KR102556551B1 - 태양전지 배터리 일체형 디바이스 및 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 배터리 일체형 디바이스 및 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층에 관한 것으로서, 본 발명의 태양전지 배터리 일체형 디바이스는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 전해질; 상기 제1 전극 상에 형성되는 광흡수저장층; 및 상기 제1 전극 및 상기 광흡수저장층 사이에 구비되며, 수평방향으로 분할배치된 적어도 하나의 정공수송부 및 적어도 하나의 전자수송부를 구비하는 정공전자수송층을 포함한다.
Description
본 발명은 태양전지 배터리 일체형 디바이스 및 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층에 관한 것으로, 상세하게는 효율성을 향상시킨 태양전지와 배터리가 일체화된 구조의 태양전지-배터리 일체형 디바이스와 이에 적용되는 정공전자수송층에 관한 것이다
근래의 고용량 소형 배터리 기술의 필요에 따라, 에너지 밀도가 높은 2차전지의 사용이 증대되고, 그에 따라 2 차전지의 성능 개선을 위한 다양한 연구가 개발되고 있다. 이러한 2차전지를 전원 공급을 위해 주기적으로 소정 시간 동안 충전을 해주어야 하는 불편함을 가진다.
이러한 이유로, 대한민국특허 제10-2003-0081250호는 광전지 패널과 충전배터리를 일체화한 광전지 충전배터리를 개시한다. 하지만 광전지 패널과 충전배터리는 개별적으로 구성되며, 광전지 패널과 충전배터리가 실질적으로 일체화되어 있지 않아 소형화가 어렵고 효율성이 떨어진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 소형화가 가능하며, 효율성을 향상시킨 태양전지 배터리 일체형 디바이스를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 배터리 일체형 디바이스는, 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 전해질; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 분리하는 세퍼레이터; 상기 제1 전극 상에 형성되는 광흡수저장층; 상기 제1 전극 및 상기 광흡수저장층 사이에 구비되며, 수평방향으로 분할배치된 적어도 하나의 정공수송부 및 적어도 하나의 전자수송부를 구비하는 정공전자수송층을 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 전해질은, 고체전해질 및 액체전해질 중 어느 하나로 구비되고, 상기 전해질이 액체전해질인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이를 분리하는 세퍼레이터를 더 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고, 상기 복수의 정공수송부 각각의 일부는 서로 연결되고, 상기 복수의 전자수송부 각각의 일부가 서로 연결될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고, 상기 복수의 정공수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비되고, 상기 복수의 전자수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 서로 다른 두께로 구비될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 서로 다른 두께를 갖는 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 광흡수저장층 방향으로 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 방전과정에서, 상기 광흡수저장층으로부터 제1 전극으로 이동하는 정공은 상기 적어도 하나의 정공수송부를 통하여 이동하고, 광충전과정에서, 상기 광흡수저장층으로부터 상기 제1 전극으로 이동하는 전자는 상기 적어도 하나의 전자수송부를 통하여 이동한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층은, 수평방향으로 분할배치된 적어도 하나의 정공수송부 및 적어도 하나의 전자수송부를 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고, 상기 복수의 정공수송부 각각의 일부는 서로 연결되고, 상기 복수의 전자수송부 각각의 일부가 서로 연결될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고, 상기 복수의 정공수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비되고, 상기 복수의 전자수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 서로 다른 두께로 구비될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 서로 다른 두께를 갖는 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 광흡수저장층 방향으로 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 방전과정에서, 정공전자수송층을 통해 제1 방향으로 이동하는 전자는 상기 적어도 하나의 정공수송부를 통하여 이동하고, 광충전과정에서, 정공전자수송층을 통해 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 이동하는 전자는 상기 적어도 하나의 전자수송부를 통하여 이동한다.
본 발명에 따르면, 태양전지 배터리 일체형 디바이스는 광 조사시 전력생산이 가능하며, 전력을 자체적으로 저장할 수 있어 경량화 및 소형화가 가능하다.
본 발명에 따르면, 제1 전극과 광흡수저장층 사이에, 전자수송기능을 하는 적어도 하나의 전자수송부와 정공수송기능을 하는 적어도 하나의 정공수송부가 수평방향으로 분할배치된 정공전자수송층을 개재함으로써, 광충전시 및 방전시 양방향의 전자운송효율을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 배터리 일체형 디바이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1a에 도시된 광흡수저장층의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정공수송층이 구비된 경우와 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정자수송층이 구비된 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1a에 도시된 정공전자수송층을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 정공전자수송층의 수직단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 정공전자수송층의 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1a에 도시된 광흡수저장층의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정공수송층이 구비된 경우와 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정자수송층이 구비된 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1a에 도시된 정공전자수송층을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 정공전자수송층의 수직단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 정공전자수송층의 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 배터리 일체형 디바이스를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 태양전지 배터리 일체형 디바이스에서 전해질(140)은 액체전해질 또는 고체전해질로 구비된다. 도 1a에서의 전해질(150)은 액체전해질이며, 양이온을 통과시키고 전자를 차단하기 위해 세퍼레이터(140)를 포함한다. 한편 도 1b에서의 전해질(150)은 고체전해질이며, 고체전해질은 도 1a에서의 액체전해질의 기능 및 세퍼레이터(140)의 기능을 모두 포함한다.
도 1a를 참조하면, 태양전지 배터리 일체형 디바이스(100)는 기판(110), 제1 전극(120), 제2 전극(130), 세퍼레이터(140), 전해질(150), 정공전자수송층(160), 광흡수저장층(170)을 포함한다. 여기서 전해질(150)은 액체전해질이다.
그리고 도 1b를 참조하면, 태양전지 배터리 일체형 디바이스(100)는 기판(110), 제1 전극(120), 제2 전극(130), 전해질(150), 정공전자수송층(160), 광흡수저장층(170)을 포함한다. 여기서 전해질(150)은 고체전해질이며 세퍼레이터의 기능도 포함한다.
이하 도 1a를 참조하여 전해질이 액체전해질을 전해질로 갖는 태양전지 배터리 일체형 디바이스에 대해 설명한다. 그리고 고체전해질은 액체전해질의 기능 및 세퍼레이터(140)의 기능을 모두 포함하여 설명이 중복되므로, 고체전해질인 경우는 설명을 생략한다.
기판(110)은 디바이스 전체를 지지하며, 광을 투과시키는 기능을 수행한다.
기판(110) 상에 제1 전극(120), 정공전자수송층(160), 광흡수저장층(170), 세퍼레이터(140), 제2 전극(120)이 순차적으로 적층되며, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 전해질(150)이 개재된다.
기판(110)은 광을 투과시킬 수 있는 소재를 포함한다. 기판(110)을 투과한 광은 광흡수저장층(170)에 제공된다.
기판(110)은 광의 투과가 가능한 유리, 플라스틱, 플라스틱 필름 중 어느 하나의 소재를 포함한다.
기판(110)에 적용되는 플라스틱 필름은 화학정안정성, 기계적강도, 투명도, 유연성이 높은 소재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 플라스틱 필름은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌설포네이트(PES), 폴리옥 시메틸렌(POM), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르설폰(PES) 및 폴리에테르이미드(PEI) 중 적어도 어느 하나의 소재를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 전극(120)은 기판(110) 상에 형성되며, 광흡수저장층(170)의 전자이동에 관여한다.
제1 전극(120)은 기판(110)을 투과한 광이 광흡수저장층(170)에 도달되도록 투명한 전도성 금속산화물을 포함한다.
예를 들어, 투명한 전도성 금속산화물은 산화주석인듐(indium tin oxide, ITO), 불소함유 산화주석 (fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(aluminium doped zink oxide, AZO), IZO (indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnOAl2O3 및 ATO (antimony tin oxide) 중 어느 하나로 선택될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 전극(130)은 충전가능한 이차전지의 양극 또는 음극이 될 수 있으며, 충전극이 양극인 경우, 양이온을 제공할 수 있는 리튬금속이나 리튬을 포함한 산화물(LiCoO2, LiNiCoMnO2, LiMnO2, LiFeO4)을 포함할 수 있고, 음극일 경우 흑연(graphite)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
세퍼레이터(140)는 제1 전극(120) 및 제2 전극(130)을 물리적으로 분리하며, 양이온은 통과시키고, 전자의 이동은 차단한다.
전해질(150)은 광흡수저장층(170)과 제2 전극(130) 사이에서 양이온이 이동할 수 있게 한다. 전해질은 공지의 액체전해질, 겔폴리머 전해질, 고체전해질 중 어느 하나로 구비될 수 있다.
한편 전해질의 경우, 광산란입자를 포함할 수 있다. 광산란입자는 투명한 재질을 포함하며, 광흡수저장층(170)에 흡수되지 못하고 투과하여 전해질(150)에 도달한 광을 산란시켜 산란된 광의 일부를 광흡수저장층(170)으로 되돌림으로써 태양전지 배터리 일체형 디바이스의 효율을 증가시킬 수 있다.
광흡수저장층(170)은 광을 흡수하여 홀전자쌍을 생성하여 도선을 통해 전자를 제2 전극(130)에 제공하거나 받고, 제2 전극(130)으로부터 세퍼레이터(140)을 통해 제공되는 양이온을 저장하거나 세퍼레이터(140)를 통해 제2 전극(130)에 양이온을 제공하는 기능을 수행한다.
광흡수저장층(170)은 광활성물질, 도전재 및 바인더를 포함한다.
도전재는 흑연, 기상탄화탄소섬유(Vapor Grown Carbon fibers), 케첸 블랙(Ketjen black), 덴카 블랙(Denka black), 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 다중벽탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube), 메조기공탄소(Ordered Mesoporous Carbon)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바인더는 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리헥사플루오르프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드 코폴리머, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴 및 카르복실메틸셀룰로오스(CMC), 열가소성 폴리에스테르 수지 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
광흡수저장층(170)의 광활성물질은 양이온 저장기능 및 광전변환기능을 갖는 페로브스카이트 소재를 포함할 수 있다.
페로브스카이트 소재는 ABX3로 나타낼 수 있고, A는 메틸암모늄, 포르마미디늄, 페닐아민, 페닐메틸아민, 페닐에틸아민 및 세슘 중 적어도 하나이고, B는 Pb 및 Sn 중 어느 하나이고, X는 I, Br 및 Cl 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 페로브스카이트 소재를 예를 들어 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 도 1a에 도시된 광흡수저장층의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 광흡수저장층(170)이 층상구조로 형성된 경우, 세퍼레이터(140)를 통과한 양이온은 광전극(130)의 층간에서 저장/방출될 수 있다. 광흡수저장층(170)이 3차원 구조인 페로브스카이트 소재를 포함하는 경우, 페로브스카이트 소재를 제1 전극(120)에 층상구조로 배열하여 다시 2차원 구조를 중첩하여 형성할 수 있다. 아울러, 본 실시예와 같이 광흡수저장층(170)의 층상구조 내부에 양이온과 정전기적 인력결합 가능한 관능기(171)가 포함되는 경우, 광흡수저장층(170)의 양이온의 저장효율을 추가적으로 더 높일 수 있다.
일반적으로 태양전지의 경우, 발전능력은 있지만 저장능력이 없어서, 광충전에 의해 발생한 전력을 저장할 별도의 배터리가 필요하다. 본 발명의 경우, 광흡수저장층이 광을 흡수하여 광전효과를 일으킬 뿐만 아니라 양이온의 저장 및 방출을 통해 저장능력도 구비함으로써 별도의 배터리가 필요하지 않게 된다.
도 3a 및 도 3b은 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정공수송층이 구비된 경우와 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정자수송층이 구비된 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
정공수송층(HTL), 전자수송층(ETL) 등은 태양전지, 발광다이오드 등에 주로 사용되어 전자 또는 정공의 일방향으로의 이동도를 향상시킨다. 태양전지나 발광다이오드의 경우, 전자 또는 정공은 일방향으로만 이동하므로, 정공수송층(HTL)이나 전자수송층(ETL)을 이용하여 전자 또는 정공의 이동도를 향상시킬 수 있다.
하지만 태양전지와 배터리가 일체화된 태양전지 배터리 일체형 디바이스의 경우, 전자는 충전시와 방전시에 서로 다른 방향으로 이동하기 때문에 정공수송층(HTL)이나 전자수송층(ETL)을 제1 전극(120)과 광흡수저장층(170) 사이에 개재하기 어렵다.
구체적으로 도 3a를 참조하여 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정공수송층이 구비된 경우의 문제점을 살펴본다. 도 3a 및 도 3b에서 제1 전극(120)은 FTO이고, 광흡수저장층(170)은 페로브스카이트(Perovskite)이다.
광흡수저장층(170)과 제1 전극(120) 사이에 정공수송층(HTL)이 구비된 경우, 방전과정에서 광흡수저장층(170)에서 제1 전극(120)으로의 정공수송능력은 정공수송층(HTL)에 의해 향상된다. 그러나 충전과정에서 광흡수저장층(170)으로부터 제1 전극(120)으로의 전자수송능력은 정공수송층(HTL)에 의해 감소된다.
결국, 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 정공수송층(HTL)을 개재할 수 없다.
도 3b를 참조하여 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 전자수송층이 구비된 경우의 문제점을 살펴본다.
광흡수저장층(170)과 제1 전극(120) 사이에 전자수송층(ETL)이 구비된 경우, 광충전과정에서 광흡수저장층(170)으로부터 제1 전극(120)으로의 전자수송능력은 전자수송층(ETL)에 의해 향상된다. 그러나 방전과정에서 광흡수저장층(170)으로부터 제1 전극(120)으로의 정공수송능력은 전자수송층(ETL)에 의해 감소된다.
결국, 광흡수저장층과 제1 전극 사이에 전자수송층(ETL)을 개재할 수 없다.
본 발명은 정공전자수송층(160)을 광흡수저장층(170)과 제1 전극(120) 사이에 개재시킴으로써, 광충전시, 제1 전극(120)으로부터 광흡수저장층(170)으로의 전자 이동을 원활하게 만든다. 그리고 방전시 제1 전극(120)으로부터 광흡수저장층(170)으로의 정공이동을 원활하게 만들어 태양전지 배터리 일체형 디바이스의 성능을 전체적으로 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 1a에 도시된 정공전자수송층을 설명하기 위한 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 정공전자수송층의 수직단면도이다.
도 4를 참조하면, 정공전자수송층(160)은 적어도 하나의 정공수송부(161) 및 적어도 하나의 전자수송부(162)가 수평방향으로 분할배치된 구조를 갖는다.
도 4의 (a)와 같이, 정공수송부(161) 및 전자수송부(162) 각각은 복수로 구비되되 복수의 정공수송부(161) 각각의 일부는 서로 연결되고, 복수의 전자수송부(162) 각각의 일부는 서로 연결된 구조로 구비될 수 있다.
또는 도 4의 (b) 및 도4의 (c)와 같이, 정공수송부(161) 및 전자수송부(162) 각각은 복수로 구비되되 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 정공수송부(161) 및 전자수송부(162) 각각은 격자형태 또는 줄무늬 형태로 구비될 수 있다.
정공수송부(161) 및 전자수송부(162) 각각은 서로 동일한 두께로 구비되거나 또는 서로 다른 두께로 구비될 수 있다. 정공수송부(161)와 전자수송부(162) 각각의 저항은 구성물질 및 두께에 따라 저항이 달라질 수 있다.
도 5를 참조하면, 정공수송부(161) 및 전자수송부(162) 각각이 서로 다른 두께로 구비되는 경우, 광흡수저장층(170) 방향으로 서로 다른 길이로 돌출되거나, 제1 전극(120) 방향으로 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다.
제조과정을 고려하면, 제1 전극(120) 상에 정공전자수송층(160)을 형성한 뒤, 광흡수저장층(170)을 형성하므로, 광흡수저장층(170) 방향으로 돌출되도록 정공전자수송층(160)을 형성함이 바람직하다.
특히 정공수송부(161) 및 전자수송부(162) 각각이 서로 다른 두께로 구비되는 경우, 광흡수저장층(170) 방향으로 서로 다른 길이로 돌출되는 경우, 광흡수저장층(170)과의 접촉면적을 증가시켜 전자운송능력이 더욱 향상될 수 있다.
정공수송부(161)는 정공수송층(HTL)을 형성하는 물질로 구비되고, 전자수송부(162)는 전자수송층(ETL)을 형성하는 물질로 구비된다. 정공수송층(HTL)을 형성하는 물질 및 전자수송층(ETL)을 형성하는 물질은 공지된 물질을 적용할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 정공전자수송층의 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 방전과정에서 제1 전극(120)에서 광흡수저장층(170)으로 이동하는 정공은 정공수송부(161)를 통해 원할하게 이동할 수 있으며, 광충전과정에서 광흡수저장층(170)으로부터 제1 전극(120)으로 이동하는 전자는 전자수송부(162)를 통해 원할하게 이동할 수 있다.
태양전지 배터리 일체형 디바이스는, 제1 전극(120)과 광흡수저장층(170) 사이에 정공전자수송층(160)을 구비함으로써, 전자와 정공의 수송능력을 향상시킬 수 있다.
다시 도 6의 (a)를 참조하면, 광충전시 광흡수저장층(170)은, 광을 흡수하여 홀전자쌍을 생성하고, 전자를 도선을 통해 제2 전극(130)에 제공한다. 이와 동시에 광흡수저장층(170)은 리튬양이온(Li+)을 방출하고 방출된 리튬양이온(Li+)을 세퍼레이터(140)를 통해 제2 전극(130)에 제공한다. 제2 전극(130)에 제공된 리튬양이온(Li+)은 리튬(Li)으로 환원된다. 도 6에서 양이온이 리튬양이온(Li+)으로 설명되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6의 (b)를 참조하면, 방전시 광흡수저장층(170)은, 제2 전극(120)으로부터 도선을 통해 제공되는 전자를 흡수함과 동시에, 제2 전극(120)으로부터 전해질(150)을 통과한 리튬양이온(Li+)을 흡수하여 저장한다.
본 발명에 따르면, 태양전지 배터리 일체형 디바이스는 광 조사시 전력생산이 가능하며, 전력을 자체적으로 저장할 수 있어 경량화 및 소형화가 가능하다.
본 발명에 따르면, 제1 전극과 광흡수저장층 사이에 정공전자수송층을 개재함으로써, 충전시 및 방전시 정공 및 전자의 운송효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범 위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 태양전지 배터리 일체형 디바이스
110: 기판
120: 제1 전극
130: 제2 전극
140: 세퍼레이터
150: 전해질
160: 정공전자수송층
170: 광흡수저장층
110: 기판
120: 제1 전극
130: 제2 전극
140: 세퍼레이터
150: 전해질
160: 정공전자수송층
170: 광흡수저장층
Claims (13)
- 제1 전극;
상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 전해질;
상기 제1 전극 상에 형성되는 광흡수저장층; 및
상기 제1 전극 및 상기 광흡수저장층 사이에 구비되며, 수평방향으로 분할배치된 적어도 하나의 정공수송부 및 적어도 하나의 전자수송부를 구비하는 정공전자수송층을 포함하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 전해질은, 고체전해질 및 액체전해질 중 어느 하나로 구비되고,
상기 전해질이 액체전해질인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이를 분리하는 세퍼레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고,
상기 복수의 정공수송부 중 각각의 일부가 서로 연결되고, 상기 복수의 전자수송부 중 적어도 각각의 일부가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고,
상기 복수의 정공수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비되고,
상기 복수의 전자수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 서로 다른 두께로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 서로 다른 두께를 갖는 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 광흡수저장층 방향으로 서로 다른 길이로 돌출되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 제1항에 있어서,
방전과정에서, 상기 광흡수저장층으로부터 제1 전극으로 이동하는 정공은 상기 적어도 하나의 정공수송부를 통하여 이동하고,
광충전과정에서, 상기 광흡수저장층으로부터 상기 제1 전극으로 이동하는 전자는 상기 적어도 하나의 전자수송부를 통하여 이동하는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스. - 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층에 있어서,
상기 정공전자수송층은,
수평방향으로 분할배치된 적어도 하나의 정공수송부 및 적어도 하나의 전자수송부를 구비하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층. - 제8항에 있어서,
상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고,
상기 복수의 정공수송부 각각의 일부는 서로 연결되고, 상기 복수의 전자수송부 각각의 일부가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층. - 제8항에 있어서,
상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 복수로 구비되고,
상기 복수의 정공수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비되고,
상기 복수의 전자수송부 각각은 수평방향으로 서로 이격된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층 - 제8항에 있어서,
상기 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 서로 다른 두께로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층 - 제11항에 있어서,
상기 서로 다른 두께를 갖는 정공수송부 및 상기 전자수송부 각각은 일방향으로 서로 다른 길이로 돌출되는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층 - 제8항에 있어서,
방전과정에서, 정공은 상기 적어도 하나의 정공수송부를 통하여 이동하고,
광충전과정에서, 전자는 상기 적어도 하나의 전자수송부를 통하여 이동하는 것을 특징으로 하는 태양전지 배터리 일체형 디바이스용 정공전자수송층
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |