KR20100005591A - A sealling for sub-moduledye of sensitized solar cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sealing method for a dye-sensitive solar cell sub module is provided to prevent crack of the sealing part by reducing the thermal expansion difference between the substrate and the sealant. CONSTITUTION: A dye-sensitive solar cell sub module comprises conductive transparent electrodes, a transition metal oxide porous layer, and a catalyst thin film electrode(40). The conductive transparent electrodes are formed on the inner surfaces of upper and lower transparent substrates(10a,10b) facing each other. The transition metal oxide porous layer adsorbs the dye formed on one side of the conductive transparent electrode. The catalyst thin film electrode is formed on the other side of the conductive transparent electrode. A sealing method for the dye-sensitive solar cell sub module comprises the steps of applying metal organic seam on the upper or lower transparent substrates, arranging the upper and lower transparent substrates, and performing heat-treatment of the metal organic seam.

Description

염료감응 태양전지 서브모듈 {A SEALLING FOR SUB-MODULEDYE OF SENSITIZED SOLAR CELL}Dye-Sensitized Solar Cell Submodule {A SEALLING FOR SUB-MODULEDYE OF SENSITIZED SOLAR CELL}

본 발명은 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판과 봉지제 사이의 열팽창율의 차이가 적어 봉지부 균열을 방지할 수 있으며, 종래 봉지방법과 비교하여 기밀성, 내화화학성이 우수하며, 이를 통하여 염료감응 태양전지의 내구성 및 성능 안정화를 도모할 수 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule, and more particularly, a small difference in thermal expansion rate between the substrate and the encapsulant can prevent encapsulation cracking, and it is airtight and fireproof in comparison with a conventional encapsulation method. The present invention relates to a method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule, which is excellent in chemical properties and can thereby stabilize durability and performance of the dye-sensitized solar cell.

1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조단가가 현저기 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 실리콘 태양전지와 달리 염료감응태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.Since the development of the dye-sensitized nanoparticle titanium oxide solar cell by the team of Michael Gratzel of the Swiss National Lausanne Institute of Advanced Technology (EPFL) in 1991, much work has been done in this area. Dye-sensitized solar cells have the potential to replace conventional amorphous silicon solar cells because their manufacturing cost is significantly lower than conventional silicon-based solar cells. Unlike silicon solar cells, dye-sensitized solar cells absorb visible light It is a photoelectrochemical solar cell mainly composed of a dye molecule capable of generating electron-hole pairs and a transition metal oxide that transfers generated electrons.

일반적인 염료감응 태양전지의 단위 셀 구조는 상, 하부 투명한 기판과 그 투명기판의 표면에 각각 형성되는 도전성 투명전극을 기본으로 하여, 제1전극에 해당하는 일 측의 도전성 투명전극위에는 그 표면에 염료가 흡착된 전이금속 산화물 다공질 층이 형성되어지고, 제2전극에 해당하는 타 측 도전성 투명전극 위에는 촉매박막전극이 형성되어지며, 상기 전이금속 산화물, 예를 들면 TiO2, 다공질 전극과 촉매박막전극 사이에는 전해질이 충진되어지는 구조를 가진다. 즉, 염료감응 태양전지는 정공전달 매개로서 전해질을 사용하며, 염료감응 태양전지의 전해질 의존성은 전해질의 확산속도에 의존하며, 확산속도는 액체상태의 유기용매나 이온액체전해질이 반고체형이나 고체형에 비교하여 확산속도가 크며 따라서 광전변환효율 성능이 우수하다. 그러나 이와 같은 액상전해질은 외부온도, 환경에 따라 증발하기 쉬우며, 누액이 발생하여 염료감응 태양전지의 성능을 저하시키기 쉬우므로, 이와 같은 전해액의 누액이 발생하는 것을 막아야 하는데, 이러한 누액은 주로 불완전한 봉지부나 전해질 주입구에서 발생한다. The unit cell structure of a general dye-sensitized solar cell is based on the upper and lower transparent substrates and the conductive transparent electrodes formed on the surfaces of the transparent substrates, respectively. The porous metal layer having the adsorbed transition metal is formed, and the catalyst thin film electrode is formed on the other conductive transparent electrode corresponding to the second electrode, and the transition metal oxide, for example, TiO 2 , the porous electrode and the catalyst thin film electrode It has a structure in which electrolyte is filled in between. That is, the dye-sensitized solar cell uses an electrolyte as a hole transport medium, and the electrolyte dependence of the dye-sensitized solar cell depends on the diffusion rate of the electrolyte, and the diffusion rate is a semi-solid or solid type in the liquid organic solvent or the ionic liquid electrolyte. Compared with the diffusion speed, the photoelectric conversion efficiency is excellent. However, such a liquid electrolyte is easy to evaporate according to the external temperature and environment, and since leakage occurs, it is easy to reduce the performance of the dye-sensitized solar cell. Therefore, leakage of such an electrolyte must be prevented, which is mainly incomplete. Occurs in the encapsulation or electrolyte inlet.

종래 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지는 주로 레진 또는 무기접착제를 열처리하여 봉지하는 방법이 사용되었으나, 유리기판과 봉지제와의 열팽창계수의 차이가 커서 열처리를 통한 봉지시 완전한 기밀을 확보하기가 어려웠으며, 레진의 경우 내화학성 및 내구성이 떨어져 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.Conventionally, the encapsulation of the dye-sensitized solar cell submodule is mainly performed by heat-treating the resin or inorganic adhesive. However, the difference in the coefficient of thermal expansion between the glass substrate and the encapsulant is large, making it difficult to ensure complete airtightness during encapsulation through heat treatment. In addition, in the case of resin, there was a problem that the lifespan was shortened due to poor chemical resistance and durability.

따라서 이와 같은 봉지부의 결합강도를 향상시키고, 내화학성 및 내구성을 향상시켜 봉지부의 결함을 방지하기 위하여 봉지부의 개선이 필요한 실정이다.Therefore, in order to improve the bonding strength of such an encapsulation part, and to improve chemical resistance and durability, an improvement of the encapsulation part is required.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 기판과 봉지제 사이의 열팽창율의 차이가 적어 봉지부 균열을 방지할 수 있으며, 종래 봉지방법과 비교하여 기밀성, 내화화학성이 우수하며, 이를 통하여 염료감응 태양전지의 내구성 및 성능 안정화를 도모할 수 있는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 염료감응 태양전지 서브모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention has a small difference in thermal expansion rate between the substrate and the encapsulant to prevent cracks in the encapsulation portion, and has excellent airtightness and fire resistance chemical resistance as compared with the conventional encapsulation method. An object of the present invention is to provide a method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule and a dye-sensitized solar cell submodule manufactured by the above method, which can aim to stabilize durability and performance of a dye-sensitized solar cell.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

상, 하부 투명 기판, 상기 기판의 마주보는 내측 표면에 각각 형성되는 도전성 투명전극, 상기 도전성 투명전극의 일 측에 형성되는 염료가 흡착된 전이금속 산화물 다공질 층 및, 상기 도전성 투명전극의 타 측에 형성되는 촉매박막전극을 포함하고, 상기 상, 하부 투명 기판의 가장자리를 봉지하여 기밀 되는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법에 있어서, Upper and lower transparent substrates, conductive transparent electrodes formed on opposite inner surfaces of the substrate, a transition metal oxide porous layer adsorbed with a dye formed on one side of the conductive transparent electrode, and the other side of the conductive transparent electrode. In the method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule comprising a catalyst thin film electrode to be formed, which is sealed by sealing the edges of the upper and lower transparent substrates,

상기 봉지가 금속 유기물 솔을 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법을 제공한다.The encapsulation provides a method for encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule, wherein the encapsulation is performed by heat treating a metal organic brush.

바람직하기로는 상기 금속 유기물 솔이 Si-알콕사이드, Si-아세테이트, Ti-알콕사이드, 또는 Ti-아세테이트인 것이 좋다.Preferably, the metal organic sol is Si-alkoxide, Si-acetate, Ti-alkoxide, or Ti-acetate.

또한 본 발명은 상기 방법에 의하여 봉지된 염료감응 태양전지 서브모듈을 제공한다.The present invention also provides a dye-sensitized solar cell submodule encapsulated by the above method.

본 발명의 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법은 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법은 기판과 봉지제 사이의 열팽창율의 차이가 적어 봉지부 균열을 방지할 수 있으며, 종래 봉지방법과 비교하여 기밀성, 내화화학성이 우수하며, 이를 통하여 염료감응 태양전지의 내구성 및 성능 안정화를 도모할 수 있다.In the method of encapsulating the dye-sensitized solar cell submodule of the present invention, the method of encapsulating the dye-sensitized solar cell submodule has a small difference in thermal expansion rate between the substrate and the encapsulant, thereby preventing cracks in the encapsulation portion, compared with the conventional encapsulation method. It is excellent in airtightness and fire-resistance chemical resistance, and can thereby stabilize durability and performance of dye-sensitized solar cells.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법은The encapsulation method of the dye-sensitized solar cell submodule of the present invention

상, 하부 투명 기판, 상기 기판의 마주보는 내측 표면에 각각 형성되는 도전성 투명전극, 상기 도전성 투명전극의 일 측에 형성되는 염료가 흡착된 전이금속 산화물 다공질 층 및, 상기 도전성 투명전극의 타 측에 형성되는 촉매박막전극을 포함하고, 상기 상, 하부 투명 기판의 가장자리를 봉지하여 기밀 되는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법에 있어서, Upper and lower transparent substrates, conductive transparent electrodes formed on opposite inner surfaces of the substrate, a transition metal oxide porous layer adsorbed with a dye formed on one side of the conductive transparent electrode, and the other side of the conductive transparent electrode. In the method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule comprising a catalyst thin film electrode to be formed, which is sealed by sealing the edges of the upper and lower transparent substrates,

상기 봉지가 금속 유기물 솔을 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The encapsulation is characterized in that the heat treatment of the metal organic brush.

이에 대한 상세한 설명은 도면을 참고하여 설명한다. Detailed description thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법에 대한 구체적인 예는 도 2에 도시한 바와 같다. Specific examples of the encapsulation method of the dye-sensitized solar cell submodule of the present invention are as shown in FIG.

즉, 도 1에 종래의 예를 도시한 바와 같이, 종래의 염료감응 태양전지 단위 셀의 경우에는 투명 기판의 결합에 있어서, 레진 또는 무기접착제를 도포하고 이를 열처리하여 결합하는 방식을 적용하였으나, 이는 레진 또는 무기 접착제와 기판(통상 유리)과 열팽창계수가 차이가 커서 열처리시 견고한 접착이 이루어지지 않아, 봉지 부분에서의 결함이 전해질 누액을 야기해 결함을 발생시키는 요인이 되어왔다.That is, as shown in the conventional example in FIG. 1, in the case of the conventional dye-sensitized solar cell unit cell, a method of applying a resin or an inorganic adhesive and applying heat treatment to the bonding of the transparent substrate is applied, Since the coefficient of thermal expansion differs from resin or inorganic adhesives and the substrate (usually glass), there is no strong adhesion during heat treatment, and defects in the encapsulation portion have caused electrolyte leakage and cause defects.

따라서 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 상기 봉지를 기판과 열팽창계수가 극히 적은 금속유기물 솔을 이용하여 봉지함으로써 봉지부의 결함을 방지할 수 있다.Accordingly, the present invention is to solve this problem, it is possible to prevent the defect of the encapsulation by encapsulating the encapsulation using a substrate and a metal organic brush having a very small thermal expansion coefficient.

본 발명의 염료감응 태양전지 서브모듈 봉지방법에 대한 구체적인 예로는 도 2에 도시한 바와 같다. 즉 본 발명에서 염료감응 태양전지 서브모듈 봉지는 열처리된 금속유기물 솔에 의하여 이루어지는 것이다. Specific examples of the dye-sensitized solar cell submodule encapsulation method of the present invention are as shown in FIG. That is, in the present invention, the dye-sensitized solar cell submodule encapsulation is made by heat treated metal organic brush.

본 발명에서 상기 금속유기물 솔은 바람직하기로는 Si-알콕사이드, Si-아세테이트, Ti-알콕사이드, 또는 Ti-아세테이트인 것이 좋으며, 더욱 바람직하기로 기판이 유리인 경우 Si-알콕사이드 또는 Si-아세테이트를 사용하는 것이 좋다. 이 경우 유리기판과 봉지제 사이의 열팽창계수의 차이가 적어 더욱 봉지의 신뢰성을 확보할 수 있다.In the present invention, the metal organic sol is preferably Si-alkoxide, Si-acetate, Ti-alkoxide, or Ti-acetate, and more preferably, Si-alkoxide or Si-acetate is used when the substrate is glass. It is good. In this case, the difference in the coefficient of thermal expansion between the glass substrate and the encapsulant is small, so that the reliability of the encapsulation can be further ensured.

본 발명에서 상기 금속유기물 솔은 봉지하고자 하는 상판 또는 하판의 어느 것에나 도포할 수 있으며, 상판 및 하판 모두에 도포할 수도 있다. 바람직하기로는 하판에 도포하는 것이 바람직하다. 상기 도포는 공지의 도포방법이 적용될 수 있음은 물론이며, 바람직하기로는 스크린프린팅이 좋다.In the present invention, the metal organic brush may be applied to any of the upper or lower plate to be encapsulated, and may be applied to both the upper and lower plates. It is preferable to apply | coat to a lower board preferably. Of course, the coating is a well-known coating method can be applied, of course, screen printing is preferred.

본 발명에서는 상기 금속유기물 솔을 기판에 도포한 후 상판과 하판을 정열 하고 금속유기물 솔이 도포된 부위를 열처리하여 봉지가 이루지는 바, 상기 열처리는 공지의 방법이 적용될 수 있음은 물론이며, 바람직하기로는 레이저를 이용한 열처리방법이 좋다.In the present invention, after the metal organic brush is applied to the substrate, the top and bottom plates are aligned, and the encapsulation is achieved by heat-treating the metal organic brush coated portion. Of course, a known method may be applied. The heat treatment method using a laser is good.

또한 본 발명은 상기 방법에 의하여 봉지된 염료감응 태양전지 서브모듈을 제공하는 바, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 서브모듈은 상판과 하판의 봉지가 기판과 열팽창계수의 차이가 적은 금속유기물로 봉지되어 내화학성 및 내구성이 우수하며, 봉지부의 결함이 방지되어 수명이 길어지는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a dye-sensitized solar cell submodule encapsulated by the above method, the dye-sensitized solar cell submodule according to the present invention is a bag of the top plate and the bottom plate is encapsulated with a metal organic matter less difference between the substrate and the thermal expansion coefficient It is excellent in chemical resistance and durability, and the defect of the encapsulation part is prevented, and the life is long.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 상세한 설명, 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.The present invention described above is not limited to the above detailed description and examples, and various modifications and changes of those skilled in the art are possible without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Of course it is also included within the scope of the present invention.

도 1은 종래의 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지구조에 대한 단면구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. (도전성 투명전극 미도시)1 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the encapsulation structure of a conventional dye-sensitized solar cell submodule. (Conductive transparent electrode not shown)

도 2는 본 발명의 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지구조에 대한 일 실시예의 단면구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of an embodiment of the encapsulation structure of the dye-sensitized solar cell submodule of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10a: 상면 유리 10b: 하면 유리10a: top glass 10b: bottom glass

30: 이산화티타늄입자 및 염료 40: 촉매전극30 titanium dioxide particles and dye 40 catalyst electrode

70: 전해질 70: electrolyte

Claims (7)

상, 하부 투명 기판, 상기 기판의 마주보는 내측 표면에 각각 형성되는 도전성 투명전극, 상기 도전성 투명전극의 일 측에 형성되는 염료가 흡착된 전이금속 산화물 다공질 층 및, 상기 도전성 투명전극의 타 측에 형성되는 촉매박막전극을 포함하고, 상기 상, 하부 투명 기판의 가장자리를 봉지하여 기밀 되는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법에 있어서, Upper and lower transparent substrates, conductive transparent electrodes formed on opposite inner surfaces of the substrate, a transition metal oxide porous layer adsorbed with a dye formed on one side of the conductive transparent electrode, and the other side of the conductive transparent electrode. In the method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule comprising a catalyst thin film electrode to be formed, which is sealed by sealing the edges of the upper and lower transparent substrates, 상기 봉지가 금속 유기물 솔을 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법.The encapsulation method of a dye-sensitized solar cell submodule, wherein the encapsulation is performed by heat treating a metal organic brush. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 유기물 솔은 Si-알콕사이드, Si-아세테이트, Ti-알콕사이드, 또는 Ti-아세테이트인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법.The metal organic sol is Si-alkoxide, Si-acetate, Ti-alkoxide, or Ti-acetate encapsulation method of a dye-sensitized solar cell sub-module, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 유리이고, 상기 금속 유기물 솔은 Si-알콕사이드, 또는 Si-아세테이트인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법.And the substrate is glass, and the metal organic sol is Si-alkoxide, or Si-acetate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 유리물 솔을 상판 또는 하판에 도포 후 상판과 하판을 정열하고, 도포된 금속 유리물 솔 부분을 열처리하여 봉지가 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응 대턍전지 서브모듈의 봉지방법.The method of encapsulating a dye-sensitized battery cell module, characterized in that the top and bottom plates are aligned after the metal glass brush is applied to the upper plate or the lower plate, and the sealing is performed by heat-treating the coated metal glass brush part. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 금속 유기물 솔의 기판에의 도포는 스크린프린팅법에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법.The method of encapsulating the dye-sensitized solar cell submodule, characterized in that the coating of the metal organic brush on the substrate is performed by a screen printing method. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 열처리는 레이저에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 염료감응 태양전지 서브모듈의 봉지방법.The heat treatment is a method of encapsulating a dye-sensitized solar cell submodule, characterized in that made by a laser. 제1항에 의하여 봉지된 염료감응 태양전지 서브모듈.The dye-sensitized solar cell submodule encapsulated by claim 1.
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