is adsorbed to the porous layer. 제22항에 있어서,
상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.23. The method of claim 22,
Wherein the porous layer further comprises iron, magnetite, or permanent magnet powder. 제22항에 있어서,
상기 상부 기판이 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.23. The method of claim 22,
Wherein the upper substrate is made of an organic material. 제22항에 있어서,
상기 상부 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.23. The method of claim 22,
Wherein the upper electrode layer is made of a conductive organic material. 제22항에 있어서,
상기 상부 전극층은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.23. The method of claim 22,
Wherein the upper electrode layer comprises a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 하부 구조체를 형성하는 단계와,
상부 구조체를 형성하는 단계 및,
상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 하부 구조체 형성단계는
하부 기판을 준비하는 단계와,
상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계 및,
전기석 분말을 포함하는 재질을 이용하여 상기 하부 전극층상에 촉매금속층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.Forming a substructure,
Forming a superstructure,
And forming an electrolyte layer by injecting an electrolyte into the gap between the lower structure and the upper structure,
The substructure forming step
Preparing a lower substrate,
Forming a lower electrode layer on the lower substrate,
And forming a catalytic metal layer on the lower electrode layer using a material including tourmaline powder. The method of manufacturing a dye sensitized solar cell according to claim 1, 제35항에 있어서,
상기 하부 기판이 종이인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.36. The method of claim 35,
Wherein the lower substrate is paper. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제36항에 있어서,
상기 하부 전극층이 도전성 무기물로 구성되고,
상기 하부 전극층의 형성은 진공증착법을 통해 실행되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.37. The method of claim 36,
Wherein the lower electrode layer is made of a conductive inorganic material,
Wherein the formation of the lower electrode layer is performed by a vacuum deposition method. 제37항에 있어서,
상기 하부 전극층의 형성 전에 하부 기판을 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.39. The method of claim 37,
Wherein the lower substrate is dried in a vacuum or an inert gas atmosphere before forming the lower electrode layer. 제36항에 있어서,
상기 하부 전극층이 도전성 유기물로 구성되고,
상기 하부 전극층의 형성은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 실행되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.37. The method of claim 36,
Wherein the lower electrode layer is made of a conductive organic material,
Wherein the lower electrode layer is formed by an inkjet method or a screen printing method. 제36항에 있어서,
상기 하부 전극층 형성단계는 도전성 유기물과 도전성 무기물을 혼합하여 도전성 유기물의 혼합물을 형성하는 단계와,
상기 도전성 유기물의 혼합물을 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 하부 기판상에 도포하여 하부 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.37. The method of claim 36,
The lower electrode layer forming step may include forming a mixture of conductive organic materials by mixing the conductive organic material and the conductive inorganic material,
And forming a lower electrode layer by applying a mixture of the conductive organic materials on a lower substrate through an inkjet method or a screen printing method. 제35항에 있어서,
상기 촉매금속층의 형성단계는 전기석 분말에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.36. The method of claim 35,
Wherein the step of forming the catalytic metal layer further comprises mixing iron, magnetite, or permanent magnet powders with the tourmaline powder. 하부 구조체를 형성하는 단계와,
상부 구조체를 형성하는 단계 및,
상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 하부 구조체 형성단계는
하부 기판을 준비하는 단계와,
상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계,
전기석 분말과 도전성 유기물 용액을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계 및,
상기 혼합 용액을 하부 전극층상에 도포하여 촉매금속층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.Forming a substructure,
Forming a superstructure,
And forming an electrolyte layer by injecting an electrolyte into the gap between the lower structure and the upper structure,
The substructure forming step
Preparing a lower substrate,
Forming a lower electrode layer on the lower substrate,
Mixing a tourmaline powder and a conductive organic material solution to form a mixed solution,
And forming a catalytic metal layer by applying the mixed solution on the lower electrode layer. 제42항에 있어서,
상기 혼합 용액에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.43. The method of claim 42,
And mixing iron, magnetite, or permanent magnet powders with the mixed solution. The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to claim 1, 하부 구조체를 형성하는 단계와,
상부 구조체를 형성하는 단계 및,
상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 하부 구조체 형성단계는
하부 기판을 준비하는 단계와,
상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계,
전기석 분말을 흡착시키기 위한 전기석 흡착층을 준비하는 단계,
상기 전기석 흡착층을 하부 전극층상에 전기적으로 부착하는 단계 및,
상기 전기석 흡착층에 전기석 분말을 흡착시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.Forming a substructure,
Forming a superstructure,
And forming an electrolyte layer by injecting an electrolyte into the gap between the lower structure and the upper structure,
The substructure forming step
Preparing a lower substrate,
Forming a lower electrode layer on the lower substrate,
Preparing a tourmaline adsorption layer for adsorbing tourmaline powder,
Electrically attaching the tourmaline adsorption layer on the lower electrode layer,
And adsorbing tourmaline powder to the tourmaline adsorption layer. The method of claim 1, 제44항에 있어서,
상기 전기석 분말에 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.45. The method of claim 44,
And mixing the tourmaline powder with iron, magnetite, or permanent magnet powder. The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to claim 1, 제44항에 있어서,
상기 전기석 흡착층이 종이 또는 직물인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지의 제조방법.45. The method of claim 44,
Wherein the tourmaline adsorption layer is paper or fabric. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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