KR20100118472A - Rear spoiler with dye-sensitized solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리어 스포일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 기류를 조절하는 리어 스포일러의 기능을 저하시키지 않으면서 다른 기능을 하는 전자장치가 견고하게 결합된 리어 스포일러에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rear spoiler, and more particularly, to a rear spoiler in which electronic devices that perform other functions without deteriorating the function of a rear spoiler for controlling the air flow of a vehicle are firmly coupled.
자동차의 리어 스포일러는 고속 주행시 안정적인 주행을 돕기 위한 보조기구이다. 자동차는 차체의 전체적인 형상이 유선형으로 이루어져 있어 고속 주행시에 기류가 밑면보다 윗면이 빠르게 형성되는데, 베르누이 정리에 따라 차가 위쪽 방향으로 힘을 받게 되어 주행 안정성이 낮아진다. 리어 스포일러는 이러한 기류를 조절하여 주행 안정성을 개선하는 장치로서, 특히 뒷바퀴에 걸리는 하중을 증가시키기 위하여 통상적으로 자동차의 뒤 부분에 설치된다.The rear spoiler of the car is an auxiliary device to help stable driving at high speeds. Since the overall shape of the car is streamlined, the airflow is formed faster than the bottom of the vehicle at high speeds, and according to Bernoulli's theorem, the car is forced upward and the driving stability is lowered. The rear spoiler is a device that regulates this airflow to improve driving stability, and is usually installed at the rear of a vehicle, especially to increase the load on the rear wheels.
도 1의 (a)와 (b)는 각각 리어 스포일러가 장착된 자동차와, 리어 스포일러의 단면 및 기류를 도시한 것이다. 도 1의 (a)를 참조하면, 리어 스포일러(101)는 자동차(100)의 트렁크(102) 상부에 횡 방향으로 가로질러 설치된다. 도 1의 (b)를 참조하면, 리어 스포일러(101)의 단면은 아래쪽이 볼록한 유선형이고, 자동차의 주 행 중에 주행방향과 반대 방향으로 기류가 형성된다. 위쪽으로 흐르는 기류와 아래쪽으로 흐르는 기류는 스포일러(101)의 후미에서 만나게 되는데, 아래쪽으로 흐르는 기류는 위쪽으로 흐르는 기류보다 이동거리가 더 길어지므로 속도 또한 빠르게 된다. 따라서 베르누이 정리에 따라 기류의 흐름이 빠른 리어 스포일러(101)의 아래쪽으로 압력이 발생하고 뒷바퀴에 하중을 전달하여 안정적인 주행을 돕게 되는 것이다.(A) and (b) of FIG. 1 respectively show a cross section and air flow of a vehicle equipped with a rear spoiler and a rear spoiler. Referring to Figure 1 (a), the
자동차는 엔진에 시동을 걸거나 기타 엔진의 작동을 위하여 전기가 소모된다. 이러한 전기는 엔진의 동력을 전기에너지로 변환시키는 제너레이터에 의하여 생성되고, 이를 납 충전지와 같은 전지에 충전시켜 사용하게 된다. 최근에는 자동차 내에 오디오나 DMB TV와 같은 편의기기가 많이 설치되고, 이러한 편의기기의 사용은 자동차의 주행 중이 아닌 주차 중에도 많이 이루어지고 있다. 다만, 엔진의 구동없이 장시간 전자기기를 사용하면 충전지의 전기가 방전되어 다시 엔진에 시동을 걸 수 없는 상태가 되고, 또한 충전지의 완전한 방전은 충전지의 수명을 단축시키게 되는 문제점도 가지고 있다. 상기와 같은 문제점은 자동차에 자체 발전이 가능한 보조전원을 설치하여 해결될 수 있다. The car consumes electricity to start the engine or to operate other engines. This electricity is generated by a generator that converts the power of the engine into electrical energy, which is used to charge a battery such as a lead rechargeable battery. Recently, a lot of convenience devices such as audio or DMB TV is installed in a car, and the use of such a convenience device is made even during parking, not driving of a car. However, when the electronic device is used for a long time without driving the engine, the rechargeable battery is discharged and the engine cannot be started again, and the complete discharge of the rechargeable battery also shortens the life of the rechargeable battery. The above problems can be solved by installing an auxiliary power source capable of self-generating in a vehicle.
태양전지는 자동차의 보조전원의 역할을 효과적으로 수행할 수 있는 발전수단이 될 수 있다. 태양전지와 같은 보조전원은 자동차의 외부에 장착되어 태양광과 같은 외부광을 받아들일 수 있도록 설치되어야 하는데, 리어 스포일러는 자동차의 출시 후에 별도의 장착과정을 거쳐 자동차에 설치될 수 있으므로 태양전지가 장착될 수 있는 유리한 위치가 된다. 태양전지는 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치로서, 최근에는 실리콘 태양전지, 유기 태양전지 또는 염료감응형 태양전지와 같이 다양한 종류의 태양전지가 개발되고 있다. 그 중 염료감응형 태양전지는 종래의 실리콘 태양전지에 비하여 에너지 전환효율이 낮은 문제점을 가지고 있지만, 실리콘 태양전지에 비하여 제조비용이 낮고 가시광에 의하여 발전이 가능한 장점을 가지고 있다. 특히 염료감응형 태양전지는 자외선이 아닌 가시광에 의해서도 발전이 가능하므로 자동차가 실내에 주차된 상태에서도 발전이 가능하다는 유리한 점을 가진다. The solar cell may be a power generation means that can effectively perform the role of an auxiliary power source of the vehicle. Auxiliary power sources such as solar cells should be installed outside the car to receive external light such as solar light. The rear spoiler can be installed in the car through a separate mounting process after the launch of the car. There is an advantageous position where it can be mounted. Solar cells are devices for converting light energy into electrical energy. Recently, various kinds of solar cells such as silicon solar cells, organic solar cells, or dye-sensitized solar cells have been developed. Among them, dye-sensitized solar cells have a problem of lower energy conversion efficiency than conventional silicon solar cells. However, dye-sensitized solar cells have low manufacturing costs and can be generated by visible light. In particular, dye-sensitized solar cells have the advantage of being able to generate power even when the vehicle is parked indoors because the power can be generated by visible light instead of ultraviolet light.
태양전지를 리어 스포일러의 상부에 설치하면 태양광의 입사각도에 따라 발전효율이 변화된다. 리어 스포일러의 기능을 고려하면, 리어 스포일러의 설치 각도를 조절하는 것은 불가능하므로 태양광의 입사각도에 큰 영향을 받지 않고 전기 생성 효율이 일정한 염료감응형 태양전지가 장착되는 것이 유리할 것이다. 다만, 현재까지는 리어 스포일러에 태양전지를 설치하거나, 상기와 같은 태양광의 입사각도 문제를 해결하기 위한 연구가 진행된 바는 없다.When the solar cell is installed on the upper side of the rear spoiler, the power generation efficiency is changed according to the incident angle of sunlight. Considering the function of the rear spoiler, since it is impossible to adjust the installation angle of the rear spoiler, it would be advantageous to be equipped with a dye-sensitized solar cell which is not affected by the incident angle of sunlight and has a constant electricity generation efficiency. However, until now, there has been no research to install solar cells in the rear spoiler or to solve the incident angle problem of sunlight.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리어 스포일러 본래의 기능을 유지하면서 염료감응형 태양전지가 견고하게 결합될 수 있고, 외부광의 입사각도에 따라 발전 효율이 크게 변화되지 않는 염료감응형 태양전지가 장착된 리어 스포일러를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is a dye-sensitized solar cell that can be firmly coupled to the dye-sensitized solar cell while maintaining the original function of the rear spoiler, the power generation efficiency does not change significantly according to the incident angle of the external light To provide a mounted rear spoiler.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 기류 조절판의 상부에 염료감응형 태양전지가 결합된 리어 스포일러를 제공한다.In order to achieve the above object, It provides a rear spoiler combined with a dye-sensitized solar cell on top of the airflow control plate.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 리어 스포일러는, 염료감응형 태양전지의 상부에 형성되고 외부의 충격으로부터 염료감응형 태양전지를 보호하는 투명한 재질의 보호판을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rear spoiler may further include a protective plate made of a transparent material formed on the top of the dye-sensitized solar cell and protecting the dye-sensitized solar cell from an external impact.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 염료감응형 태양전지는 기류 조절판의 상부에 매립되어 결합되고, 기류 조절판의 상부면 중 염료감응형 태양전지가 매립되지 않은 부분과 보호판 상부면의 높이가 동일할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the dye-sensitized solar cell is buried in the upper portion of the airflow control plate and coupled, and the height of the upper surface of the protection plate and the upper surface of the dye-sensitized solar cell is not buried. Can be.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 염료감응형 태양전지는 전극 및 전극 위에 형성되어 염료 분자가 흡착되는 산화물층을 포함하고, 산화물층은 전극 위에 형성된 제1산화물층 및 제1산화물층 위에 패터닝되어 형성된 제2산화물층을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the dye-sensitized solar cell includes an electrode and an oxide layer formed on the electrode to adsorb the dye molecules, the oxide layer is patterned on the first oxide layer and the first oxide layer formed on the electrode And a second oxide layer formed thereon.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 패터닝되어 형성된 제2산화물층은 상호 이격된 선의 형태로 패터닝될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the patterned second oxide layer may be patterned in the form of lines spaced apart from each other.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 패터닝되어 형성된 제2산화물층은 고립된 섬의 형태로 패터닝될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the patterned second oxide layer may be patterned in the form of an isolated island.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제1산화물층을 이루는 산화물의 직경은 제2산화물층을 이루는 산화물의 직경보다 작을 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the diameter of the oxide constituting the first oxide layer may be smaller than the diameter of the oxide constituting the second oxide layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제1산화물층을 이루는 산화물의 직경은 2 내지 50㎚이며, 제2산화물층을 이루는 산화물의 직경은 100 내지 1,000㎚인 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the diameter of the oxide constituting the first oxide layer is 2 to 50nm, the diameter of the oxide constituting the second oxide layer is preferably 100 to 1,000nm.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 패터닝되어 형성된 제2산화물층의 이웃한 패턴 간의 이격 거리는 제2산화물층 두께의 50% 이상인 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the separation distance between adjacent patterns of the patterned second oxide layer is preferably 50% or more of the thickness of the second oxide layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제2산화물층의 투명도가 제1산화물층의 투명도보다 낮아서, 패터닝된 제2산화물층에 의하여 염료감응형 태양전지의 상부면에 일정 문양의 패턴이 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, since the transparency of the second oxide layer is lower than that of the first oxide layer, a pattern of a predetermined pattern may be formed on the upper surface of the dye-sensitized solar cell by the patterned second oxide layer. Can be.
본 발명에 따르면, 리어 스포일러에 염료감응형 태양전지가 결합되어 있으므로, 자동차의 엔진이 구동되지 않는 조건에서도 보조전원을 사용하여 자동차 실내에서 장시간 오디오나 TV와 같은 전자기기를 사용하는 것이 가능하다. 염료감응형 태양전지는 리어 스포일러의 기류 조절판 상부에 매립되어 설치되고 그 위에 보호판을 형성하므로 외부의 충격에 의하여 태양전지가 훼손되는 것을 방지할 수 있고, 보호판은 기류 조절판의 상부면과 동일한 높이를 유지하므로 기류의 흐름에 방해를 주지 않는다. 또한 본 발명의 염료감응형 태양전지는 전극 위에 산화물층이 3차원적인 구조로 형성되어 있으므로 빛의 산란 효과에 의하여 외부광의 입사각도에 따른 발전효율의 변화를 최소화할 수 있다.According to the present invention, since the dye-sensitized solar cell is coupled to the rear spoiler, it is possible to use electronic devices such as audio or TV for a long time in a car interior by using an auxiliary power source even in a condition where the engine of the vehicle is not driven. The dye-sensitized solar cell is embedded in the upper airflow control plate of the rear spoiler and forms a protection plate thereon, thereby preventing the solar cell from being damaged by an external impact, and the protection plate has the same height as the upper surface of the airflow control plate. It does not interfere with the flow of airflow. In addition, in the dye-sensitized solar cell of the present invention, since the oxide layer is formed on the electrode in a three-dimensional structure, the change in power generation efficiency according to the incident angle of external light can be minimized by the light scattering effect.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명의 리어 스포일러는 자동차에 결합되어 기류를 조절하는 기능을 하며, 기류 조절판의 상부에 염료감응형 태양전지가 결합되어 외부광에 의하여 발전 된 전기를 보조전원으로 사용할 수 있다.The rear spoiler of the present invention is coupled to the vehicle to control the airflow, the dye-sensitized solar cell is coupled to the upper portion of the airflow control plate can use the electricity generated by the external light as an auxiliary power source.
도 2의 (a)는 본 발명의 리어 스포일러의 구조를 도시한 것이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 리어 스포일러(200)는 기류 조절판(201), 지지대(202), 보호판(203) 및 염료감응형 태양전지(204)를 포함한다. 기류 조절판(201)은 자동차의 운행 시에 윗부분과 아랫부분의 기류를 조절하여 자동차의 뒷바퀴에 하중을 전달하도록 아래쪽이 볼록한 유선형으로 이루어질 수 있다. 기류 조절판(201)은 도 2의 (a)와 같이 아래쪽이 볼록한 유선형으로 이루어지지 않은 경우에도, 기류 조절판의 설치각도가 조절되어 자동차의 주행 중에 아래쪽으로 하중을 전달할 수 있는 구조로 설치되어 리어 스포일러의 본래 기능을 유지하는 것도 가능하다. 지지대(202)는 리어 스포일러(200)와 자동차 트렁크의 상부면(미도시) 사이에 공기흐름 통로를 형성하기 위한 수단으로 기류 조절판(201)의 아래쪽에 기둥 형태로 결합된다. 지지대(202)는 기둥형태에 제한되지 아니하고, 기류 조절판(201)과 트렁크 상부면(미도시)에 공기흐름 통로를 형성할 수 있는 형태라면 어떠한 형태로 이루어져도 무방하며, 기류 조절판(201)과 일체로 이루어질 수도 있다. 보호판(203)은 외부의 충격으로부터 염료감응형 태양전지(204)를 보호하기 위한 수단으로 기류 조절판(201)의 상부에 형성되어 있고, 외부광이 염료감응형 태양전지(204)에 도달할 수 있도록 강화유리나 고분자 수지와 같은 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 염료감응형 태양전지(204)는 보호판(203)의 아래쪽에 매립되어 설치된다.Figure 2 (a) shows the structure of the rear spoiler of the present invention. Referring to FIG. 2A, the
도 2의 (b)는 본 발명의 리어 스포일러의 단면을 도시한 것이다. 도 2의 (b)를 참조하면, 기류 조절판(201)의 아래쪽 면은 위쪽 면에 비하여 볼록한 형태로 이 루어져 있어 아래쪽으로의 기류를 빠르게 만든다. 다만, 도 2의 (a)를 설명하며 언급한 바와 같이 기류 조절판은 단면의 형상이 아닌, 설치 각도로 스포일러의 기능을 유지할 수도 있다. 기류 조절판(201)의 위쪽 면에는 단차가 형성되어 있고, 단차가 형성된 낮은 면에 염료감응형 태양전지(204)가 매립된다. 기류 조절판(201)의 위쪽에 형성된 보호판(203)의 상부면은 기류 조절판(201)의 상부면 중 염료감응형 태양전지(204)가 매립되지 않은 부분과 높이가 동일하게 설치된다. 따라서 기류 조절판(201)의 위쪽 면은 단차가 형성되어 있지 않은 매끄러운 구조로 이루어지고, 공기흐름이 방해 받아 소음이 발생하거나 리어 스포일러의 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. Figure 2 (b) shows a cross section of the rear spoiler of the present invention. Referring to Figure 2 (b), the lower surface of the
리어 스포일러는 주행 중 자동차 뒷바퀴에 하중을 전달하는 본래의 기능을 충실하게 수행하기 위하여 기류 조절판이 일정한 각도로 고정되는 것이 유리하다. 기류 조절판의 각도가 일정하게 고정되면, 그 속에 매립된 염료감응형 태양전지의 위치도 함께 고정되므로 외부광, 특히 태양광의 입사각도에 따라 염료감응형 태양전지의 발전효율이 변화된다. 본 발명의 리어 스포일러에 결합되는 염료감응형 태양전지는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 전극 위에 형성된 산화물층이 3차원적인 구조로 이루어진다. 산화물층에 흡착된 염료는 빛을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성시키고, 산화물층이 전자를 광전극으로 전달하여 전기 에너지를 생성시키므로, 산화물층의 구조에 따라 외부광을 받아들이는 효율이 변화하게 된다.The rear spoiler advantageously holds the airflow throttle fixed at a constant angle in order to faithfully perform the original function of transferring the load to the rear wheels of the vehicle while driving. If the angle of the airflow control plate is fixed, the position of the dye-sensitized solar cell embedded therein is also fixed, so the power generation efficiency of the dye-sensitized solar cell is changed according to the angle of incidence of external light, especially solar light. In the dye-sensitized solar cell coupled to the rear spoiler of the present invention, an oxide layer formed on an electrode has a three-dimensional structure to solve the above problem. The dye adsorbed on the oxide layer absorbs light to generate electron-hole pairs, and the oxide layer transfers electrons to the photoelectrode to generate electrical energy, so that the efficiency of receiving external light varies depending on the structure of the oxide layer. do.
도 3은 전극 위에 2차원적인 평면으로 산화물층이 형성된 염료감응형 태양전지의 기판(301), 전극(302) 및 산화물층(303)을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 기판(301) 위에 전극(302)이 형성되어 있고, 전극(302) 위에 산화물층(303)이 하나의 층으로 형성되어 있다. 산화물층(303)은 하나의 층으로 형성되어 있으므로 산화물층(303)의 표면에는 단차가 형성되어 있지 않다. 따라서 외부광의 입사각도가 변화되면 단위면적의 산화물층(303)에 입사되는 외부광의 세기도 함께 변화된다.3 illustrates a
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 리어 스포일러에 결합된 염료감응 태양전지의 기판(401), 전극(402) 및 산화물층(403a, 403b)을 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 기판(401) 위에 전극(402)이 형성되고, 그 위에 제1산화물층(403a)과 제2산화물층(403b)으로 이루어진 산화물층이 형성되어 있다. 제2산화물층(403b)은 제1산화층(403a) 위에 상호 이격된 선의 형태로 패터닝되어 있다. 패터닝된 제2산화물층(403b)은 입사광을 산란시켜 외부광의 입사각도에 따라 발전효율이 변화되는 정도를 감소시킨다. 이를 보다 상세히 설명하면, 염료감응형 태양전지에 조사되는 외부광이 태양광인 경우, 태양광의 입사각도는 하루 중 지속적으로 변화되게 되는데, 전극 위에 산화물층이 평면으로 형성된 경우는 산화물층 위의 흡착된 염료분자도 평면적으로 분포하므로 염료감응형 태양전지에 대하여 수직이 아닌 각도로 태양광이 조사되는 경우 생성되는 전류의 양이 충분하지 못하다는 문제가 있었다. 하지만, 본 발명의 경우와 같이 제2산화물층에 흡착되는 염료분자를 3차원 형태로 분포시키면, 태양전지에 조사되는 태양광의 각도가 전극 면과 수직이 아니라고 하더라도, 일부 염료 분자는 조사된 태양광과 수직의 각도를 이루며 분포하므로, 충분한 양의 전류를 생성시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 리어 스포일러에 결합된 염료감응형 태양전지는 낮 시간 동안 태양광의 입사각도가 변화하더라도 비교적 균일한 양의 전기를 안정적으로 생산할 수 있는 유리한 효과를 보인다. 또한 패터닝된 제2산화물층은 산화물층이 전체적으로 3차원 구조를 가지게 하여 표면적을 증가시키므로 염료분자의 흡착량을 증가시켜 태양전지의 전체적인 발전효율을 증가시키는 역할도 수행한다.4 illustrates a
본 발명의 일 실시예에서, 전극은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide)나 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide)와 같은 전도성 투명재료로 이루어질 수 있고, 산화물층은 나노 다공질 구조를 가지면서 넓은 밴드갭을 가진 n형 산화물로 구성되는 것이 바람직한데, 상기 산화물은 TiO2, ZnO 및 SnO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. 제1산화물층 및 제2산화물층의 형성에는 당업계에서 사용되는 다양한 방식이 사용될 수 있는데, 예를 들어 스크린 프린팅으로 제1산화물층 및 제2산화물층을 형성하는 것이 가능하다. In one embodiment of the present invention, the electrode may be made of a conductive transparent material such as indium tin oxide or fluorine tin oxide, the oxide layer has a nanoporous structure and a wide bandgap It is preferable to be composed of an n-type oxide having, the oxide may be any one selected from the group consisting of TiO 2 , ZnO and SnO 2 . Various methods used in the art may be used to form the first oxide layer and the second oxide layer. For example, it is possible to form the first oxide layer and the second oxide layer by screen printing.
본 발명의 일 실시예에서, 제1산화물층을 이루는 산화물의 직경은 제2산화물층을 이루는 산화물의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 제2산화물층은 염료분자가 흡착되는 결합부위 및 조사되는 빛을 산란시키는 기능을 제공하므로, 제2산화물층을 이루는 산화물의 직경이 클수록 흡착되는 염료분자의 양은 증대하며, 만약 직경이 과도하게 작아지면 흡착된 염료분자 간에 과도하게 가까워진 거리로 인하여 상호 반발력 등이 발생하게 되어 염료분자의 흡착량이 줄게 된다. 하지만, 제1산화물층을 이루는 산화물의 경우 직경이 커질수록 전극과의 접착력이 떨어지게 되고, 또한 염료가 직접 전극과 접촉하게 됨으로써 태양전지의 효율이 저하될 수 있다. 이 러한 관점에서 제1산화물층을 이루는 산화물의 직경은 2 내지 50㎚인 것이 바람직하고, 제2산화물층을 이루는 산화물의 직경은 100 내지 1,000㎚인 것이 바람직하다. 제1산화물층을 이루는 산화물의 직경이 2㎚ 미만이면 산화물 입자의 제조가 어렵고, 50㎚를 초과하면 전극과의 접착력이 약해지게 된다. 제2산화물층을 이루는 산화물의 직경이 100㎚ 미만이거나 1,000㎚를 초과하면 흡착되는 염료 분자가 충분하지 못하게 되는 문제점을 가진다. 일반적으로 산화물층을 이루는 산화물의 직경이 커질수록 산화물층의 투명도는 낮아지게 되는데, 염료감응형 태양전지에는 산화물층을 이루는 산화물의 직경이 커질수록 태양전지의 투명도가 전체적으로 저감되며, 이는 실리콘 태양전지에 비하여 염료감응형 태양전지가 가지는 여러 장점 중 하나인 투명도를 크게 떨어뜨리게 된다. 하지만, 본 발명은 제2산화물층을 패터닝하여 형성하므로 제2산화물층이 형성되지 않는 나머지 부분은 충분한 투명도를 유지할 수 있다. 또한, 상대적으로 투명도가 낮은 제2산화물층을 이용하여 일정한 문양의 패턴을 태양전지에 형성하여, 하트문양이나 상호명 등과 같은 무늬 또는 글자를 외관에 표시할 수 있는 장점을 가진다.In one embodiment of the present invention, the diameter of the oxide constituting the first oxide layer is preferably smaller than the diameter of the oxide constituting the second oxide layer. Since the second oxide layer provides a function of scattering the bonding site where the dye molecules are adsorbed and the irradiated light, the larger the diameter of the oxide constituting the second oxide layer, the larger the amount of dye molecules adsorbed, and if the diameter is excessively small Due to the excessively close distance between the adsorbed dye molecules, mutual repulsive forces are generated, thereby reducing the adsorption amount of the dye molecules. However, in the case of the oxide constituting the first oxide layer, the adhesion strength with the electrode decreases as the diameter increases, and the efficiency of the solar cell may decrease because the dye directly contacts the electrode. From this point of view, the diameter of the oxide constituting the first oxide layer is preferably 2 to 50 nm, and the diameter of the oxide constituting the second oxide layer is preferably 100 to 1,000 nm. If the diameter of the oxide constituting the first oxide layer is less than 2 nm, the production of oxide particles is difficult, and if it exceeds 50 nm, the adhesive strength with the electrode becomes weak. If the diameter of the oxide constituting the second oxide layer is less than 100 nm or more than 1,000 nm, there is a problem that the dye molecules to be adsorbed are not sufficient. In general, as the diameter of the oxide layer becomes larger, the transparency of the oxide layer becomes lower. In the dye-sensitized solar cell, as the diameter of the oxide layer forms an oxide layer, the transparency of the solar cell is reduced as a whole. Compared to one of the advantages of dye-sensitized solar cells, transparency is greatly reduced. However, since the present invention is formed by patterning the second oxide layer, the remaining portion where the second oxide layer is not formed may maintain sufficient transparency. In addition, by forming a pattern of a predetermined pattern on the solar cell using a second oxide layer having a relatively low transparency, it has the advantage of displaying a pattern or letters, such as a heart pattern or business name on the exterior.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 리어 스포일러에 결합된 염료감응 태양전지의 기판(501), 전극(502) 및 산화물층(503a, 503b)을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 기판(501) 위에 전극(502)이 형성되어 있고, 전극(502) 위에 제1산화물층(503a)과 제2산화물층(503b)이 형성되어 있다. 이때, 제2산화물층(503b)은 제1산화물층(503a) 위에 고립된 섬의 형태로 패터닝되어 있다. 제2산화물층(503b)은 외부에서 입사하는 광을 산란시키는 역할을 하는데, 상기 고립된 섬 형태의 제2산화 물층(503b)은 도 5에 도시된 바와 같이 평면 형상이 원형일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 외부광을 산란시킬 수 있는 한도에서 다양한 평면 형상으로 이루어질 수 있다. 제2산화물층이 제1산화물층 위에 고립된 섬의 형태로 형성되면, 제2산화물층에 의한 외부광의 산란효과가 극대화될 수 있다. 즉, 제2산화물층이 선형으로 패터닝된 경우는 외부광이 제2산화물층의 진행방향을 따라 입사하는 경우와 진행방향에 수직한 방향으로 입사하는 경우에 있어 외부광의 산란 효과가 변화할 수 있으나, 제2산화물이 고립된 섬의 형태로 이루어지면 이러한 변화는 최소화될 수 있다.FIG. 5 illustrates a
본 발명에 따르면, 제2산화물층 간의 이격거리는 제2산화물층 두께의 50% 이상인 것이 바람직하다. 제2산화물층 간의 이격거리가 50% 미만인 경우에는 제2산화물층에 의한 산란 효과가 지나치게 낮아지므로 외부광의 입사각도에 따른 염료감응형 태양전지의 효율 변화가 커지게 되어 본 발명이 이루고자 하는 목적이 달성되지 않을 수 있다. 즉, 제2산화물층 간의 이격거리가 제2산화물층 두께의 50% 미만인 경우에는 패터닝된 제2산화물층의 측면에 흡착된 염료분자가 이웃한 제2산화물층에 가리워지게 되어 충분한 빛을 조사받지 못할 수 있으므로 전체적인 염료감응형 태양전지의 효율성이 낮아질 수 있다.According to the present invention, the separation distance between the second oxide layers is preferably 50% or more of the thickness of the second oxide layer. When the separation distance between the second oxide layer is less than 50%, since the scattering effect by the second oxide layer is too low, the efficiency change of the dye-sensitized solar cell according to the incident angle of the external light is increased, the object of the present invention is to achieve May not be achieved. That is, when the separation distance between the second oxide layers is less than 50% of the thickness of the second oxide layer, the dye molecules adsorbed on the side surface of the patterned second oxide layer are covered by the neighboring second oxide layer so that sufficient light is not irradiated. As a result, overall dye-sensitized solar cells may be less efficient.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.
실시예 1Example 1
인듐 틴 옥사이드가 코팅된 유리기판을 알코올이 담긴 초음파 세척기를 이용하여 1차 세척한 후, 잔여물을 제거하기 위하여 세제를 이용하여 2차 세척하였다. 이후 스크린 프린팅법을 이용하여 TiO2 페이스트(평균직경 20㎚)를 약 5 내지 15㎛의 두께로 인듐 틴 옥사이드 위에 코팅한 다음 약 450 내지 500℃로 소성하여 제1TiO2 박막을 적층하였다. 다시 상기 제1TiO2 박막 위에 TiO2 페이스트(평균직경 300㎚)를 도 6과 같이 인듐 틴 옥사이드로 이루어진 전극의 길이방향과 평행한 선의 형태로 패터닝하여 코팅하고, 다시 500℃로 소성하여 N719 염료에 12시간 이상 침지시킴으로써 제2TiO2 박막이 형성된 음극 기판을 제조하였다. 이때, 인듐 틴 옥사이드로 이루어진 전극의 길이방향이란, 전극의 가로와 세로 길이를 비교하여 더 길이가 더 긴 방향을 길이방향이라 하였다. 대향전극(양극) 기판은 인듐 틴 옥사이드가 코팅되어 있는 투명한 전도성 유리 기판 위에 백금층을 코팅하여 제조하였다. 상기 음극 기판과 대향전극 기판을 합착하고, 그 사이에 리튬 아이오다이드(Lithium iodide), 아이오딘(iodine), 4-터트-부틸피리딘(4-tert-Butylpyridine), 구아니딘 싸이오시아나이트(Guanidine thiocyanate) 및 1-프로필-3-메틸이미다졸리움 아이오다이드(1-propyl-3-methylimidazoliumiodide)를 포함하는 전해질을 충진시켜, 최종적으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다.The indium tin oxide coated glass substrate was first washed using an ultrasonic cleaner containing alcohol, and then washed secondly using a detergent to remove the residue. Thereafter, TiO 2 paste (average diameter 20 nm) was coated on the indium tin oxide to a thickness of about 5 to 15 μm by screen printing, and then fired at about 450 to 500 ° C. to stack the first TiO 2 thin film. On the first TiO 2 thin film, TiO 2 paste (average diameter 300 nm) was patterned and coated in the form of a line parallel to the longitudinal direction of the electrode made of indium tin oxide as shown in FIG. 6, and then fired at 500 ° C. to N719 dye. The negative electrode substrate on which the second TiO 2 thin film was formed was immersed for 12 hours or more. At this time, the longitudinal direction of the electrode made of indium tin oxide was compared with the longitudinal and longitudinal lengths of the electrode, and the longer direction was referred to as the longitudinal direction. The counter electrode (anode) substrate was prepared by coating a platinum layer on a transparent conductive glass substrate coated with indium tin oxide. The negative electrode substrate and the counter electrode substrate are bonded to each other, and lithium iodide, iodine, 4-tert-butylpyridine, and guanidine thiocyanate are interposed therebetween. ) And 1-propyl-3-methylimidazolium iodide (1-propyl-3-methylimidazoliumiodide) was charged to finally prepare a dye-sensitized solar cell.
실시예 2Example 2
도 7과 같이 제2TiO2 박막을 인듐 틴 옥사이드로 이루어진 전극의 길이방향과 수직한 선의 형태로 패터닝하여 코팅한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다.A dye-sensitized solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the second TiO 2 thin film was patterned and coated in the form of a line perpendicular to the longitudinal direction of the electrode made of indium tin oxide.
비교예Comparative example
상호 이격된 구조 대신 제1TiO2 박막 위에 제2TiO2 박막이 평면으로 균일하게 증착된 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일한 방법으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다.Spaced apart from each other instead of the structure were prepared, and the dye-sensitized solar cell in the same manner as in the first embodiment except that the second thin film on the 1TiO 2 2TiO 2 thin film is deposited uniformly in a plane.
실험예Experimental Example
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예의 염료감응형 태양전지에 대하여 전압 및 전류를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The voltage and current of the dye-sensitized solar cells of Examples 1, 2 and Comparative Examples were measured and shown in Table 1 below.
상기 결과를 참조하면, 제2TiO2 박막이 실시예 1 및 실시예 2와 같이 상호 이격된 복수의 선형 구조인 경우에는, 제2TiO2 박막이 평면 구조를 이루고 있는 비교예의 염료감응형 태양전지에 비하여 개선된 전류 및 전압 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 특히 제2TiO2 박막을 인듐 틴 옥사이드로 이루어진 전극의 길이방향과 수직한 선의 형태로 패터닝한 실시예 2의 경우가 실시예 1에 비하여 높은 전류 및 전압 특성을 나타내었다.Referring to the above results, when the second TiO 2 thin film has a plurality of linear structures spaced apart from each other as in Example 1 and Example 2, the second TiO 2 thin film has a planar structure compared to the dye-sensitized solar cell of the comparative example. It can be seen that the improved current and voltage characteristics are exhibited. In particular, the case of Example 2 in which the second TiO 2 thin film was patterned in the form of a line perpendicular to the longitudinal direction of the electrode made of indium tin oxide showed higher current and voltage characteristics than Example 1.
도 1의 (a)와 (b)는 각각 리어 스포일러가 장착된 자동차와, 리어 스포일러의 단면 및 기류를 도시한 것이다.(A) and (b) of FIG. 1 respectively show a cross section and air flow of a vehicle equipped with a rear spoiler and a rear spoiler.
도 2의 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 리어 스포일러의 사시도와 단면도이다.2A and 2B are respectively a perspective view and a cross-sectional view of the rear spoiler of the present invention.
도 3은 전극 위에 2차원적인 평면으로 산화물층이 형성된 염료감응형 태양전지의 기판, 전극 및 산화물층을 도시한 것이다.3 illustrates a substrate, an electrode, and an oxide layer of a dye-sensitized solar cell in which an oxide layer is formed in a two-dimensional plane on an electrode.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 리어 스포일러에 결합된 염료감응 태양전지의 기판, 전극 및 산화물층을 도시한 것이다.4 illustrates a substrate, an electrode, and an oxide layer of a dye-sensitized solar cell coupled to a rear spoiler in accordance with one embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 리어 스포일러에 결합된 염료감응 태양전지의 기판, 전극 및 산화물층을 도시한 것이다.5 illustrates a substrate, an electrode and an oxide layer of a dye-sensitized solar cell coupled to a rear spoiler in accordance with another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제1TiO2 박막 위에 제2TiO2 박막을 형성한 구조를 도시한 것이다.6 illustrates a structure in which a first thin film on the 2TiO 2 1TiO 2 thin film according to the first embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따라 제1TiO2 박막 위에 제2TiO2 박막을 형성한 구조를 도시한 것이다.Figure 7 illustrates a structure in which a first thin film on the 2TiO 2 1TiO 2 thin film according to the second embodiment of the invention.
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