KR20030067176A - Structure for exterior solar cell - Google Patents
Structure for exterior solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030067176A KR20030067176A KR1020020007055A KR20020007055A KR20030067176A KR 20030067176 A KR20030067176 A KR 20030067176A KR 1020020007055 A KR1020020007055 A KR 1020020007055A KR 20020007055 A KR20020007055 A KR 20020007055A KR 20030067176 A KR20030067176 A KR 20030067176A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- transparent
- disposed
- exterior
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002837 carbocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N methanediol Chemical compound OCO CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나노 크기의 분말체를 갖는 산화티타늄과 태양 전지의 양쪽 전극을 투명 전극으로 사용하여 유리창의 외장용으로 사용되면서 전원 공급 전지로 사용할 수 있는 즉, 스마트 윈도우나 차량용으로 활용이 가능한 외장용 태양 전지 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more specifically, using both an oxide of titanium oxide having a nano-sized powder and a solar cell as a transparent electrode, which can be used as a power supply cell while being used for exterior of a window, that is, smart The present invention relates to an exterior solar cell structure that can be utilized for a window or a vehicle.
일반적으로, 태양전지는 태양에서 발생하는 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 가정이나, 산업용의 보조 전력으로 사용되고 있다. 가정용 주택의 지붕을 실리콘으로 구성된 솔라 셀을 덮고, 태양광을 받아 주택의 난방, 발전 등에 사용된다. 또한, 최근에는 다양한 응용 예들이 나와서 교통 표지판, 신호등의 전원으로 사용하거나, 계산기의 전원으로 사용되고 있다.In general, solar cells convert light energy generated from the sun into electrical energy and are used as auxiliary power in homes or industries. The roof of the home is covered with a solar cell made of silicon, and is used for heating and power generation of the house by receiving sunlight. In addition, in recent years, various applications have been used to use as a power source for traffic signs, traffic lights, or as a power source for a calculator.
또한, 태양전지의 종류는 크게 사용되는 재료와 사용 목적에 따라 나뉘고 있는데 태양전지에 사용되는 재료에 따라 실리콘계 태양전지, 화합물 반도체 태양전지 및 적층형 태양전지로 구분된다. 그리고, 사용 목적에 따라서는 지상용 태양전지, 위성용 태양전지로 구분된다. 각각 태양전지에 사용하는 소재가 차이가 있다. 그리고, 태양전지의 전기적 특성은 조사된 태양광의 강도를 일사 강도라 하는데, 지표면에서는 최대로 약 1kw/m2의 에너지가 조사되며, 보통 다수개의 정사각형 솔라 셀로 구성되어 있다. 전력은 1.5W에 하나의 셀당 약 0.5V의 출력전압을 갖는다.In addition, the types of solar cells are largely divided according to the materials used and the purpose of use, and are divided into silicon-based solar cells, compound semiconductor solar cells, and stacked solar cells according to materials used for solar cells. In addition, depending on the purpose of use, it is classified into a ground solar cell and a satellite solar cell. Each solar cell has a different material. In addition, the electrical characteristics of the solar cell is the intensity of the irradiated sunlight is called the solar intensity, the energy of about 1kw / m 2 is irradiated to the maximum at the ground surface, it is usually composed of a plurality of square solar cells. The power has an output voltage of about 0.5V per cell at 1.5W.
도 1은 종래 기술에 따른 태양 전지의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼에 5가 원소(인, 비소, 안티몬 등)를 첨가하여 만든 N형 반도체(3)와, 상기 실리콘 웨이퍼에 3가 원소(붕소, 칼륨등)를 첨가하여 만든 P형 반도체(5)가 접합된 PN접합 구조를 하는 태양 전지는 상기 PN 접합 구조의 일측면, 즉, 태양광이 입사되는 면에 전면 전극(9)을 배치하고, 상기 전면 전극(9)들 사이에 태양광 반사를 방지하기 위하여 반사 방지막(7)을 형성 배치하였다. 또한, 상기 PN 접합 구조상의 전면 전극(9)이 배치된 타측면 상에는 상기 전면 전극(9)과 대응하는 후면 전극(1)이 형성 배치되어 있다.As shown in FIG. 1, an N-type semiconductor 3 made by adding pentavalent elements (phosphorus, arsenic, antimony, etc.) to a silicon wafer, and trivalent elements (boron, potassium, etc.) are added to the silicon wafer. In the solar cell having a PN junction structure in which the P-type semiconductor 5 is bonded, the front electrode 9 is disposed on one side of the PN junction structure, that is, the surface where the sunlight is incident, and the front electrode 9 In order to prevent sunlight reflection between them, the anti-reflection film 7 was formed and arrange | positioned. In addition, a rear electrode 1 corresponding to the front electrode 9 is formed on the other side on which the front electrode 9 on the PN junction structure is disposed.
따라서, 태양광이 상기 전면 전극(9) 상에 입사되어 상기 PN 접합 구조의 N형 반도체에서는 전자가 발생되고, P형 반도체에서는 정공이 발생되어, 전자는 상기 전면 전극(9)과 연결된 도선을 따라 이동하고, 정공은 상기 후면 전극(1)과 연결된 도선을 따라 이동하여 전류가 흐르게 된다.Accordingly, sunlight is incident on the front electrode 9 to generate electrons in the N-type semiconductor having the PN junction structure, and holes are generated in the P-type semiconductor, so that the electrons are connected to the front electrode 9. The holes move along the wires connected to the rear electrode 1 so that current flows.
상기에서 설명한 태양전지의 원리를 이용한 태양 전지 중 투광성과 좋은 미적 외관을 가지는 나노입자 태양전지를 이용하여 빌딩에 설치되는 많은 창문, 가정용 창문, 자동차의 유리등에 설치될 수 있도록 하여 전원 공급 기능과 외장형 구조를 모두 갖춘 외장형 태양 전지에 관한 것이다.Among the solar cells using the above-described solar cell principle, the nanoparticle solar cell having light transmittance and good aesthetic appearance can be installed in many windows, home windows, and glass of automobiles, so that the power supply function and exterior type can be installed. The present invention relates to an external solar cell having all structures.
나노입자 태양 전지는 티타니아(TiO2) 등의 나노 크기를 갖은 반도체 산화물과 다양한 감광성 염료 분자를 이용하여 간단한 제조 공정을 통해서 만들 수 있는 전지이다.The nanoparticle solar cell is a battery that can be made through a simple manufacturing process using a nano-sized semiconductor oxide such as titania (TiO 2 ) and various photosensitive dye molecules.
특히, 나노 입자 태양 전지는 가시광선 영역은 설계에 따라 선택적으로 통과시키고, 자외선 영역을 전기로 변환시켜서 저가의 높은 에너지 효율과 화려한 미관을 가지며, 적외선 부분의 열을 반사시킴으로써 단열재로서의 역할을 가능하게 하는 환경 친화적 태양 전지이다.In particular, the nanoparticle solar cell has a visible light region selectively passes according to the design, converts the ultraviolet region into electricity, has a low cost, high energy efficiency and a gorgeous aesthetic, and reflects the heat in the infrared portion, thereby enabling it to act as a heat insulating material. That is an environmentally friendly solar cell.
그러나, 종래에 일반적으로 사용되어온 태양 전지는 실리콘 웨이퍼 상에 PN 접합이 형성된 구조를 하고 있으므로, 불투명하여 창문에 사용하기에는 부적당하다.However, solar cells which have been generally used in the prior art have a structure in which a PN junction is formed on a silicon wafer, so it is opaque and unsuitable for use in windows.
특히, 창문용 외장재로 사용하기 위해서는 태양광의 자외선 영역은 차단되고, 가시광선 영역을 입사되어야하는데, 종래의 태양 전지 셀들은 자외선과 가시광선을 모두 차단하는 단점이 있다.In particular, in order to use as a window exterior material, the ultraviolet region of the sunlight is blocked, and the visible region should be incident, the conventional solar cells have the disadvantage of blocking both ultraviolet and visible light.
아울러, 종래의 불투명 실리콘 태양 전지는 건물의 창문, 집안의 창문, 비닐 하우스의 외장재로 사용할수 없는등 그 설치 공간에 많은 제약을 받았다.In addition, the conventional opaque silicon solar cell has been limited in the installation space, such as the window of the building, the window of the house, can not be used as the exterior material of the plastic house.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 나노크기의 분말체 산화티타늄을 사용한 태양 전지 구조를 이용하여 다양한 색깔을 띨 수 있고, 태양 광을 투과할 수 있으며, 전원 공급원으로 사용할 수 있는 외장용 태양 전지 구조를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, it can be a variety of colors using a solar cell structure using nano-sized powdered titanium oxide, can transmit sunlight, as a power source Its purpose is to provide an exterior solar cell structure that can be used.
도 1은 종래 기술에 따른 태양 전지의 구조를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 외장용 태양전지의 구조를 도시한 도면.Figure 2 is a view showing the structure of an exterior solar cell according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 외장용 태양전지가 태양 광에 의하여 전기에너지를 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면.Figure 3 is a view for explaining the principle of generating electrical energy by the solar cell for the exterior solar cell according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 외장용 태양전지의 전극 구조가 셀 단위일 때 전원 사용 방법을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a method of using a power supply when the electrode structure of the exterior solar cell according to the present invention is a cell unit.
도 5는 본 발명에 따른 외장용 태양전지의 전극 구조가 플레이트형일 때 전원 사용 방법을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a method of using a power source when the electrode structure of the exterior solar cell according to the present invention is a plate type.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11: 유리 기판13, 15: 투명 전극11: glass substrate 13, 15: transparent electrode
17: 활성층20: 산화티타늄 분말체17: active layer 20: titanium oxide powder
21: 감광성 염료23: 전해질21: photosensitive dye 23: electrolyte
30: 트랜스포머30: transformer
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 외장재 태양 전지 구조는,Exterior material solar cell structure according to the present invention for achieving the above object,
서로 대향하도록 배치된 외장형 투명 기판들;External transparent substrates disposed to face each other;
상기 투명 기판들 각각의 내측면 상에 배치된 투명 전극;Transparent electrodes disposed on inner surfaces of each of the transparent substrates;
상기 투명 전극들 사이에 배치되어 산화티타늄, 감광성 염료 및 전해질 성분으로 이루어진 활성층; 및An active layer disposed between the transparent electrodes and composed of titanium oxide, a photosensitive dye, and an electrolyte component; And
상기 투명 전극으로부터 발생하는 전압을 인가하기 위한 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a terminal for applying a voltage generated from the transparent electrode.
여기서, 상기 투명 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 재질을 갖는 투명 기판중에 선택적으로 사용할 수 있고, 상기 투명 기판들 중 태양광이 입사되는 투명 전극의 표면상에 무반사 코팅처리를 하며, 상기 무반사 코팅 재료는 폴리카보나이트, 폴리에틸렌에테르에탈레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌압틸레이트 및 폴리에틸렌술페이트 또는 그 밖의 통상적으로 알려져 있는 재료를 사용하는 것을 특징으로 한다.Here, the transparent substrate may be selectively used among a glass substrate or a transparent substrate having a plastic material, the anti-reflective coating treatment on the surface of the transparent electrode to which sunlight is incident of the transparent substrate, the anti-reflective coating material is poly It is characterized by using carbonite, polyethylene ether etherate, polyacrylate, polyethylene aptylate and polyethylene sulfate or other commonly known materials.
또한, 상기 투명 전극의 패턴이 셀단위의 직렬 연결인 경우에는 직렬 연결된 셀의 개수에 따라 인가되는 전압이 고정되고, 상기 투명 전극의 패턴이 전체적인 플레이트일 경우에는 상기 전압 단자에 트랜스포머를 배치하여 적절한 전압으로 변화시켜 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, when the pattern of the transparent electrode is connected in series by cell unit, the voltage applied according to the number of cells connected in series is fixed, and when the pattern of the transparent electrode is an overall plate, a transformer is disposed on the voltage terminal. It can be used by changing the voltage.
본 발명에 의하면, 나노 입자를 이용한 활성층과 투명 전극을 사용한 태양 전지를 일반 외장재 내부에 삽입하여 건물 내부의 전원 공급원으로 사용할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that the solar cell using the active layer and the transparent electrode using the nanoparticles can be inserted into the general exterior material and used as a power supply source in the building.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 외장용 태양 전지의 구조를 도시한 도면이다.2 is a view showing the structure of an exterior solar cell according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 외장용 유리 기판(11)을 사이에 두고, 태양 전지가 배치되어 있다. 상기 유리기판(11)과 인접한 면에는 투명 금속으로된 태양 전지전극(13, 15)이 배치되어 있고, 상기 전극들(13, 15) 사이에는 태양 광을 전기에너지로 변환하는 활성층(17)이 존재한다.As shown in FIG. 2, the solar cell is arrange | positioned with the exterior glass substrate 11 interposed. Solar cell electrodes 13 and 15 made of transparent metal are disposed on a surface adjacent to the glass substrate 11, and an active layer 17 for converting sunlight into electrical energy is disposed between the electrodes 13 and 15. exist.
상기 유리 기판(11) 사이에 배치된 태양 전지는 나노 크기의 분말체로된 산화티타늄을 사용한 나노입자 태양 전지로서, 태양광의 가시광선 영역의 파장은 설계에 따라 원하는 양 만큼 투과시키고, 원하는 양만큼은 나노입자 태양전지에 의해 전기로 변환되며, 자외선 영역의 파장은 상기 활성층(17)과 반응하여 전기에너지로 변환된다. 따라서, 외장용 태양 전지는 건물에서 사용되는 일반적인 외장재 역할을 하면서, 건물 내부에서 보조 전력 공급원으로 사용할 수 있는 기능을 하게된다.The solar cell disposed between the glass substrates 11 is a nanoparticle solar cell using nano-sized powdered titanium oxide, and the wavelength of the visible light region of the solar light is transmitted by the desired amount according to the design, and the desired amount is nano The particles are converted into electricity by the solar cell, and the wavelength of the ultraviolet region is converted into electrical energy by reacting with the active layer 17. Therefore, the exterior solar cell serves as a general exterior material used in the building, and can function as an auxiliary power source inside the building.
도 3은 본 발명에 따른 외장용 태양 전지가 태양광에 의하여 전기에너지를 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the principle of generating electrical energy by the solar cell for exterior according to the present invention by sunlight.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외장용 태양 전지의 활성층은 나노 크기의 직경을 갖는 산화티타늄 분말체(20)와 가시광선을 선택적으로 흡수하는 감광성 염료(21) 및 전해질(23)이 혼합되어 있다. 상기 활성층의 양쪽에 배치된 전극들(13, 15)은 모두 투명한 금속 성질 갖는 ITO, ZnO 또는 이들의 화합물로 되어있다.As shown in FIG. 3, the active layer of the exterior solar cell includes a titanium oxide powder 20 having a nano-sized diameter, a photosensitive dye 21 and an electrolyte 23 selectively absorbing visible light. . The electrodes 13 and 15 disposed on both sides of the active layer are made of ITO, ZnO, or a compound thereof having transparent metallic properties.
상기 전해질(23)은 액체와 고체 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있는데, 액체 전해질인 경우에는 아이오티드 또는 트리오티드 등의 7족 할로겐 원소가 사용되고, 고체 전해질인 경우에는 TPD(Tolyl Phenyl Diamine)등 카본 화합물을 사용한다. 상기 액체 전해질을 사용할 경우에는 광효율이 10% 이상으로서 우수하나, 정밀 봉합 공정이 필요하고, 상기 고체 전해질을 사용할 경우에는 광효율이 5%정도이지만, 봉합 공정이 단순하여 제조가 용이하다.The electrolyte 23 may be used by selecting any one of a liquid and a solid. In the case of a liquid electrolyte, a Group 7 halogen element such as iodine or triotide is used, and in the case of a solid electrolyte, TPD (Tolyl Phenyl Diamine), etc. Carbon compounds are used. When the liquid electrolyte is used, the light efficiency is excellent as 10% or more, but a precision sealing process is required, and when the solid electrolyte is used, the light efficiency is about 5%, but the sealing process is simple and easy to manufacture.
먼저, 유리 기판 혹은 투명 플라스틱 기판을 통하여 입사되는 광은 상기 투명 전극(13)을 통하여 상기 활성층의 감광성 염료(21)에 흡수되고, 상기 감광성 염료(21)에서는 전자들이 분리되어 상기 산화티타늄 분말체(20)로 이동한다. 상기 산화티타늄 분말체(20)는 나노 크기의 직경을 갖기 때문에 태양광이 입사되는 면적이 넓고, 이로 인하여 태양에너지를 더 많이 전기에너지로 변환할 수 있게된다. 여기서 발생되는 전자들은 상기 투명 전극(13, 15)을 통하여 외부에 연결되어 있는 전기 장치에 공급된다.First, light incident through a glass substrate or a transparent plastic substrate is absorbed into the photosensitive dye 21 of the active layer through the transparent electrode 13, and electrons are separated from the photosensitive dye 21 to form the titanium oxide powder. Go to (20). Since the titanium oxide powder 20 has a nano-sized diameter, the area where sunlight is incident is wider, and thus the solar oxide can be converted into electrical energy more. Electrons generated here are supplied to an electrical device connected to the outside through the transparent electrodes 13 and 15.
상기 감광성 염료(21)는 일반적으로 루테늄 염료(Ru-dye)를 사용하나, Al, Pt, Pd, Eu, Pb 등 각각의 메탈 콤플렉스 형태의 화합물이 가능하며 또한, 하이드록시기를 가지고 있는 아조화합물, 카본환 형태로 구성하여 사용될 수 있다. 이렇게, 염료의 성분을 다양하게 하면 태양 광에서 조사되는 일정 가시광선 영역의 빛만 통과하게되어 다양한 색깔을 뛸 수 있는 창문을 제작할 수 있게된다.The photosensitive dye 21 generally uses a ruthenium dye (Ru-dye), but may be a compound of each metal complex type such as Al, Pt, Pd, Eu, and Pb, and may further include an azo compound having a hydroxyl group, It can be used in the form of carbocyclic ring. In this way, by varying the components of the dye, only the light of a certain visible light area irradiated from sunlight passes through it, so that it is possible to manufacture windows capable of jumping in various colors.
또한, 상기 투명 전극(13, 15)이 형성된 표면상에 얇은 백금 박막 층을 배치하여 전해질의 촉매 역할을 하도록 하여 환원 작용의 촉진을 활성시키는 효과를 얻을 수 있다.In addition, a thin platinum thin film layer is disposed on the surface on which the transparent electrodes 13 and 15 are formed to act as a catalyst of an electrolyte, thereby obtaining an effect of activating a reduction action.
도 4는 본 발명에 따른 외장용 태양 전지의 전극 구조가 셀 단위일 때 전원 사용 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of using a power source when the electrode structure of the exterior solar cell according to the present invention is a cell unit.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 투명 전극의 형태를 각각의 솔라 셀 단위에 대응되도록 패터닝하고, 각각의 투명 전극을 직렬로 연결하여 전압을 조절하는 방식이다. 나노입자 태양 전지의 밴드 갭 전압은 0.48~0.52V의 전압을 갖게되는데 3개의 투명 전극을 연결하게되면 약 1.5V의 전압을 얻을 수 있다. 200개의 셀을 연결할 경우에는 100V이상의 전압을 얻을 수 있어 전원 공급원으로 사용될 수 있다.As shown in FIG. 4, the shape of the transparent electrode is patterned to correspond to each solar cell unit, and the transparent electrodes are connected in series to adjust the voltage. The bandgap voltage of the nanoparticle solar cell has a voltage of 0.48 to 0.52V. When the three transparent electrodes are connected, a voltage of about 1.5V can be obtained. When 200 cells are connected, a voltage of 100V or more can be obtained, which can be used as a power source.
도 5는 본 발명에 따른 외장용 태양 전지의 전극 구조가 플레이트형일 때 전원 사용 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of using a power source when the electrode structure of the exterior solar cell according to the present invention is a plate type.
도 5에 도시된 바와 같이, 태양 전지의 투명 전극을 플레이트형으로 패터닝한 다음, 단자를 트랜스포머에 연결하여 승압 및 강압을 하여 사용한다. 특정 형태로 패턴을 하지 않으므로, 완전한 하나의 +와 -의 전극(13, 15)을 만들 수 있다. 상기 투명 전극들(13, 15)이 하나의 패턴으로 동작하므로, 외장재로서의 외관을 해치지 않는 이점이 있다. 활성 면적이 넓어 태양 광이 받는 면적이 매우 넓어진다. 상기 트랜스포머(30)의 조절에 의하여 자유로운 전압 설정이 가능한 바, 모든 가전 제품 또는 모든 휴대형 전자 제품에 하나의 구조로 대응할 수 있다.As shown in FIG. 5, the transparent electrode of the solar cell is patterned into a plate shape, and then a terminal is connected to a transformer to be used to boost and step down. By not patterning in any particular form, it is possible to make a complete single + and-electrode 13, 15. Since the transparent electrodes 13 and 15 operate in one pattern, the transparent electrodes 13 and 15 do not harm the appearance of the exterior material. The large active area makes the solar area very large. By freely setting the voltage by the control of the transformer 30, it can correspond to all home appliances or all portable electronic products in one structure.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 나노입자 태양 전지를 외장재에 사용하여 종래의 태양 전지의 설치 공간의 제약을 해소하였다.As described in detail above, the present invention solves the limitation of the installation space of the conventional solar cell by using the nanoparticle solar cell for the exterior material.
또한, 태양 전지의 전극을 다양한 패턴으로 구성하여, 전원 공급원으로 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the electrode of the solar cell is configured in various patterns, there is an effect that can be used as a power supply source.
아울러, 외장용 태양 전지의 전극 패턴에 따라 사용되는 적절한 전압을 인가할 수 있는 전원 공급원으로 사용할 수 있게된다.In addition, it can be used as a power supply source that can apply a suitable voltage used according to the electrode pattern of the external solar cell.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020007055A KR20030067176A (en) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | Structure for exterior solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020007055A KR20030067176A (en) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | Structure for exterior solar cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030067176A true KR20030067176A (en) | 2003-08-14 |
Family
ID=32220888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020007055A KR20030067176A (en) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | Structure for exterior solar cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030067176A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100967461B1 (en) * | 2008-05-14 | 2010-07-06 | 조윤채 | Knapsack type safety guide line communication control system |
| KR20220022596A (en) * | 2020-08-19 | 2022-02-28 | 한국과학기술연구원 | Transparent solar window based on micro solar cell array and light conversion member and the window comprising the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5350644A (en) * | 1990-04-17 | 1994-09-27 | Ecole Polytechnique, Federale De Lausanne | Photovoltaic cells |
| JPH11195440A (en) * | 1998-01-05 | 1999-07-21 | Futaba Corp | Solar cell and its manufacture |
| JPH11312541A (en) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Minolta Co Ltd | Solar cell |
| JP2000058885A (en) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Solar battery and manufacture thereof |
-
2002
- 2002-02-07 KR KR1020020007055A patent/KR20030067176A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5350644A (en) * | 1990-04-17 | 1994-09-27 | Ecole Polytechnique, Federale De Lausanne | Photovoltaic cells |
| JPH11195440A (en) * | 1998-01-05 | 1999-07-21 | Futaba Corp | Solar cell and its manufacture |
| JPH11312541A (en) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Minolta Co Ltd | Solar cell |
| JP2000058885A (en) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Solar battery and manufacture thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100967461B1 (en) * | 2008-05-14 | 2010-07-06 | 조윤채 | Knapsack type safety guide line communication control system |
| KR20220022596A (en) * | 2020-08-19 | 2022-02-28 | 한국과학기술연구원 | Transparent solar window based on micro solar cell array and light conversion member and the window comprising the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bing et al. | Perovskite solar cells for building integrated photovoltaics—glazing applications | |
| CN107210368B (en) | Perovskite solar cell module | |
| Phani et al. | Titania solar cells: new photovoltaic technology | |
| Pecunia et al. | Roadmap on energy harvesting materials | |
| KR101054394B1 (en) | Solar cell module using semiconductor nanocrystal | |
| CN101510470B (en) | Laminated structure of amorphous silicon solar battery and dye sensitization battery | |
| Cannavale et al. | Energetic and visual comfort implications of using perovskite-based building-integrated photovoltaic glazings | |
| Kim et al. | Color-tunable transparent photovoltaics for onsite power production under sunlight and indoor light | |
| KR20030067176A (en) | Structure for exterior solar cell | |
| KR101074782B1 (en) | Dye-sensitized solar cell module | |
| KR20090132850A (en) | Transparent solar cell and fabricating method thereof | |
| Pirc et al. | Indoor energy harvesting with perovskite solar cells for IoT applications─ A full year monitoring study | |
| CN202949381U (en) | Photovoltaic cell device for photovoltaic solar building integration | |
| CN101312220B (en) | Two-sided light-absorbing and electricity-generating thin film solar battery | |
| KR20030067175A (en) | Method for manufacturing solar cell | |
| JP5422079B2 (en) | Photovoltaic module | |
| US9076911B2 (en) | Solar cell module and manufacturing method thereof | |
| CN2730982Y (en) | Solar energy ceramic tile | |
| KR101172315B1 (en) | Photovoltaic module and manufacturing method of the same | |
| JP2009099435A (en) | Dye-sensitized solar battery | |
| KR102668452B1 (en) | Designed silicon photovoltaics for building application and method for producing the same | |
| Pelley | Solar cells that harness infrared light | |
| KR101155058B1 (en) | Cover glass of photovoltaic cell | |
| CN202487582U (en) | Color-changing solar battery assembly | |
| Cannavale et al. | Smart perovskite-based technologies for building integration:: a cross-disciplinary approach |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |