KR20090080205A - 숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법, 및 이를 이용한염료감응형 태양전지용 광전극 - Google Patents
숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법, 및 이를 이용한염료감응형 태양전지용 광전극 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090080205A KR20090080205A KR1020080006060A KR20080006060A KR20090080205A KR 20090080205 A KR20090080205 A KR 20090080205A KR 1020080006060 A KR1020080006060 A KR 1020080006060A KR 20080006060 A KR20080006060 A KR 20080006060A KR 20090080205 A KR20090080205 A KR 20090080205A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- titania
- dye
- aging
- tio
- titanium
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 246
- 230000032683 aging Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title abstract description 5
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 title abstract description 3
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- -1 alkoxide compound Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 8
- QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N titanium nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Ti](O[N+]([O-])=O)(O[N+]([O-])=O)O[N+]([O-])=O QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 229910000348 titanium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 108
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 15
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- LZQNQHLPMMONOW-UHFFFAOYSA-N CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C.CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C.CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C LZQNQHLPMMONOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 9
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 23
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 23
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 5
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003182 Surlyn® Polymers 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- ISHFYECQSXFODS-UHFFFAOYSA-M 1,2-dimethyl-3-propylimidazol-1-ium;iodide Chemical compound [I-].CCCN1C=C[N+](C)=C1C ISHFYECQSXFODS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JJWJFWRFHDYQCN-UHFFFAOYSA-J 2-(4-carboxypyridin-2-yl)pyridine-4-carboxylate;ruthenium(2+);tetrabutylazanium;dithiocyanate Chemical compound [Ru+2].[S-]C#N.[S-]C#N.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.OC(=O)C1=CC=NC(C=2N=CC=C(C=2)C([O-])=O)=C1.OC(=O)C1=CC=NC(C=2N=CC=C(C=2)C([O-])=O)=C1 JJWJFWRFHDYQCN-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=NC=C1 YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUYKKEANYGHHOS-UHFFFAOYSA-N C(=C)NC(C)=O.C(C=C)(=O)N Chemical compound C(=C)NC(C)=O.C(C=C)(=O)N RUYKKEANYGHHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229920001145 Poly(N-vinylacetamide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIYFFLYGSHJWFF-UHFFFAOYSA-N [Zn].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 Chemical compound [Zn].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 YIYFFLYGSHJWFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006322 acrylamide copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000001000 anthraquinone dye Substances 0.000 description 1
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 1
- 239000000981 basic dye Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- KIQQAJNFBLKFPO-UHFFFAOYSA-N magnesium;porphyrin-22,23-diide Chemical compound [Mg+2].[N-]1C(C=C2[N-]C(=CC3=NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 KIQQAJNFBLKFPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010951 particle size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920002717 polyvinylpyridine Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- SOUHUMACVWVDME-UHFFFAOYSA-N safranin O Chemical compound [Cl-].C12=CC(N)=CC=C2N=C2C=CC(N)=CC2=[N+]1C1=CC=CC=C1 SOUHUMACVWVDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004054 semiconductor nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000007785 strong electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/08—Drying; Calcining ; After treatment of titanium oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- 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
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지용 광전극에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 졸-겔 합성에 의해서 티타니아를 제조함에 있어서, 금속알콕사이드 화합물에 물을 첨가하여 가수분해 및 축중합 반응시킨 다음 40℃ 내지 99℃의 숙성온도에서 10분 내지 120시간 동안 숙성시키는 입자특성을 조절하는 단계 및 산, 알카리 전해질을 0.1 내지 0.5몰/Ti로 첨가하여 해교시키는 단계, 이후 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 입자 특성의 조절이 가능한 티타니아의 제조방법, 상기 제조된 티타니아로 코팅한 염료감응형 태양전지용 광전극 및 이의 제조방법과 상기 전극을 채용한 염료감응형 태양전지에 관한 것이다. 본 발명에서는 티타니아 합성시 숙성 및 해교시키는 단계를 도입시킴으로써, 티타니아 졸 입자 뿐만 아니라 소성 처리된 티타니아의 평균 입도 및 결정도, 미세구조 특성 및 표면특성을 조절할 수 있는 효과가 있으며, 이를 이용할 경우 투명성과 고효율을 가지는 염료감응형 태양전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
염료감응형 태양전지, 티타니아, 졸-겔 합성, 숙성, 해교, 건조
Description
본 발명은 숙성 및 해교를 통한 티타니아(TiO2, Titania)의 제조방법, 이를 이용한 염료감응형 태양전지용 광전극, 이의 제조방법, 및 이를 채용한 염료감응형 태양전지에 관한 것이다.
우리는 지금까지 석유를 주에너지원으로 사용하고 있으나, 대기 오염물질의 배출과 온실효과로 인한 지구온난화 등에 의한 심각한 문제가 발생되고 있다. 지구온난화의 주범인 이산화탄소 배출을 규제하기 위하여 1997년 교토의정서가 채택되고, 2005년 2월 16일 교토의정서가 정식으로 발효된 상태이며, 우리나라는 2013년부터 이산화탄소 규제대상국에 포함된다. 따라서 에너지공급원의 다변화가 절실히 필요하며, 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생가능한 에너지원(renewable energy sources)으로 대체하는 기술의 개발이 시급한 실정이다.
태양전지는 구성하는 물질에 따라 실리콘 화합물 반도체와 같은 무기소재로 이루어진 태양전지와 유기물질을 포함하는 유기 태양전지(유기태양전지는 염료감응형 태양전지와 유기분자접합형 태양전지를 포함)로 나눌 수 있다. 이중 염료감응형 태양전지는 고효율의 에너지 변환과 저비용의 제조원가 때문에 차세대 대체 에너지원으로 인식되고 있으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.
염료감응형 태양전지의 원형은 1991년 로잔 공과대학의 그라첼 등에 의하여 보고된 광전변환 소자 즉 태양전지(M. Graezel, Nature, 353, 737(1991))로서, 색소증감형 태양전지 또는 습식태양전지라고도 불린다.
염료감응형 태양전지는 염료 분자가 화학적으로 흡착된 나노입자 반도체 산화물 전극에 광을 조사함으로서 exiton을 형성하고 이중 전자가 반도체 산화물의 전도띠로 주입되어 전류를 발생시키는 원리를 이용하고 있다. 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조는 도전성 기판(유리 또는 플라스틱, 금속)위에 염료를 흡착할 수 있는 전극 소재의 막(예컨데, 산화티탄 다공질 막 등)을 만들고, 상기 막의 표면에 루테늄계 염료를 흡착시키며, 대향 전극을 만든 후, 양 전극간 사이에 전해질을 주입하여 하나의 셀을 형성시키는 것으로 이루어진다.
상기, 염료를 흡착할 수 있는 전극 소재는 띠간격 에너지가 큰 반도체 나노결정 (직경 약 20 nm) 산화물을 주로 사용한다. 나노 크기의 물질을 사용하는 이유는 입자 크기 감소에 의한 비표면적 증가로 보다 많은 양의 광감응 염료분자를 흡 착시킬 수 있기 때문이다. 입자의 크기가 수 나노미터 이하로 지나치게 작게 되면 염료 흡착량은 증가하지만, 반면 표면상태 수가 증가하여 재결합 자리를 제공하게 되는 단점도 가지고 있다. 따라서 산화물의 입자크기, 형상, 결정도, 미세구조 및 표면특성을 조절하는 기술은 염료감응 태양전지에서 핵심기술이라 할 것이다.
지금까지 연구되어온 산화물은 주로 TiO2, SnO2, ZnO, Nb2O5 등 이다. 이들 물질 가운데 지금까지 가장 좋은 효율을 보이는 물질은 TiO2(Titania)로 알려져 있다. TiO2는 세가지 상(phase)이 알려져 있는데, 저온에서 안정한 브루카이트 (brookite) 상, 아나타제 (anatase) 상, 고온에서 안정한 루타일 (rutile) 상이 존재한다. 루타일상의 결정구조는 아나타제상의 결정구조에 비해 반응물의 흡착능력이 작으며[J. Phys. Chem., 94, (1990) 8222], 빛에 의해 생성된 전자와 정공의 재결합 속도가 느리기 때문에 아나타제의 결정구조보다 광촉매의 활성이 우수하지 못하다는 단점[J. Am. Chem. Soc., 103, (1981) 6324; J. Chem., 14,(1990) 265]이 있다. 따라서, 염료감응형 태양전지의 광전극에서 티타니아 산화물은 아타나테 결정상을 유지하는 것이 바람직할 것이다.
최근에는 금속 알콕사이드를 원료로 사용하여 미세한 입자크기를 갖고 응집상태의 제어가 가능한 졸-겔법에 관한 많은 연구가 보고되었다. 티탄금속(Ti)을 함유한 유기물 금속알콕사이드를 전구체로 사용하는 졸-겔법은 알콕사이드를 가수분 해시킨 다음, 세정, 분리, 결정화 등의 공정을 거쳐 이산화티탄 분말을 제조하는 방법이다. 이러한 방법은 극초미립의 분말을 제조할 수 있다는 장점이 있는 반면, 졸상태에서 겔화되는 과정에서 겔의 급속한 수축과 응집이 일어날 경우 비표면적의 감소가 수반되며, 비정질 이산화티탄의 결정성을 증가시키기 위해서 하소하는 과정 중 500 ～ 700 ℃ 부근에서 아나타제상에서 루타일상의 상변이가 일어나는 단점이 있다. 대한민국 특허등록 제0297809호에는 졸-겔법을 이용한 결정상 티타니아 입자의 상온제조방법이 개시된 바 있으나, 결정성 향상과 입도분포의 균일성을 위하여 상온에서 제조된 티타니아 입자를 다시 수열처리하여야 하는 번거로운 문제점이 발생하였다. 한편, 기존에는 출발물질로 티타니움 테트라 이소프록폭사이드를 사용할 경우 물과의 반응성이 대단히 빠르고, 가수분해와 축중합반응 그리고 숙성의 개념이 세분화되어 있지 못하여, 이 단계를 통해 티타니아 입자특성을 제어하지 못해왔다.
이에 본 발명자들은 상기 지적된 문제점들을 해결하고, 아나타제 결정상을 가지며, 티타니아의 입자 특성을 조절하기 위하여 연구 노력을 거듭한 결과, 1차 가수분해 및 축중합반응 다음 숙성 단계를 통하여 소성전후 모두에서 티타니아(TiO2, Titania) 입자의 특성을 제어하는 기술을 개발하였으며, 이를 채용한 염료감응형 태양전지를 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속알콕사이드 화합물을 가수분해 및 축중합반응시키고, 상기 반응물을 숙성 및 해교에 의한 티타니아(TiO2)의 입자특성을 조절하는, 티타니아의 제조방법을 제공하는 것이다. 특히 본 발명은 졸 제조과정에서 숙성단계를 1차 가수분해 및 축중합반응후 새로이 설정하여 졸 제조시 숙성의 영향이 티타니아 졸 및 건조 및 소성후 티타니아 입자의 특성까지 제어하는 티타니아의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조된 티타니아(TiO2)를 이용한 염료감응형 태양전지용 광전극의 제조방법 및 이에 의한 염료감응형 태양전지 광전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광전극을 채용한 염료감응형 태양전지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속알콕사이드 화합물에 물을 첨가하여 초기의 가수분해 및 중축합반응을 통한 기본입자를 합성하고, 이후 설정된 숙성단계를 통하여 다결정(polycrystalline) 티타니아 졸의 입자 특성을 조절한다. 티타니아 졸 입자의 특성이 원하는 물성 및 특성에 도달하면 추가적인 숙 성진행을 막기 위하여 전해질을 첨가하여 입자가 용액 내에 고르게 분산된 티타니아 졸을 얻고, 이를 건조하여 최종적으로 결정구조, 결정도, 입도 및 입도분포, 표면특성, 미세구조 특성이 조절된 티타니아(TiO2)의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 입자크기가 조절된 티타니아(TiO2)를 이용한 염료감응형 태양전지용 광전극의 제조방법 및 이에 의한 염료감응형 태양전지 광전극을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광전극을 채용한 염료감응형 태양전지를 제공한다.
본 발명에 따른 티타니아(TiO2)의 제조방법에서는 단일입자의 크기가 10nm 내지 20nm인 입자 크기의 원료분말을 제공하는 효과가 있다. 또한, 이러한 티타니아 졸 입자를 이용하여 광전극을 제조할 경우, 표면특성이 향상되고, 분산도 및 광투과성이 향상되어, 이를 채용한 염료감응형 태양전지에서는 전류밀도가 증가하는 효과가 있다.
본 발명은 a) 금속알콕사이드 화합물에 물을 첨가하여 초기 급격한 가수분해 및 축중합 반응시키는 단계;
b) 상기 반응물을 숙성(aging)시키는 단계; 및
c) 상기 반응물을 해교(peptization)시키는 단계를 포함하는 입자크기를 조절하는 티타니아(TiO2)의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 c)단계에서 해교된 티타니아 졸을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 티타니아(TiO2)의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조된 티타니아(TiO2, Titania)를 기판에 코팅하는 단계를 포함하는 염료감응형 태양전지용 광전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 티타니아의 제조방법은 졸-겔 합성에 의해서 티타니아를 제조함에 있어서, 금속알콕사이드 화합물을 초기에 급격한 가수분해 및 축중합 반응을 통해 얻어진 단위입자들을 다음 숙성조건(온도: 40~99℃, 시간: 10분~120시간)에서 축중합반응을 유도하여 티타니아 입자의 결정도, 입자 크기, 미세구조 및 표면특성이 조절하였다. 숙성을 통해 원하는 물성치에 도달하면 용액 내에서 입자간 분산 반발력을 유도하여 추가적인 입자 성장을 막고 용액의 점성을 낮추어 코팅성을 향상시키기 위하여 해교제로서 산, 알카리전해질을 다음 해교조건(0.1~0.5mol electrolyte/mol Ti)으로 첨가하여 티타니아 졸 입자가 고르게 분산된 티타니아 졸을 준비하는 것을 핵심내용으로 한다.
본 발명의 티타니아의 제조방법 및 이를 이용한 광전극의 제조방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 티타니아(TiO2, Titania)의 제조방법과 관련된 전체 공정도는 도 1에 개시한 바와 같다. 먼저, 도 2에 나타낸 바와 같은 합성장치를 설치하고, 티타니아 졸의 합성을 위해 금속알콕사이드 화합물을 출발물질로 하여 물과의 초기에 급격한 가수분해 및 축중합반응을 진행시킨 다음 이를 40℃ ~ 99℃에서 10분 ~ 120시간 동안 숙성시켜 입자의 특성을 조절한 다음 입자의 분산성과 점도를 조절하기 위하여 해교제로서 염산, 질산, 아세트산 또는 수산화암모늄을 이용하여 0.1~0.5mol electrolyte/mol Ti의 해교제를 가하고 교반하여 입자가 고르게 분산된 티타니아 졸 입자를 합성한다. 티타니아 졸의 합성 후 상기 졸은 건조단계를 거쳐 티타니아 분말을 만든다. 염료감응형 태양전지의 광전극을 제조하기 위하여, 상기 티타니아 분말을 결착제(ex. 하이드로프로필셀룰로스)를 이용하여 점성을 가지게 하고, 계면활성제(ex.아세틸 아세톤)를 이용하여 물과 혼합하여 재분산된 광전극 코팅용 티타니아 페이스트를 제조한다. 상기 페이스트를 기판에 코팅하여 일정한 두께를 가지며 염료의 흡착이 가능한 메조 기공을 가지고 있는 박막을 제조한다.
상기 금속알콕사이드 화합물은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나 티타니움 테트라이소프록폭사이드(Titanium tetraisopropoxide), 티타니움 테트라클로라이드(Titanium Tetrachloride), 티타니움 니트레이트(titanium nitrate), 티타니움 설페이트(titanium sulfate) 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 착화합물이 형성 등이 순도에 미치는 영향을 고려할 때 티타니움 테트라 이소프록폭사이드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속알콕사이드 화합물/물의 몰비는 0.005~0.05mol alkoxide/mol H2O 범 위를 유지하도록 한다. 상기 몰비가 0.005 미만이면 티타니아 농도가 낮아 생산성이 떨어진다는 문제점이 있고, 몰비 0.05를 초과하면 물비가 너무 낮아 다른 용매를 사용하지 않고는 원하는 숙성반응을 통한 입자특성의 조절이 어렵다. 또한 추가적인 알콜계나 유기용매를 첨가하는 경우, 추후 이를 분리 제거하는 공정이 필요하며 결정상이 아닌 무정상 티타니아 생성되기 때문에 바람직하지 못하다.
금속알콕사이드 화합물 특히, 티타니움 테트라 이소프록폭사이드와 물과의 가수분해 및 축중합반응 속도는 대단히 빨리 일어남으로 입자의 미세구조를 조절하기가 상당히 어렵다. 따라서 본 발명에서는 초기의 빠른 기본 입자 생성단계인 초기의 빠른 가수분해 및 축중합반응 후, 졸 합성시 숙성(aging) 단계를 도입하여 입자의 크기 및 결정성 및 표면특성을 제어한다. 따라서 본 발명에서 용어 '숙성 단계'란 금속알콕사이드 화합물에 물을 첨가시 발열반응으로 인해 상승한 반응기내 용액의 온도가 평형온도에 도달한 이후의 시간으로, 2차 축중합반응이 이루어지면서 입자의 크기 및 결정성이 제어되는 단계를 의미한다.
본 발명에서 숙성은 바람직하게는 40℃ 내지 99℃에서 10분 내지 120시간 동안 진행하며, 더욱 바람직하게는 40℃ 내지 90℃에서 24시간 내지 120시간 동안 진행한다.
본 발명의 일실험예에서는 숙성단계를 최적화하기 위하여 다음과 같이 실험하였다. 먼저, 반응조건을 40℃ 및 90℃로 20분으로 고정시켰는데, 상기 20분의 반응시간은 물에 티타니움 테트라 이소프록폭사이드를 첨가시 발열반응으로 인해 상 승한 반응기내 용액의 온도가 평형온도에 도달하는 시간이다. 따라서 가수분해와 축중합반응 이후에 진행되는 숙성시간은 발열반응 20분 후를 0시간으로 하여, 24시간, 72시간, 120시간으로 변화시키면서 그 영향을 관찰하였다. 숙성온도는 반응온도와 동일하게 40℃ 및 90℃에서 실시하였다. 그 결과, 가장 바람직한 숙성온도는 40℃ 내지 90℃이며, 숙성시간은 24시간 내지 120시간임을 확인하였다(실험예 1 참조).
본 발명에서는 숙성(aging)이 입자크기에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 숙성을 실시하지 않은, 즉 숙성시간이 0시간으로 하여 제조한 티타니아 입자와 숙성시간을 72시간으로 하여 제조한 티타니아 입자를 각각 500℃에서 소성시킨 다음 FE-SEM 관찰하였다. 그 결과, 숙성시간이 0시간인 티타니아 입자는 큰 입자 크기(>50nm)의 루타일상 결정이 관찰되었으며, 숙성시간이 72시간인 티타니아 입자의 경우 작은 입자 크기(평균>25nm)의 아나타제상 결정이 관찰되었다. 이는 가수분해 및 축중합 반응한 다음 숙성에 의하여 티타니아의 결정상 형태 및 입자 크기를 조절할 수 있음을 뒷받침하는 결과이다(도 6 참조).
각각의 숙성시간 뒤 수득된 티티니아 졸 입자는 응집된 침전상태이므로 이를 효과적으로 분산시키고, 추가적인 숙성 진행을 막기 위하여, 해교 과정을 진행시킨다. 해교는 산, 알카리전해질을 이용하며, 상기 전해질로는 염산(HCl),질산(HNO3),아세트산(CH3COOH),수산화암모늄(NH4OH)으로 이루어진 것 중에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 전해질농도는 0.1~0.5몰/Ti이 되도록 수행하는 것이 바람직 하다. 본 발명에서는 강전해질인 질산(60%, 대정회사)을 TTIP 0.25 몰에 해당하는 양을 첨가하여 24시간 해교시켰다.
상기 해교된 티타니아 졸은 건조시켜 사용하는데, 상기 건조는 50℃ 내지 100℃에서 1 내지 4일간 건조시키며, 더욱 바람직하기로는 70℃에서 2일간 건조시킨다. 통상의 염료감응형 전지에서 TiO2를 소성시켜 사용하는 것에 비하여, 건조하여 사용할 경우 분산도가 향상되는 것을 확인할 수 있었으며(도 11 참조), 투명도 역시 효과적으로 향상되는 것을 확인할 수 있었다(도 10 참조). 또한, 본 발명의 일 실험예에서는 건조 단계가 티타니아 졸 입자에 미치는 영향을 판단하기 위하여, XRD 패턴을 조사하였다. 그 결과, 기존에 소성시켜 제조한 티타니아 졸 입자에서는 루타일상 및 브루카이트 상이 관찰된 것에 반하여, 본 발명의 방법에 따라 건조시켜 제조한 티타니아 졸 입자에서는 주로 아나타제 상이 관찰되었다. 이는 건조 단계가 티타니아 졸 입자의 결정상에 영향을 미친다는 것을 의미한다(도 8 및 도 9 참조).
다음으로, 염료감응형 태양전지의 광전극을 제조하기 위하여, 상기 티타니아 분말을 결착제(ex. 하이드로프로필셀룰로스)를 이용하여 점성을 가지게 한 다음 기판에 코팅한다.
상기 결착제는 결착제의 역할을 할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는 바, 금속 산화물 분산액의 용매가 제거된 후 미립자의 금속 산화물을 접촉된 상태 로 고정시키는 역할을 수행한다. 구체적으로는 하이드로프로필셀룰로스, 폴리 N-비닐아세트아마이드, N-비닐아세트아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체, N-비닐아세트아마이드-아크릴아마이드 공중합체, 폴리아크릴아마이드, 아크릴아마이드, 아크릴산 나트륨 공중합체, 폴리N-비닐포름아마이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-폴리불화프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-폴리플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 폴리불화비닐, 폴리불화비닐리덴, 스타이렌-부타디엔 공중합체, 폴리비닐피리딘, 비닐폴리N-비닐아세트아마이드, 폴리아크릴아마이드, N-비닐아세트아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체, 아크릴아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌이 적용될 수 있다. 이러한 결착제 역할을 수행하는 고분자를 포함하는 분산액은 증감염료가 금속 산화물 상에 담지되는 것을 방해하지 않는 것이면 바람직하게 적용될 수 있다. 증감염료가 금속 산화물 상에 담지되는 것을 방해하는 관능기인 수산기 또는 아미노기를 함유하는 고분자의 일예로는 폴리비닐알콜이나 폴리아민 등을 들 수 있다. 금속 산화물 분산액에 사용되는 고분자는 용제에 희석되어 사용되는 것이 바람직하며, 분산되는 미립자의 금속산화물 100중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 10중량부 되도록 고분자를 용제에 희석하여 사용하는 것이 바람직하다. 만약 분산되는 미립자의 금속 산화물 100 중량부에 대해 0.01중량부 미만으로 고분자를 희석하는 경우 결착 성능이 낮아 효과적이지 못할 수 있으며, 20중량부를 초과하는 양으로 희석하면 광활성 성능이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 이때, 용제는 휘발성 액체이면 제한없이 사용할 수 있으며 구체적으로는, 수산기, 카르복실기, 케톤기, 알데히드 기, 아미노기를 갖는 휘발성 액체가 사용될 수 있다. 이는 앞서 언급한 휘발성이 있는 용액이기도 하거니와 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸렌글리콘, 초산, 아세틸아세톤, 테레핀유, 메틸피롤리돈 등에서 선택된 단독 또는 혼합물이 바람직하며 건조 및 열처리 단계에서 휘발되어 제거될 수 있는 물질이면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 기판재료로는 종래의 도전성 기판, 고가의 투명 전도막이 코팅되어 있는 전도성 유리기판(FTO, ITO)이나 전도성 플라스틱, 저가의 도전성이 없는 유리기판, 알루미나기판, 세라믹기판을 포함하는 절연성 기판 등 종래의 모든 기판이 이에 해당될 수 있으며, 바람직하기로는 광투과성이 90% 이상인 것으로 유리 또는 고분자 플라스틱 시트이다.
상기 기판에 코팅하는 방법 즉, 전도성 투명기재의 양면에 금속 산화물막을 형성하는 방법은 스퍼터링법, 고분자를 포함하는 용액 또는 휘발성이 있는 용액으로 이루어진 분산액에 미립자의 금속 산화물을 분산하여 스프레이 방식, 스핀코팅 방식, 또는 닥터블레이드 방식 등으로 도포하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 코팅된 박막은 450℃ 내지 550℃에서 30분 내지 4시간, 바람직하기로는 약 500℃에서 약 1시간 소성시킨다. 550℃ 이상에서는 기존 전도성 기판이 가지고 있는 저항이 급격히 증가하며, 450℃ 이하에서 소성시킬 경우는 결착제 및 박막에 불순물이 남아 전극내에서 저항으로 작용한다. 본 발명에서는 실험에 사용된 유기 바인더인 하이드로프로필셀룰로스(HPC)의 경우 500℃ 이상에서 모두 제거됨을 TGA(Termal Gravity Analysis)를 통해 확인하였다(결과 미도시).
상기의 방법으로 제조된 티타니아는 단일입자가 아나타제(anatase)상으로 약 10nm 내지 20nm의 균일한 입도 분포를 가진다(도 11 참조).
한편, 산화티타늄층은 효율적으로 광전류를 생성시키기 위하여 약 5~ 20um의 두께를 가지는 것이 바람직한데, 본 발명의 티타니아 졸 입자를 사용할 경우 6.5um가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다(도 12 참조).
또한, 본 발명은 상기 광전극을 채용한 염료감응형 태양전지를 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 도시한 개략도이다.
본 발명의 광전극을 채용한 염료감응형 태양전지에서 증감염료는 태양에너지에 의해 에너지 준위가 들뜬 상태로 전환될 수 있는 염료이면 제한없이 사용될 수 있으나, 루테늄 착물이 바람직하다. 그렇지만 전하 분리기능을 갖고 감응 작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 루테늄 착물 이외에도 예를 들어 로다민 B, 로즈벤갈, 에오신, 에리스로신 등의 크산틴계 색소, 퀴노시아닌, 크립토시아닌 등의 시아닌계 색소, 페노사프라닌, 카브리블루, 티오신, 메틸렌블루 등의 염기성 염료, 클로로필, 아연 포르피린, 마그네슘 포르피린등의 포르피린계 화합물, 기타 아조 색소, 프탈로시아닌 화합물, Ru 트리스비피리딜 등의 착화합물, 안트라퀴논계 색소, 다환 퀴논계 색소 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 두가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 루테늄 착물로서는 RuL2(SCN)2, RuL2(H2O)2, RuL3, RuL2 등을 사용할 수 있다(식중 L은 2,2'-비피리딜-4,4'-디카르복실레이트 등을 나타낸다)
다음으로, 본 발명의 광전극을 채용한 염료감응형 태양전지에서 전해질액은 점성이 낮은 액상으로부터 점성이 높은 고분자 전해액일 수 있는 바, 각각의 전해액과 금속산화물간의 표면에너지를 고려하여 당업계의 상식을 갖춘 자가 적절히 실시할 수 있다.
본 발명의 일실험예에서는 반응초기 가수분해 및 축중합 반응 다음에 입자간 성장을 유도하는 숙성단계를 도입하여 제조한 티타니아 입자를 이용한 염료감응형 태양전지의 경우, 그렇지 않은 것에 비하여 전류밀도가 크게 향상됨을 알 수 있다(도 7 참조). 더 나아가, 상기 숙성 단계 이외에 건조 단계를 추가로 도입하여 제조한 티타니아 졸 입자를 합성할 경우, 종래 P25로 제작된 염료감응형 태양전지에 비하여 전류밀도가 월등히 증가하는 효과가 있음을 확인하였다(도 13 참조). 이러한 결과는 본 발명의 방법에 따라 합성된 티타니아 졸 입자의 물리적 화학적 성질이 염료감응형 태양전지의 전환효율에 크게 영향을 미치다는 것을 의미한다.
한편, 본 발명에서 전류-전압 곡선의 모사는 널리 사용되는 CHI660A (Electrochemical spectroscopy, EIS)를 이용하였으며, AM 1.5 Filter와 인조 태양광은 솔라셀 측정시 널리 이용되어지는 1000 W Xenon lamp (Thermo Oriel Instrument, USA)를 이용하여 측정을 하였다(도 2 참조).
이하. 본 발명을 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실험예
1 :
티타니아
졸 입자 제조시 숙성 온도 및 숙성 시간 결정, 이를 이용한
광전극의
제조 및 염료감응형 태양전지에 미치는 영향 조사
<1-1> 숙성 온도 및 숙성 시간에 따른
티타니아
졸 입자의 제조
3L 반응기 내에 반응 총량을 1L로 하여 실험에 임하였다. 먼저 증류수를 1L (TTIP 기준 100 mol) 넣고 온도 조건은 40℃ 및 90℃에서 실험을 실시하였다. 항온 조내에 열매체를 이용하여 반응기 내의 온도를 맞추었다. 온도가 반응온도에 이르면, 교반기를 1000 rpm 조건에서 교반을 시작하고, 티타니움 테트라 이소프로폭사이드 (TTIP, 98 %, Junsei Chem.)을 82.964 ml을 빠르게 주입하여 교반하였다. 본 티타니아의 합성 반응중 본 물과의 가수분해 반응과 축중합반응은 매우 빨리 일어남으로 입자의 미세구조를 조절하기가 상당히 힘이 든다. 따라서 본 발명에서는 본 단계를 숙성이라는 단계로 고정을 하고, 20 분 뒤 발열반응에 의하여 온도가 안정되는 시점을 숙성시간 0시간으로 고정, 24 시간, 72 시간 등 숙성시간 경과에 따른 입자특성을 조절하도록 하였다. 각각의 숙성시간 뒤 응집된 입자를 졸로 분산시키기 위해 강전해질인 강산인 질산(60 %, 대정회사)로 TTIP 0.25 몰에 해당하는 5.193 ml을 넣고 상온 조건에서 24시간 해교시켰다. 이렇게 생산된 졸을 이용하여 염료감응형 태양전지의 광전극으로 사용을 하였다.
<1-2>
티타니아
졸 입자를 이용한
티타니아
박막의 제조
시중에 판매되는 3M 매직 스카피 테이프(평균 두께 65 ㎛)를 사용하여 두께를 조절하고 아래와 같이 티타니아 코팅 페이스트 용액을 제조하여 슬라이드 글라스로 코팅을 하여 사용하였다. 우선, 제조된 티타니아 졸을 종래의 방법과 같이 , 500 ℃에서 1시간 소성시켜 소정의 분말을 얻을 수 있었다. 이렇게 얻은 분말 1.3 g에 계면활성제인 10 v/v % 아세틸 아세톤 (99%, 알드리치) 0.35 ml과 하이드로로프로필셀룰로스(분자량 80,000, 알드리치) 0.95 g을 증류수 5.4 ml에 혼합하여 막자 사발로 5분 이상 간뒤, 초음파 1 시간을 하여 기포를 제거하고, 1일 동안 교반하여 안정화한 뒤 스퀴즈 코팅액으로 사용하였다. 사용되어진 전도성 기판은 불소가 도핑된 SnO2 전도성 기판(아사히 글라스, FTO, 10 Ω/㎠)을 이용하였다. 스퀴즈 코팅을 2~3회 반복 후 코팅된 티타니아 층의 면적을 정사각형 0.25 ㎠로 하고 유효면적을 초과하는 부위는 에탄올을 이용하여 제거를 하였다. 이렇게 코팅된 박막은 500℃에서 1시간 소성시켜 광 투과성이 좋은 입자가 고루 분산된 반투명한 티타니아 박막을 얻을 수 있었다.
<1-3> : 염료감응형 태양전지의
단위셀
제작
상기 제조한 티타니아 박막에 N719 염료(솔라로닉스)를 0.5 mM에 24시간 담금하여 염료를 흡착시킨 후 상온에서 건조시켜 광전극을 제조하였다. 상기 제조되어진 각각의 광전극을 음극으로 하고 백금 전극인 상대전극을 양극하였다. 상대전 극인 백금 코팅 전극은 PT 졸(솔라로닉스)을 이용하여 광전극과 같이 스퀴즈 코팅 후 450 ℃에서 30분간 소결 후 사용을 하였다. 두 셀을 서로 마주보게 하여 샌드위치 형으로 조합하였다. 전해액은 0.3 M 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide (솔라로닉스)와 0.5 M LiI (알드리치)와 0.05 M I2 (알드리치)와 0.5 M 4-tert-butylpyridine (4-TBP, 알드리치)를 3-metoxypropio nitrile (3-MPN, 플루카)에 혼합하여 1일 정도 교반 후 사용하였다. 전해액이 들어갈 수 있는 공간 확보 및 두 전극을 접합하기 위하여 사용되어진 접착실링지(솔라로닉스, SX1170-60)을 이용하여 각각 양 대각선에 전해액 주입공간을 확보 후 5 ㎜의 두께로 잘러 두 셀을 접합 후 80 ℃에서 열을 가하여 접합하였다. 미리 준비되어진 전해액을 양 대각선 방향 빈 공간에 주사기를 이용하여 주입 후 서린(솔라로닉스, surlyn)을 이용 밀봉 후 효율 측정에 임하였다.
<1-4>
FE
-
SEM
관찰에 의한
티타니아
졸 입자의 분산도 및 입자 크기 조사
상기 실시예 <1-2>에서 제조된 티타니아 박막을 FE-SEM 관찰하여, 입자의 분산도 및 입자 크기를 관찰하였다. 관찰결과 도 6에 나타난 바와 같이, 숙성시간이 0 시간인 것(a, c)에서는 큰 입자 크기(평균 >50nm)의 루타일상 결정상이 관찰된 것에 반하여, 숙성시간이 72 시간(b, d)에서는 작은 입자 크기(평균 >25nm)의 아나타제 결정상이 관찰되었고, 박막에 고르게 분산된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 숙성온도가 40℃인 것(a, b)에 비하여 90℃(c, d)인 경우에서 역시 같은 결과를 얻을 수 있었다.
<1-5> : 염료감응형 태양전지의 효율 측정
실시예 <1-3>에서 제조된 염료감응형 태양전지의 효율을 측정하였다.
한편, 본 실험에서는 숙성 시간의 임계치를 측정하기 위하여, 숙성 시간을 120h 까지 확대하여 실시하였다.
실험결과, 숙성 시간 및 숙성 온도를 달리하여 제조된 티타니아 입자를 이용한 제작된 염료 감응형 태양전지의 전류 전압 곡선 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 숙성 단계를 도입하지 않은 것(O h)에 비하여 숙성단계를 도입한 것(24 h, 72 h, 120h)에서 좋은 효율을 나타내었으며, 특히, 90℃, 72시간의 숙성 조건에서 얻은 입자의 경우 좋은 효율을 보였다.
| 숙성시간 | Isc, ㎃/㎠ | Voc, V | FF(Fill factor) | η, % | |
| 40℃ | 0 h | 6.68 | 0.64 | 0.62 | 2.64 |
| 24 h | 10.01 | 0.64 | 0.62 | 3.94 | |
| 72 h | 10.32 | 0.63 | 0.61 | 3.96 | |
| 120 h | 11.54 | 0.64 | 0.62 | 4.56 | |
| 90℃ | 0 h | 10.63 | 0.62 | 0.55 | 3.66 |
| 24 h | 12.56 | 0.60 | 0.54 | 4.06 | |
| 72 h | 12.77 | 0.62 | 0.59 | 4.63 | |
| 120 h | 12.28 | 0.59 | 0.56 | 4.05 |
실험예
2 :
티타니아
졸 입자 제조시 건조 단계의 도입이 입자에 미치는 영향 조사
<2-1>
XRD
패턴 조사
실험예 1의 숙성 단계를 도입하여 제조한 티타니아 졸 입자는, 기존에 비하여 분산도, 입자 크기, 입자 결정성 및 전류 밀도에서 향상되는 효과를 나타내었으나, 숙성시켜 제조한 티타니아 졸을 소성시켜 결정성을 얻은 입자를 이용하기 때문에 입자끼리 응집하는 단점이 있었으며, 이러한 결과는 광전극 제조시 광투과성이 떨어지는 것으로 귀결되었다. 따라서, 상기 공정을 보다 개량하기 위하여, 본 실험예에서는 숙성하여 제조된 티타니아 졸을 소성시키는 것이 아닌, 70℃에서 2일간 건조하는 단계를 통하여 입자를 제조하였고, XRD 패턴을 비교하여 입자에 미치는 영향을 조사하였다.
실험결과, 소성된 TiO2 입자에서 루타일 (rutile) 상이 관찰되는 반면(도 8 참조), 건조된 TiO2 입자에서는 대부분 아나타제(anatase)상으로 존재함을 알 수 있었다(도 9 참조).
<2-2>
광전극의
표면 형상 조사
티타니아 졸 입자의 제조시, 건조 단계의 도입이 투명성에 영향을 미치는지 관찰하기 위하여, 티타니아 졸을 건조시켜 결정성을 얻은 입자와 소성시켜 얻은 입자를 이용하여 박막을 제조하고, 표면 형상을 조사함으로써 투명성을 평가하였다.
실험결과, 도 10에 나타난 바와 같이 미리 소성된 티타니아 입자를 이용한 박막은 뒷면이 비쳐지지 않음에 비하여, 건조된 티티니아 입자를 이용한 박막은 뒷면의 줄무늬가 보여 높은 투명성을 나타냄을 알 수 있었다.
결론적으로, 본 발명의 건조된 티나니아 졸 입자를 이용할 경우, 응용성이 넓은 투명하고 높은 효율을 가진 박막을 제조할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있었다.
<2-3>
광전극
박막의
FE
-
SEM
관찰
건조된 졸 입자 이용의 타당성을 검증하기 위해, 소성하여 제조한 졸 입자를 이용한 박막과 건조된 졸 입자를 이용한 박막을 FE-SEM 관찰하였다. 티타니아 박막은 상기 실험예 <1-2>와 동일한 방법으로 제조하였다.
실험결과 도 11에 나타난 바와 같이, 소성된 졸 입자를 이용한 경우(좌측)에 비하여, 건조된 졸 입자의 사용시(우측) 20 nm 안팍의 입자들이 잘 분산되어 있으며, 염료의 다량 흡착이 가능한 미세한 메조 포어가 잘 발달되어 있음을 알 수 있었다. 또한 이렇게 제작된 박막의 두께는 6.5 ㎛로 염료감응형 태양전지의 광전극으로 사용하기에 적합함을 알 수 있었다.
실험예
3 :
P25
로 제작된 염료감응형 태양전지와 본 발명의 최적화된
티타니아
입자로 제작된 염료감응형 태양전지의 효율 비교
본 발명에서 합성된, 즉 숙성 단계(90℃에서 72시간 숙성)와 건조 단계(70℃에서 2일간 건조)를 모두 도입하여 제조한 티타니아 졸 입자로 제작된 염료감응형 태양전지와 기존 상업용으로 널리 사용되는 P25로 제작된 염료감응형 태양전지에서 동일 페이스트 조건하에 전류 효율을 비교하였다.
실험결과, 도 13에 나타난 바와 같이, 상업용 TiO2 P25(Degussa, Germany)로 제작된 광전극에 비하여 본 발명의 티타니아 졸 입자를 이용한 경우 전류밀도가 크게 증가하여 높은 효율을 보임을 알 수 있다.
도 1은 염료감응형 태양전지용 티타니아 광전극의 제작 단계까지의 절차를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 티타니아 졸의 합성 장치이다.
도 3은 광전극에서 티타니아 박막을 코팅하기 위한 코팅법 중 본 실험에 사용된 스퀴즈 코팅 방법이다.
도 4는 염료감응형 태양전지의 단위셀 제작방법을 도식화한 것이다.
도 5는 본 발명에서 사용된 염료감응형 태양전지의 효율 측정에 사용되어진 솔라 시뮬레이터 장치이다.
도 6은 숙성조건에 따른 티타니아 졸 입자의 특성을 관찰하기 위하여 실시한 FE-SEM 사진이다.
도 7은 본 발명에서 합성된 티타니아 졸의 숙성 시간 및 온도의 조건하에 조작하여 얻은 각각의 샘플을 500℃에서 1시간 미리 소성시켜 얻은 입자를 이용 제작된 염료 감응형 태양전지의 전류 전압 곡선 그래프이다.
도 8은 숙성한 다음 소성시켜 제조한 티타니아 입자의 XRD 패턴 결과이다(a: 40℃에서 숙성하여 제조한 티타니아 입자, b: 90℃에서 숙성하여 제조한 티타니아 입자).
도 9는 숙성한 다음 건조시켜 제조한 티나티나 입자의 XRD 패턴 결과이다(a: 40℃에서 숙성하여 제조한 티타니아 입자, b: 90℃에서 숙성하여 제조한 티타니아 입자).
도 10은 미리 소성된 티타니아 입자를 이용 박막을 코팅한 경우와 티타니아 졸입자를 건조한 경우의 광전극의 표면 형상 사진이다.
도 11은 건조된 졸 입자 이용의 타당성을 검증하기 위해, 소성되어 코팅된 광전극의 박막(좌측)과 건조된 졸 입자를 사용을 한 박막(우측) FE-SEM 사진을 촬영한 결과이다.
도 12는 본 발명에 따른 티타니아 졸 입자로 제조한 박막의 두께를 측정한 결과이다.
도 13은 본 발명에서 합성된 티타니아 졸의 건조입자로 제작된 염료감응형 태양전지와 기존 상업용으로 널리 사용되는 P25로 제작된 염료감응형 태양전지에서 동일 페이스트 조건하에 비교한 전류전압 곡선 그래프이다.
Claims (11)
- a) 금속알콕사이드 화합물에 물을 첨가하여 가수분해 및 축중합 반응시키는 단계;b) 상기 a)단계의 반응물을 숙성(aging)시키는 단계; 및c) 상기 b)단계의 반응물을 해교(peptization)시키는 단계를 포함하는 입자크기를 조절하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속알콕사이드 화합물은 티타니움 테트라 이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide), 티타니움 테트라클로라이드(Titanium Tetrachloride), 티타니움 나이트레이트(titanium nitrate) 및 티타니움 설페이트(titanium sulfate) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속알콕사이드 화합물과 물의 몰비는 0.005mol 내지 0.05mol alkoxide/mol H2O인 것을 특징으로 하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 b)단계의 숙성은 40℃ 내지 99℃에서 10분 내지 120시간 동안 진행함을 특징으로 하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 b)단계의 숙성은 40℃ 내지 90℃에서 24시간 내지 120시간 동안 진행함을 특징으로 하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 c)단계의 해교는 질산, 염산, 아세트산 및 수산화암모늄으로 이루어진 중에서 선택된 것으로, 전해질 농도는 0.1mol 내지 0.5mol/Ti 해교시키는 것을 특징으로 하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 c)단계에서 해교된 티타니아 졸을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 건조는 50℃ 내지 100℃에서 1 내지 4일간 건조시키는 것을 특징으로 하는 티타니아(TiO2)의 제조방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따라 제조된 티타니아(TiO2)를 기판에 코팅한 다음 소성시키는 단계를 포함하는 염료감응형 태양전지용 광전극의 제조방법.
- 제9항에 따른 제조방법에 의해 제조되어 아나타제 결정상으로 분포하고, 10nm 내지 20nm인 입자로 이루어진 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지용 광전극.
- 제10항에 따른 광전극을 채용한 염료감응형 태양전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080006060A KR20090080205A (ko) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | 숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법, 및 이를 이용한염료감응형 태양전지용 광전극 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080006060A KR20090080205A (ko) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | 숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법, 및 이를 이용한염료감응형 태양전지용 광전극 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090080205A true KR20090080205A (ko) | 2009-07-24 |
Family
ID=41291341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080006060A KR20090080205A (ko) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | 숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법, 및 이를 이용한염료감응형 태양전지용 광전극 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20090080205A (ko) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101138054B1 (ko) * | 2010-06-28 | 2012-04-23 | 현대하이스코 주식회사 | 염료감응형 태양전지용 이산화티타늄 페이스트 제조 방법 |
| WO2013062269A1 (ko) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 주식회사 동진쎄미켐 | 염소 이온이 흡착된 이산화티탄 나노입자 및 이의 제조방법 |
| WO2013074812A1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | Cristal Usa Inc. | Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and process for their production |
| KR101297627B1 (ko) * | 2010-07-06 | 2013-08-19 | 한국세라믹기술원 | 이산화티타늄 잉크 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 잉크를 이용한 염료감응형 태양전지 제조 방법 |
| KR101305481B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2013-09-06 | 광주대학교산학협력단 | 염료감응 태양전지용 고투명성 이산화티타늄 페이스트 제조방법 |
| KR101347702B1 (ko) * | 2011-12-12 | 2014-01-10 | 포항공과대학교 산학협력단 | 계층구조 이산화티탄 분말 제조방법 및 이를 이용한 양자점 감응형 태양전지 제조방법 |
| KR101409056B1 (ko) * | 2011-04-28 | 2014-06-20 | 조선대학교산학협력단 | 염료감응형 태양전지의 광전극용 조성물 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지 |
| CN112429768A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-02 | 厦门大学 | 一种类花状二氧化钛纳米线及其制备方法和应用 |
-
2008
- 2008-01-21 KR KR1020080006060A patent/KR20090080205A/ko active Search and Examination
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101138054B1 (ko) * | 2010-06-28 | 2012-04-23 | 현대하이스코 주식회사 | 염료감응형 태양전지용 이산화티타늄 페이스트 제조 방법 |
| KR101297627B1 (ko) * | 2010-07-06 | 2013-08-19 | 한국세라믹기술원 | 이산화티타늄 잉크 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 잉크를 이용한 염료감응형 태양전지 제조 방법 |
| KR101409056B1 (ko) * | 2011-04-28 | 2014-06-20 | 조선대학교산학협력단 | 염료감응형 태양전지의 광전극용 조성물 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지 |
| WO2013062269A1 (ko) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 주식회사 동진쎄미켐 | 염소 이온이 흡착된 이산화티탄 나노입자 및 이의 제조방법 |
| WO2013074812A1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | Cristal Usa Inc. | Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and process for their production |
| US8900705B2 (en) | 2011-11-16 | 2014-12-02 | Cristal Usa Inc. | Mesoporous titanium dioxide nanoparticles exhibiting bimodal pore size distributions and process for their production |
| US9260318B2 (en) | 2011-11-16 | 2016-02-16 | Cristal Usa Inc. | Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and process for their production |
| KR101347702B1 (ko) * | 2011-12-12 | 2014-01-10 | 포항공과대학교 산학협력단 | 계층구조 이산화티탄 분말 제조방법 및 이를 이용한 양자점 감응형 태양전지 제조방법 |
| KR101305481B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2013-09-06 | 광주대학교산학협력단 | 염료감응 태양전지용 고투명성 이산화티타늄 페이스트 제조방법 |
| CN112429768A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-02 | 厦门大学 | 一种类花状二氧化钛纳米线及其制备方法和应用 |
| CN112429768B (zh) * | 2020-11-11 | 2022-02-18 | 厦门大学 | 一种类花状二氧化钛纳米线及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Muniz et al. | Synthesis and characterization of mesoporous TiO2 nanostructured films prepared by a modified sol–gel method for application in dye solar cells | |
| Kakiuchi et al. | Enhanced photoelectrochemical performance of ZnO electrodes sensitized with N-719 | |
| Kim et al. | Characteristics of low-temperature annealed TiO2 films deposited by precipitation from hydrolyzed TiCl4 solutions | |
| KR100838158B1 (ko) | 메조 다공성 금속산화물 박막을 포함하는 염료감응태양전지용 광전극 및 이의 제조방법 | |
| Fan et al. | Effects of paste components on the properties of screen-printed porous TiO2 film for dye-sensitized solar cells | |
| Park et al. | Facile fabrication of vertically aligned TiO 2 nanorods with high density and rutile/anatase phases on transparent conducting glasses: high efficiency dye-sensitized solar cells | |
| JP3692472B2 (ja) | 導電性酸化チタンポーラス厚膜の低温合成 | |
| Chen et al. | Preparation and Characterization of Pure Rutile TiO2 Nanoparticles for Photocatalytic Study and Thin Films for Dye‐Sensitized Solar Cells | |
| KR20090080205A (ko) | 숙성 및 해교를 통한 티타니아의 제조방법, 및 이를 이용한염료감응형 태양전지용 광전극 | |
| KR100945742B1 (ko) | 염료감응형 태양전지의 광전극 제조방법 | |
| JP2009032663A (ja) | 中空球状の金属酸化物ナノ粒子を含む色素増感太陽電池用の光電極及びその製造方法 | |
| Roh et al. | Preparation of TiO 2 nanowires/nanotubes using polycarbonate membranes and their uses in dye-sensitized solar cells | |
| Bahramian | High conversion efficiency of dye-sensitized solar cells based on coral-like TiO2 nanostructured films: synthesis and physical characterization | |
| KR101084208B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 광전극, 그 제조방법 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| CN101354971A (zh) | 掺杂金属的染料敏化TiO2纳晶薄膜光电极的制备方法 | |
| Arunkumar et al. | Design and fabrication of novel Tb doped BaTiO3 thin film with superior light-harvesting characteristics for dye sensitized solar cells | |
| KR101020493B1 (ko) | 염료감응형 태양전지용 구형 구조체의 제조방법 | |
| US9663382B2 (en) | Method of synthesizing anatase TiO2 nanosheets | |
| Nien et al. | Investigation of Dye-Sensitized Solar Cell With Photoanode Modified by TiO₂-ZnO Nanofibers | |
| CN104071833A (zh) | 一种锐钛矿型TiO2纳米片的制备方法及应用 | |
| Shobana et al. | Investigation on the performance of nanostructure TiO2 bi-layer as photoanode for dye sensitized solar cell application | |
| KR100830786B1 (ko) | 산화타이타늄 입자, 이 산화타이타늄 입자를 이용한 광전 변환 소자 및 그 산화타이타늄 입자의 제조방법 | |
| CN101465215A (zh) | 纳米晶介孔TiO2厚膜材料的制备方法 | |
| KR101147453B1 (ko) | 가지형 공중합체를 템플레이트로 이용한 메조기공 이산화티타늄의 제조방법 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지 | |
| Wang et al. | Dye-sensitized solar cell using a TiO2 nanocrystalline film electrode prepared by solution combustion synthesis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| AMND | Amendment | ||
| B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20091118 Effective date: 20110323 |