KR101976377B1 - 하이브리드 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광에 대한 광전변환 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 된 하이브리드 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 태양전지는 제1 태양전지와 제2 태양전지의 적층 구조로 형성되고, 제1 태양전지는 제2 태양전지의 상측에 형성되며, 상기 제1 태양전지는 염료감응형 태양전지로 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 염료감응형 태양전지에 관한 것으로, 특히 태양광에 대한 광전변환 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 된 하이브리드 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
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. 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.
일반적으로 태양광은 광범위한 에너지 밴드 갭을 갖는다. 그러나 종래의 염료감응형 태양전지는 광전변환 효율이 예컨대 실리콘 태양전지나 CIGS 태양전지에 비하여 낮다는 단점이 있다. 또한 염료감응형 태양전지는 특정한 에너지 밴드갭의 태양광만을 흡수하여 광전변환을 실행하게 되므로 광전변환 효율이 낮다는 단점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 기본적으로 염료감응형 태양전지와 다른 태양전지를 하이브리 형태로 구성함으로써 태양광에 대하여 전체적으로 높은 효율을 제공할 수 있도록 된 하이브리드 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
또한 본 발명은 하이브리드 염료감응형 태양전지를 구성함에 있어서 유연성이 있고, 보다 친환경적이며, 제조비용을 대폭 낮출 수 있도록 된 하이브리드 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 제1 태양전지와 제2 태양전지의 적층 구조로 형성되고, 제1 태양전지는 제2 태양전지의 상측에 형성되며, 상기 제1 태양전지는 제2 태양전지의 상부 기판상에 형성되는 하부 전극층과, 상기 하부 전극층상에 형성되는 촉매금속층, 상기 촉매금속층 상에 형성되는 전해질층, 상기 전해질층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층, 상기 다공질층 상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층 상에 형성되는 상부 기판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층이 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 태양전지는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 태양전지와 제2 태양전지는 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 제1 태양전지와, 상기 제1 태양전지의 제1 상부 기판상에 형성되는 제2 태양전지를 구비하여 구성되고, 상기 제1 상부 기판은 실리콘 수지 또는 유기물로 구성되고, 상기 제2 태양전지는 상기 제1 상부 기판상에 형성되는 하부 전극층과, 상기 하부 전극층상에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층, 상기 촉매금속층 상에 형성되는 전해질층, 상기 전해질층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층, 상기 다공질층 상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 실리콘 또는 유기물로 구성되는 제2 상부 기판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 태양전지는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 태양전지와 제2 태양전지는 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 전극층은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 제1 태양전지와, 상기 제1 태양전지의 제1 상부 기판상에 형성되는 제2 태양전지를 구비하여 구성되고, 상기 제1 상부 기판은 종이로 구성되고, 상기 종이에는 제2 태양전지의 하부 전극층으로서 제1 도전성 물질이 흡착되며, 상기 제2 태양전지는 상기 상부 기판상에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층과, 상기 촉매금속층 상에 구비되는 전해질층, 상기 전해질층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층 및, 상기 다공질층 상에 형성됨과 더불어 종이로 구성되는 제2 상부 기판을 구비하여 구성되고, 상기 제2 상부 기판에는 상부 전극층으로서 제2 도전성 물질이 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 태양전지는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 태양전지와 제2 태양전지는 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 도전성 물질은 도전성 유기물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 도전성 물질은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 도전성 물질은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 도전성 물질은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체의 상측에는 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되며, 상기 하부 구조체는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되고, 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체의 상측에는 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되며, 상기 하부 구조체는 PN 접합구조로 구성되고, 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 PN 접합구조는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 N형층 및, 상기 N형층 상에 형성되는 P형층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 PN 접합구조의 상측에 도전층이 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 N형층은 N형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 N형층은 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 P형층은 P형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 P형층은 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 P형층은 CIGS로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판은 종이 또는 유기물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되며, 상기 상부 구조체와 전해질층의 사이에 공통 전극층이 구비되며, 상기 공통 전극층의 상측에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되고, 상부 구조체와 공통 전극층이 제1 태양전지를 구성하고, 공통 전극층과 하부 구조체가 제2 태양전지를 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 PN 접합구조로 구성되고, 상기 상부 구조체와 전해질층의 사이에 공통 전극층이 구비되며, 상기 공통 전극층의 상측에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되고, 상기 상부 구조체는 상부 기판과, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 PN 접합구조는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 P형층 및, 상기 P형층 상에 형성되는 N형층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판과 상부 기판이 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 N형층은 N형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 N형층은 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 P형층은 P형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 P형층은 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 P형층은 CIGS로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 기판은 종이 또는 유기물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법은 제1 태양전지를 형성하는 단계와, 상기 제1 태양전지의 제1 상부 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 제1 상부 기판상에 전기석 분말을 포함하는 물질로 촉매금속층을 형성하는 단계, 제2 상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 제2 상부 기판 상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층 상에 다공질층을 형성하는 단계, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하는 상부 구조체 형성단계 및, 상기 제1 태양전지의 상측에 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 상부 기판은 유기물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물을 포함하여 구성되고, 상기 하부 전극층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 상부 기판은 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 전극층은 도전성 유기물을 포함하여 구성되고, 상기 상부 전극층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법은 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 하부 전극층 상에 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 반도체층 상에 제2 반도체층을 형성하는 단계 및, 상기 제2 반도체층상에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층을 형성하는 단계를 구비하는 하부 구조체 형성단계와, 상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판 상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층 상에 다공질층을 형성하는 단계 및, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하는 상부 구조체 형성단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합시킴과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 반도체층이 N형 층인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 반도체층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 반도체층이 P형 층인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 반도체층이 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 반도체층의 상측에 도전층을 형성하는 단계를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전층은 도전성 유기물을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제10 관점에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법은 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 하부 전극층 상에 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 반도체층 상에 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 반도체층의 상측에 공통 전극층을 형성하는 단계 및, 상기 공통전극층상에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층을 형성하는 단계를 구비하는 하부 구조체 형성단계와, 상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판 상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층 상에 다공질층을 형성하는 단계 및, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하는 상부 구조체 형성단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합시킴과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 반도체층이 P형 층인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 반도체층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 반도체층이 N형 층인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 반도체층이 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공통 전극층은 도전성 유기물을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 염료감응형 태양전지와 다른 태양전지의 적층 구조로 형성된다. 이때 다른 태양전지는 염료감응형 태양전지와 흡수하는 광의 에너지 밴드갭이 다르게 형성된다. 본 발명에 따른 태양전지는 외부 광에 대한 광전변화 효율이 매우 높게 된다. 또한 태양전지를 대면적화 할 수 있고 저비용으로 제조할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에서 제1 태양전지(10)의 하나의 구성예를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1에서 제1 태양전지(10)의 다른 구성예를 나타낸 단면도.
도 4는 도 1에서 제1 태양전지(10)의 또 다른 구성예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5에서 제2 태양전지(20)의 구체적인 구성예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에서 제1 태양전지(10)의 하나의 구성예를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1에서 제1 태양전지(10)의 다른 구성예를 나타낸 단면도.
도 4는 도 1에서 제1 태양전지(10)의 또 다른 구성예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5에서 제2 태양전지(20)의 구체적인 구성예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1에서 참조번호 10은 제1 태양전지이고, 20은 제2 태양전지이다. 여기서 제1 태양전지(10)는 염료감응형 태양전지로 구성된다. 또한 제2 태양전지(20)는 예컨대 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형 또는 유기물 태양전지로 구성된다. 바람직하게는 제2 태양전지(20)로서는 제1 태양전지(10)와는 다른 에너지 밴드갭의 태양광을 광전변환하는 태양전지로 구성된다.
도 2는 제1 태양전지(10)를 구성하는 염료감응형 태양전지의 제1 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 2에서 제1 태양전지(10)는 전해질층(13)을 사이에 두고 하부 구조 및 상부 구조가 형성된다.
상기 하부 구조는 하부 기판(11)과, 이 하부 기판(11)상에 형성되는 하부 전극층(12) 및 촉매전극층(13)을 구비한다. 하부 기판(11)은 예컨대 유리가 이용된다. 바람직하게 하부 기판(11)은 제2 태양전지(10)의 상부 기판이 이용된다. 또한 하부 전극층(12)은 투명한 재질의 도전성 물질이 이용된다. 하부 전극층(12)으로서는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT 등이 이용될 수 있다.
상부 구조는 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 등의 투명전극으로 이루어지고, 다공질층(15)은 예컨대 TiO2층으로 구성된다. 그리고 다공질층(15)에는 예컨대 루테늄(Ru)계 염료가 흡착된다.
또한 상기 상부 전극층(15)으로서는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT 등의 투명한 전도성 물질이 사용된다.
한편, 통상적인 염료감응형 태양전지에 있어서는 상기 촉매금속층(13)으로 예컨대 백금(Pt)층이 사용된다. 그런데 백금층은 광을 투과하지 않기 때문에 촉매전극층(13)으로서 백금을 사용하는 경우에는 도 1의 구조에서 염료감응형 태양전지를 상측에 사용할 수 없게 된다. 즉, 제1 태양전지(10)로서 종래의 염료감응형 태양전지를 사용하는 경우에는 촉매금속층(13)을 구성하는 백금층에 의해 광이 하측으로 전달되는 것이 차단됨으로써 제2 태양전지(20)로 태양광이 제공되지 않게 된다.
도 2의 구조에서는 촉매금속층(13)으로서 전기석 또는 전기석 분말이 사용된다.
전기석은 토루말린(tourmaline)이라 칭하는 붕규산염계 다공질성 광물로서, 적색, 황색, 녹색, 검정색 등 각종 색깔을 이루는 것에서부터 투명한 것에 이르기까지 다양한 색상의 것이 존재한다.
전기석은 미세한 분말, 예컨대 0,3㎛ 크기의 입자로 분쇄하여도 양극과 음극을 구비하고, 여기에 열이나 압력을 가하면 전기를 발생시키는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 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.
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.
또한 외부에서 태양광이 입사될 때, 태양광의 에너지에 의해 전기석으로부터 다량의 전자가 방출되고, 이와 같이 방출된 전자가 트리요오드화물에 제공됨으로써 트리요오드화물의 환원반응이 보다 촉진되게 된다.
그리고 이러한 결과로서 태양전지의 광전변환 효율이 높아지게 된다.
또한 전기석으로서 투명한 전기석을 이용하게 되면 제1 태양전지(10)에서 흡수되지 않은 태양광에 대한 투과성이 높아짐으로써 제2 태양전지(20)로 제공되는 태양광이 증가되게 된다.
상기 구조의 태양전지를 제조하는 경우에는 우선 통상적인 방법에 따라 제2 태양전지(20)를 구성한다. 그리고 제2 태양전지(20)의 상부 기판을 하부 기판(11)으로 하여 이 위에 하부 전극층(12)을 형성한다.
그리고 상기 하부 전극층(12)상에 촉매금속층(13)을 형성한다. 촉매금속층(13)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.
또한 본 실시예의 변형 예에서는 촉매전극층(13)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(13)을 형성하게 된다.
또한 상부 기판(17)을 준비하고, 상부 기판(17)의 상측에 상부 전극층(17) 및 다공질층(15)을 형성하고, 이와 같이 형성된 구조체를 예컨대 염료 용액에 침적시키는 방법을 통해 다공질층(15)에 염료를 흡착시킨다.
그리고 상기와 같이 형성된 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층(14)을 형성함으로써 태양전지를 완성하게 된다.
본 실시예에 따른 태양전지에 있어서는 제1 태양전지(10)가 투명한 재질로 구성된다. 따라서 외부로부터 입사된 광은 제1 태양전지(10)를 통해서 제2 태양전지(20)측으로 용이하게 전달된다.
외부 광이 제1 태양전지(10)로 입사되면, 제1 태양전지(10)에서는 외부 광 중 특정한 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하게 된다. 그리고, 제1 태양전지(10)에서 흡수되지 않은 나머지 광은 제2 태양전지(20)로 전달되어 제2 태양전지(20)에서 흡수되게 된다.
따라서 상기 실시예에 있어서는 넓은 범위의 에너지 밴드갭을 갖는 광에 대하여 광전변환이 실행되게 되므로 광전변환 효율이 대폭 향상되게 된다.
한편, 상기 실시예에서는 제1 태양전지(10)의 하부 기판(11) 및 상부 기판(16)이 유리로 구성되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 같은 재질은 유연성이 부족하고 대면적 형성이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 만일 제2 태양전지로서 유연성이 있고 대면적 형성이 가능한 태양전지를 채용하는 경우 적절하게 적용할 수 없다는 단점이 있다.
도 3은 제1 태양전지(10)로서 대면적 형성이 가능하고 유연성을 제공할 수 있는 구성 예를 나타낸 것이다.
도 3에서 하부 기판(31)으로서는 실리콘 또는 유기물, 바람직하게는 투명한 유기물이 이용된다. 또한 하부 전극층(32)으로서는 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 금속 등의 도전성 무기물의 혼합물이 이용된다. 이때 이용가능한 도전성 유기물로서는 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT:PSS) 등의 혼합물이나 화합물이 이용될 수 있다.
또한 상기 하부 전극층(32)으로서는 바람직하게 도전성 유기물과 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 금속 산화물 또는 CNT의 혼합물이 이용될 수 있다.
상기한 도전성 유기물이나 도전성 유기물의 혼합물은 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등의 방법으로 저온에서 형성할 수 있고, 하부 전극층(32)을 대면적으로 용이하게 형성할 수 있게 된다.
그리고 상기 하부 전극층(32)의 상측에는 도 2의 실시예와 마찬가지로 촉매금속층(13)이 형성된다.
또한 상부 기판(37)도 하부 기판(31)과 마찬가지로 실리콘 또는 유기물로 구성되고, 상부 전극층(36)도 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.
그리고 상기 상부 전극층(36)의 상측에는 통상적인 방법에 따라 다공질층(35)이 형성된다. 또한 상기 다공질층(35)으로서는 전기석 분말층을 형성하는 것도 가능하다.
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.
또한 전기석은 전해질도 용이하게 흡착되므로 염료와 전해질간의 접촉 면적이 넓어지게 됨으로써 염료에 대한 전자 공급이 원활해지게 된다.
또한 전기석층은 저온에서도 용이하게 형성할 수 있게 되므로 태양전지의 기판에 대한 제약이 제거되게 된다.
본 실시예에 있어서는 제1 태양전지(10)가 유연성 있는 재질로 구성된다. 그리고 제1 태양전지(10)를 대면적으로 형성할 수 있게 된다. 또한 제1 태양전지(10)를 형성함에 있어서 잉크젯이나 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있게 되므로 제조가 용이하고, 그 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
도 4는 제1 태양전지(10)의 다른 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 4에 있어서는 하부 기판(41) 및 상부 기판(47)으로서 종이가 사용된다. 여기서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이를 포함한다. 다만, 종이로서는 바람직하게는 광투과도가 좋은 종이, 보다 바람직하게는 투명 종이가 사용된다. 그리고 하부 기판(41) 및 상부 기판(47)에는 도전성 물질이 흡착된다. 도전성 물질로서는 도전성 유기물, 도전성 유기물과 도전성 무기물, 즉 금속 또는 금속 산화물의 혼합물이 사용된다. 즉, 하부 기판(41) 및 상부 기판(47)에는 하부 전극 및 상부 전극이 각각 흡착된다.
종이에 투명한 재질의 유기물 또는 유기물의 혼합물을 흡착시키게 되면 이러한 흡착 물질이 광 통로로서 작용함으로써 종이의 광투과도가 매우 높아지게 된다.
그리고 그 밖의 부분은 상술한 실시예와 동일하므로 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 제1 태양전지의 기판으로서 종이를 사용하게 되므로 태양전지의 무게가 매우 가벼워지고, 대면적화에 매우 유리하게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5에 있어서는 도 1에서 제1 태양전지(10)의 하부 구조체를 제2 태양전지(20)로 구성한 것이다. 이때 제2 태양전지로서는 예컨대 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형 또는 유기물 태양전지 등 임의의 태양전지가 채용될 수 있다. 바람직하게는 제2 태양전지(20)로서는 제1 태양전지(10)와는 다른 에너지 밴드갭의 태양광을 광전변환하는 태양전지로 구성된다.
그리고 제2 태양전지(20)의 상측, 바람직하게는 제2 태양전지(20)의 상부 전극층상에는 촉매금속층(13)이 형성된다. 이 경우에도 촉매금속층(13)은 전기석 분말 또는 전기석 분말과 철, 자철석 또는 영구자석 분말의 혼합물이 이용된다.
본 실시예에서 제1 태양전지는의 상부 구조는 상술한 바와 같이 상부 기판(17)과 상부 전극층(16) 및 염료가 흡착되는 다공질층(15)으로 구성된다. 물론 이러한 상부 구조는 도 2 내지 도 4의 구조가 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 6은 도 5에서 제2 태양전지(20)의 구성의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5에서 제2 태양전지(20)는 하부 기판(61)과, 이 하부 기판(61)상에 형성되는 하부 전극층(61), 하부 전극층(61)에 순차 적층 형성되는 제1 및 제2 반도체층(63, 64)을 구비하여 구성된다. 상기 제1 및 제2 반도체층(63, 64)은 각각 예컨대 N형 및 P형 반도체 물질로 구성된다. 그리고 제2 반도체층(63)의 상측에는 필요에 따라 도전성 물질, 바람직하게는 전도성 유기물이나 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 금속 산화물, 또는 전도성 유기물과 금속 산화물 또는 금속의 혼합물로 이루어지는 도전층이 형성될 수 있다.
여기서 상기 제1 반도체층(63)을 구성하는 N형 반도체 물질로서는 일반적인 N형 반도체 이외에 반도체 유기물이나 황화카드뮴, 또는 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때 N형 반도체 유기물로서는 예컨대 테트라카복실 무수물(Tetracarboxyllic Anhydride) 및 그 유도체와, 퀴노디메탄(Quinodimethane) 화합물, 불소가 치환된 단분자 방향족 화합물, 프탈로시아닌(Phthalocyanine) 유도체, 티오펜 유도체 등의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 제2 반도체층(64)을 구성하는 P형 반도체 물질로서는 일반적인 P형 반도체 이외에 P형 반도체 유기물이나 CIGS, 또는 CIGS와 P형 반도체 유기물의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이때 P형 반도체 유기물로서는 예컨대 펜타센(Pentacene), 올리고티오펜(Oligothiophen), 올리고페닐렌(Oligophenylene), 티오페닐렌 비닐렌(Thiophenlylene Vinylene) 및 이들의 유도체 등이 이용될 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2 반도체층(63, 64)으로서 반도체 유기물이나 그의 혼합물을 이용하는 경우에는 하부 기판(61)으로서 유기물이나 종이를 사용할 수 있다. 또한 이 경우 바람직하게는 하부 전극층(62)으로서 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 채용할 수 있다.
이와 같이 기판과 전극층 및 반도체층을 종이나 유기물을 이용하여 구성하는 경우에는 태양전지를 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 저온에서 형성하는 것이 가능해지고, 태양전지를 용이하게 대면적화 할 수 있게 된다.
상기한 태양전지에 있어서는 외부로부터 광이 입사되면 해당 광은 태양전지의 상부 구조와 전해질을 통해 하부 구조로 전달된다. 이때 입사되는 광의 파장에 따라 전해질층(13)을 중심으로 상부 구조와 하부 구조는 각각 다른 파장 대역의 광을 흡수하여 광전변환을 실행하게 된다.
상부 구조에 있어서는 상부 기판(16)을 통해 외부 광이 입사되면, 입사되는 광은 상부 기판(16)과 상부 전극층(15)을 통해 다공질층(14)으로 전달된다. 입사광은 다공질층(14)에 흡착되어 있는 염료 분자들을 여기시키게 된다. 이러한 여기 상태에서 염료들로부터 다공질층(14)으로 전자들이 주입되고, 이와 같이 주입된 전자들은 다공질층(14)으로부터 상부 전극층(15)으로 확산된다.
한편 전자를 잃어버린 염료 분자에 대해서는 전해질층(13)에 충진되어 있는 전해질로부터 전자가 제공된다. 전해질은 예컨대 요오드로 구성되는데, 요오드는 염료에 전자를 제공하면서 트리요오드화물(triiodide)로 산화된다. 전자를 잃어버린 트리요오드화물은 하부 구조체를 구성하는 제2 태양전지(20)의 표면으로 확산 이동된다.
제2 태양전지(20)는 예컨대 PN 접합구조로 이루어진다. 제2 태양전지(20)에 전해질을 통해 외부 광이 전달되면 제2 태양전지(20)는 전달되는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하게 되고, 그 결과로서 제2 태양전지(20)의 제1 반도체층(63)으로부터 제2 반도체층(64)으로 전자가 전달된다. 이와 같이 전달되는 전자는 촉매전극층(13)을 통해 제2 태양전지(20)의 표면으로 확산 이동된 트리요오드화물에 제공되어 이를 요오드로 환원시키게 되고, 환원된 요오드는 다시 상부 전극(5)측으로 확산 이동하게 된다.
본 실시예에 따른 하이브리드 염료감응형 태양전지는 제1 태양전지(10)와 제2 태양전지(20)가 각각 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 이용하여 광전변환을 실행하게 되므로 광 이용효율이 보다 높아지게 된다.
또한 태양전지를 전체적으로 유기물이나 종이 등을 이용하여 형성할 수 있게 되므로 제조비용이 절감되고, 저온에서 형성이 가능하며, 대면적의 태양전지를 구현할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7에 있어서는 전해질층(13)의 하측, 즉 상부 구조체를 구성하는 제1 태양전지(10)와 하부 구조체를 구성하는 제2 태양전지(20)의 사이에 공통 전극층(75)이 형성된 것이다. 그리고, 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나 제1 태양전지(20)의 상부 전극층(15)과 제2 태양전지(20)의 하부 전극층(62)은 외부 배선을 통해 전기적으로 결합될 것이다.
상기 공통 전극층(75)은 제1 태양전지(10)를 통해 입사되는 외부 광이 제2 태양전지(20)로 용이하게 전달될 수 있도록 투명한 재질로 구성된다. 공통 전극층(75)으로서는 예컨대 전도성 유기물, 또는 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 금속 산화물, 또는 전도성 유기물과 금속 산화물 또는 금속의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 공통 전극층(75)의 상측에는 전해질에 대한 전자의 공급을 원활하기 위하여 촉매전극층(13)이 구비된다. 물론 이 경우에도 촉매전극층(13)은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성된다.
그리고 공통 전극층(75)의 하측으로 순차 제1 반도체층(63) 및 제2 반도체층(64)이 형성되어 공통 전극층(75)으로부터 하부 전극층(62) 측으로 전자가 이동되도록 구성된다.
본 실시예에 따른 태양전지는 외부로부터 광이 입사되면, 제1 태양전지(10)와 제2 태양전지(20)는 각각 서로 다른 에너지 밴드갭의 태양광을 흡수하여 광전변환을 실행하게 된다. 이때 제1 태양전지(10)는 공통 전극층(75)으로부터 상부 전극층(14)으로 전자가 이동되어 상부 전극층(15)을 통해 외부로 전자가 전달되고, 제2 태양전지(20)는 공통 전극층(75)으로부터 하부 전극층(62)으로 전자가 이동되어 하부 전극층(62)을 통해 외부로 전자가 전달된다. 그리고 공통 전극층(75)에는 외부 회로로부터 전자가 유입되게 된다.
따라서 상기한 태양전지는 종래의 태양전지에 비하여 광전변환 효율이 대폭 증가된다. 또한 제1 태양전지(10)와 제2 태양전지(20)를 모두 유기물이나 종이 등을 이용하여 구성할 수 있고, 제조 공정으로서도 저온에서 실행될 수 있는 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있다. 그리고 제1 태양전지(10)와 제2 태양전지(20)를 결합하면서 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층(13)을 형성함으로써 태양전지를 구현할 수 있게 되므로 태양전지의 제조 공정이 간단해지고, 제조비용을 대폭 낮출 수 있게 된다.
또한 상기한 태양전지는 제1 및 제2 태양전지를 유연성이 있는 재료로 구성할 수 있으므로 유연성 있는 태양전지를 제공할 수 있음은 물론 대면적으로 태양전지를 구현할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
예를 들어, 도 7의 실시예에 있어서 제1 태양전지(10)는 도 2 내지 도 5에 나타낸 구조를 동일한 방식으로 적용할 수 있다.
10: 제1 태양전지, 20: 제2 태양전지.
Claims (81)
- 제1 태양전지와 제2 태양전지의 적층 구조로 형성되고,
제1 태양전지는 제2 태양전지의 상측에 형성되며,
상기 제1 태양전지는 제2 태양전지의 상부 기판상에 형성되는 하부 전극층과, 상기 하부 전극층상에 형성되는 촉매금속층, 상기 촉매금속층 상에 형성되는 전해질층, 상기 전해질층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층, 상기 다공질층 상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층 상에 형성되는 상부 기판을 구비하여 구성되고,
상기 촉매금속층이 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 태양전지는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 태양전지와 제2 태양전지는 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제6항에 있어서,
상기 다공질층은 철, 자철석 또는 영구자석 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제1 태양전지와,
상기 제1 태양전지의 제1 상부 기판상에 형성되는 제2 태양전지를 구비하여 구성되고,
상기 제1 상부 기판은 실리콘 수지 또는 유기물로 구성되고,
상기 제2 태양전지는
상기 제1 상부 기판상에 형성되는 하부 전극층과,
상기 하부 전극층상에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층,
상기 촉매금속층 상에 형성되는 전해질층,
상기 전해질층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층,
상기 다공질층 상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 실리콘 또는 유기물로 구성되는 제2 상부 기판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 제1 태양전지는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1 태양전지와 제2 태양전지는 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제12항에 있어서,
상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 상부 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 상부 전극층은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제15항에 있어서,
상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제8항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제1 태양전지와,
상기 제1 태양전지의 제1 상부 기판상에 형성되는 제2 태양전지를 구비하여 구성되고,
상기 제1 상부 기판은 종이로 구성되고,
상기 종이에는 제2 태양전지의 하부 전극층으로서 제1 도전성 물질이 흡착되며,
상기 제2 태양전지는
상기 상부 기판상에 형성됨과 더불어 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층과,
상기 촉매금속층 상에 구비되는 전해질층,
상기 전해질층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층 및,
상기 다공질층 상에 형성됨과 더불어 종이로 구성되는 제2 상부 기판을 구비하여 구성되고,
상기 제2 상부 기판에는 상부 전극층으로서 제2 도전성 물질이 흡착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 제1 태양전지는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 제1 태양전지와 제2 태양전지는 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 광을 흡수하여 광전변환을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 제1 도전성 물질은 도전성 유기물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 제1 도전성 물질은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제23항에 있어서,
상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 제2 도전성 물질은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 제2 도전성 물질은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제26항에 있어서,
상기 도전성 무기물이 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체의 상측에는 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되며,
상기 하부 구조체는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되고,
상기 상부 구조체는
상부 기판과,
상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제30항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제30항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체의 상측에는 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되며,
상기 하부 구조체는 PN 접합구조로 구성되고,
상기 상부 구조체는
상부 기판과,
상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제33항에 있어서,
상기 PN 접합구조는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 N형층 및, 상기 N형층 상에 형성되는 P형층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제33항 또는 제34항에 있어서,
상기 PN 접합구조의 상측에 도전층이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 N형층은 N형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 N형층은 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 P형층은 P형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 P형층은 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 P형층은 CIGS로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 하부 기판은 종이 또는 유기물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제34항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체는 염료감응형, 실리콘, 화합물, CIGS, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 하나로 구성되며,
상기 상부 구조체와 전해질층의 사이에 공통 전극층이 구비되며,
상기 공통 전극층의 상측에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되고,
상부 구조체와 공통 전극층이 제1 태양전지를 구성하고,
공통 전극층과 하부 구조체가 제2 태양전지를 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제44항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제44항에 있어서,
상기 촉매금속층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 전해질층을 기준으로 상부 구조체 및 하부 구조체를 구비하여 구성되고,
상기 하부 구조체는 PN 접합구조로 구성되고,
상기 상부 구조체와 전해질층의 사이에 공통 전극층이 구비되며,
상기 공통 전극층의 상측에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층이 구비되고,
상기 상부 구조체는
상부 기판과,
상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층 상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제47항에 있어서,
상기 PN 접합구조는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 P형층 및, 상기 P형층 상에 형성되는 N형층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제47항 또는 제48항에 있어서,
상기 하부 기판과 상부 기판이 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 N형층은 N형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 N형층은 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 P형층은 P형 반도체 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 P형층은 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 P형층은 CIGS로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 하부 기판은 종이 또는 유기물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제48항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지. - 제1 태양전지를 형성하는 단계와,
상기 제1 태양전지의 제1 상부 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계,
상기 제1 상부 기판상에 전기석 분말을 포함하는 물질로 촉매금속층을 형성하는 단계,
제2 상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 제2 상부 기판 상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층 상에 다공질층을 형성하는 단계, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하는 상부 구조체 형성단계 및,
상기 제1 태양전지의 상측에 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제58항에 있어서,
상기 제1 상부 기판은 유기물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제58항 또는 제59항에 있어서,
상기 하부 전극층은 도전성 유기물을 포함하여 구성되고, 상기 하부 전극층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제58항에 있어서,
상기 제2 상부 기판은 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제58항 또는 제61항에 있어서,
상기 상부 전극층은 도전성 유기물을 포함하여 구성되고, 상기 상부 전극층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제58항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제58항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 하부 전극층 상에 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 반도체층 상에 제2 반도체층을 형성하는 단계 및, 상기 제2 반도체층상에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층을 형성하는 단계를 구비하는 하부 구조체 형성단계와,
상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판 상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층 상에 다공질층을 형성하는 단계 및, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하는 상부 구조체 형성단계 및,
상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합시킴과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항에 있어서,
상기 제1 반도체층이 N형 층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항 또는 제66항에 있어서,
상기 제1 반도체층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항에 있어서,
상기 제2 반도체층이 P형 층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항 또는 제68항에 있어서,
상기 제2 반도체층이 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항에 있어서,
상기 제2 반도체층의 상측에 도전층을 형성하는 단계를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제70항에 있어서,
상기 도전층은 도전성 유기물을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제65항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 하부 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 하부 전극층 상에 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 반도체층 상에 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 반도체층의 상측에 공통 전극층을 형성하는 단계 및, 상기 공통전극층상에 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 촉매금속층을 형성하는 단계를 구비하는 하부 구조체 형성단계와,
상부 기판을 준비하는 단계와, 상기 상부 기판 상에 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층 상에 다공질층을 형성하는 단계 및, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하는 상부 구조체 형성단계 및,
상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합시킴과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항에 있어서,
상기 제1 반도체층이 P형 층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항 또는 제75항에 있어서,
상기 제1 반도체층은 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항에 있어서,
상기 제2 반도체층이 N형 층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항 또는 제77항에 있어서,
상기 제2 반도체층이 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항에 있어서,
상기 공통 전극층은 도전성 유기물을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항에 있어서,
상기 촉매금속층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법. - 제74항에 있어서,
상기 다공질층은 전기석 분말을 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 염료감응형 태양전지의 제조방법.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110025637A KR101976377B1 (ko) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | 하이브리드 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 |
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