KR20120080775A - 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 전면 도전층이 도포되어 있는 전면 투명기판; 전면 도전층 상에 형성되는 다공질층; 다공질층 상에 형성되는 제1 광산란층; 제1 광산란층 상에 형성되는 제2 광산란층; 전면 투명기판에 대향하며, 후면 도전층이 도포되어 있는 후면 투명기판; 후면 도전층 상에 형성되는 촉매전극; 전면 투명기판과 상기 후면 투명기판 사이에 다공질층, 제1 광산란층, 제2 광산란층, 및 촉매전극을 내장하는 봉지재; 그리고 봉지재 내에 채워지는 전해질층을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 구체적으로는 다수의 광산란층(Light Scattering Layer)을 갖는 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
1991년도 스위스 로잔공대(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후, 이 분야에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조 단가가 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 또한, 염료감응 태양전지는 실리콘 태양전지와 달리 광을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자 및 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주요 구성 요소로 하는 광전 화학 태양전지이다.
도1은 종래의 염료감응 태양전지의 단위셀 구조를 도시하고 있다.
도1에 도시한 바와 같이, 종래의 염료감응 태양전지의 단위셀을 보면, 전면 투명기판(11)의 전면 도전층(12)에 전이금속 산화물, 예를들어 TiO2 다공질층(13)이 형성되어 있다. 나노입자인 다공질 TiO2의 표면에는 염료가 흡착되어 있고, 또한 다공질층(13)에는 광전변환 효율을 높이기 위한 광산란층(14)이 도포되어 있다.
후면 투명기판(21)의 후면 도전층(22)에는 촉매전극(23)이 형성되어 있다.
그리고, 단위셀을 구획하는 봉지재(31a,31b)가 구비되어 있으며, 봉지재(31a, 31b)의 내부에는 전해질(41)이 채워지고, 그 속에는 다공질층(13), 광산란층(14), 촉매전극(23) 등이 내장된다.
이러한 구조를 갖는 염료감응 태양전지는 외부의 빛이 염료에 닿으면 염료가 전자를 발생시키고, 이 전자는 TiO2 다공질층(13)이 받아 외부로 전달한다. 전달된 전자는 외부 회로를 타고 흐르면서 촉매전극(23)에 도달하게 된다. 이러한 전자의 생성 및 전달의 과정에서, 다공질층(13)의 염료에서 전자가 빠져 나갔기 때문에, 전해질(41) 내부의 이온에서 한 개의 전자가 염료로 공급되어야 하고, 염료로의 전자 공급은 외부회로를 거쳐 촉매전극(23)으로 돌아온 전자가 전해질(41)에 이온으로 전달됨으로써 이루어진다.
이러한 과정의 시작은 외부의 빛이 다공질층(13)의 염료에 도달함으로써 발생하며, 이 때 염료에 도달하는 빛의 양이 많을수록 많은 전기가 생성된다. 그래서, 전면 투명기판(11)에 입사한 빛이 후면 투명기판(21)으로 빠져 나가지 못하게 다공질층(13)의 상면에 광산란층(14)를 도포하고 있으며, 이러한 광산란층(14)은 전면 투명기판(11)으로부터 입사한 빛이 다공질층(13)의 염료와 반응하지 않고 후면 투명기판(21)으로 나가는 빛을 다시 다공질층(13)으로 반사하게 된다.
그러나, 종래의 염료감응 태양전지는 광산란층(14)을 구비하고 있음에도 불구하고, 후면 투명기판(21)으로 빠져 나가는 빛이 상당하여 광전변환 효율이 원하는 만큼 개선되지 않고 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 후면 투명기판으로 나가는 빛을 다공질층으로 더 반사시킴으로써 광전변환 효율을 높이고,
둘째, 다공질층의 염료에서 전해질로 흐르는 역방향 전자를 차단하며, 또한
셋째, 제조 공정을 간단하게 함으로써 손쉽게 제작할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 염료감응 태양전지의 단위셀은, 전면 도전층이 도포되어 있는 전면 투명기판; 전면 도전층 상에 형성되는 다공질층; 다공질층 상에 형성되는 제1 광산란층; 제1 광산란층 상에 형성되는 제2 광산란층; 전면 투명기판에 대향하며, 후면 도전층이 도포되어 있는 후면 투명기판; 후면 도전층 상에 형성되는 촉매전극; 전면 투명기판과 상기 후면 투명기판 사이에 다공질층, 제1 광산란층, 제2 광산란층, 및 촉매전극을 내장하는 봉지재; 그리고 봉지재 내에 채워지는 전해질층을 포함하여 구성된다.
본 발명의 단위셀은, 제2 광산란층을 제1 광산란층보다 에너지 밴드 갭이 더 큰 금속 산화물로 구성한다.
제1 광산란층은 TiO2 로 구성되고, 그리고 제2 광산란층은 Al2O3 로 구성할 수 있다.
제1 광산란층은 TiO2 로 구성되고, 그리고 제2 광산란층은 ZrO2 로 구성될 수 있다.
또는, 제1 광산란층은 TiO2 및 ZrO2 로 구성되고, 그리고 제2 광산란층은 Al2O3 로 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은, 전면 도전층이 형성된 전면 투명기판 상에 다공질층을 형성하는 단계; 다공질층 상에 제1 광산란층을 형성하는 단계; 제1 광산란층 상에 제1 광산란층보다 에너지 밴드 갭이 큰 물질로 구성되는 제2 광산란층을 형성하는 단계; 후면 도전층이 형성된 후면 투명기판 상에 촉매 전극을 형성하는 단계; 전면 투명기판과 후면 투명기판의 사이를 밀폐하는 봉지재를 개재한 후 전면 투명기판과 후면 투명기판을 합착하는 단계; 그리고 전면 투명기판, 후면 투명기판, 및 봉지재 사이의 밀폐 공간에 전해질을 주입하는 단계를 포함하여 이루어진다.
제1 광산란층을 형성하는 단계는 TiO2 나노입자를 포함하는 페이스트를 다공질층 상에 도포하는 단계를 포함하고, 그리고 제2 광산란층을 형성하는 단계는 Al2O3 나노입자를 포함하는 페이스트를 제1 광산란층 상에 도포하는 단계를 포함한다.
제1 광산란층을 형성하는 단계는 TiO2 의 나노입자를 포함하는 페이스트를 다공질층 상에 도포하는 단계를 포함하고, 그리고 제2 광산란층을 형성하는 단계는 ZrO2 의 나노입자를 포함하는 페이스트를 제1 광산란층 상에 도포하는 단계를 포함한다.
또는, 제1 광산란층을 형성하는 단계는 TiO2 및 ZrO2 의 나노입자를 포함하는 페이스트를 다공질층 상에 도포하는 단계를 포함하고, 그리고 제2 광산란층을 형성하는 단계는 Al2O3 나노입자를 포함하는 페이스트를 제1 광산란층 상에 도포하는 단계를 포함한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 염료감응 태양전지 및 그 제조방법에 의하면, 후면 투명기판으로 통과되는 빛을 다공질층으로 더 전달함으로써 광전변환 효율을 10 % 이상 개선할 수 있다. 또한, 다공질층의 염료에서 전해질로 흐르는 역방향 전자를 차단할 수 있다. 덧붙여, 광산란층을 페이스트를 이용하여 도포함으로써 제조공정이 간단하고 만들기가 쉽다.
도1은 종래의 염료감응 태양전지의 단위셀 구조이다.
도2는 본 발명에 따른 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지의 단면도이다.
도3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지의 제1, 제2, 제3의 제조방법을 설명하는 플로우챠트이다.
도4a, 4b, 4c, 4d는 제1, 제2, 제3, 제4 실시예의 광전변환 효율의 개선 상태를 보여주는 전압 변화에 대한 전류밀도의 변화 그래프이다.
도2는 본 발명에 따른 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지의 단면도이다.
도3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지의 제1, 제2, 제3의 제조방법을 설명하는 플로우챠트이다.
도4a, 4b, 4c, 4d는 제1, 제2, 제3, 제4 실시예의 광전변환 효율의 개선 상태를 보여주는 전압 변화에 대한 전류밀도의 변화 그래프이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지의 단면도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 단위셀은 전면 투명기판(11)과 후면 투명기판(21), 전면 도전층(12)과 후면 도전층(22), TiO2 다공질층(13), 촉매전극(23), 봉지재(31a, 31b), 전해질층(41) 등으로 구성된다.
전면 투명기판(11)과 후면 투명기판(21)은 PET, PEN, PC, PP, PI, TAC 중의 어느 하나를 포함하는 투광성 플라스틱 기판 또는 유리 기판으로 구성될 수 있다.
전면 도전층(12) 또는 후면 도전층(22)은 전면 투명기판(11) 또는 후면 투명기판(21)의 표면에 코팅되는 형태로 구성된다. 전면 도전층(12) 또는 후면 도전층(22)은 ITO, FTO, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), SnO2-Sb2O3 중의 어느 하나로 구성될 수 있다.
TiO2 다공질층(13)은 1-40 ㎛ 두께의 다공질 막이다. TiO2 다공질층(13)은 10-40 nm 입경의 TiO2 를 이용할 수 있다. TiO2 다공질층(13)에는 전자 이동을 쉽게 하기 위해 주석이 도핑된 산화인듐(ITO : tin-doped indium oxide) 등의 도전성 미립자가 첨가될 수 있다. 또한, 광로를 연장시키기 위해 광산란자가 첨가될 수도 있다. 다공질층으로는, Ti산화물 외에, Nb산화물, Zn산화물, Sn산화물, Ta산화물, W산화물, Ni산화물, Fe산화물, Cr산화물, V산화물, Pm산화물, Zr산화물, Sr산화물, In산화물, Yr산화물, La산화물, Mo산화물, Mg산화물, Al산화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물, SrTi산화물 등도 단독으로 또는 복합물의 형태로 이용될 수 있다.
다공질층(13)의 나노입자 표면에는 가시광선을 흡수하는 염료가 흡착되어 있다. 상기 염료는 염료감응태양전지에 사용되는 공지의 염료가 사용될 수 있으며, 구체적인 예로 Ru 복합체가 사용될 수 있다. Ru는 백금 족에 속하는 원소로서, 많은 유기 금속 복합 화합물을 만들 수 있다. 염료감응 태양전지에 적합한 염료로는 Ru(etc bpy)2(NCS)22CH3CN 타입이 있다. 여기서, etc는 (COOEt)2 또는 (COOH)2 로서, 다공질 막(TiO2)의 표면과 결합 가능한 반응기이다.
다중 광산란층은 제1 광산란층(14)과 제2 광산란층(51)로 구성된다. 다중 광산란층의 구조는 제1 및 제2 광산란층의 조합에 따라 여러가지 실시예가 가능하다.
제1 실시예로서, 제1 광산란층(14)이 다공질층(13)의 TiO2 보다 직경이 큰 TiO2 나노입자를 포함하고, 제2 광산란층(51)이 Al2O3 나노입자를 포함하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 다공질층(13)의 TiO2 나노입자의 직경을 20 nm로 할 때, 제1 광산란층(14)을 구성하는 TiO2 나노입자의 직경을 500 nm로 할 수 있다. 그리고, 제2 광산란층(51)의 Al2O3 나노입자의 직경을 20 nm로 할 수 있다.
제2 실시예는 제2 광산란층(51)의 Al2O3 나노입자의 직경을 400 nm로 한 것으로, 나머지 조건은 제1 실시예와 동일하다.
제3 실시예는, 제1 광산란층(14)을 다공질층(13)의 TiO2 보다 직경이 큰 TiO2 나노입자로 구성하고, 제2 광산란층(51)을 ZrO2 나노입자를 포함하도록 구성한 것이다. 예를 들어, 다공질층(13)의 TiO2 나노입자의 직경을 20 nm로 할 때, 제1 광산란층(14)의 TiO2 나노입자의 직경을 500 nm로, 그리고 제2 광산란층(51)의 ZrO2 나노입자의 직경을 400 nm로 할 수 있다.
제4 실시예는, 제1 광산란층(14)을 다공질층(13)의 TiO2 보다 직경이 큰 TiO2 나노입자에 ZrO2 나노입자를 추가하여 구성하고, 제2 광산란층(51)을 Al2O3 나노입자를 포함하도록 구성한 것이다. 여기서, TiO2 와 ZrO2 의 배합은 ZrO2을 3 중량%로 배합하여 사용할 수 있다. 각 나노입자의 직경은, 예를들어 다공질층(13)의 TiO2 나노입자의 직경을 20 nm로 할 때, 제1 광산란층(14)을 구성하는 TiO2 나노입자의 직경을 400 nm로, ZrO2 나노입자의 직경을 20 nm로 할 수 있으며, 그리고 제2 광산란층(51)의 Al2O3 나노입자의 직경은 20 nm로 선택할 수 있다.
촉매전극(23)은 백금, 카본, 카본나노튜브 등으로 구성되고, 1-300 nm 정도의 두께를 가지며, 광 투과율은 10-100 %인 것이 좋다. 특히, 백금은 반사도가 우수하여 널리 사용된다.
봉지재(31a, 31b)는 단위 셀들을 절연하고 각 단위셀 내의 전해질층(41)을 봉지한다. 보통 전면 도전층(12)과 후면 도전층(22)의 표면에 스트립 형태로 홈이 형성되어 있으며, 이 스트립 표면에서 반대편 도전층까지 절연층을 연장하여 봉지재(31a, 31b)를 구성한다.
전해질층(41)은 액체 전해질, 이온성 액체 전해질, 준고체 전해질, 고분자 전해질, 고체 전해질 등이 선택적으로 사용될 수 있다. 전해질은 전면 투명기판(11)과 후면 투명기판(21)의 사이에서, TiO2 다공질층(13) 내부에 균일하게 분산되어 있다. 전해질은 아이다이오드(idiode)/트리다이오드(tridiode) 쌍으로서, 산화/환원에 의해 촉매전극(23)으로부터 전자를 받아 염료에 전달하는 역할을 한다.
도3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 다중 광산란층을 갖는 염료감응 태양전지의 제1, 제2, 제3의 제조방법을 설명하는 플로우챠트이다.
도3a는, 위에서 설명한, 다공질층(13)의 TiO2 나노입자의 직경을 20 nm, 제1 광산란층(14)을 구성하는 TiO2 나노입자의 직경을 500 nm, 그리고 제2 광산란층(51)의 Al2O3 나노입자의 직경을 20 nm로 구성한 제1 실시예의 제조방법이다.
먼저, 기판으로서 전면 도전층, 예를들어 FTO가 코팅된 유리 기판을 준비한다. (S61)
전면 도전층 상에 차단층(미도시)를 더 형성할 수 있는데, 이 경우 전면 도전층 기판의 전도성 면에 접착 테이프를 이용하여 1.5 cm2 의 면적으로 마스킹을 하고, 0.15 M 농도의 TTIP (Titanium isopropoxide) 용액 (용매는 부탄올 (Butanol))을 스핀 코터(2000 rpm)를 이용하여 기판 위에 도포한 뒤, 500℃ 에서 20 분간 열처리하는 과정으로 이루어진다.
차단층 위에 TiO2 나노입자(직경 20nm)가 포함된 페이스트를 도포(doctor blade 법)한 후, 기판을 150℃ 에서 20 분간 건조하여 다공질층(13)을 형성한다. (S62)
다공질층(13) 위에 TiO2 나노입자(직경 500nm)가 포함된 페이스트를 도포(doctor blade 법)한 후, 기판을 150℃ 에서 20 분간 건조하여 제1 광산란층(14)을 형성한다. (S63)
제1 광산란층(14) 위에 Al2O3 나노입자(직경 20nm)가 포함된 페이스트를 도포(doctor blade 법)한 후, 기판을 150℃ 에서 20 분간 건조하여 제2 광산란층(51)을 형성하며, 이후 520℃에서 소성한다. (S64)
기판을 감광성 염료(N-719) 0.5 mM을 포함하는 에탄올 용액에 8시간 담지하여 다공질층(14)에 염료를 흡착시킨다. (미도시)
상대 전극으로서, 후면 도전층, 예를들어 FTO가 코팅된 유리 기판을 준비한다. (S65)
기판의 전도성 면에 접착 테이프를 이용하여 1.5 cm2 의 면적으로 마스킹한 후, 그 위에 H2PtCl6 용액(0.7 mM, 용매는 IPA(isopropylalcohol)을 코팅하고, 500℃ 에서 20 분간 열처리한다. (S66)
제조한 전면 기판과 상대 전극인 후면 기판의 사이에 봉지재를 개재한 후, 전면 기판과 후면 기판을 합착한다. (S67)
이후, 합착된 전면 기판과 후면 기판의 사이 공간에 전해질을 주입하고 봉합한다. (S68)
이러한 방법으로 제조된 염료감응 태양전지의 단위셀은 다음과 같은 스펙을 갖는다. 기판은 ref. D-719 E-Solar(0.5 mM, 용매는 에탄올) 이고, 다공질층의 두께는 12 ㎛ (ENB 페이스트), 제1 광산란층의 두께는 6 ㎛, 제2 광산란층의 두께는 5 ㎛, 셀의 두께를 결정하는 봉지재의 두께는 60 ㎛, 그리고 전해질은 PMII(0.7M), I2(0.03M), GSCN(0.05M), TBP(0.5M) 용매는 아세토니트릴:발레로니트릴=85:15 v/v 이다.
제2 실시예는, 도3a에서 제2 광산란층(51)을 400 nm 직경의 Al2O3 나노입자로 바꾸어 도3a와 동일한 방법으로 제조할 수 있다.
도3b는, 위에서 설명한, 다공질층(13)의 TiO2 나노입자의 직경을 20 nm, 제1 광산란층(14)을 구성하는 TiO2 나노입자의 직경을 500 nm, 그리고 제2 광산란층(51)의 ZrO2 나노입자의 직경을 400 nm로 구성한 제3 실시예의 제조방법을 설명하고 있다.
도3b에 도시한 바와 같이, 제3 실시예의 제조방법은 도3a의 제1 실시예의 제조방법에서 제2 광산란층(51)을 400 nm 직경의 ZrO2 나노입자로 변경하였을 뿐, 그 제조방법은 도3a의 제1 실시예의 제조방법과 동일하므로, 이하 제3 실시예의 제조방법에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도3c는, 위에서 설명한, 다공질층(13)의 TiO2 나노입자의 직경을 20 nm, 제1 광산란층(14)을 직경 400 nm의 TiO2 나노입자에 직경 20 nm의 ZrO2 나노입자를 3 중량%로 혼합한 구성으로 하고, 그리고 제2 광산란층(51)을 직경 20 nm의 Al2O3 나노입자로 구성한, 제4 실시예의 제조방법을 설명하고 있다.
도3c에 설명한 제4 실시예의 제조방법도 도3a의 제1 실시예의 제조방법에서 제1 광산란층(14)을 직경 400 nm의 TiO2 나노입자와 직경 20 nm의 ZrO2 나노입자의 혼합으로 구성하고, 그리고 제2 광산란층(51)을 직경 20 nm의 Al2O3 나노입자로 구성한 점에서만 다를 뿐, 그 제조방법은 도3a의 제1 실시예의 제조방법과 동일하므로, 이하 제4 실시예의 제조방법에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도4a, 4b, 4c, 4d는 제1, 제2, 제3, 제4 실시예의 광전변환 효율의 개선 상태를 보여주는 전압 변화에 대한 전류밀도의 변화 그래프이다.
도4a, 4b, 4c, 4d는 하나의 광산란층을 갖는 경우, 즉 위에서 설명한 제1, 제2, 제3, 제4 실시예의 결과물의 스펙에서 제2 광산란층을 제거한 셀(나머지는 동일)을 기준으로 하여 제1, 제2, 제3, 제4 실시예의 광전변환 효율이 어떻게 변화되었는지를 보여주고 있다.
도4a, 4b, 4c, 4d에서 확인할 수 있듯이, 동일 전압에서 제1, 제2, 제3, 제4 실시예의 전류 밀도가 기준에 비하여 높게 나타나고 있으며, 이는 단일 광산란층을 갖는 경우보다 다중 광산란층을 갖는 단위셀의 광전변환 효율이 상당히 개선되었음을 입증하고 있는 것이다.
덧붙여, 제2 광산란층(51)에는 TiO2 보다 큰 에너지 밴드 갭을 갖는 금속 산화물을 이용하는 것이 바람직하며, 이를 통해 높은 광전변환 효율을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 금속 산화물을 이용함으로써, 다공질층(13)의 염료에서 전해질층(41)으로 전자가 흐르는 것을 저지할 수 있다.
또한, Al2O3, ZrO2 등은 전해질에 대해 부식성이 없으며, 더구나 Al2O3, ZrO2 등의 금속 산화물을 페이스트화하여 인쇄공정으로 단위셀을 제조하기 때문에, 해당 금속 산화물을 고르게 도포할 수 있을 뿐 아니라 제조하기가 쉽다.
이러한 특성들로 인해, 본 발명의 염료감응 태양전지는 하나의 광산란층을 갖는 종래 기술에 비해, 10% 이상으로 광전변환 효율이 개선된다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위의 기재에 의하여 결정되어야 한다. 또한, 아래의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상의 범위에서, 해당 기술분야의 당업자라면 본 발명의 사상을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있을 것으로 예상되며, 그러한 변형 또는 변경은 아래의 청구범위에 의해 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수도 있다.
11, 21: 전면 및 후면 투명기판
12, 22: 전면 및 후면 도전층
13: 다공질층 14: 제1 광산란층
23: 촉매전극 51: 제2 광산란층
12, 22: 전면 및 후면 도전층
13: 다공질층 14: 제1 광산란층
23: 촉매전극 51: 제2 광산란층
Claims (9)
- 염료감응 태양전지에 있어서,
전면 도전층이 도포되어 있는 전면 투명기판;
상기 전면 도전층 상에 형성되는 다공질층;
상기 다공질층 상에 형성되는 제1 광산란층;
상기 제1 광산란층 상에 형성되는 제2 광산란층;
상기 전면 투명기판에 대향하며, 후면 도전층이 도포되어 있는 후면 투명기판;
상기 후면 도전층 상에 형성되는 촉매전극;
상기 전면 투명기판과 상기 후면 투명기판 사이에 상기 다공질층, 상기 제1 광산란층, 상기 제2 광산란층, 및 상기 촉매전극을 내장하는 봉지재; 그리고
상기 봉지재 내에 채워지는 전해질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 광산란층은 상기 제1 광산란층보다 에너지 밴드 갭이 더 큰 금속 산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 제2항에 있어서,
상기 다공질층은 TiO2 나노입자를 포함하여 구성되고, 상기 제1 광산란층은 상기 다공질층의 TiO2 나노입자의 직경보다 큰 직경을 갖는 TiO2 나노입자를 포함하고, 그리고
상기 제2 광산란층은 Al2O3 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 광산란층은 TiO2 및 ZrO2 의 나노입자를 포함하고, 그리고
상기 제2 광산란층은 Al2O3 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 광산란층은 상기 다공질층의 TiO2 나노입자의 직경보다 큰 직경을 갖는 TiO2 나노입자를 포함하고, 그리고
상기 제2 광산란층은 ZrO2 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. - 염료감응 태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
전면 도전층이 형성된 전면 투명기판 상에 다공질층을 형성하는 단계;
상기 다공질층 상에 제1 광산란층을 형성하는 단계;
상기 제1 광산란층 상에 상기 제1 광산란층보다 에너지 밴드 갭이 큰 물질을 포함하는 제2 광산란층을 형성하는 단계;
후면 도전층이 형성된 후면 투명기판 상에 촉매 전극을 형성하는 단계;
상기 전면 투명기판과 상기 후면 투명기판의 사이를 밀폐하도록 봉지재를 개재한 후 상기 전면 투명기판과 상기 후면 투명기판을 합착하는 단계; 그리고
상기 전면 투명기판, 상기 후면 투명기판, 및 상기 봉지재 사이의 밀폐 공간에 전해질을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1 광산란층을 형성하는 단계는 상기 다공질층의 TiO2 나노입자의 직경보다 큰 직경을 갖는 TiO2 나노입자를 포함하는 페이스트를 상기 다공질층 상에 도포하는 단계를 포함하고, 그리고
상기 제2 광산란층을 형성하는 단계는 Al2O3 나노입자를 포함하는 페이스트를 상기 제1 광산란층 상에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1 광산란층을 형성하는 단계는 TiO2 및 ZrO2 의 나노입자를 포함하는 페이스트를 상기 다공질층 상에 도포하는 단계를 포함하고, 그리고
상기 제2 광산란층을 형성하는 단계는 Al2O3 나노입자를 포함하는 페이스트를 상기 제1 광산란층 상에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1 광산란층을 형성하는 단계는 상기 다공질층의 TiO2 나노입자의 직경보다 큰 직경을 갖는 TiO2 나노입자를 포함하는 페이스트를 상기 다공질층 상에 도포하는 단계를 포함하고, 그리고
상기 제2 광산란층을 형성하는 단계는 ZrO2 나노입자를 포함하는 페이스트를 상기 제1 광산란층 상에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20140084426A (ko) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | 다공성 입자의 광 산란층을 구비한 염료감응 태양전지 |
-
2011
- 2011-01-10 KR KR1020110002181A patent/KR20120080775A/ko not_active Application Discontinuation
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