KR20120040322A - Dye-sensitized solar cell with light scattering layer, and manufacturing method thereof - Google Patents
Dye-sensitized solar cell with light scattering layer, and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120040322A KR20120040322A KR1020100101663A KR20100101663A KR20120040322A KR 20120040322 A KR20120040322 A KR 20120040322A KR 1020100101663 A KR1020100101663 A KR 1020100101663A KR 20100101663 A KR20100101663 A KR 20100101663A KR 20120040322 A KR20120040322 A KR 20120040322A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light scattering
- scattering layer
- dye
- solar cell
- sensitized solar
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 title claims description 118
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 100
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 123
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 13
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 8
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 5
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- WRTMQOHKMFDUKX-UHFFFAOYSA-N triiodide Chemical compound I[I-]I WRTMQOHKMFDUKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N [F].[Sn]=O Chemical compound [F].[Sn]=O NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical compound FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 description 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01G9/209—Light trapping arrangements
-
- 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
-
- 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
- H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 광산란층(Light Scattering Layer)이 작동전극(광전극) 상에 형성된 염료감응 태양전지모듈(Dye-sensitized solar cell: DSSC)에 있어서, 염료감응 태양전지모듈을 투명 또는 반투명 상태로 유지하는 염료감응 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, and more particularly, a dye-sensitized solar cell having a light scattering layer formed on a working electrode (photoelectrode). The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module for maintaining a dye-sensitized solar cell module in a transparent or translucent state and a method of manufacturing the same.
1991년도 스위스 로잔공대(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후, 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조단가가 현저하게 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 또한, 염료감응 태양전지는 실리콘 태양전지와 달리 광을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자, 및 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주요 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.Since the development of dye-sensitized nanoparticle titanium oxide solar cells by Michael Gratzel and colleagues at the Lausanne Institute of 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. In addition, dye-sensitized solar cells are photoelectrochemical solar cells whose main components are dye molecules capable of absorbing light to generate electron-hole pairs, and transition metal oxides for transferring generated electrons, unlike silicon solar cells.
도 1은 일반적인 염료감응 태양전지의 구조와 발전 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure and development principle of a general dye-sensitized solar cell.
도 1을 참조하면, 염료감응 태양전지(10)는 투명 필름(13, 14)이 각각 부착된 투명한 글래스 기판(11, 12), 촉매 상대전극(Counter Electrode: 15), 나노 입자(TiO2, 이산화티타늄) 구조의 작동전극(Working Electrode: 16) 또는 광전극, 염료(17), 전해질(Electrolyte: 18) 및 봉지재(19)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the dye-sensitized
우선 염료감응 태양전지(10)는 투명전극 필름(13, 14)을 각각 부착한 두 글래스 기판(11, 12) 사이에 특정 염료(17)를 흡착한 나노입자 구조의 작동전극(16)과 전해질(18)을 채운 구조로 형성된다. 여기서, 투명전극 필름(13, 14)은 ATO, ITO 또는 FTO일 수 있으며, 통상적으로 글래스 기판(11, 12) 상에 형성된 상태로 제공된다.First, the dye-sensitized
구체적으로, 염료감응 태양전지(10)는 식물의 광합성 작용원리와 유사한 개념의 전지로서, 광을 흡수하는 광감응성 염료(17), 이러한 염료(17)를 지지하는 나노 구조의 티타니아 전극인 작동전극(16), 전해질(18), 촉매 상대전극(15)으로 구성된 태양전지이다. 염료감응 태양전지(10)는 기존의 실리콘 태양전지나 박막 태양전지와 같이 p형과 n형 반도체의 접합을 사용하지 않고, 전기화학적 원리에 의해 전기를 생산하며, 이론 효율이 높고, 친환경적이어서 미래의 그린에너지로 가장 적합한 태양전지로 기대되고 있다.Specifically, the dye-sensitized
염료감응 태양전지(10)는 외부의 광이 염료(17)에 닿으면 염료(17)는 전자를 발생하고, 이 전자를 다공질 산화물 반도체(주로 TiO2가 이용됨)인 작동전극(16)이 받아 외부로 전달한다. 이후, 전자는 외부회로를 타고 흐르면서 상대전극(15)에 도달하게 된다. 이때, 작동전극(16)의 염료(17)에서 전자가 외부로 빠져 나갔기 때문에 전해질(18) 내부의 이온에서 한 개의 전자가 다시 염료(16)로 공급되고, 외부에서 상대전극으로 돌아온 전자는 다시 전해질(18) 내부의 이온으로 전달됨으로써 에너지 전달 과정이 연속적으로 이루어지게 된다.In the dye-sensitized
이러한 과정들은 주로 작동전극(16)과 전해질(18) 사이와 상대전극(15)과 전해질(18) 사이에서 이루어지는 전기화학 반응에 따르므로, 전극과 전해질이 닿는 면적이 넓을수록 많은 반응이 빠르게 진행될 수 있다. 아울러 작동전극(16)의 표면 면적이 넓을수록 많은 양의 염료(17)가 붙어 있을 수 있기 때문에 생산할 수 있는 전력의 양이 증가하게 된다. 따라서 각각의 전극(15, 16) 소재로 나노 입자를 사용하며, 동일 부피에서 물질의 표면적이 극단적으로 증가하기 때문에 많은 양의 염료를 표면에 부착할 수 있고, 전극(15, 16)과 전해질(18) 사이의 전기화학 반응의 속도를 증가시킬 수 있다. 이때, 염료감응 태양전지모듈은 도 1에 도시된 염료감응 태양전지(10)가 다수 개 직렬 또는 병렬로 배치된 모듈 형태로 제공된다.These processes are mainly based on the electrochemical reaction between the working
한편, 염료감응 태양전지는 투명한 나노 산화물 입자를 이용하기 때문에 본질적으로 불투명한 실리콘 태양전지가 사용되기 어려운 태양전지 창(Window)을 비롯한 건축 자재 등으로 이용될 수 있다. 이러한 염료감응 태양전지의 효율을 증진시키기 위해 나노 산화물 전극 내에서 가시광선의 흡수를 증가시키는 방법이 연구되고 있다.On the other hand, the dye-sensitized solar cell may be used as a building material, such as a solar cell window (Window), which is difficult to use an essentially opaque silicon solar cell because it uses transparent nano oxide particles. In order to improve the efficiency of such dye-sensitized solar cells, a method of increasing the absorption of visible light in the nano-oxide electrode has been studied.
이러한 장파장에서의 광흡수율을 높이기 위한 다른 방법으로서, 직경이 수백 ㎚ 크기의 이산화티탄(TiO2) 입자층을 투명한 작동전극의 이산화티탄 입자 층위에 오버코팅(Over-Coating)하여 광산란층(Light Scattering Layer)을 형성하는 방법이 있다. As another method for increasing light absorption at such a long wavelength, a light scattering layer is formed by over-coating a titanium dioxide (TiO 2 ) particle layer having a diameter of several hundred nm on the titanium dioxide particle layer of a transparent working electrode. ) Is formed.
도 2는 종래의 기술에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈을 개략적으로 예시하는 수직단면도이다.Figure 2 is a vertical cross-sectional view schematically illustrating a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈은, 나노 구조의 산화물 반도체인 작동전극(16) 상에 직경이 수백 ㎚ 크기를 갖는 이산화티탄으로 이루어진 광산란층(20)을 형성한다.2, the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to the prior art, the light scattering layer made of titanium dioxide having a diameter of several hundred nm on the working
이때, 광산란층(20)의 이산화티탄은 빛에 대한 입자경 산란특성에 의해 장파장영역의 광을 산란하는 성질이 있기 때문에, 산란된 광을 염료(17)가 흡수된다. 따라서 광 흡수량이 증가하게 되어 광전변환 효율을 증가시킬 수 있다.At this time, since the titanium dioxide of the
그러나 광산란층(20)을 오버코팅했을 경우, 반도체 전극이 불투명하여 투명한 염료감응 태양전지를 제조할 수 없다는 문제점이 있고, 이는 염료감응 태양전지의 응용 분야를 제약할 수 있다.However, when overcoating the
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 홀이 형성된 광산란층을 작동전극(광전극) 상에 형성함으로써 염료감응 태양전지모듈의 반투명 또는 투명 상태를 확보하면서 광산란에 의한 수광량을 증가시킬 수 있는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to form a light scattering layer with a hole formed on the working electrode (photoelectrode) to secure the transmissive or transparent state of the dye-sensitized solar cell module while ensuring the amount of light received by light scattering It is to provide a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer that can increase and a method of manufacturing the same.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈은, 염료가 흡착된 다공질 산화물 반도체층으로 이루어진 작동전극(광전극)이 제1 투명 글래스 기판 상에 형성되고, 상기 작동전극 상에 광산란층이 형성된 작동전극 기판; 상기 작동전극 기판과 합지되며, 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판 상에 형성된 상대전극 기판; 및 합지된 상기 상대전극 기판 및 작동전극 기판 내에 주입되는 전해질을 포함하되, 상기 작동전극 기판의 광산란층은 광산란층의 전체면적 대비 10-90 %의 제1 홀들이 갖는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-described technical problem, in the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to the present invention, a working electrode (photoelectrode) made of a porous oxide semiconductor layer adsorbed with a dye on the first transparent glass substrate A working electrode substrate formed on the working electrode and having a light scattering layer formed on the working electrode; A counter electrode substrate laminated with the working electrode substrate and having a catalytic counter electrode formed on a second transparent glass substrate; And an electrolyte injected into the counter electrode substrate and the working electrode substrate, wherein the light scattering layer of the working electrode substrate has first holes of 10-90% of the total area of the light scattering layer.
여기서, 상기 작동전극은 상기 광산란층에 형성된 제1 홀들의 위치에 대응하는 제2 홀들이 형성될 수 있다.Here, the working electrode may be formed with second holes corresponding to the positions of the first holes formed in the light scattering layer.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 제조 방법은, a) 염료가 흡착된 다공질 산화물 반도체층으로 이루어진 작동전극이 제1 투명 글래스 기판 상에 형성되고, 광산란층의 전체면적 대비 10-90 %의 제1 홀들을 갖는 광산란층을 상기 작동전극 상에 형성하여 작동전극 기판을 제작하는 단계; b) 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판 상에 형성된 상대전극 기판을 제작하는 단계; c) 상기 상대전극 기판 및 작동전극 기판을 합지하는 단계; 및 d) 상기 합지된 상대전극 기판 및 작동전극 기판 내에 전해질을 주입하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to the present invention, a) a working electrode made of a porous oxide semiconductor layer adsorbed dye is first Forming a light scattering layer on the working electrode, the light scattering layer being formed on the transparent glass substrate and having first holes of 10-90% of the total area of the light scattering layer; b) fabricating a counter electrode substrate having a catalytic counter electrode formed on a second transparent glass substrate; c) laminating the counter electrode substrate and the working electrode substrate; And d) injecting an electrolyte into the laminated counter electrode substrate and the working electrode substrate.
여기서, 상기 a) 단계는, a-1) 제1 투명 글래스 기판 상에 제1 투명 전극을 형성하는 단계; a-2) 상기 제1 투명 전극 상에 다공질 산화물 반도체층을 형성하는 단계; a-3) 상기 다공질 산화물 반도체층에 염료를 흡착시키는 단계; 및 a-4) 광산란층의 전체면적 대비 10-90 %의 제1 홀들을 갖는 광산란층을 상기 염료가 흡착된 다공질 산화물 반도체층 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step a) may include a-1) forming a first transparent electrode on the first transparent glass substrate; a-2) forming a porous oxide semiconductor layer on the first transparent electrode; a-3) adsorbing a dye on the porous oxide semiconductor layer; And a-4) forming a light scattering layer having first holes of 10-90% relative to the total area of the light scattering layer on the porous oxide semiconductor layer to which the dye is adsorbed.
여기서, 상기 a-2) 단계의 다공질 산화물 반도체층은 상기 광산란층에 형성된 제1 홀의 위치에 대응하는 제2 홀들을 가질 수 있다.Here, the porous oxide semiconductor layer of step a-2) may have second holes corresponding to positions of the first holes formed in the light scattering layer.
본 발명에 따르면, 홀이 형성된 광산란층을 작동전극(광전극) 상에 형성함으로써, 염료감응 태양전지모듈의 효율을 증가시키면서도 반투명 또는 투명 상태를 확보하여 태양전지 창(Window)을 비롯한 건축 자재 등으로 용이하게 이용할 수 있다.According to the present invention, by forming a light-scattering layer having a hole on the working electrode (photoelectrode), while increasing the efficiency of the dye-sensitized solar cell module while ensuring a translucent or transparent state, such as building materials such as windows (window) It can be used easily.
도 1은 일반적인 염료감응 태양전지의 구조와 발전 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈을 개략적으로 예시하는 수직단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층에 홀이 형성된 것을 예시하는 수직단면도이다.
도 5는 도 3의 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층 및 광흡수층에 홀이 형성된 것을 예시하는 수직단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층에 홀을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층 및 광흡수층에 홀을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.1 is a view for explaining the structure and development principle of a general dye-sensitized solar cell.
Figure 2 is a vertical cross-sectional view schematically illustrating a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to the prior art.
Figure 3 is an exploded perspective view schematically showing a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a vertical cross-sectional view illustrating that holes are formed in the light scattering layer in the dye-sensitized solar cell module having the light scattering layer of FIG. 3.
5 is a vertical cross-sectional view illustrating that holes are formed in the light scattering layer and the light absorbing layer in the dye-sensitized solar cell module including the light scattering layer of FIG. 3.
6A to 6D are views for explaining a process of forming a hole in the light scattering layer in the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention.
7A to 7D are views for explaining a process of forming a hole in the light scattering layer and the light absorbing layer in the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층에 홀이 형성된 것을 예시하며, 도 3의 A-A 라인을 절개선으로 하는 수직단면도이다.3 is an exploded perspective view schematically showing a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a hole in the light scattering layer in the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer of FIG. 3. Illustrating this formed, it is a vertical cross-sectional view taken as the incision line AA line of FIG.
도 3 및 도 4을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈은, 작동전극 기판(100) 및 상대전극 기판(200)을 합지하여 형성된다.3 and 4, the dye-sensitized solar cell module having the light scattering layer according to the embodiment of the present invention is formed by laminating the working
작동전극 기판(100)은 염료가 흡착된 다공질 산화물 반도체층으로 이루어진 작동전극(광전극)(150)이 제1 투명 글래스 기판(110) 상에 형성되고, 상기 작동전극(150) 상에 광산란층(190)이 형성된다. 이때, 상기 작동전극 기판(100)의 광산란층(190)은 광산란층의 전체면적 대비 10-90 %의 제1 홀(191a)들이 형성된다. 상기 제1 홀(191a)들의 면적이 광산란층의 전체면적 대비 10% 미만인 경우 투명성이 확보되지 않아 태양전지 창(window)을 비롯한 건축자재 등에 적용하기 어려우며, 90%를 초과하는 경우 염료감응태양전지의 만족할 만한 효율향상을 기대하기 어렵다.The working
또한 상기 제1 홀(191a)의 크기와 모양은 스크린프린트가 가능한 범위에서 임의로 조절가능하며, 일예로 홀의 모양은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형 기타 다각형 일 수 있으며, 또한 특정 로고의 모양도 가능하다. 스크린프린트의 최소 인쇄단위는 30 um이다.In addition, the size and shape of the
본 발명에서 상기 제1홀(191a)들이 형성된 광산란층(190)을 제외한 나머지 작동전극, 상대전극, 전해질 및 봉지제 등은 통상적으로 염료감응태양전지에 적용되는 사항들이 사용될 수 있다.In the present invention, except for the
구체적인 일예로 상기 작동전극(150)의 다공질 산화물 반도체층은 10-200 nm 크기의 이산화티탄(TiO2)으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 홀(191a)이 형성된 광산란층(190)은 다공성 산화물 반도체층을 구성하는 입자보다 큰 입자로서 100-1000 ㎚ 크기의 이산화티탄(TiO2)으로 형성될 수 있다.As a specific example, the porous oxide semiconductor layer of the working
상대전극 기판(200)은 상기 작동전극 기판(100)과 합지되며, 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판(210) 상에 형성된다.The
전해질(도시되지 않음)은 합지된 상기 상대전극 기판(200) 및 작동전극 기판(100) 내에 주입된다.An electrolyte (not shown) is injected into the laminated
또한, 상기 작동전극(150)은 상기 광산란층(190)에 형성된 제1 홀(191a)의 위치에 대응하는 적어도 하나 이상의 제2 홀이 형성될 수 있는데, 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.In addition, at least one second hole corresponding to the position of the
본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈은, 제1 투명전극(120), 염료(152)가 흡착된 다공성막(151) 등이 위치하는 제1 글래스 기판(110)과 제2 투명전극(220, 230) 등이 위치하는 제2 글래스 기판(210)이 서로 대향 배치되고, 제1 투명전극(120)과 제2 투명전극(220, 230) 사이에 전해질이 위치하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 글래스 기판(110)과 제2 글래스 기판(210)은 접착제인 봉지재(180)에 의해 서로 접합될 수 있다.Dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈을, 도 3 및 도 4을 참조하여, 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention, with reference to Figures 3 and 4, will be described in more detail as follows.
본 발명의 실시예에서 제1 투명전극(120)을 지지하는 지지체 역할을 하는 제1 글래스 기판(110)은 외부광의 입사가 가능하도록 투명하게 형성된다. 이에 제1 글래스 기판(110)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 플라스틱의 구체적인 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Poly Ethylene Naphthalate: PEN), 폴리카보네이트(Poly-Carbonate: PC), 폴리프로필렌(Poly-Propylene: PP), 폴리이미드(Poly- Imide: PI), 트리 아세틸 셀룰로오스(Tri Acetyl Cellulose: TAC) 등을 들 수 있다.In the embodiment of the present invention, the
제1 글래스 기판(110)에 형성되는 제1 투명전극(120)은 인듐 틴 산화물(Indium Tin Oxide: ITO), 플루오르 틴 산화물(Fluorine Tin Oxide: FTO), 안티몬 틴 산화물(Antimony Tin Oxide: ATO), 징크 산화물(Zinc Oxide), 틴 산화물(Tin Oxide), ZnOGa2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 제1 투명전극(120)은 상기 투명 물질의 단일막 또는 적층막으로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 투명전극(120)은 스퍼터링법, 화학 기상 증착법, 스프레이 열분해 증착법 등에 의해 형성될 수 있다.The first
제1 투명전극(120) 위에는 상기 제1 투명전극(120)에 전기적으로 연결되는 제1 집전 전극들(140)이 형성될 수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 예를 들면, 제1 집전 전극들(140) 중 하나는 제1 투명전극(120) 상에서 이 제1 투명전극(120)의 가장자리를 따라 형성되고 제1 집전 전극들(140) 중 다른 하나는 제1 투명전극(120) 상에서 이 제1 투명전극(120)의 중앙부를 가로지르면서 형성되는데, 이에 국한되는 것은 아니다. 제1 집전 전극(140)은 일측 방향(도면의 y축 방향)을 따라 형성되는 스트라이프 형태를 가진다.The first current collecting
이러한 제1 집전 전극들(140)은 투명 물질로 이루어진 제1 투명전극(120)보다 낮은 저항을 가지는 우수한 전기 전도성을 가지는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 집전 전극(140)은 니켈, 금, 은, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 철, 주석 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있다.The first current collecting
제1 투명전극(120)과 제1 집전 전극들(140) 사이에 위치하는 제1 전도성 접착층들(130)에 의해, 제1 투명전극(120)과 제1 집전 전극들(140)이 전기적으로 연결되면서 제1 투명전극(120) 상에 제1 집전 전극들(140)이 물리적으로 고정될 수 있다.By the first conductive
즉, 제1 전도성 접착층(130)은 접착 물질과 이러한 접착 물질 내에 분산된 전도성 입자들을 포함하는데, 상기 접착 물질로 제1 집전 전극(140)을 제1 투명전극(120) 상에 물리적으로 고정하고 상기 전도성 입자들로 제1 투명전극(120)과 제1 집전 전극(140)을 전기적으로 연결한다. 여기서, 상기 접착 물질은 폴리에틸렌 계열, 폴리프로필렌 계열, 폴리우레탄 계열, 에폭시 계열, 아크릴 계열, 실리콘 계열, 이들의 조합 등으로 이루어질 수 있다.That is, the first conductive
상기 전도성 입자로 고분자 입자의 표면에 금속막이 코팅된 것을 사용하면, 고분자 입자에 의해 외부 충격에 유연히 견딜 수 있게 된다. 여기서, 고분자 입자는 폴리스틸렌 계열, 에폭시 계열, 실리콘 계열, 이들의 조합 등으로 이루어질 수 있고, 금속막은 니켈, 금, 은, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 철, 주석 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 전도성 입자가 금속만으로 이루어지는 것도 가능하며, 이때, 전도성 입자는 니켈, 금, 은, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 철, 주석 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있다.When the metal particles are coated on the surface of the polymer particles as the conductive particles, the polymer particles can flexibly withstand external shocks. Here, the polymer particles may be made of polystyrene-based, epoxy-based, silicon-based, a combination thereof, or the like, and the metal film may be nickel, gold, silver, copper, aluminum, magnesium, molybdenum, tungsten, zinc, iron, tin, and any of these. It may be made of a material selected from the group consisting of an alloy containing one. However, the present invention is not limited thereto, and the conductive particles may be made of only metal, wherein the conductive particles include nickel, gold, silver, copper, aluminum, magnesium, molybdenum, tungsten, zinc, iron, tin, and any one thereof. It may be made of a material selected from the group consisting of alloys.
이러한 제1 전도성 접착층(130)은 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film)으로 이루어질 수 있다.The first conductive
제1 집전 전극(140) 및 제1 전도성 접착층(130)을 덮으면서 절연 보호층(160)이 형성된다. 절연 보호층(160)은 제1 집전 전극(140)이 전해질이 직접 접촉하는 것을 방지하여, 전해질로부터 제1 집전 전극(140)을 보호하여 부식을 방지하는 역할을 한다. 이러한 절연 보호층(160)은 고분자 물질로 이루어질 수 있다.An insulating
그리고 제1 투명전극(120) 상에 제1 집전 전극(140)에 의해 이격되면서 복수의 광흡수층인 작동전극(150)이 위치하게 된다. 상기에서 설명한 바와 같이 광흡수층(150)은 다공성막(151)과 염료(152)를 포함한 작동전극을 말한다.The working
여기서, 다공성막(151)은 금속 산화물 입자를 포함하는데, 이러한 금속 산화물 입자는 티타늄 산화물(Titanium Oxide), 징크 산화물, 틴 산화물, 스트론튬 산화물(Strontium Oxide), 인듐 산화물(Indium Oxide), 이리듐 산화물(Iridium Oxide), 란탄 산화물(Lanthan Oxide), 바나듐 산화물(Vanadium Oxide), 몰리브덴 산화물(Molybdenum Oxide), 텅스텐 산화물(Tungsten Oxide), 니오브 산화물(Niobium Oxide), 마그네슘 산화물(Magnesium Oxide), 알루미늄 산화물(Aluminium Oxide), 이트륨 산화물(Yttrium oxide), 스칸듐 산화물(Scandium oxide), 사마륨 산화물(Samarium Oxide), 갈륨 산화물(Gallium Oxide), 스트론튬 티타늄 산화물(Strontium Titanium Oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 금속 산화물 입자는 티타늄 산화물인 TiO2, 틴 산화물인 SnO2, 텅스텐 산화물인 WO3, 징크 산화물인 ZnO, 또는 이들의 복합체 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.Herein, the
그리고 다공성막(151)에는 특성 향상을 위해 도전성 미립자(도시되지 않음) 및 광산란자(도시되지 않음) 등이 더 첨가될 수 있다.In addition, conductive particles (not shown) and light scatterers (not shown) may be further added to the
다공성막(151)에 첨가되는 도전성 미립자는 전자의 이동성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 예를 들면, 인듐 틴 산화물 등을 들 수 있다. 다공성막(151)에 첨가되는 광산란자는 태양전지 내에서 이동하는 광의 경로를 연장시켜 광전변환 효율을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 광산란자는 다공성막(151)을 이루는 물질로 이루어질 수 있으며, 광산란 효과를 고려하여 100-1000 ㎚의 평균 입경을 가지는 것이 바람직하다.The conductive fine particles added to the
이러한 다공성막(151), 보다 정확하게는 다공성막(151)의 금속 산화물 입자 표면에 외부 광을 흡수하여 전자를 생성하는 염료(152)가 흡착된다. 염료(152)는 염료감응태양전지에 사용될 수 있는 염료이면 한정되지 않으며, 일예로 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등을 포함하는 금속 복합체로 이루어질 수 있으며, 또한, 유기 염료가 사용될 수 있다.The
또한 염료를 용해시킨 알콜 용액에 다공성막(151) 및 제1 투명전극(120)이 형성된 제1 글래스 기판(110)을 소정 시간 동안 침지시켜, 염료(152)를 다공성막(151)에 흡착시킬 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 다양한 방법으로 염료(152)를 흡착시킬 수 있다.In addition, the
그리고 제1 투명전극(120) 상에 외부 회로(도시하지 않음)에 연결되는 제1 인출 전극(170)이 봉지재(180) 외측으로 형성된다. 여기서, 제1 인출 전극(170)은 외부 회로에 연결되는 역할뿐만 아니라 전자를 집전하는 역할도 함께 수행하게 된다.The first
한편, 제1 글래스 기판(110)에 대향 배치되는 제2 글래스 기판(210)은 제2 투명전극(220, 230)을 지지하는 지지체 역할을 하는 것으로, 투명하게 형성될 수 있다. 이에 제2 글래스 기판(210)은 제1 글래스 기판(110)과 같이 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 플라스틱의 구체적인 예로 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 트리아세틸 셀룰로오스 등을 들 수 있다.Meanwhile, the
제2 글래스 기판(210)에 형성되는 제2 투명전극(220, 230)은 제1 투명전극(120)과 대향 배치되도록 형성되며, 투명전극(220)과 촉매 전극(230)을 포함할 수 있다. 투명전극(220)은 인듐 틴 산화물, 플루오르 틴 산화물, 안티몬 틴 산화물, 징크 산화물, 틴 산화물, ZnOGa2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 투명전극(220)은 상기 투명 물질의 단일막 또는 적층막으로 이루어질 수 있다. 촉매 전극(230)은 산화-환원 쌍(Redox couple)을 활성화시키는 역할을 하는 것으로, 백금, 루테늄, 팔라듐. 이리듐, 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 탄소(C), WO3, TiO2, CNT(carbon nano tube), Carbon black, Graphene등으로 이루질 수 있다.The second
투명전극(220)은 스퍼터링법, 화학 기상 증착법, 스프레이 열분해 증착법 등에 의해 형성될 수 있다.The
촉매 전극(230)은 물리 기상 증착법(전해도금법, 스퍼터링법, 전자빔 증착법 등) 또는 습식 코팅법(스핀 코팅법, 침지 코팅법, 플로우 코팅법 등)등에 의해 형성될 수 있다. 촉매 전극(230)이 백금(Pt)으로 이루어지는 경우를 예로서 설명하면, 투명전극(220) 위에 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올(Iso-Propyl Alcohol: IPA) 등의 유기 용제에 H2PtCl6이 용해된 용액을 습식 코팅법으로 도포한 후 공기 또는 산소 분위기에서 400℃에서 열처리하는 방법이 적용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 다양한 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.The
제2 투명전극(220, 230) 위에는 상기 제2 투명전극(220, 230)에 전기적으로 연결되는 제2 집전 전극들(250)이 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 제2 집전 전극들(250) 중 하나는 제2 투명전극(220, 230) 상에서 이 제2 투명전극(220, 230)의 가장자리를 따라 형성되고, 제2 집전 전극들(250) 중 다른 하나는 제2 투명전극(220, 230) 상에서 상기 제2 투명전극(220, 230)의 중앙부를 가로지르면서 형성되는 것으로 도시된다. 제2 집전 전극(250)은 일측 방향(도면의 y축 방향)을 따라 형성되는 스트라이프 형태를 가진다.Second collecting
제2 투명전극(220, 230)과 제2 집전 전극들(250) 사이에 위치하는 제2 전도성 접착층들(240)에 의해, 제2 투명전극(220, 230)과 제2 집전 전극들(250)이 전기적으로 연결되면서 제2 투명전극(220, 230) 상에 제2 집전 전극들(250)이 물리적으로 고정될 수 있다. 그리고 제2 집전 전극(250) 및 제2 전도성 접착층(240)을 덮으면서 제2 절연 보호층(260)이 형성될 수 있다. 제2 집전 전극(250), 제2 전도성 접착층(240) 및 제2 절연 보호층(260)은 전술한 제1 집전 전극(140), 제1 전도성 접착층(130) 및 제1 절연 보호층(160)과 동일하거나 유사하다.By the second conductive
그리고 제2 투명전극(220, 230) 상에 외부 회로(도시하지 않음)에 연결되는 제2 인출 전극(270)이 봉지재(180) 외측으로 형성된다. In addition, a second
제1 글래스 기판(110)과 제2 글래스 기판(210)은 봉지재(180)에 의해 접합될 수 있다. 봉지재(180)로는 염료감응태양전지의 봉지재로 사용될 수 있는 공지의 봉지재가 사용가능하며, 일예로 열가소성 고분자 필름, 에폭시 계열이나 실리콘 계열의 열경화성 실란트, 자외선 경화 실란트, Frit glass 등을 사용할 수 있다. 봉지재(180)로 열가소성 고분자 필름을 사용하는 경우에는, 제1 글래스 기판(110)과 제2 글래스 기판(210) 사이에 열가소성 고분자 필름을 위치시킨 후 가열 압착하여 제1 글래스 기판(110)과 제2 글래스 기판(210)을 접합할 수 있다.The
전해질은 제2 글래스 기판(210)과 제2 투명전극(220, 230)을 관통하는 전해질 주입홀(280)을 통해 제1 글래스 기판(110)과 제2 글래스 기판(210) 사이의 내부 공간으로 주입되어 제1 투명전극(120)과 제2 투명전극(220, 230) 사이에 함침된다. 이러한 전해질은 다공성막(151)의 내부로 균일하게 분산된다. 전해질은 산화 환원에 의해 제2 투명전극(220, 230)으로부터 전자를 받아 염료(152)에 전달하는 역할을 수행한다. 그리고 전해질 주입홀(280)은 접착제 및 Frit glass, 커버 글래스(290)에 의해 봉지된다. 본 발명의 실시 예에서는 전해질이 액상으로 이루어진 것을 설명하였으나, 본 발명의 실시 예에는 고상의 전해질이 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.The electrolyte flows into the internal space between the
이러한 염료감응 태양전지모듈은 태양전지의 내부로 태양광 등의 외부 광이 입사되면, 광양자가 염료(152)에 흡수되어 염료가 기저 상태에서 여기 상태로 전이되어 전자를 생성한다. 생성된 전자는 다공성막(151)의 금속 산화물 입자의 전도대로 주입된 후, 제1 투명전극(120)을 거쳐 외부 회로(도시하지 않음)로 흐른 다음에 제2 투명전극(220, 230)으로 이동한다. 한편, 전해질 내의 요오드화물이 삼요오드화물로 산화함에 따라 산화된 염료(152)가 환원되고, 삼요오드화물은 제2 투명전극(220, 230)에 도달된 전자와 환원 반응을 하여 요오드화물로 환원된다. 이러한 전자의 이동에 의해 염료감응 태양전지가 작동하게 된다.In the dye-sensitized solar cell module, when external light such as solar light is incident into the solar cell, photons are absorbed by the
따라서 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈은, 홀들이 형성된 광산란층(190)을 작동전극(150) 상에 형성함으로써, 염료감응 태양전지모듈의 반투명 또는 투명 상태를 확보하면서 광산란에 의한 수광량을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 태양전지 창(Window)을 비롯한 건축 자재 등으로 용이하게 이용할 수 있다.Therefore, the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention, by forming a
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서, 염료가 흡착되는 광전극 부분도 홀들을 구성하는 것이 가능하며, 이러한 경우, 태양전지의 투명성이 확보되어 태양전지를 통한 시야확보가 더욱 용이해진다. 상기 광전극 부분의 홀은 상기 광산란층 홀의 대응되는 위치에 형성하되, 광전극 홀의 크기 및 면적은 임의로 조절가능하며, 바람직하기로는 광산란층 홀들 전체면적의 30-100%가 되도록 형성하는 것이 모듈의 투명성 확보 및 모듈의 효율을 동시에 만족시킬 수 있어서 좋다.On the other hand, in the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention, the photoelectrode portion to which the dye is adsorbed can also constitute holes, in this case, the transparency of the solar cell is secured It is easier to secure the view through. The hole of the photoelectrode portion is formed at a corresponding position of the light scattering layer hole, the size and area of the photoelectrode hole is arbitrarily adjustable, preferably formed to be 30-100% of the total area of the light scattering layer holes of the module It is good to ensure transparency and the efficiency of a module simultaneously.
도 5는 도 3의 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층 및 광흡수층에 홀들이 형성된 것을 예시하는 수직단면도이다.5 is a vertical cross-sectional view illustrating that holes are formed in the light scattering layer and the light absorbing layer in the dye-sensitized solar cell module including the light scattering layer of FIG. 3.
도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서, 작동전극(150)은 상기 광산란층(190)에 형성된 제1 홀(191a)의 위치에 대응하는 적어도 하나 이상의 제2 홀(191b)이 형성될 수 있는데, 전술한 도 3 및 도 4에 설명된 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 5, in the dye-sensitized solar cell module including the light scattering layer according to the embodiment of the present invention, the working
본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서, 작동전극(150)의 다공질 산화물 반도체층(151)은 적어도 하나 이상의 제2 홀(191b)들이 형성되는 부분을 제외한 부분에 스크린 인쇄(Screen Printing) 방식으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 광산란층(190) 및 작동전극(150) 모두에 홀을 형성함으로써, 보다 선명하게 광을 투과시킬 수 있고, 이에 따라 염료감응 태양전지모듈을 통한 시야 확보가 더욱 용이해진다.In the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention, the porous
한편, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층에 홀을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.6A to 6D are views for explaining a process of forming holes in the light scattering layer in the dye-sensitized solar cell module having the light scattering layer according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 작동전극 기판(100)은, 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 투명 글래스 기판(110) 상에 제1 투명 전극(120)을 형성한다.The working
다음으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 투명 전극(120) 상에 다공질 산화물 반도체층(151)을 형성하고, 이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 다공질 산화물 반도체층(151)에 염료(152)를 흡착시킨 작동전극(150)이 제1 투명 글래스 기판(110) 상에 형성된다.Next, as shown in FIG. 6B, a porous
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 100-1000 nm 크기의 직경을 가진 이산화티탄(TiO2)으로 직경이 30-1000 um을 갖고, 광산란층(190) 전체면적 대비 30%가 되도록 제1 홀(191a)을 갖는 광산란층(190)을 상기 염료(152)가 흡착된 다공질 산화물 반도체층(151) 상에 형성한다. 이때, 도 4를 다시 참조하면, 상기 광산란층(190)은 상기 제1 홀(191a)이 형성되는 부분을 제외한 부분에 스크린 인쇄(Screen Printing) 방식으로 형성한다.Next, as shown in Figure 6d, the titanium dioxide (TiO 2 ) having a diameter of 100-1000 nm size having a diameter of 30-1000 um, the first
결국, 광산란층(190) 전체면적 대비 30%의 제1 홀(191a)들을 갖는 광산란층(190)이 상기 작동전극(150) 상에 형성된 작동전극 기판의 제작이 완성된다.As a result, fabrication of the working electrode substrate in which the
후속적으로, 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판(210) 상에 형성된 상대전극 기판(200)을 제작하고, 상기 상대전극 기판(200) 및 작동전극 기판(100)을 합지하고, 상기 합지된 상대전극 기판(200) 및 작동전극 기판(100) 내에 전해질을 주입함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈이 완성된다.Subsequently, a
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈에서 광산란층 및 광흡수층에 홀들을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.7A to 7D are views for explaining a process of forming holes in the light scattering layer and the light absorbing layer in the dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 작동전극 기판(100)은, 먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 투명 글래스 기판(110) 상에 제1 투명 전극(120)을 형성한다.The working
다음으로, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 홀(191b)들이 형성된 다공질 산화물 반도체층(151)을 상기 제1 투명 전극(120) 상에 형성한다. 즉, 상기 다공질 산화물 반도체층(151)은 전술한 광산란층(190)에 형성되는 제1 홀(191a)들의 위치에 대응하도록 제2 홀(191b)들이 형성되며, 제2 홀(191b)이 형성되는 부분을 제외한 부분에 스크린 인쇄 방식으로 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 7B, the porous
이후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 홀(191b)들이 형성된 다공질 산화물 반도체층(151)에 염료(152)를 흡착시킨 작동전극(150)이 제1 투명 글래스 기판(110) 상에 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 7C, the working
다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제1 홀(191a)들을 갖는 광산란층(190)을 상기 염료(152)가 흡착된 다공질 산화물 반도체층(151) 상에 형성한다. 이때, 상기 광산란층(190)은 상기 제1 홀(191a)들이 형성되는 부분을 제외한 부분에 스크린 인쇄(Screen Printing) 방식으로 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 7D, the
결국, 제1 홀(191a)들을 갖는 광산란층(190)이 상기 제2 홀(191b)들을 갖는 작동전극(150) 상에 형성된 작동전극 기판의 제작이 완성된다.As a result, fabrication of the working electrode substrate on which the
후속적으로, 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판(210) 상에 형성된 상대전극 기판(200)을 제작하고, 상기 상대전극 기판(200) 및 작동전극 기판(100)을 합지하고, 상기 합지된 상대전극 기판(200) 및 작동전극 기판(100) 내에 전해질을 주입함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈이 완성된다.Subsequently, a
한편, 하기 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈과 종래의 기술에 따른 염료감응 태양전지모듈을 비교하기 위한 표이다.On the other hand, Table 1 is a table for comparing the dye-sensitized solar cell module with a light scattering layer according to an embodiment of the present invention and the dye-sensitized solar cell module according to the prior art.
(광전극층만 형성)No light scattering layer
(Photoelectrode layer only)
(광산란층에 홀 없음)With light scattering layer
(No hole in the scattering layer)
(광산란층에 홀 형성)With light scattering layer
(Holes in the light scattering layer)
(광전극층과 관산란층에 동시에 홀형성)With light scattering layer
(Hole formation in photoelectrode layer and tube scattering layer at the same time)
본 발명의 실시예에 따른 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈은, 전술한 바와 같이 광산란층에 홀들을 형성한 제1 실시예 및 광산란층 및 광전극 모두에 홀들을 형성한 제2 실시예로 이루어지며, 종래의 기술에 따른 염료감응 태양전지모듈이 광산란층을 형성하지 않은 제1 비교예와 광산란층을 형성하되 홀이 형성되지 않은 제2 비교예를 함께 나타내었다.In the dye-sensitized solar cell module having the light scattering layer according to the embodiment of the present invention, the first embodiment in which the holes are formed in the light scattering layer and the second embodiment in which the holes are formed in both the light scattering layer and the photoelectrode as described above. The dye-sensitized solar cell module according to the related art shows a first comparative example in which a light scattering layer is not formed and a second comparative example in which a light scattering layer is formed but no holes are formed.
상기 표 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 염료감응 태양전지모듈이 광산란층을 형성하지 않은 제1 비교예, 즉, 광전극층만을 형성한 염료감응 태양전지모듈은 투명성이 있으나, 효율이 낮으며, 광산란층을 형성하되 홀이 형성되지 않은 제2 비교예의 경우 제1 비교예에 비하여 효율은 높으나, 불투명하여 태양전지 창(window)으로는 적용하기 어렵다.As shown in Table 1, the dye-sensitized solar cell module according to the prior art does not form a light scattering layer, that is, the dye-sensitized solar cell module formed only the photoelectrode layer is transparent, but the efficiency is The second comparative example, which is low and has a light scattering layer but no holes, has a higher efficiency than the first comparative example, but is opaque and thus difficult to apply as a solar cell window.
이에 반해, 본 발명의 실시예 따른 광산란층에 홀들을 형성한 제1 실시예의 경우, 광산란층에 따른 효율의 향상과 투과성을 동시에 얻을 수 있는 장점이 있다.On the contrary, in the case of the first embodiment in which the holes are formed in the light scattering layer according to the embodiment of the present invention, there is an advantage in that the efficiency and permeability can be simultaneously obtained according to the light scattering layer.
또한, 광산란층 및 광전극 모두에 홀들을 형성한 제2 실시예의 경우, 투과성은 더욱 증가하게 된다.
Also, in the second embodiment in which holes are formed in both the light scattering layer and the photoelectrode, the transmittance is further increased.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 작동전극 기판
200: 상대전극 기판
110: 제1 글래스 기판
120: 제1 투명전극
130: 제1 도전성 접착층
140: 제1 집전 전극
150: 광흡수층(염료 + 다공성막)
160: 제1 절연 보호층
170: 제1 인출 전극
180: 봉지재
190: 광산란층
191a: 제1 홀
191b: 제2 홀
210: 제2 글래스 기판
220: 제2 투명전극
230: 촉매 상대전극
240: 제2 도전성 접착층
250: 제2 집전 전극
260: 제2 절연 보호층
270: 제2 인출 전극
280: 전해질 주입홀100: working electrode substrate
200: counter electrode substrate
110: first glass substrate
120: first transparent electrode
130: first conductive adhesive layer
140: first current collecting electrode
150: light absorption layer (dye + porous membrane)
160: first insulating protective layer
170: first drawing electrode
180: encapsulant
190: light scattering layer
191a: first hole
191b: Second Hall
210: second glass substrate
220: second transparent electrode
230: catalytic counter electrode
240: second conductive adhesive layer
250: second collecting electrode
260: second insulating protective layer
270: second lead electrode
280: electrolyte injection hole
Claims (10)
상기 작동전극 기판과 합지되며, 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판 상에 형성된 상대전극 기판; 및
합지된 상기 상대전극 기판 및 작동전극 기판 내에 주입되는 전해질
을 포함하되,
상기 작동전극 기판의 광산란층은 광산란층의 전체면적 대비 10-90 %의 제1 홀(hole)들을 갖는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈. A working electrode substrate (photoelectrode) formed of a porous oxide semiconductor layer on which a dye is supported on a surface thereof is formed on a first transparent glass substrate, and a light scattering layer is formed on the working electrode;
A counter electrode substrate laminated with the working electrode substrate and having a catalytic counter electrode formed on a second transparent glass substrate; And
Electrolyte injected into the counter electrode substrate and the working electrode substrate
Including,
The light scattering layer of the working electrode substrate is a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, characterized in that having a first hole (hole) of 10-90% of the total area of the light scattering layer.
상기 광산란층은 직경이 100-1000 ㎚인 이산화티탄(TiO2)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈.The method of claim 1,
The light scattering layer is a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, characterized in that formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a diameter of 100-1000 nm.
상기 작동전극의 다공질 산화물 반도체층은 10-200 nm 크기의 이산화티탄(TiO2)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈.The method of claim 2,
The porous oxide semiconductor layer of the working electrode is a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, characterized in that formed of 10-200 nm titanium dioxide (TiO 2 ).
상기 작동전극은 상기 광산란층에 형성된 제1 홀들의 위치에 대응하는 제2 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈.The method of claim 1,
The working electrode is a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, characterized in that the second hole is formed corresponding to the position of the first hole formed in the light scattering layer.
상기 작동전극에 형성된 제2 홀들의 전체면적은 상기 광산란층에 형성된 홀들 전체면적의 30-100%가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈.The method of claim 4, wherein
2. The dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, wherein the total area of the second holes formed in the working electrode is 30-100% of the total area of the holes formed in the light scattering layer.
b) 촉매 상대전극이 제2 투명 글래스 기판 상에 형성된 상대전극 기판을 제작하는 단계;
c) 상기 상대전극 기판 및 작동전극 기판을 합지하는 단계; 및
d) 상기 합지된 상대전극 기판 및 작동전극 기판 내에 전해질을 주입하는 단계
를 포함하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 제조 방법.a) a working electrode made of a porous oxide semiconductor layer adsorbed with a dye is formed on the first transparent glass substrate, and a light scattering layer having 10-90% of the first holes relative to the total area of the light scattering layer is formed on the working electrode; Manufacturing a working electrode substrate;
b) fabricating a counter electrode substrate having a catalytic counter electrode formed on a second transparent glass substrate;
c) laminating the counter electrode substrate and the working electrode substrate; And
d) injecting electrolyte into the laminated counter electrode substrate and working electrode substrate;
Dye-sensitized solar cell module manufacturing method having a light scattering layer comprising a.
상기 광산란층은 직경이 100-1000 ㎚인 이산화티탄(TiO2)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 제조 방법.The method of claim 6,
The light scattering layer is a manufacturing method of a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, characterized in that formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a diameter of 100-1000 nm.
a-1) 제1 투명 글래스 기판 상에 제1 투명 전극을 형성하는 단계;
a-2) 상기 제1 투명 전극 상에 다공질 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
a-3) 상기 다공질 산화물 반도체층에 염료를 흡착시키는 단계; 및
a-4) 광산란층의 전체면적 대비 10-90 %의 제1 홀들을 갖는 광산란층을 상기 염료가 흡착된 다공질 산화물 반도체층 상에 형성하는 단계
를 포함하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 제조 방법.The method of claim 6, wherein step a)
a-1) forming a first transparent electrode on the first transparent glass substrate;
a-2) forming a porous oxide semiconductor layer on the first transparent electrode;
a-3) adsorbing a dye on the porous oxide semiconductor layer; And
a-4) forming a light scattering layer having first holes of 10-90% of the total area of the light scattering layer on the porous oxide semiconductor layer adsorbed by the dye
Dye-sensitized solar cell module manufacturing method having a light scattering layer comprising a.
상기 a-2) 단계의 다공질 산화물 반도체층은 상기 광산란층에 형성되는 제1 홀의 위치에 대응하는 제2 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 제조 방법.The method of claim 8,
The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, wherein the porous oxide semiconductor layer of step a-2) is formed with a second hole corresponding to the position of the first hole formed in the light scattering layer.
상기 작동전극에 형성된 제2 홀들의 전체면적은 상기 광산란층에 형성된 홀들 전체면적의 30-100%가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈의 제조 방법.10. The method of claim 9,
Method for manufacturing a dye-sensitized solar cell module having a light scattering layer, characterized in that the total area of the second holes formed in the working electrode is formed to be 30-100% of the total area of the holes formed in the light scattering layer.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100101663A KR20120040322A (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Dye-sensitized solar cell with light scattering layer, and manufacturing method thereof |
PCT/KR2011/007527 WO2012053763A2 (en) | 2010-10-19 | 2011-10-11 | Dye-sensitized solar cell module equipped with light scattering layer and method for manufacturing thereof |
JP2013534800A JP2013545227A (en) | 2010-10-19 | 2011-10-11 | Dye-sensitive solar cell module with light scattering layer and method for producing the same |
CN201180050436.6A CN103168367B (en) | 2010-10-19 | 2011-10-11 | Dye-sensitized solar cell module having light scattering layer and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100101663A KR20120040322A (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Dye-sensitized solar cell with light scattering layer, and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120040322A true KR20120040322A (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=45975691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100101663A KR20120040322A (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Dye-sensitized solar cell with light scattering layer, and manufacturing method thereof |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013545227A (en) |
KR (1) | KR20120040322A (en) |
CN (1) | CN103168367B (en) |
WO (1) | WO2012053763A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140069408A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-10 | 주식회사 오리온 | Method for manufacturing dye-sensitized solar cell using the same |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5953026B2 (en) * | 2011-10-20 | 2016-07-13 | ローム株式会社 | Method for producing dye-sensitized solar cell |
JP2013251228A (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell |
JP2013251229A (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell |
CN107004510B (en) | 2015-02-04 | 2018-12-14 | 株式会社藤仓 | Photo-electric conversion element |
AT518340B1 (en) * | 2016-02-26 | 2020-04-15 | Sfl Tech Gmbh | Glass module, building with at least one glass module and method for producing a glass module |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004314313A (en) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Toppan Printing Co Ltd | Laminate, its manufacturing method and product using the laminate |
EP1589549A1 (en) * | 2004-04-23 | 2005-10-26 | Sony Deutschland GmbH | A method of producing a porous semiconductor film on a substrate |
KR100656365B1 (en) * | 2005-11-18 | 2006-12-13 | 한국전자통신연구원 | Composition of non-aqueous paste for forming semiconductor electrode of dye-sensitized solar cell, preparation method thereof, and dye-sensitized solar cells comprising the same |
CN101226966B (en) * | 2008-01-22 | 2010-07-28 | 西安交通大学 | Customizing electroconductive film of dye sensitization TiO2 nanocrystalline solar battery and preparation thereof |
KR101510658B1 (en) * | 2008-03-20 | 2015-05-06 | 주식회사 동진쎄미켐 | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same |
KR20100046447A (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-07 | 삼성전기주식회사 | Electrode of dye-sensitized solar cell, manufacturing method thereof and dye-sensitized solar cell |
KR20100071837A (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 주식회사 이건창호 | Screen printing plate, screen printer and dye-sensitized solar cell |
US20110315212A1 (en) * | 2009-03-23 | 2011-12-29 | Shuzi Hayase | Dye-sensitized solar cell, and method for manufacturing the same |
-
2010
- 2010-10-19 KR KR1020100101663A patent/KR20120040322A/en not_active Application Discontinuation
-
2011
- 2011-10-11 CN CN201180050436.6A patent/CN103168367B/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-10-11 WO PCT/KR2011/007527 patent/WO2012053763A2/en active Application Filing
- 2011-10-11 JP JP2013534800A patent/JP2013545227A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140069408A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-10 | 주식회사 오리온 | Method for manufacturing dye-sensitized solar cell using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103168367B (en) | 2016-01-20 |
WO2012053763A3 (en) | 2012-06-28 |
CN103168367A (en) | 2013-06-19 |
JP2013545227A (en) | 2013-12-19 |
WO2012053763A2 (en) | 2012-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100658263B1 (en) | Tandem structured photovoltaic cell and preparation method thereof | |
JP5678345B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
JP4336669B2 (en) | Dye-sensitized solar cell using photoelectric conversion element | |
US20080115829A1 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
US20070095390A1 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
JP2007134328A (en) | Solar cell and its manufacturing method | |
KR20170070882A (en) | Monolithic Type Module of Perovskite Solar Cell and Manufacturing Method Thereof | |
KR101303450B1 (en) | Dye-Sensitized Solar Cells And Manufacturing Method For Thereof | |
KR100658730B1 (en) | Solar cell | |
JP2008218394A (en) | Dye-sensitized solar cell and method of manufacturing the same | |
KR20120040322A (en) | Dye-sensitized solar cell with light scattering layer, and manufacturing method thereof | |
KR20120136578A (en) | Dye-sensitized solar cells and manufacturing method for thereof | |
KR101140784B1 (en) | Preparation method of dye-sensitized solar cell module including scattering layers | |
US20110061722A1 (en) | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method of the same | |
JP5364999B2 (en) | Laminate for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module | |
KR101135496B1 (en) | Solar cell module and fabrication method of the same | |
KR101135495B1 (en) | Solar cell and manufacturing method of the same | |
KR101409067B1 (en) | Dye sensitized solar cell and its manufacturing method | |
KR101894431B1 (en) | Dye-Sensitized Solar Cell and Method for Forming Electrode Protecting Layer Using the Same | |
JP4841574B2 (en) | Dye-sensitized solar cell module and manufacturing method thereof | |
KR101408888B1 (en) | Dye-sensitized solar cell and preparing method thereof | |
KR101359440B1 (en) | Dye-sensitized solar cell, and preparing method of the same | |
KR20120040310A (en) | Dye-sensitized solar cell with conductive clip, and sealing method thereof | |
KR101117691B1 (en) | Dye-sensitized solar cell and method of manufacturing the same | |
KR101561787B1 (en) | Transparant substrate having a down converting material and dye solar cell module thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |