KR102588434B1 - Transparent Heater for Window, and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열적 안정성 및 내구성이 우수하고, 가시광선 및 근적외선 투과율 및 자외선 흡수율이 우수하여 투명하면서도 자외선을 효과적으로 차단하는, 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent heater that can be applied to windows and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a window that has excellent thermal stability and durability, and has excellent visible and near-infrared ray transmittance and ultraviolet ray absorption, so that it is transparent and effectively blocks ultraviolet rays. It relates to a transparent heater that can be applied to and a method of manufacturing the same.

Description

창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법{Transparent Heater for Window, and Manufacturing Method Thereof}Transparent heater that can be applied to windows and manufacturing method thereof {Transparent Heater for Window, and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열적 안정성 및 내구성이 우수하고, 가시광선 및 근적외선 투과율 및 자외선 흡수율이 우수하여 투명하면서도 자외선을 효과적으로 차단하는, 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent heater that can be applied to windows and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a window that has excellent thermal stability and durability, and has excellent visible and near-infrared ray transmittance and ultraviolet ray absorption, so that it is transparent and effectively blocks ultraviolet rays. It relates to a transparent heater that can be applied to and a method of manufacturing the same.

지구온난화, 대기질, 및 지속가능한 성장의 측면에서 대두되는 쟁점 중 하나인 건물 내에서의 에너지 소비는 전체 에너지 소비량 중에서 40 %의 비중을 차지하고 있다. 특히, 건물 내에서의 에너지 소비에 있어서, 약 48 %는 건물 내부의 냉난방에 사용되고, 약 19 %는 건물 내부의 조명에 사용되고 있다. Energy consumption within buildings, one of the emerging issues in terms of global warming, air quality, and sustainable growth, accounts for 40% of total energy consumption. In particular, regarding energy consumption within a building, about 48% is used for heating and cooling inside the building, and about 19% is used for lighting inside the building.

에너지 효율적인 건물을 구현하기 위하여, 태양에너지원을 사용하는 창문, 열펌프를 이용하는 환기 시스템, 바이오매스를 사용하는 보일러, 및 이들이 결합된 하이브리드 난방 시스템 등과 같은 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 태양에너지원을 사용하는 창문의 경우, 기존의 수동형 에너지 개체로서의 창문 대비 능동적으로 에너지를 제어할 수 있어 태양에너지원을 비교적 효과적으로 사용할 수 있다. In order to implement energy-efficient buildings, technologies such as windows using solar energy sources, ventilation systems using heat pumps, boilers using biomass, and hybrid heating systems combining these are being developed. Among these, windows that use solar energy sources can actively control energy compared to windows that are existing passive energy objects, so solar energy sources can be used relatively effectively.

종래에는 상기 창문을 구현하기 위하여 자외선 차단성 및 투명성을 고려하여 설계되었다. 다만, 지구온난화 및 지속가능한 성장의 측면에서는 자외선 차단성 및 투명성뿐만 아니라, 열적 안정성 및 내구성 등이 함께 고려되는 것이 바람직하므로, 이에 대한 연구가 시급한 실정이다. Conventionally, in order to implement the above-described windows, they were designed with UV blocking properties and transparency in mind. However, in terms of global warming and sustainable growth, it is desirable to consider not only UV protection and transparency, but also thermal stability and durability, so research on this is urgent.

본 발명은 열적 안정성 및 내구성이 우수하고, 가시광선 및 근적외선 투과율 및 자외선 흡수율이 우수하여 투명하면서도 자외선을 효과적으로 차단하는, 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a transparent heater that can be applied to windows and a method of manufacturing the same, which has excellent thermal stability and durability, and has excellent visible and near-infrared ray transmittance and ultraviolet ray absorption, so that it is transparent and effectively blocks ultraviolet rays.

본 발명에서는 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 창문에 적용될 수 있는 투명히터로서, 기판; 상기 기판의 하면에 배치되는 투명히터부; 및 상기 기판의 상면에 배치되는 투명태양전지부;를 포함하고, 상기 투명히터부는, 상기 기판의 하면에 적층되는 제1금속나노구조체; 및 상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물;을 포함하고, 상기 투명태양전지부는, 상기 기판의 상면에 배치되는 제1투명전극층; 상기 제1투명전극층의 상면에 배치되는 n형산화물반도체층; 상기 n형산화물반도체층의 상면에 배치되는 p형산화물반도체층; 및 상기 p형산화물반도체층의 상면에 배치되는 제2투명전극층;을 포함하고, 상기 제2투명전극층은, 상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및 상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고, 상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a transparent heater that can be applied to a window, comprising: a substrate; a transparent heater portion disposed on the lower surface of the substrate; and a transparent solar cell unit disposed on the upper surface of the substrate, wherein the transparent heater unit includes: a first metal nanostructure laminated on the lower surface of the substrate; and a first metal oxide covering the first metal nanostructure, wherein the transparent solar cell unit includes: a first transparent electrode layer disposed on the upper surface of the substrate; an n-type oxide semiconductor layer disposed on the first transparent electrode layer; a p-type oxide semiconductor layer disposed on the n-type oxide semiconductor layer; and a second transparent electrode layer disposed on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer, wherein the second transparent electrode layer includes: a second metal nanostructure laminated on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer; and a second metal oxide covering the second metal nanostructure, wherein the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are electrically connected to each other.

본 발명에서는, 상기 제1금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 상기 제1금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제1금속산화물은 상기 제1금속나노구조체 및 상기 기판의 하면을 덮을 수 있다.In the present invention, the first metal nanostructure includes one of AgNW and CuNW, and the first metal oxide includes one of ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , AZO, and ITO, The first metal oxide may cover the first metal nanostructure and the lower surface of the substrate.

본 발명에서는, 상기 제1금속나노구조체는 80 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물은 20 nm이하의 두께를 갖을 수 있다.In the present invention, the first metal nanostructure may have a diameter of 80 nm or less, and the first metal oxide may have a thickness of 20 nm or less.

본 발명에서는, 상기 제2금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 상기 제2금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제2금속산화물은 상기 제2금속나노구조체 및 상기 p형산화물반도체층의 상면을 덮을 수 있다.In the present invention, the second metal nanostructure includes one of AgNW and CuNW, and the second metal oxide includes one of ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , AZO, and ITO, The second metal oxide may cover the upper surface of the second metal nanostructure and the p-type oxide semiconductor layer.

본 발명에서는, 상기 제2금속나노구조체는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물은 20 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.In the present invention, the second metal nanostructure may have a diameter of 40 nm or less, and the second metal oxide may have a thickness of 20 nm or less.

본 발명에서는, 상기 n형산화물반도체층은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 1을 포함하고, 상기 p형산화물반도체층은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 1을 포함하고, 상기 n형산화물반도체층과 상기 p형산화물반도체층은 p/n 헤테로접합 구조를 형성할 수 있다.In the present invention, the n-type oxide semiconductor layer includes one of ZnO, TiO 2 , WO 3 , BiVO 4 , and Fe 2 O 3 , and the p-type oxide semiconductor layer includes one of NiO, Co 3 O 4 , and SnS. 1, wherein the n-type oxide semiconductor layer and the p-type oxide semiconductor layer may form a p/n heterojunction structure.

본 발명에서는, 상기 투명히터는 550 nm의 파장영역에서 55 내지 65 %의 투과율을 갖을 수 있다.In the present invention, the transparent heater may have a transmittance of 55 to 65% in the wavelength range of 550 nm.

본 발명에서는, 상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.In the present invention, the first transparent electrode layer and the transparent heater unit may be electrically connected to each other, and the transparent heater unit and the second transparent electrode layer may be electrically connected to each other.

본 발명에서는, 상기 제2금속나노구조체는, 상기 p형산화물반도체층의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체필름을 건조하여 형성될 수 있다.In the present invention, the second metal nanostructure is masked by attaching Kapton tape to the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer, and then the second metal nanostructure film is formed at a temperature range of 80 to 120 ° C. using a hot plate. It can be formed by drying.

본 발명에서는, 상기 제2금속산화물은, 상기 제2금속나노구조체의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체를 덮도록 형성될 수 있다.In the present invention, the second metal oxide is applied to one surface of the second metal nanostructure with a radio frequency power of 20 to 40 W, an operating pressure of 4 to 6 mT, an Ar gas flow rate of 45 to 55 sccm, and 4 to 6 mT. It may be deposited for 5 to 15 minutes under process conditions of a rotation speed of rpm to cover the second metal nanostructure.

본 발명에서는 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 창문에 적용될 수 있는 투명히터의 제조방법으로서, 기판을 준비하는 기판 준비단계; 상기 기판의 하면에 투명히터부를 형성하는 투명히터부 형성단계; 상기 기판의 상면에 투명태양전지부를 형성하는 투명태양전지부 형성단계;를 포함하고, 상기 투명히터부 형성단계는, 상기 기판의 하면에 제1금속나노구조체를 적층하는 단계; 및 상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물을 적층하는 단계;를 포함하고, 상기 투명태양전지부 형성단계는, 상기 기판의 상면에 제1투명전극층을 배치하는 단계; 상기 제1투명전극층의 상면에 n형산화물반도체층을 배치하는 단계; 상기 n형산화물반도체층의 상면에 p형산화물반도체층을 배치하는 단계; 및 상기 p형산화물반도체층의 상면에 제2투명전극층을 배치하는 단계;를 포함하고, 상기 제2투명전극층은, 상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및 상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고, 상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a transparent heater that can be applied to windows, comprising the steps of preparing a substrate; A transparent heater portion forming step of forming a transparent heater portion on the lower surface of the substrate; A transparent solar cell unit forming step of forming a transparent solar cell unit on an upper surface of the substrate, wherein the transparent heater unit forming step includes: laminating a first metal nanostructure on a lower surface of the substrate; and laminating a first metal oxide covering the first metal nanostructure, wherein the transparent solar cell unit forming step includes disposing a first transparent electrode layer on the upper surface of the substrate; disposing an n-type oxide semiconductor layer on the upper surface of the first transparent electrode layer; Disposing a p-type oxide semiconductor layer on the top surface of the n-type oxide semiconductor layer; and disposing a second transparent electrode layer on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer, wherein the second transparent electrode layer includes: a second metal nanostructure laminated on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer; and a second metal oxide covering the second metal nanostructure, wherein the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are electrically connected to each other.

본 발명에서는, 상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.In the present invention, the first transparent electrode layer and the transparent heater unit may be electrically connected to each other, and the transparent heater unit and the second transparent electrode layer may be electrically connected to each other.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명히터부가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있고, 투명태양전지부의 PV성능이 향상될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as the ZnO/AgNW hybrid structure formed in a form where the metal oxide surrounds the metal nanostructure improves the thermal performance of the metal nanostructure, the transparent heater part can implement active heating performance and is transparent. This can have the effect of improving the PV performance of the solar cell unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 투명히터부 및 투명태양전지부의 성능이 향상될 수 있고, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 투명히터를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the performance of the transparent heater unit and the transparent solar cell unit can be improved as the ZnO/AgNW hybrid structure is applied, and as the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are combined into one, the temperature of up to 300 ° C. It can be effective in providing a transparent heater with excellent stability and excellent durability even in a thermal environment.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합되는 특수한 구조에 의하여, 투명히터가 태양광에 상응하는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, due to a special structure in which the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are combined into one, the transparent heater generates heat up to a temperature range of 27 to 29 ° C within 10 minutes under an AM 1.5G light source corresponding to sunlight. It can be effective.

본 발명의 일 실시예에 따르면, n형산화물반도체층 및 p형산화물반도체층이 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성하여 투명태양전지부의 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the n-type oxide semiconductor layer and the p-type oxide semiconductor layer form an n-ZnO/p-NiO heterojunction structure to improve the transmittance, power conversion efficiency, and thermal stability of the transparent solar cell part. It can be effective.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by applying a transparent heater to a window to implement an active energy control window, it is possible to achieve the effect of allowing the building to utilize solar energy more effectively.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용함에 따라, 투명히터의 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성에 의하여 건물 내에서 조명 및 난방 조절에 필요한 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as a transparent heater is applied to a window, the energy consumption required for lighting and heating control within the building is reduced due to the transparent heater's excellent transmission characteristics for visible and near-infrared rays and excellent absorption characteristics for ultraviolet rays. It can have the effect of reducing .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 층상구조를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1금속나노구조체 및 제2금속나노구조체의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터부를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터부의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명태양전지부를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명태양전지부의 광학적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 광학적 특성, 및 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 열적 환경에서의 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터가 적용된 능동형 에너지 제어 창문에 대한 사항을 도시한다.
Figure 1 schematically shows the layered structure of a transparent heater according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows an embodiment of a transparent heater according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows details on the thermal properties of the first metal nanostructure and the second metal nanostructure according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 schematically shows a transparent heater unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows details on the thermal characteristics of the transparent heater unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 schematically shows a transparent solar cell unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows details on the optical characteristics of a transparent solar cell unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows details on the optical and electrical characteristics of a transparent heater according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 illustrates electrical characteristics of a transparent heater in a thermal environment according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 shows details on an active energy control window to which a transparent heater is applied according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Various embodiments and/or aspects are now disclosed with reference to the drawings. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth to facilitate a general understanding of one or more aspects. However, it will also be appreciated by those skilled in the art that this aspect(s) may be practiced without these specific details. The following description and accompanying drawings set forth in detail certain example aspects of one or more aspects. However, these aspects are illustrative and some of the various methods in the principles of the various aspects may be utilized, and the written description is intended to encompass all such aspects and their equivalents.

또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.Additionally, various aspects and features may be presented by a system that may include multiple devices, components and/or modules, etc. It is also understood that various systems may include additional devices, components and/or modules, etc. and/or may not include all of the devices, components, modules, etc. discussed in connection with the drawings. It must be understood and recognized.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. As used herein, “embodiments,” “examples,” “aspects,” “examples,” etc. may not be construed to mean that any aspect or design described is better or advantageous over other aspects or designs. .

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the terms "comprise" and/or "comprising" mean that the feature and/or element is present, but exclude the presence or addition of one or more other features, elements and/or groups thereof. It should be understood as not doing so.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Additionally, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.

또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 이 때 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, in the embodiments of the present invention, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, are generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It has the same meaning as becoming. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the embodiments of the present invention, have an ideal or excessively formal meaning. It is not interpreted as

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터(1)의 층상구조를 개략적으로 도시한다.Figure 1 schematically shows the layered structure of a transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 창문에 적용될 수 있는 투명히터(1)로서, 기판(200); 상기 기판(200)의 하면에 배치되는 투명히터부(300); 및 상기 기판(200)의 상면에 배치되는 투명태양전지부(100);를 포함하고, 상기 투명히터부(300)는, 상기 기판(200)의 하면에 적층되는 제1금속나노구조체(310); 및 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮는 제1금속산화물(320);을 포함하고, 상기 투명태양전지부(100)는, 상기 기판(200)의 상면에 배치되는 제1투명전극층(110); 상기 제1투명전극층(110)의 상면에 배치되는 n형산화물반도체층(120); 상기 n형산화물반도체층(120)의 상면에 배치되는 p형산화물반도체층(130); 및 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 배치되는 제2투명전극층(140);을 포함하고, 상기 제2투명전극층(140)은, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체(141); 및 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 제2금속산화물(142);을 포함할 수 있다.A transparent heater (1) that can be applied to a window according to an embodiment of the present invention, comprising: a substrate (200); A transparent heater unit 300 disposed on the lower surface of the substrate 200; and a transparent solar cell unit 100 disposed on the upper surface of the substrate 200, wherein the transparent heater unit 300 includes a first metal nanostructure 310 laminated on the lower surface of the substrate 200. ; and a first metal oxide 320 covering the first metal nanostructure 310, wherein the transparent solar cell unit 100 includes a first transparent electrode layer 110 disposed on the upper surface of the substrate 200. ); an n-type oxide semiconductor layer 120 disposed on the upper surface of the first transparent electrode layer 110; a p-type oxide semiconductor layer 130 disposed on the n-type oxide semiconductor layer 120; and a second transparent electrode layer 140 disposed on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130, wherein the second transparent electrode layer 140 is laminated on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130. a second metal nanostructure (141); and a second metal oxide 142 covering the second metal nanostructure 141.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)는 상기 기판(200)의 양측면에 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100) 각각이 배치되는 형태의 구조를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the transparent heater 1 may include a structure in which the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 are each disposed on both sides of the substrate 200. there is.

보다 상세하게는, 상기 투명히터(1)는 상기 기판(200)의 하면에는 상기 투명히터부(300)가 배치되어 상기 제1금속나노구조체(310), 및 상기 제1금속산화물(320)이 차례로 적층되고, 상기 기판(200)의 상면에는 상기 투명태양전지부(100)가 배치되어 상기 제1투명전극층(110), 상기 n형산화물반도체층(120), 상기 p형산화물반도체층(130), 및 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 제2금속산화물(142)을 포함하는 상기 제2투명전극층(140)이 차례로 적층된 층상구조를 포함할 수 있다. More specifically, the transparent heater 1 has the transparent heater unit 300 disposed on the lower surface of the substrate 200 to form the first metal nanostructure 310 and the first metal oxide 320. They are stacked sequentially, and the transparent solar cell unit 100 is disposed on the upper surface of the substrate 200, including the first transparent electrode layer 110, the n-type oxide semiconductor layer 120, and the p-type oxide semiconductor layer 130. ), and the second transparent electrode layer 140 including the second metal nanostructure 141 and the second metal oxide 142 may be sequentially stacked.

상기 기판(200)은 투명한 재질로 이루어질 수 있고, 상면에 배치된 상기 태양전지부를 통과한 태양광의 일부가 상기 기판(200)으로 입사될 수 있다. The substrate 200 may be made of a transparent material, and a portion of sunlight passing through the solar cell unit disposed on the upper surface may be incident on the substrate 200.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판(200)은 유리기판을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 상기 기판(200)은 빛을 투과시킬 수 있는 모든 재질을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the substrate 200 may include a glass substrate. However, the substrate 200 is not limited to this and may include any material that can transmit light.

상기 투명히터부(300)는, 전술한 바와 같이, 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제1금속산화물(320)을 포함할 수 있다.As described above, the transparent heater unit 300 may include the first metal nanostructure 310 and the first metal oxide 320.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함하고, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제1금속산화물은 상기 제1금속나노구조체 및 상기 기판의 하면을 덮을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선을 포함할 수 있다.The first metal nanostructure 310 according to an embodiment of the present invention includes metal nanowires or metal nanopatterning, and the first metal oxide 320 includes ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , It includes one of AZO and ITO, and the first metal oxide may cover the first metal nanostructure and the lower surface of the substrate. Preferably, the first metal nanostructure 310 may include metal nanowires.

본 발명의 일 실시예에서 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW를 포함하고, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO를 포함할 수 있다. AgNW는 투명 전극 재료로써, 투과율, 열전도도, 전기전도도, 및 플라즈모닉 효과가 뛰어난 특성이 있으며, AgNW의 플라즈모닉 효과는 표면 플라즈몬 입자의 공명에 의하여 광열을 제어할 수 있다. 또한, ZnO는 상온에서 다루기 용이하고, 친환경성 재료이며, 가시광선 및 적외선 파장영역에서 비교적 높은 투과율을 갖고, 용이하게 광전장치와 연결할 수 있는 특성이 있다.In one embodiment of the present invention, the first metal nanostructure 310 may include one of AgNW and CuNW. Preferably, the first metal nanostructure 310 may include AgNW, and the first metal oxide 320 may include ZnO. AgNW is a transparent electrode material that has excellent transmittance, thermal conductivity, electrical conductivity, and plasmonic effect. The plasmonic effect of AgNW can control photothermal heat through resonance of surface plasmon particles. In addition, ZnO is easy to handle at room temperature, is an eco-friendly material, has relatively high transmittance in the visible and infrared wavelength regions, and has the characteristics of being easily connected to photoelectric devices.

또한, 일반적으로 금속나노구조체는 광전자 응용분야에 유리한 특성을 가지고 있는 반면, 열적 응력에 취약한 특성을 가지고 있다. 이로 인하여 금속나노구조체는 단독으로 사용되지 않고, 산화물, 전도성산화물, 전도성고분자, 및 2차원물질을 포함하는 하이브리드 구조의 형태로 사용되고 있다.In addition, while metal nanostructures generally have advantageous properties for optoelectronic applications, they are vulnerable to thermal stress. For this reason, metal nanostructures are not used alone, but are used in the form of hybrid structures containing oxides, conductive oxides, conductive polymers, and two-dimensional materials.

본 발명에서는 상기 제1금속산화물(320)이 상기 제1금속나노구조체(310)를 전반적으로 덮을 수 있도록 형성하였다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속산화물(320)은 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 기판(200)의 하면을 덮을 수 있다.In the present invention, the first metal oxide 320 is formed to entirely cover the first metal nanostructure 310. Alternatively, the first metal oxide 320 according to an embodiment of the present invention may cover the lower surface of the first metal nanostructure 310 and the substrate 200.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속나노구조체(310)는, 상기 기판(200)의 하면에 스핀코터를 이용하여 1500 내지 2500 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 제1금속나노구조체잉크를 스핀코팅하여 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first metal nanostructure 310 is formed by applying the first metal nanostructure ink to the lower surface of the substrate 200 using a spin coater under process conditions of a rotation speed of 1500 to 2500 rpm. It can be formed by spin coating.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속산화물(320)은, 상기 제1금속나노구조체(310)의 일면에 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 50 내지 150 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 및 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량의 공정조건 하에서 증착되어 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮도록 형성될 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the first metal oxide 320 is applied to one surface of the first metal nanostructure 310 using magnetron sputtering, with a radio frequency power of 50 to 150 W and 4 to 6 mT. It may be deposited under process conditions of an operating pressure and an Ar gas flow rate of 45 to 55 sccm to cover the first metal nanostructure 310.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속나노구조체(310)는 80 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물(320)은 20 nm이하의 두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 60 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물(320)은 15 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물(320)은 12.5 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.At this time, the first metal nanostructure 310 according to an embodiment of the present invention may have a diameter of 80 nm or less, and the first metal oxide 320 may have a thickness of 20 nm or less. Preferably, the first metal nanostructure 310 may have a diameter of 60 nm or less, and the first metal oxide 320 may have a thickness of 15 nm or less. More preferably, the first metal nanostructure 310 may have a diameter of 40 nm or less, and the first metal oxide 320 may have a thickness of 12.5 nm or less.

즉, 상기 투명히터부(300)는 상기 제1금속산화물(320)이 상기 제1금속나노구조체(310)를 감싸는 형태로 형성된 하이브리드구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1금속나노구조체(310)의 열적 성능이 향상되어 상기 투명히터부(300)가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있다.That is, the transparent heater unit 300 may include a hybrid structure in which the first metal oxide 320 surrounds the first metal nanostructure 310. Accordingly, the thermal performance of the first metal nanostructure 310 is improved, and the transparent heater unit 300 can implement active heating performance.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에서, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명히터부(300)가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.Preferably, in one embodiment of the present invention, as the ZnO/AgNW hybrid structure in which the metal oxide surrounds the metal nanostructure improves the thermal performance of the metal nanostructure, the transparent heater unit 300 provides active heating. It can be effective in realizing performance.

한편, 상기 투명태양전지부(100)는, 전술한 바와 같이, 상기 제1투명전극층(110), 상기 n형산화물반도체층(120), 상기 p형산화물반도체층(130), 및 상기 제2금속나노구조체(141)와 상기 제2금속산화물(142)을 포함하는 상기 제2투명전극층(140)을 포함할 수 있다.Meanwhile, as described above, the transparent solar cell unit 100 includes the first transparent electrode layer 110, the n-type oxide semiconductor layer 120, the p-type oxide semiconductor layer 130, and the second transparent electrode layer 110. It may include the second transparent electrode layer 140 including the metal nanostructure 141 and the second metal oxide 142.

상기 제1투명전극층(110)은 투명전도막(Transparent conductive oxide, TCO)으로서, 태양광의 일부를 투과시키면서 전도성을 가질 수 있다. The first transparent electrode layer 110 is a transparent conductive oxide (TCO) film and can be conductive while transmitting a portion of sunlight.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1투명전극층(110)은 FTO를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 상기 제1투명전극층(110)은 빛을 투과시키면서 전도성을 갖는 모든 재질을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first transparent electrode layer 110 may include FTO. However, the first transparent electrode layer 110 is not limited to this and may include any material that transmits light and has conductivity.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 1을 포함하고, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 1을 포함할 수 있다. In addition, the n-type oxide semiconductor layer 120 according to an embodiment of the present invention includes one of ZnO, TiO 2 , WO 3 , BiVO 4 , and Fe 2 O 3 , and the p-type oxide semiconductor layer 130 ) may include one of NiO, Co 3 O 4 , and SnS.

바람직하게는, 상기 n형산화물반도체는 ZnO를 포함하고, 상기 p형산화물반도체는 NiO를 포함할 수 있다.Preferably, the n-type oxide semiconductor may include ZnO, and the p-type oxide semiconductor may include NiO.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 p/n 헤테로접합 구조를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성할 수 있다. 상기 n형산화물반도체 및 상기 p형산화물반도체의 p/n 헤테로접합 구조는 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.At this time, the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 according to an embodiment of the present invention may form a p/n heterojunction structure. Preferably, the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 may form an n-ZnO/p-NiO heterojunction structure. The p/n heterojunction structure of the n-type oxide semiconductor and the p-type oxide semiconductor can improve transmittance, power conversion efficiency, and thermal stability.

바람직하게는, 상기 n형산화물반도체층(120) 및 상기 p형산화물반도체층(130)이 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성하여 상기 투명태양전지부(100)의 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.Preferably, the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 form an n-ZnO/p-NiO heterojunction structure to increase the transmittance and power conversion of the transparent solar cell unit 100. It can have the effect of improving efficiency and thermal stability.

또한, 상기 제2투명전극층(140)은, 전술한 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 제2금속산화물(142)을 포함할 수 있다.Additionally, the second transparent electrode layer 140 may include the second metal nanostructure 141 and the second metal oxide 142, as described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함하고, 상기 제2금속산화물(142)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제2금속산화물(142)은 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면을 덮을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선을 포함할 수 있다.The second metal nanostructure 141 according to an embodiment of the present invention includes metal nanowires or metal nanopatterning, and the second metal oxide 142 includes ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , It includes one of AZO and ITO, and the second metal oxide 142 may cover the upper surface of the second metal nanostructure 141 and the p-type oxide semiconductor layer 130. Preferably, the second metal nanostructure 141 may include metal nanowires.

본 발명의 일 실시예에서 상기 제2금속나노구조체(141)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW를 포함하고, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second metal nanostructure 141 may include one of AgNW and CuNW. Preferably, the first metal nanostructure 310 may include AgNW, and the first metal oxide 320 may include ZnO.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2금속나노구조체(141)는, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체를 건조하여 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the second metal nanostructure 141 is masked by attaching Kapton tape to the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130, and then heated at 80 to 120 ° C. using a hot plate. It can be formed by drying the second metal nanostructure within a temperature range.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2금속산화물(142)은, 상기 제2금속나노구조체(141)의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮도록 형성될 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the second metal oxide 142 is applied to one surface of the second metal nanostructure 141 with a radio frequency power of 20 to 40 W, an operating pressure of 4 to 6 mT, and 45 mT. It may be deposited for 5 to 15 minutes under process conditions of an Ar gas flow rate of 55 sccm and a rotation speed of 4 to 6 rpm to cover the second metal nanostructure 141.

이때, 상기 제2금속나노구조체(141)는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 20 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 30 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 15 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 20 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 10 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.At this time, the second metal nanostructure 141 may have a diameter of 40 nm or less, and the second metal oxide 142 may have a thickness of 20 nm or less. Preferably, the second metal nanostructure 141 may have a diameter of 30 nm or less, and the second metal oxide 142 may have a thickness of 15 nm or less. More preferably, the second metal nanostructure 141 may have a diameter of 20 nm or less, and the second metal oxide 142 may have a thickness of 10 nm or less.

즉, 상기 제2투명전극층(140)은 상기 투명히터부(300)와 상응하는 구조로 형성될 수 있으나, 나노와이어의 직경 및 산화물의 두께는 서로 상이한 것이 바람직하다.That is, the second transparent electrode layer 140 may be formed in a structure corresponding to the transparent heater unit 300, but the diameter of the nanowire and the thickness of the oxide are preferably different from each other.

이와 같이, 상기 투명태양전지부(100)는 상기 제2금속산화물(142)이 상기 제2금속나노구조체(141)를 감싸는 형태로 형성된 하이브리드구조를 포함하는 상기 제2투명전극층(140)을 포함할 수 있다. 상기 하이브리드구조에 의하여, 상기 제2금속나노구조체(141)는 열적 성능이 향상되어 상기 투명태양전지부(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.In this way, the transparent solar cell unit 100 includes the second transparent electrode layer 140 including a hybrid structure in which the second metal oxide 142 is formed to surround the second metal nanostructure 141. can do. By the hybrid structure, the thermal performance of the second metal nanostructure 141 is improved, thereby improving the performance of the transparent solar cell unit 100.

바람직하게는, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명태양전지부(100)의 PV성능이 향상될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.Preferably, the ZnO/AgNW hybrid structure in which the metal oxide surrounds the metal nanostructure improves the thermal performance of the metal nanostructure, thereby improving the PV performance of the transparent solar cell unit 100. It can be performed.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)와 상기 투명태양전지부(100)는 서로 전기적으로 연결되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1투명전극층(110)과 상기 투명히터부(300)는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부(300)와 상기 제2투명전극층(140)은 서로 전기적으로 연결되어 있다.Meanwhile, the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention are electrically connected to each other. More specifically, the first transparent electrode layer 110 and the transparent heater unit 300 are electrically connected to each other, and the transparent heater unit 300 and the second transparent electrode layer 140 are electrically connected to each other. It is done.

이 경우, 상기 제2투명전극층(140) 및 상기 p형산화물반도체층(130)을 통해 상기 투명히터(1)의 내부로 투과되는 태양광의 일부에 의하여 상기 n형산화물반도체층(120)에서 여기된 광전자가 상기 제1투명전극층(110)으로 이동한 후에 상기 제1투명전극층(110)과 전기적으로 연결된 상기 투명히터부(300)로 이동할 수 있고, 상기 투명히터부(300)와 전기적으로 연결된 상기 제2투명전극층(140)으로 이동하여 상기 투명히터(1)에 전체적으로 전기가 흐를 수 있다. In this case, a portion of the sunlight transmitted through the second transparent electrode layer 140 and the p-type oxide semiconductor layer 130 into the interior of the transparent heater 1 is excited in the n-type oxide semiconductor layer 120. After the photoelectrons move to the first transparent electrode layer 110, they can move to the transparent heater unit 300, which is electrically connected to the first transparent electrode layer 110, and is electrically connected to the transparent heater unit 300. By moving to the second transparent electrode layer 140, electricity can flow throughout the transparent heater 1.

상기와 같은 전기적인 연결구조에 의하여, 상기 투명태양전지부(100)는 생산된 전기에너지 및 전력을 상기 투명히터부(300)로 공급할 수 있고, 상기 투명히터부(300)는 상기 전기에너지 및 광열효과에 의하여 온도를 제어함으로써 상기 투명히터(1)가 작동될 수 있다.By the above-described electrical connection structure, the transparent solar cell unit 100 can supply the produced electrical energy and power to the transparent heater unit 300, and the transparent heater unit 300 can supply the electrical energy and power. The transparent heater 1 can be operated by controlling the temperature by the photothermal effect.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 투명히터(1)는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 20 내지 30 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 28.5 ℃의 온도까지 발열할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the transparent heater 1 can generate heat up to a temperature range of 20 to 30° C. within 10 minutes under an AM 1.5G light source. Preferably, the transparent heater 1 can generate heat up to a temperature range of 27 to 29° C. within 10 minutes under an AM 1.5G light source. More preferably, the transparent heater 1 can generate heat up to a temperature of 28.5° C. within 10 minutes under an AM 1.5G light source.

바람직하게는, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)가 하나로 결합되는 특수한 구조에 의하여, 상기 투명히터(1)가 태양광에 상응하는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.Preferably, due to a special structure in which the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 are combined into one, the transparent heater 1 operates within 10 minutes under an AM 1.5G light source corresponding to sunlight. It can exert the effect of generating heat up to a temperature range of 29°C.

또한, 바람직하게는, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)의 성능이 향상될 수 있고, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 상기 투명히터(1)를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.In addition, preferably, as the ZnO/AgNW hybrid structure is applied, the performance of the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 can be improved, and the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 can be improved. As the battery unit 100 is combined into one, it is possible to provide the transparent heater 1 with excellent stability and excellent durability even in a thermal environment of up to 300 ° C.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 실시예를 개략적으로 도시한다.Figure 2 schematically shows an embodiment of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2(a)는 1000 W/m2의 스펙트럼 전력 밀도를 설명하는, AM 1.5G 광원(태양 스펙트럼 복사 조도; the spectral AM1.5 solar spectral irradiance)을 도시한다. 상기 AM 1.5G 광원은 자외선 파장영역(280 내지 400 nm)에서 93.9 W/m2의 전력밀도를 갖고, 가시광선 파장영역(400 내지 800 nm이고)에서 496 W/m2의 전력밀도를 갖고, 근적외선 파장영역(800 내지 1400 nm)에서 353 W/m2의 전력 밀도를 갖을 수 있다.Figure 2(a) shows the AM 1.5G light source (the spectral AM1.5 solar spectral irradiance), which accounts for a spectral power density of 1000 W/m 2 . The AM 1.5G light source has a power density of 93.9 W/m 2 in the ultraviolet wavelength range (280 to 400 nm) and a power density of 496 W/m 2 in the visible wavelength range (400 to 800 nm), It can have a power density of 353 W/m 2 in the near-infrared wavelength range (800 to 1400 nm).

일반적으로 건물의 경우 피부암 및 광과민성 장애, 눈 관련 질환, 면역 억제로 인한 바이러스 감염, 생체 물질 저하 및 돌연변이 된 식물 생리 기능과 같은 광범위하게 해로운 영향을 줄 수 있어 자외선 파장영역은 차단되는 것이 바람직하다. 반면, 건물 내부 사람들의 일광 및 건물 내부 식물들의 광합성을 위하여 가시광선 파장영역은 투과되는 것이 바람직하고, 건물 내부 난방을 위하여 근적외선 파장영역 또한 투과되는 것이 바람직하다.In general, in the case of buildings, it is desirable to block the ultraviolet wavelength range as it can cause a wide range of harmful effects such as skin cancer, photosensitivity disorders, eye-related diseases, viral infections due to immunosuppression, biomaterial degradation, and mutated plant physiological functions. On the other hand, it is preferable that the visible light wavelength region is transmitted for the sunlight of people inside the building and the photosynthesis of plants inside the building, and the near-infrared wavelength region is also preferably transmitted for the heating inside the building.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 투명히터(1)를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써, 자외선 파장영역을 차단하고 가시광선 파장영역 및 근적외선 파장영역을 건물 내부로 투과시킬 수 있다. 이 경우, 태양광 복사에 의한 건물 내부 난방도 함께 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the transparent heater 1 is applied to a window to implement an active energy control window, thereby blocking ultraviolet rays and transmitting visible and near-infrared rays into the building interior. In this case, heating inside the building by solar radiation can also be implemented.

도 2(b)는 상기 투명히터(1)를 개략적으로 도시한다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)는 자외선 파장영역을 차단하고 가시광선 파장영역을 내부로 투과시켜 일광을 유지시킬 수 있고, 열적 안전성을 확보할 수 있고, 상측에 배치되는 상기 투명태양전지부(100)에 의하여 현장에서 직접 전력을 생산할 수 있다. Figure 2(b) schematically shows the transparent heater 1. As shown in FIG. 2(b), the transparent heater 1 can maintain daylight by blocking the ultraviolet wavelength range and transmitting the visible ray wavelength range to the inside, ensure thermal safety, and have a Power can be directly produced in the field by the transparent solar cell unit 100 disposed.

바람직하게는, 상기 투명히터를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.Preferably, the transparent heater can be applied to a window to implement an active energy control window, thereby enabling the building to utilize solar energy more effectively.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제2금속나노구조체(141)의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.Figure 3 shows details on the thermal characteristics of the first metal nanostructure 310 and the second metal nanostructure 141 according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이, 금속나노구조체는 열적 응력에 취약한 특성을 가지고 있다. 이에 대해, 본 발명에서는 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제2금속나노구조체(141)에 포함되는 AgNW의 열 흡수 특성을 확인하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 AgNW 네트워크 샘플을 이용하여 실험을 수행하였다. 상기 AgNW 네트워크 샘플은 복수의 AgNW가 서로 적층되어 하나의 네트워크를 이루고 있는 샘플에 해당한다.As mentioned above, metal nanostructures have characteristics that make them vulnerable to thermal stress. In contrast, in the present invention, an AgNW network sample is used as shown in FIG. 3 to confirm the heat absorption characteristics of AgNW included in the first metal nanostructure 310 and the second metal nanostructure 141. An experiment was performed. The AgNW network sample corresponds to a sample in which a plurality of AgNWs are stacked together to form one network.

도 3(a)은 상기 AgNW 네트워크 샘플에 0.5V의 중간 바이어스를 가한 상태에서, 실온 내지 250 ℃까지 램프를 이용하여 열을 가한 후에, 정상상태(250 ℃)를 유지하는 동안의 상기 AgNW 네트워크 샘플의 거동을 개략적으로 도시한다.Figure 3(a) shows the AgNW network sample while maintaining a steady state (250°C) after applying heat using a lamp from room temperature to 250°C with an intermediate bias of 0.5V applied to the AgNW network sample. The behavior is schematically shown.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상기 AgNW 네트워크 샘플을 통한 전류흐름은 실온에서 66.3 mA인 반면, 승온하는 과정에서는 상기 AgNW 네트워크 샘플의 네트워크 용접현상(the network welding) 및 줄 가열현상(Joule heating)으로 인해 전류흐름이 59 mA까지 저하되었다. 또한, 상기 전류흐름은 정상상태가 유지되는 과정에서, 상기 AgNW 네트워크 샘플의 구성을 가변시키는 온도에서 활성화되는 레일리 불안정성현상(the Rayleigh instability)으로 인하여, 50 mA까지 지속적으로 저하되었다. 이와 같이 정상상태가 지속되는 경우에는, 상기 AgNW 네트워크 샘플은 모세관 현상으로 인하여 벌크 용융온도보다 훨씬 낮은 온도에서 나노스피어로 분해될 수 있다. As shown in FIG. 3(a), the current flow through the AgNW network sample is 66.3 mA at room temperature, while the network welding and Joule heating phenomenon of the AgNW network sample occur during the temperature increase process. Due to heating, the current flow decreased to 59 mA. In addition, while maintaining the steady state, the current flow continued to drop to 50 mA due to the Rayleigh instability phenomenon, which is activated at a temperature that changes the composition of the AgNW network sample. If this steady state continues, the AgNW network sample may decompose into nanospheres at a temperature much lower than the bulk melting temperature due to capillary action.

다만, 전류흐름의 관점에서, 상기 AgNW 네트워크 샘플 내의 전류흐름은 수 초 이내로 급격하게 저하될 수 있고, 상기 AgNW 네트워크 샘플이 나노 구체 형상의 응집체로 분해된 경우에는 전기적으로 절연될 수 있다.However, in terms of current flow, the current flow within the AgNW network sample can rapidly decrease within a few seconds, and when the AgNW network sample is decomposed into nanosphere-shaped aggregates, it can be electrically insulated.

도 3(b)는 상기 AgNW 네트워크 샘플의 형상을 개략적으로 도시한다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 AgNW 네트워크 샘플은 열을 흡수함에 따라 네트워크 용접현상 및 줄 가열현상(D1), 레일리 불안정성 현상(D2), 네트워크 손실현상(D3), 및 응집현상(D4)으로 인하여 구성적으로 가변될 수 있다. Figure 3(b) schematically shows the shape of the AgNW network sample. As shown in Figure 3(b), as the AgNW network sample absorbs heat, network welding phenomenon, Joule heating phenomenon (D1), Rayleigh instability phenomenon (D2), network loss phenomenon (D3), and aggregation phenomenon ( It may change compositionally due to D4).

상기와 같이, AgNW는 열적 응력에 취약한 특성을 보이고 있다. 이로 인하여, 상기 투명히터부(300), 및 상기 투명태양전지부(100)에 구비된 상기 제2투명전극층(140)에 AgNW를 포함하는 금속나노구조체 각각이 단독으로 적용되는 경우에는, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)의 특성이 불안정해질 수 있고, 결과적으로 상기 투명히터(1)의 전기전도도가 불안정해질 수 있다.As mentioned above, AgNW shows characteristics of being vulnerable to thermal stress. For this reason, when the metal nanostructure containing AgNW is applied alone to the transparent heater unit 300 and the second transparent electrode layer 140 provided in the transparent solar cell unit 100, the transparent The characteristics of the heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 may become unstable, and as a result, the electrical conductivity of the transparent heater 1 may become unstable.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)를 개략적으로 도시한다.Figure 4 schematically shows the transparent heater unit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)는 상기 제1금속나노구조체(310)로써 AgNW를 포함하고, 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮는 상기 제1금속산화물(320)로써 ZnO를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4(a), the transparent heater unit 300 according to an embodiment of the present invention includes AgNW as the first metal nanostructure 310, and the first metal nanostructure 310 ) may include ZnO as the first metal oxide 320 covering the .

도 4(b)는 상기 투명히터부(300)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, ZnO를 포함하는 상기 제1금속산화물(320)은 20 nm이하의 두께, 바람직하게는 15 nm이하의 두께, 더욱 바람직하게는 12.5 nm이하의 두께를 갖을 수 있다. Figure 4(b) schematically shows a cross section of the transparent heater unit 300. As shown in FIG. 4(b), the first metal oxide 320 containing ZnO has a thickness of 20 nm or less, preferably 15 nm or less, and more preferably 12.5 nm or less. You can.

도 4(c)는 상기 투명히터부(300)의 일부분의 HAADF 이미징(high-angle annular dark-field imaging) 및 원소 매핑 결과를 개략적으로 도시한다. 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)는 35 내지 45 nm의 직경을 갖는 AgNW 및 균일성이 우수한 두께를 갖는 나노결정질 ZnO 쉘을 포함하는 ZnO/AgNW 하이브리드구조를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명히터부(300)는 40 nm의 직경을 갖는 AgNW를 포함할 수 있다.FIG. 4(c) schematically shows the results of HAADF imaging (high-angle annular dark-field imaging) and elemental mapping of a portion of the transparent heater unit 300. As shown in FIG. 4(c), the transparent heater unit 300 according to an embodiment of the present invention includes AgNW having a diameter of 35 to 45 nm and a nanocrystalline ZnO shell having a thickness with excellent uniformity. It may include a ZnO/AgNW hybrid structure. Preferably, the transparent heater unit 300 may include AgNW with a diameter of 40 nm.

도 4(d)는 상기 투명히터부(300)의 일부분의 에너지분산 X-선 스펙트럼(energy-dispersive X-ray spectrum)을 개략적으로 도시한다. 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터부(300)를 이루는 Ag원소, Zn원소, 및 O원소는 각각 36.97 %, 29.4 % 및 33.62 %의 원자백분율을 포함할 수 있다. FIG. 4(d) schematically shows an energy-dispersive X-ray spectrum of a portion of the transparent heater unit 300. As shown in FIG. 4(d), the Ag element, Zn element, and O element constituting the transparent heater unit 300 may contain atomic percentages of 36.97%, 29.4%, and 33.62%, respectively.

이와 같은 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제1금속산화물(320)의 하이브리드구조에 의하여, 상기 투명히터부(300)는 우수한 능동형 가열 성능을 가질 수 있다.Due to this hybrid structure of the first metal nanostructure 310 and the first metal oxide 320, the transparent heater unit 300 can have excellent active heating performance.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다. Figure 5 shows details about the thermal characteristics of the transparent heater unit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터부(300)는 3 V의 작동전압 하에서 100 ℃ 이하의 온도 차이(△T = Tfinal-Tinitial)가 발생되었고, 상승된 온도는 4분 이내로 안정될 수 있다. 한편, 상기 투명히터부(300)는 7 V의 작동전압 하에서 300 ℃를 초과하는 △T가 발생될 수 있고, 상승된 온도가 안정화되는 시간은 3 V의 작동전압 대비 비교적 빠를 수 있다.As shown in FIG. 5(a), the transparent heater unit 300 generated a temperature difference of 100°C or less (△T = T final -T initial ) under an operating voltage of 3 V, and the increased temperature was 4. It can be stabilized within minutes. Meanwhile, the transparent heater unit 300 may generate ΔT exceeding 300° C. under an operating voltage of 7 V, and the time for the elevated temperature to stabilize may be relatively fast compared to an operating voltage of 3 V.

도 5(b)는 전력 및 △T의 관점에서의 상기 투명히터(1)의 성능을 개략적으로 도시한다. 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)의 전력 및 △T의 관점에서의 성능은 4.5 W 전력 하에서 100 ℃의 △T를 구현할 수 있고, 21.7 W 전력 하에서 310 ℃의 △T를 구현할 수 있다.Figure 5(b) schematically shows the performance of the transparent heater 1 in terms of power and ΔT. As shown in Figure 5(b), the performance of the transparent heater 1 in terms of power and △T can realize △T of 100 ℃ under 4.5 W power, and △ of 310 ℃ under 21.7 W power. T can be implemented.

도 5(c)는 상기 투명히터부(300)의 상면에 얼음을 배치시킨 후에 제빙실험을 수행한 결과를 개략적으로 도시한다. 상기 투명히터부(300)의 상면에 배치된 얼음은 상기 투명히터부(300)에 전압을 가한 이후에 제빙된 것을 확인할 수 있다.Figure 5(c) schematically shows the results of an ice-making experiment after placing ice on the upper surface of the transparent heater unit 300. It can be confirmed that the ice placed on the upper surface of the transparent heater unit 300 was de-icing after applying voltage to the transparent heater unit 300.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)는 높은 투과율을 가지면서도 우수한 열적 성능을 구현할 수 있다.That is, the transparent heater unit 300 according to an embodiment of the present invention can implement excellent thermal performance while having a high transmittance.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)를 개략적으로 도시한다.Figure 6 schematically shows the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention.

도 6(a)는 상기 투명태양전지부(100)를 개략적으로 도시한다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 본 발병의 일 실시예에서, 상기 기판(200)은 유리기판을 포함하고, 상기 제1투명전극층(110)은 FTO를 포함하고, 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO를 포함하고, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO를 포함하고, 상기 제2투명전극층(140)은 상기 제2금속나노구조체(141)로서 AgNW, 및 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 상기 제2금속산화물(142)로서 ZnO를 포함할 수 있다.Figure 6(a) schematically shows the transparent solar cell unit 100. As shown in FIG. 6(a), in one embodiment of the present invention, the substrate 200 includes a glass substrate, the first transparent electrode layer 110 includes FTO, and the n-type oxide semiconductor. The layer 120 includes ZnO, the p-type oxide semiconductor layer 130 includes NiO, and the second transparent electrode layer 140 includes AgNW as the second metal nanostructure 141, and the second metal nanostructure 141. The second metal oxide 142 covering the metal nanostructure 141 may include ZnO.

이때, 전술한 바와 같이, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 p/n 헤테로접합 구조를 형성할 수 있고, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 상온에서 대면적 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.At this time, as described above, the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 may form a p/n heterojunction structure, and the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 may form a p/n heterojunction structure. The p-type oxide semiconductor layer 130 may be formed by large-area sputtering at room temperature.

도 6(b)는 상기 투명태양전지부(100)의 단면 TEM 이미지를 개략적으로 도시한다. 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)의 p/n 헤테로접합 구조는 등각이고, 온전할 수 있다. 이때, ZnO는 빛을 흡수하는 역할을 하고, NiO는 이종접합파트너 역할을 할 수 있다. Figure 6(b) schematically shows a cross-sectional TEM image of the transparent solar cell unit 100. As shown in FIG. 6(b), the p/n heterojunction structure of the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 is conformal and may be intact. At this time, ZnO serves to absorb light, and NiO can serve as a heterojunction partner.

또한, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 두 개의 상기 제2금속나노구조체(141)가 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 쌓여있는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 투명태양전지부(100)의 상측영역을 확대한 도 6(c)에서 보다 명확하게 확인할 수 있다. Additionally, as shown in FIG. 6(b), it can be seen that the two second metal nanostructures 141 are stacked on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130. This can be seen more clearly in Figure 6(c), which enlarges the upper area of the transparent solar cell unit 100.

도 6(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체(141)는 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 쌓여있고, 상기 제2금속산화물(142)은 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2금속나노구조체(141)는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 20 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 30 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 15 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 20 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 10 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.As shown in FIG. 6(c), the second metal nanostructure 141 is piled on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130, and the second metal oxide 142 is the second metal nanostructure. It may be formed to cover the structure 141. At this time, the second metal nanostructure 141 may have a diameter of 40 nm or less, and the second metal oxide 142 may have a thickness of 20 nm or less. Preferably, the second metal nanostructure 141 may have a diameter of 30 nm or less, and the second metal oxide 142 may have a thickness of 15 nm or less. More preferably, the second metal nanostructure 141 may have a diameter of 20 nm or less, and the second metal oxide 142 may have a thickness of 10 nm or less.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)의 광학적 특성에 대한 사항들을 도시한다.Figure 7 shows details about the optical characteristics of the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention.

도 7(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100), 및 비교예들의 광학 스펙트럼을 개략적으로 도시한다.Figure 7(a) schematically shows the optical spectrum of the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention and comparative examples.

도 7(a)에서 초록색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)의 광학 스펙트럼을 나타내고, 빨간색 선은 상기 비교예 중 하나인 투명태양전지부(제2투명전극층(140)으로써 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141)만을 포함)의 광학 스펙트럼을 나타내고, 검은색 선은 상기 비교예 중 나머지 하나인 사람 눈의 포토픽 반응을 나타낸다. 이때, 상기 투명태양전지부(100)는 제2투명전극층(140)으로써 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141), 및 ZnO를 포함하는 제2금속산화물(142)을 포함할 수 있다. In Figure 7(a), the green line represents the optical spectrum of the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention, and the red line represents the transparent solar cell unit (second transparent electrode layer (second transparent electrode layer)), which is one of the comparative examples. 140) represents the optical spectrum of the second metal nanostructure 141 containing AgNW only), and the black line represents the photopic response of the human eye, which is the remaining one of the above comparative examples. At this time, the transparent solar cell unit 100 may include a second metal nanostructure 141 containing AgNW and a second metal oxide 142 containing ZnO as the second transparent electrode layer 140.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 가시광선 파장영역(400 내지 800 nm) 및 근적외선 파장영역(800 내지 1400 nm)에서, 본 발명의 상기 투명태양전지부(100)(초록색)는 62.2 %의 투과율을 나타내고, 비교예의 상기 투명태양전지부(100)(빨간색)는 51.1 %의 투과율을 나타낼 수 있다. As shown in FIG. 7(a), in the visible light wavelength range (400 to 800 nm) and the near-infrared wavelength range (800 to 1400 nm), the transparent solar cell unit 100 (green) of the present invention has 62.2% It shows a transmittance of , and the transparent solar cell unit 100 (red) of the comparative example can show a transmittance of 51.1%.

또한, 상기 사람 눈의 포토픽 반응(검은색)은 550 nm의 파장에서 피크값을 가질 수 있으며, 상기 파장은 색상-중립 인식(color-neutral perception), 건물 통합(building intergration), 및 일광(daylighting)에 적합한 파장에 해당한다. 이때, 본 발명의 상기 투명태양전지부(100)(초록색)는 상기 550 nm의 파장에서 65.5 %의 투과율을 나타내는 반면, 비교예의 상기 투명태양전지부(빨간색)는 상기 550 nm의 파장에서 59 %의 투과율을 나타낼 수 있다.Additionally, the photopic response (black) of the human eye may have a peak value at a wavelength of 550 nm, which is the wavelength for color-neutral perception, building integration, and daylight ( corresponds to a wavelength suitable for daylighting. At this time, the transparent solar cell unit 100 (green) of the present invention exhibits a transmittance of 65.5% at the wavelength of 550 nm, while the transparent solar cell unit (red) of the comparative example exhibits a transmittance of 59% at the wavelength of 550 nm. It can represent the transmittance of .

도 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100), 및 비교예의 상기 투명태양전지부의 흡수 스펙트럼을 개략적으로 도시한다. 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 두 개의 투명태양전지부(100) 모두 자외선 파장영역에서 우수한 흡수특성을 나타낼 수 있다.Figure 7(b) schematically shows the absorption spectrum of the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention and the transparent solar cell unit of the comparative example. As shown in FIG. 7(b), both transparent solar cell units 100 can exhibit excellent absorption characteristics in the ultraviolet wavelength range.

도 7(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100), 및 비교예의 상기 투명태양전지부의 사진을 도시한다. 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 투명태양전지부(100) 모두 건물 통합을 위한 창문 장치로서 적용되기에 적합한 투명한 창문으로서의 기능을 확인할 수 있다.Figure 7(c) shows a photograph of the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention and the transparent solar cell unit of a comparative example. As shown in FIG. 7(c), both of the two transparent solar cell units 100 can be confirmed to function as transparent windows suitable for application as window devices for building integration.

즉, 도 7(a) 내지 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)는, 제2금속나노구조체(141)만 적용된 비교예의 상기 투명태양전지부 대비 가시광선 파장영역 및 근적외선 파장영역에서는 비교적 우수한 투과율을 나타내는 반면, 자외선 파장영역에서는 자외선을 효과적으로 흡수하여 우수한 자외선 차단기능을 나타낼 수 있다. 이는 상기 제2투명전극층(140)의 반사율을 감소하기 위한 광학 매칭 및 단면에서의 산란이 감소된 영향을 받은 결과에 해당한다.That is, as shown in FIGS. 7(a) to 7(c), the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention is the comparative example in which only the second metal nanostructure 141 is applied. Compared to the transparent solar cell part, it exhibits relatively excellent transmittance in the visible and near-infrared wavelength regions, while in the ultraviolet wavelength region, it can effectively absorb ultraviolet rays and exhibit excellent ultraviolet ray blocking function. This corresponds to the result of optical matching to reduce the reflectance of the second transparent electrode layer 140 and the reduction of scattering in the cross section.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)는 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성을 가질 수 있다.Preferably, the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention may have excellent transmission characteristics for visible rays and near-infrared rays and excellent absorption characteristics for ultraviolet rays.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 광학적 특성, 및 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.Figure 8 shows the optical and electrical characteristics of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention.

도 8(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 기판(200)을 중심으로 하측에는 AgNW를 포함하는 제1금속나노구조체(310) 및 ZnO를 포함하는 제1금속산화물(320)을 포함하는 투명히터부(300)가 배치되고, 상측에는 FTO를 포함하는 제1투명전극층(110), ZnO를 포함하는 n형산화물반도체층(120), NiO를 포함하는 p형산화물반도체층(130), 및 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141) 및 ZnO를 포함하는 제2금속산화물(142)을 포함하는 제2투명전극층(140)을 포함하는 투명태양전지부(100)가 배치될 수 있다.As shown in FIG. 8(a), the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention has a first metal nanostructure 310 including AgNW and ZnO on the lower side centered on the substrate 200. A transparent heater unit 300 containing a first metal oxide 320 is disposed, and on the upper side, a first transparent electrode layer 110 containing FTO, an n-type oxide semiconductor layer 120 containing ZnO, and NiO A p-type oxide semiconductor layer 130 containing a second metal nanostructure 141 containing AgNW and a second transparent electrode layer 140 containing a second metal oxide 142 containing ZnO. A transparent solar cell unit 100 may be disposed.

도 8(b)는 상기 투명히터(1)의 투과율 스펙트럼을 개략적으로 도시한다. 도 8(b)에서 빨간색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 투과율 스펙트럼을 나타내고, 검은색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)만의 투과율 스펙트럼을 나타낸다.Figure 8(b) schematically shows the transmittance spectrum of the transparent heater 1. In Figure 8(b), the red line represents the transmittance spectrum of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention, and the black line represents only the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention. Shows the transmittance spectrum.

도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)(빨간색)는 중립적인 색상 관점(neutral color viewpoint)을 갖는 550 nm의 파장영역에서 55 내지 65 %의 투과율을 갖을 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 중립적인 색상 관점(neutral color viewpoint)을 갖는 550 nm의 파장영역에서 58 내지 60 %의 투과율을 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 중립적인 색상 관점(neutral color viewpoint)을 갖는 550 nm의 파장영역에서 59.1 %의 투과율을 갖을 수 있다.As shown in FIG. 8(b), the transparent heater 1 (red) can have a transmittance of 55 to 65% in the wavelength range of 550 nm with a neutral color viewpoint. Preferably, the transparent heater 1 may have a transmittance of 58 to 60% in a wavelength range of 550 nm with a neutral color viewpoint. More preferably, the transparent heater 1 may have a transmittance of 59.1% in a wavelength range of 550 nm with a neutral color viewpoint.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 가시광선 영역에서 비교적 광대역의 투과율을 나타낼 수 있다.That is, the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention can exhibit a relatively broadband transmittance in the visible light region.

도 8(c)는 AM 1.5G의 광원 하에서의 투명히터(1)의 PV(photovoltaic) 성능을 나타내는 전류-전압(I-V)특성을 개략적으로 도시한다. 도 8(c)에서 푸른색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 특성을 나타내고, 빨간색 선은 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141)만을 포함하는 제2투명전극층(140)이 적용된 비교예인 투명히터(1)의 특성을 나타낸다.Figure 8(c) schematically shows the current-voltage (I-V) characteristics showing the PV (photovoltaic) performance of the transparent heater 1 under an AM 1.5G light source. In Figure 8(c), the blue line represents the characteristics of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention, and the red line represents the second transparent heater including only the second metal nanostructure 141 including AgNW. The characteristics of the transparent heater 1, which is a comparative example to which the electrode layer 140 is applied, are shown.

도 8(c)에 도시된 바와 같이, 상기 비교예인 투명히터의 투명태양전지부(빨간색)는 0.485 V의 개방 회로 전압(open-circuit voltage; VOC), 0.422 mA/cm2의 단락 전류 밀도(short-circuit current density; JSC), 32.2 %의 충진율(fill factor; FF) 및, 0.065 %의 전력 변환 효율(power conversion efficiency; PCE)을 나타낼 수 있다. As shown in FIG. 8(c), the transparent solar cell part (red) of the comparative example transparent heater has an open-circuit voltage (V OC ) of 0.485 V and a short-circuit current density of 0.422 mA/cm 2 (short-circuit current density; J SC ), a fill factor (FF) of 32.2%, and a power conversion efficiency (PCE) of 0.065%.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 상기 투명태양전지부(100)(푸른색)는 0.573 V의 개방 회로 전압(open-circuit voltage; VOC), 0.445 mA/cm2의 단락 전류 밀도(short-circuit current density; JSC), 45.4 %의 충진율(fill factor; FF) 및, 0.115 %의 전력 변환 효율(power conversion efficiency; PCE)을 나타낼 수 있다. 이는 금속나노구조체의 전도 특성 개선, 캐리어 산란 감소, 패시베이션(passivation)에 의한 상부 표면 상의 홀 재결합 감소, 및 가스 분자의 트랩핑 감소 효과에 의한 결과에 해당한다.On the other hand, the transparent solar cell unit 100 (blue) of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention has an open-circuit voltage (V OC ) of 0.573 V, 0.445 mA/cm. It can exhibit a short-circuit current density (J SC ) of 2 , a fill factor (FF) of 45.4%, and a power conversion efficiency (PCE) of 0.115%. This corresponds to the results of the effects of improving the conductive properties of the metal nanostructure, reducing carrier scattering, reducing hole recombination on the upper surface by passivation, and reducing trapping of gas molecules.

즉, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸면서 형성되는 제2투명전극층(140)에 의하여, 투명태양전지부(100)의 PV성능이 향상되어 투명히터(1)의 작동 안정성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.In other words, the PV performance of the transparent solar cell unit 100 is improved by the second transparent electrode layer 140 formed as the metal oxide surrounds the metal nanostructure, thereby ensuring the operational stability of the transparent heater 1. can be demonstrated.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 열적 환경에서의 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.Figure 9 shows electrical characteristics of the transparent heater 1 in a thermal environment according to an embodiment of the present invention.

도 9(a) 내지 도 9(c)는 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체만을 포함하는 제2투명전극층이 적용된 비교예인 투명히터의 I-V특성 및 형상을 개략적으로 도시한다. Figures 9(a) to 9(c) schematically show the I-V characteristics and shape of a transparent heater, which is a comparative example, to which a second transparent electrode layer containing only a second metal nanostructure containing AgNW was applied.

이때, 상기 비교예인 투명히터에 열전대를 부착한 후에, 가열하지 않은 상태(before heating), 및 기설정된 바이어스를 적용하여 정상상태온도를 50 내지 300 ℃의 온도범위로 제어하면서 5분 동안 유지한 다음 실온에서 공냉한 상태(after heating)에서 각각 특성 및 형상을 확인하였다.At this time, after attaching a thermocouple to the transparent heater of the comparative example, without heating (before heating) and applying a preset bias, the steady-state temperature is controlled to a temperature range of 50 to 300 ℃ and maintained for 5 minutes. The characteristics and shape were confirmed after being air-cooled at room temperature (after heating).

도 9(a)에 도시된 바와 같이, 상기 비교예인 투명히터는 열-흡수 효과에 의하여 성능이 저하하는 것을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, JSC는 50 내지 250 ℃의 온도 범위에서 0.42에서 0.473 mA/cm2로 증가한 반면, VOC는 약간 개선된 후 0.485 V에서 0.38 V로 점차 감소한 것을 확인할 수 있다.As shown in Figure 9(a), it can be seen that the performance of the transparent heater, which is the comparative example, deteriorates due to the heat-absorbing effect. More specifically, J SC increased from 0.42 to 0.473 mA/cm 2 in the temperature range of 50 to 250 ℃, while V OC slightly improved and then gradually decreased from 0.485 V to 0.38 V.

이는 상기 제2금속나노구조체가 열을 흡수함에 따라 발생된 결과에 해당할 수 있으며, 가열 온도 범위에 따라 네트워크 형성(50 내지 150 ℃), Rayleigh 불안정성(200 내지 250 ℃), 여과망 손실(loss of percolating network) (250 내지 300 ℃), 및 상부 전극의 응집 (300 ℃)이 차례로 발생될 수 있다. 이는 도 9(b) 및 도 9(c)에서도 확인할 수 있다. 도 9(b) 및 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체는 열을 흡수함에 따라 네트워크가 파손될 수 있다.This may correspond to a result generated as the second metal nanostructure absorbs heat, and depending on the heating temperature range, network formation (50 to 150 ℃), Rayleigh instability (200 to 250 ℃), and filter network loss (loss of percolating network (250 to 300 °C), and agglomeration of the upper electrode (300 °C) may occur sequentially. This can also be confirmed in Figures 9(b) and 9(c). As shown in FIGS. 9(b) and 9(c), the network of the second metal nanostructure may be damaged as it absorbs heat.

한편, 도 9(d) 내지 도 9(f)는 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141) 및 ZnO를 포함하는 제2금속산화물(142)을 포함하는 제2투명전극층(140)이 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터(1)의 I-V특성 및 형상을 개략적으로 도시한다.Meanwhile, Figures 9(d) to 9(f) show a second transparent electrode layer 140 containing a second metal nanostructure 141 containing AgNW and a second metal oxide 142 containing ZnO. The I-V characteristics and shape of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention are schematically shown.

이때, 상기 투명히터(1)는, 상기 비교예인 투명히터와 상응하도록, 열전대를 부탁한 후에, 가열하지 않은 상태(before heating), 및 기설정된 바이어스를 적용하여 정상상태온도를 50 내지 300 ℃의 온도범위로 제어하면서 5분 동안 유지한 다음 실온에서 공냉한 상태(after heating)에서 각각 특성 및 형상을 확인하였다.At this time, the transparent heater 1 is, after attaching a thermocouple, to correspond to the transparent heater of the comparative example, without heating (before heating) and applying a preset bias to maintain a steady-state temperature of 50 to 300 ° C. It was maintained for 5 minutes while controlling the temperature range, and then air-cooled at room temperature (after heating) to check the characteristics and shape.

도 9(d)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 열-흡수 효과에 의하여 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, JSC 및 FF는 각각 0.454 mA/cm2 및 45.2 %의 값을 나타내고, 50 내지 250 ℃의 온도 범위에서 VOC는 570 V에서 0.512 V로 감소한 것을 확인할 수 있다. As shown in Figure 9(d), it can be seen that the performance of the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention is improved due to the heat-absorbing effect. More specifically, J SC and FF show values of 0.454 mA/cm 2 and 45.2%, respectively, and V OC can be confirmed to have decreased from 570 V to 0.512 V in the temperature range of 50 to 250°C.

이는 도 9(e) 및 도 9(f)에서도 확인할 수 있다. 도 9(e) 및 도 9(f)에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 제2금속산화물(142)을 포함하는 상기 제2투명전극층(140)은 열을 흡수함에 따라 일체화될 수 있다.This can also be confirmed in Figures 9(e) and 9(f). As shown in FIGS. 9(e) and 9(f), the second transparent electrode layer 140 including the second metal nanostructure 141 and the second metal oxide 142 absorbs heat. It can be integrated by doing this.

도 9(g)는 열적 응력 하에서 상기 비교예인 투명히터 및 본 발명의 상기 투명히터(1)의 PCE 및 VOC 대 온도 그래프를 도시하고 있다. Figure 9(g) shows a graph of PCE and V OC versus temperature of the transparent heater of the comparative example and the transparent heater (1) of the present invention under thermal stress.

도 9(g)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)의 성능이 향상될 수 있고, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 상기 투명히터(1)를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.As shown in FIG. 9(g), in one embodiment of the present invention, the performance of the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 can be improved as the ZnO/AgNW hybrid structure is applied. There is an effect of providing the transparent heater 1 with excellent stability and excellent durability even in a thermal environment of up to 300 ° C by combining the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 into one. can be demonstrated.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문에 대한 사항을 도시한다.Figure 10 shows details about an active energy control window to which the transparent heater 1 is applied according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이, 상기 투명히터(1)는 창문에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 투명히터(1)는 능동형 에너지 제어 창문을 구현할 수 있고, 건물 외부면의 난방, 김서림 방지, 및 제빙 기능을 제공할 수 있다. 도 10(a)는 이러한 상기 능동형 에너지 제어 창문을 개략적으로 도시한다.As described above, the transparent heater 1 can be applied to a window. In this case, the transparent heater 1 can implement an active energy control window and provide heating, anti-fogging, and ice-making functions for the exterior surface of the building. Figure 10(a) schematically shows such an active energy control window.

도 10(b)는 AM 1.5G의 광원 하에서의 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 사진을 개략적으로 도시한다. 이때, 열전대(thermocouple)는 상기 광원 하에서의 온도차성능(temperature difference (△T) performance)을 얻기 위하여 부착된다.Figure 10(b) schematically shows a photograph of an active energy control window to which the transparent heater 1 is applied under a light source of AM 1.5G. At this time, a thermocouple is attached to obtain temperature difference (△T) performance under the light source.

상기 투명히터(1)에 적용될 수 있는 금속나노구조체인 AgNW는 우수한 PT(Photothermal) 효과를 포함할 수 있다. 예를들어, 532 nm의 레이저 여기 파장(laser excitation wavelength)에서 △T = 15 ℃를 얻었고, 쌍극자 공명(dipole resonance)으로 △T = 30 ℃를 얻을 수 있다. 이와 같은 AgNW의 PT효과에 의하여, 빛과 물질이 서로 상호작용하여 로컬 및 원격 가열기능을 갖는 나노스케일 히터를 구현할 수 있다. 보다 상세하게는, 빛과 물질의 상호작용에 의하여 AgNW는 표면 플라즈몬 효과가 발생될 수 있고, 이는 PT변환, 전기장의 국부적 향상, 및 핫캐리어의 생성 및 주입과 같은 영향을 줄 수 있다. AgNW, a metal nanostructure that can be applied to the transparent heater 1, may have excellent PT (Photothermal) effect. For example, △T = 15 ℃ was obtained at a laser excitation wavelength of 532 nm, and △T = 30 ℃ could be obtained with dipole resonance. Due to the PT effect of AgNW, light and material interact with each other to create a nanoscale heater with local and remote heating functions. More specifically, the interaction between light and material can generate a surface plasmon effect in AgNWs, which can have effects such as PT conversion, local enhancement of the electric field, and generation and injection of hot carriers.

도 10(c)는 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 설계안을 개략적으로 도시한다. 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문은 상기 투명태양전지부(100)의 커플링에 의하여 에너지를 발전할 수 있으며, 줄 가열, 열화, 및 펠티에(Peltier)와 같은 다양한 열 프로세스에 의하여 통합적인 열적 성능을 구현할 수 있다.Figure 10(c) schematically shows the design of an active energy control window to which the transparent heater 1 is applied. As shown in FIG. 10(c), the active energy control window to which the transparent heater 1 is applied can generate energy by coupling the transparent solar cell unit 100, causing joule heating, deterioration, and Integrated thermal performance can be achieved through various thermal processes such as Peltier.

상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 △T값을 추적하기 위하여, 도 10(d)의 상측에 도시된 바와 같이 내부 및 외부에 열전대가 부착된 상자 내부에 상기 투명태양전지부(100)를 배치하고 AM 1.5G의 광원을 조사하였다. 도 10(d)의 하측에서는 10분 동안 열전대에 기록된 △T값을 개략적으로 도시하고 있고, 이를 통해 상기 상자 내부에서 15.8 ℃까지 점차적으로 증가하는 △T값을 확인할 수 있다.In order to track the ΔT value of the active energy control window to which the transparent heater 1 is applied, the transparent solar cell unit ( 100) was placed and a light source of AM 1.5G was irradiated. The lower part of Figure 10(d) schematically shows the ΔT value recorded on the thermocouple for 10 minutes, through which it can be seen that the ΔT value gradually increases to 15.8°C inside the box.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 ZnO/AgNW 구조가 적용됨에 따라 AgNW의 플라즈몬 효과에 의하여 에너지 및 전하를 효과적으로 전달할 수 있어, 창문에 적용되어 능동형 에너지 제어 창문을 구현할 수 있다.That is, the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention can effectively transfer energy and charge by the plasmon effect of AgNW as the ZnO/AgNW structure is applied, and can be applied to windows to implement active energy control windows. You can.

도 10(e)은 10분 동안 열전대에 의하여 측정된 값을 바탕으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 PT+PV 성능 및 PT성능을 나타내는 △T값을 개략적으로 도시하고 있다. 도 10(e)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문은 △T가 27.9 ℃인 반면, ZnO/AgNW 구조가 적용되지 않은 일반적인 투명히터(1)가 적용된 창문은 △T가 23.2 ℃인 것으로 확인할 수 있다. 도 10(f)는 이를 정량화할 수 있도록 막대차트로 도시하였다. Figure 10(e) shows PT+PV performance and PT performance of the active energy control window to which the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention is applied, based on values measured by a thermocouple for 10 minutes. The T value is schematically shown. As shown in FIG. 10(e), the active energy control window to which the transparent heater (1) is applied has △T of 27.9°C, while the window to which the general transparent heater (1) without the ZnO/AgNW structure is applied has ΔT of 27.9°C. It can be confirmed that △T is 23.2 ℃. Figure 10(f) is shown as a bar chart to quantify this.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 창문에 적용되어 능동형 에너지 제어 창문을 구현하는 경우에 일광, UV차단, 현장전력생산, 및 안전성을 향상시킬 수 있다.That is, the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention can improve sunlight, UV blocking, field power production, and safety when applied to a window to implement an active energy control window.

바람직하게는, 상기 투명히터(1)를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 투명히터(1)를 창문에 적용함에 따라, 상기 투명히터(1)의 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성에 의하여 건물 내에서 조명 및 난방 조절에 필요한 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.Preferably, the transparent heater 1 can be applied to a window to implement an active energy control window, thereby enabling the building to utilize solar energy more effectively. In addition, as the transparent heater (1) is applied to the window, the energy required for lighting and heating control within the building is reduced due to the excellent transmission characteristics of the transparent heater (1) for visible and near-infrared rays and the excellent absorption characteristics for ultraviolet rays. It can have the effect of reducing consumption.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 제조 방법을 서술한다.Below, a method of manufacturing the transparent heater 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 창문에 적용될 수 있는 투명히터(1)의 제조방법으로서, 기판(200)을 준비하는 기판(200)준비단계; 상기 기판(200)의 하면에 투명히터부(300)를 형성하는 투명히터부(300)형성단계; 상기 기판(200)의 상면에 투명태양전지부(100)를 형성하는 투명태양전지부(100)형성단계;를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a transparent heater (1) that can be applied to a window according to an embodiment of the present invention, comprising: preparing a substrate (200); A transparent heater unit 300 forming step of forming a transparent heater unit 300 on the lower surface of the substrate 200; It may include a transparent solar cell unit 100 forming step of forming the transparent solar cell unit 100 on the upper surface of the substrate 200.

상기 기판(200)준비단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 기판(200)을 아세톤, 메탄올, 및 증류수를 이용하여 초음파세척기로 각각 5 내지 15분 동안 세척한 후에, 질소 분위기에서 건조시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판(200)을 8 내지 12분 동안 세척할 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 기판(200)을 10분 동안 세척할 수 있다.In the substrate 200 preparation step, in one embodiment of the present invention, the substrate 200 can be cleaned in an ultrasonic cleaner using acetone, methanol, and distilled water for 5 to 15 minutes, respectively, and then dried in a nitrogen atmosphere. there is. Preferably, the substrate 200 can be cleaned for 8 to 12 minutes, and more preferably, the substrate 200 can be cleaned for 10 minutes.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판(200)은 일면에 FTO가 코팅된 유리기판을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the substrate 200 may include a glass substrate coated with FTO on one side.

상기 투명히터부(300)형성단계는, 상기 기판(200)의 하면에 제1금속나노구조체(310)를 적층하는 단계; 및 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮는 제1금속산화물(320)을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.The forming step of the transparent heater unit 300 includes laminating a first metal nanostructure 310 on the lower surface of the substrate 200; and laminating a first metal oxide 320 covering the first metal nanostructure 310.

상기 제1금속나노구조체(310)를 적층하는 단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판(200)의 하면에 스핀코터를 이용하여 1500 내지 2500 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 제1금속나노구조체잉크를 스핀코팅하여 상기 제1금속나노구조체(310)를 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW를 포함할 수 있다.In the step of laminating the first metal nanostructure 310, in one embodiment of the present invention, the first metal is applied to the lower surface of the substrate 200 using a spin coater under process conditions of a rotation speed of 1500 to 2500 rpm. The first metal nanostructure 310 can be formed by spin coating nanostructure ink. At this time, the first metal nanostructure 310 may include metal nanowires or metal nanopatterning, and preferably, the first metal nanostructure 310 may include metal nanowires. In one embodiment of the present invention, the first metal nanostructure 310 includes one of AgNW and CuNW, and preferably, the first metal nanostructure 310 may include AgNW.

또한, 상기 제1금속산화물(320)을 적층하는 단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속나노구조체(310)의 일면에 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 50 내지 150 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 및 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량의 공정조건 하에서 증착되어 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮도록 상기 제1금속산화물(320)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO를 포함할 수 있다.In addition, in the step of laminating the first metal oxide 320, in one embodiment of the present invention, 50 to 150 W of radio frequency power is applied to one surface of the first metal nanostructure 310 using magnetron sputtering, The first metal oxide 320 can be formed to cover the first metal nanostructure 310 by depositing under process conditions of an operating pressure of 4 to 6 mT and an Ar gas flow rate of 45 to 55 sccm. At this time, the first metal oxide 320 includes one of ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , AZO, and ITO, and preferably, the first metal oxide 320 includes ZnO. You can.

상기 투명태양전지부(100)형성단계는, 상기 기판(200)의 상면에 제1투명전극층(110)을 배치하는 단계; 상기 제1투명전극층(110)의 상면에 n형산화물반도체층(120)을 배치하는 단계; 상기 n형산화물반도체층(120)의 상면에 p형산화물반도체층(130)을 배치하는 단계; 및 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 제2투명전극층(140)을 배치하는 단계;를 포함할 수 있다.The forming step of the transparent solar cell unit 100 includes disposing a first transparent electrode layer 110 on the upper surface of the substrate 200; Disposing an n-type oxide semiconductor layer 120 on the upper surface of the first transparent electrode layer 110; Disposing a p-type oxide semiconductor layer 130 on the n-type oxide semiconductor layer 120; and disposing a second transparent electrode layer 140 on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130.

상기 n형산화물반도체층(120)을 배치하는 단계 및 상기 p형산화물반도체층(130)을 배치하는 단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 박막 성장속도와 관련된 스퍼터링 파워를 제외하고는 서로 상응하는 조건으로 상기 n형산화물반도체층(120) 및 상기 p형산화물반도체층(130) 각각을 형성할 수 있다. In the step of disposing the n-type oxide semiconductor layer 120 and the step of disposing the p-type oxide semiconductor layer 130, in one embodiment of the present invention, magnetron sputtering is used to change the sputtering power related to the thin film growth rate. Except that, each of the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 can be formed under corresponding conditions.

상기 n형산화물반도체층(120)은 6 내지 7 nm/min의 성장속도를 구현하는 250 내지 350 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 6.66 nm/min의 성장속도를 구현하는 300 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있다. 이때, 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO를 포함할 수 있다.The n-type oxide semiconductor layer 120 can be formed with a sputtering power of 250 to 350 W, realizing a growth rate of 6 to 7 nm/min, and preferably, 300 W to realize a growth rate of 6.66 nm/min. It can be formed with a sputtering power of W. At this time, the n-type oxide semiconductor layer 120 includes one of ZnO, TiO 2 , WO 3 , BiVO 4 , and Fe 2 O 3 , and preferably, the n-type oxide semiconductor layer 120 includes ZnO. It can be included.

또한, 상기 p형산화물반도체층(130)은 15/1 내지 25/10 sccm의 Ar/O2 가스유량, 2 nm/min의 성장속도를 구현하는 40 내지 60 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 20/5 sccm의 Ar/O2 가스유량, 2 nm/min의 성장속도를 구현하는 50 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있다. 이때, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO를 포함할 수 있다.In addition, the p-type oxide semiconductor layer 130 can be formed with an Ar/O 2 gas flow rate of 15/1 to 25/10 sccm and a sputtering power of 40 to 60 W to achieve a growth rate of 2 nm/min. , Preferably, it can be formed with an Ar/O 2 gas flow rate of 20/5 sccm and a sputtering power of 50 W to realize a growth rate of 2 nm/min. At this time, the p-type oxide semiconductor layer 130 includes one of NiO, Co 3 O 4 , and SnS. Preferably, the p-type oxide semiconductor layer 130 may include NiO.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 p/n 헤테로접합 구조를 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable that the n-type oxide semiconductor layer 120 and the p-type oxide semiconductor layer 130 according to an embodiment of the present invention form a p/n heterojunction structure.

상기 제2투명전극층(140)을 배치하는 단계에 있어서, 상기 제2투명전극층(140)은, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체(141); 및 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 제2금속산화물(142);을 포함할 수 있다.In the step of disposing the second transparent electrode layer 140, the second transparent electrode layer 140 includes a second metal nanostructure 141 laminated on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130; and a second metal oxide 142 covering the second metal nanostructure 141.

상기 제2금속나노구조체(141)는, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체를 건조하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2금속나노구조체(141)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제2금속나노구조체(141)는 AgNW를 포함할 수 있다.The second metal nanostructure 141 is masked by attaching Kapton tape to the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer 130, and then the second metal nanostructure is formed at a temperature range of 80 to 120° C. using a hot plate. It can be formed by drying. At this time, the second metal nanostructure 141 may include metal nanowires or metal nanopatterning. Preferably, the second metal nanostructure 141 may include metal nanowires. In one embodiment of the present invention, the second metal nanostructure 141 includes one of AgNW and CuNW, and preferably, the second metal nanostructure 141 may include AgNW.

상기 제2금속산화물(142)은, 상기 제2금속나노구조체(141)의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2금속산화물(142)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제2금속산화물(142)은 ZnO를 포함할 수 있다.The second metal oxide 142 is applied to one surface of the second metal nanostructure 141 by applying radio frequency power of 20 to 40 W, operating pressure of 4 to 6 mT, Ar gas flow rate of 45 to 55 sccm, and 4 It may be deposited for 5 to 15 minutes under process conditions of a rotation speed of 6 rpm to cover the second metal nanostructure 141. At this time, the second metal oxide 142 includes one of ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , AZO, and ITO. Preferably, the second metal oxide 142 includes ZnO. You can.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)와 상기 투명태양전지부(100)는 서로 전기적으로 연결되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1투명전극층(110)과 상기 투명히터부(300)는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부(300)와 상기 제2투명전극층(140)은 서로 전기적으로 연결되어 있다.Meanwhile, the transparent heater unit 300 and the transparent solar cell unit 100 according to an embodiment of the present invention are electrically connected to each other. More specifically, the first transparent electrode layer 110 and the transparent heater unit 300 are electrically connected to each other, and the transparent heater unit 300 and the second transparent electrode layer 140 are electrically connected to each other. It is done.

상기와 같은 전기적인 연결구조에 의하여, 상기 투명태양전지부(100)는 생산된 전기에너지 및 전력을 상기 투명히터부(300)로 공급할 수 있고, 상기 투명히터부(300)는 상기 전기에너지 및 광열효과에 의하여 온도를 제어함으로써 상기 투명히터(1)가 작동될 수 있다.By the above-described electrical connection structure, the transparent solar cell unit 100 can supply the produced electrical energy and power to the transparent heater unit 300, and the transparent heater unit 300 can supply the electrical energy and power. The transparent heater 1 can be operated by controlling the temperature by the photothermal effect.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명히터부가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있고, 투명태양전지부의 PV성능이 향상될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as the ZnO/AgNW hybrid structure formed in a form where the metal oxide surrounds the metal nanostructure improves the thermal performance of the metal nanostructure, the transparent heater part can implement active heating performance and is transparent. This can have the effect of improving the PV performance of the solar cell unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 투명히터부 및 투명태양전지부의 성능이 향상될 수 있고, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 투명히터를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the performance of the transparent heater unit and the transparent solar cell unit can be improved as the ZnO/AgNW hybrid structure is applied, and as the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are combined into one, the temperature of up to 300 ° C. It can be effective in providing a transparent heater with excellent stability and excellent durability even in a thermal environment.

본 발명의 일 실시예에 따르면, n형산화물반도체층 및 p형산화물반도체층이 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성하여 투명태양전지부의 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the n-type oxide semiconductor layer and the p-type oxide semiconductor layer form an n-ZnO/p-NiO heterojunction structure to improve the transmittance, power conversion efficiency, and thermal stability of the transparent solar cell part. It can be effective.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합되는 특수한 구조에 의하여, 투명히터가 태양광에 상응하는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, due to a special structure in which the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are combined into one, the transparent heater generates heat up to a temperature range of 27 to 29 ° C within 10 minutes under an AM 1.5G light source corresponding to sunlight. It can be effective.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by applying a transparent heater to a window to implement an active energy control window, it is possible to achieve the effect of allowing the building to utilize solar energy more effectively.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용함에 따라, 투명히터의 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성에 의하여 건물 내에서 조명 및 난방 조절에 필요한 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as a transparent heater is applied to a window, the energy consumption required for lighting and heating control within the building is reduced due to the transparent heater's excellent transmission characteristics for visible and near-infrared rays and excellent absorption characteristics for ultraviolet rays. It can have the effect of reducing .

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

Claims (12)

창문에 적용될 수 있는 투명히터로서,
기판;
상기 기판의 하면에 배치되는 투명히터부; 및
상기 기판의 상면에 배치되는 투명태양전지부;를 포함하고,
상기 투명히터부는,
상기 기판의 하면에 적층되는 제1금속나노구조체; 및
상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물;을 포함하고,
상기 투명태양전지부는,
상기 기판의 상면에 배치되는 제1투명전극층;
상기 제1투명전극층의 상면에 배치되는 n형산화물반도체층;
상기 n형산화물반도체층의 상면에 배치되는 p형산화물반도체층; 및
상기 p형산화물반도체층의 상면에 배치되는 제2투명전극층;을 포함하고,
상기 제2투명전극층은,
상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및
상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고,
상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터.
As a transparent heater that can be applied to windows,
Board;
a transparent heater portion disposed on the lower surface of the substrate; and
It includes a transparent solar cell unit disposed on the upper surface of the substrate,
The transparent heater part,
A first metal nanostructure laminated on the lower surface of the substrate; and
It includes a first metal oxide covering the first metal nanostructure,
The transparent solar cell unit,
a first transparent electrode layer disposed on the upper surface of the substrate;
an n-type oxide semiconductor layer disposed on the first transparent electrode layer;
a p-type oxide semiconductor layer disposed on the n-type oxide semiconductor layer; and
It includes a second transparent electrode layer disposed on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer,
The second transparent electrode layer,
A second metal nanostructure laminated on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer; and
It includes a second metal oxide covering the second metal nanostructure,
A transparent heater wherein the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are electrically connected to each other.
청구항 1에 있어서,
상기 제1금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제1금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제1금속산화물은 상기 제1금속나노구조체 및 상기 기판의 하면을 덮는, 투명히터.
In claim 1,
The first metal nanostructure includes any one of AgNW and CuNW,
The first metal oxide includes any one of ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , AZO, and ITO,
The first metal oxide covers the first metal nanostructure and the lower surface of the substrate.
청구항 1에 있어서,
상기 제1금속나노구조체는 80 nm 이하의 직경을 갖고,
상기 제1금속산화물은 20 nm이하의 두께를 갖는, 투명히터.
In claim 1,
The first metal nanostructure has a diameter of 80 nm or less,
A transparent heater wherein the first metal oxide has a thickness of 20 nm or less.
청구항 1에 있어서,
상기 제2금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2금속산화물은 상기 제2금속나노구조체 및 상기 p형산화물반도체층의 상면을 덮는, 투명히터.
In claim 1,
The second metal nanostructure includes any one of AgNW and CuNW,
The second metal oxide includes any one of ZnO, TiO 2 , NiO, Al 2 O 3 , AZO, and ITO,
The second metal oxide covers the upper surface of the second metal nanostructure and the p-type oxide semiconductor layer.
청구항 1에 있어서,
상기 제2금속나노구조체는 40 nm 이하의 직경을 갖고,
상기 제2금속산화물은 20 nm 이하의 두께를 갖는, 투명히터.
In claim 1,
The second metal nanostructure has a diameter of 40 nm or less,
A transparent heater wherein the second metal oxide has a thickness of 20 nm or less.
청구항 1에 있어서,
상기 n형산화물반도체층은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 어느 하나를 포함하고,
상기 p형산화물반도체층은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 어느 하나를 포함하고,
상기 n형산화물반도체층과 상기 p형산화물반도체층은 p/n 헤테로접합 구조를 형성하는, 투명히터.
In claim 1,
The n-type oxide semiconductor layer includes any one of ZnO, TiO 2 , WO 3 , BiVO 4 , and Fe 2 O 3 ,
The p-type oxide semiconductor layer includes any one of NiO, Co 3 O 4 , and SnS,
A transparent heater wherein the n-type oxide semiconductor layer and the p-type oxide semiconductor layer form a p/n heterojunction structure.
청구항 1에 있어서,
상기 투명히터는 550 nm의 파장영역에서 55 내지 65 %의 투과율을 갖는, 투명히터.
In claim 1,
The transparent heater has a transmittance of 55 to 65% in the wavelength range of 550 nm.
청구항 1에 있어서,
상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고,
상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터.
In claim 1,
The first transparent electrode layer and the transparent heater unit are electrically connected to each other,
The transparent heater unit and the second transparent electrode layer are electrically connected to each other.
청구항 1에 있어서,
상기 제2금속나노구조체는,
상기 p형산화물반도체층의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체필름을 건조하여 형성되는, 투명히터.
In claim 1,
The second metal nanostructure is,
A transparent heater formed by attaching Kapton tape to the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer to mask it, and then drying the second metal nanostructure film at a temperature range of 80 to 120 ° C. using a hot plate.
청구항 1에 있어서,
상기 제2금속산화물은,
상기 제2금속나노구조체의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체를 덮도록 형성되는, 투명히터.
In claim 1,
The second metal oxide is,
5 to 15 times on one side of the second metal nanostructure under the process conditions of 20 to 40 W of radio frequency power, 4 to 6 mT of operating pressure, 45 to 55 sccm of Ar gas flow rate, and 4 to 6 rpm of rotation speed. A transparent heater deposited for several minutes and formed to cover the second metal nanostructure.
창문에 적용될 수 있는 투명히터의 제조방법으로서,
기판을 준비하는 기판 준비단계;
상기 기판의 하면에 투명히터부를 형성하는 투명히터부 형성단계;
상기 기판의 상면에 투명태양전지부를 형성하는 투명태양전지부 형성단계;를 포함하고,
상기 투명히터부 형성단계는,
상기 기판의 하면에 제1금속나노구조체를 적층하는 단계; 및
상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물을 적층하는 단계;를 포함하고,
상기 투명태양전지부 형성단계는,
상기 기판의 상면에 제1투명전극층을 배치하는 단계;
상기 제1투명전극층의 상면에 n형산화물반도체층을 배치하는 단계;
상기 n형산화물반도체층의 상면에 p형산화물반도체층을 배치하는 단계; 및
상기 p형산화물반도체층의 상면에 제2투명전극층을 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 제2투명전극층은,
상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및
상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고,
상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터의 제조방법.
A method of manufacturing a transparent heater that can be applied to windows,
A substrate preparation step of preparing a substrate;
A transparent heater portion forming step of forming a transparent heater portion on the lower surface of the substrate;
It includes a transparent solar cell unit forming step of forming a transparent solar cell unit on the upper surface of the substrate,
The transparent heater portion forming step is,
Laminating a first metal nanostructure on the lower surface of the substrate; and
Comprising: laminating a first metal oxide covering the first metal nanostructure,
The transparent solar cell unit forming step is,
disposing a first transparent electrode layer on the upper surface of the substrate;
disposing an n-type oxide semiconductor layer on the upper surface of the first transparent electrode layer;
disposing a p-type oxide semiconductor layer on the n-type oxide semiconductor layer; and
Comprising: disposing a second transparent electrode layer on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer,
The second transparent electrode layer,
A second metal nanostructure laminated on the upper surface of the p-type oxide semiconductor layer; and
It includes a second metal oxide covering the second metal nanostructure,
A method of manufacturing a transparent heater, wherein the transparent heater unit and the transparent solar cell unit are electrically connected to each other.
청구항 11에 있어서,
상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고,
상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터의 제조방법.
In claim 11,
The first transparent electrode layer and the transparent heater unit are electrically connected to each other,
A method of manufacturing a transparent heater, wherein the transparent heater unit and the second transparent electrode layer are electrically connected to each other.
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