KR20120114888A - 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법 - Google Patents
염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120114888A KR20120114888A KR1020110032713A KR20110032713A KR20120114888A KR 20120114888 A KR20120114888 A KR 20120114888A KR 1020110032713 A KR1020110032713 A KR 1020110032713A KR 20110032713 A KR20110032713 A KR 20110032713A KR 20120114888 A KR20120114888 A KR 20120114888A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dye
- sensitized solar
- solar cell
- weight
- parts
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 title claims description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002115 bismuth titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyloxy prop-2-eneperoxoate Chemical compound C=CC(=O)OOOC(=O)C=C KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052844 willemite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 9
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 9
- LEJBBGNFPAFPKQ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOC(=O)C=C LEJBBGNFPAFPKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- INQDDHNZXOAFFD-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)ethoxy]ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOCCOC(=O)C=C INQDDHNZXOAFFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 benzoin alkyl ether Chemical class 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- HCLJOFJIQIJXHS-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOCCOCCOC(=O)C=C HCLJOFJIQIJXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CERJZAHSUZVMCH-UHFFFAOYSA-N 2,2-dichloro-1-phenylethanone Chemical compound ClC(Cl)C(=O)C1=CC=CC=C1 CERJZAHSUZVMCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 6-prop-2-enoyloxyhexyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCCCCOC(=O)C=C FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- ZCDADJXRUCOCJE-UHFFFAOYSA-N 2-chlorothioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(Cl)=CC=C3SC2=C1 ZCDADJXRUCOCJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)COC(=O)C=C CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FQMIAEWUVYWVNB-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoyloxybutyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC(C)CCOC(=O)C=C FQMIAEWUVYWVNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000028419 Styrax benzoin Species 0.000 description 2
- 235000000126 Styrax benzoin Nutrition 0.000 description 2
- 235000008411 Sumatra benzointree Nutrition 0.000 description 2
- 229920003182 Surlyn® Polymers 0.000 description 2
- 229960002130 benzoin Drugs 0.000 description 2
- ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N desyl alcohol Natural products C=1C=CC=CC=1C(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 description 2
- 235000019382 gum benzoic Nutrition 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940068918 polyethylene glycol 400 Drugs 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 2
- OYKPJMYWPYIXGG-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethylbutane;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.CCC(C)(C)C OYKPJMYWPYIXGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane triacrylate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVVWZTWDBSEWIH-UHFFFAOYSA-N [2-(hydroxymethyl)-3-prop-2-enoyloxy-2-(prop-2-enoyloxymethyl)propyl] prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CO)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C HVVWZTWDBSEWIH-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
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- YDKNBNOOCSNPNS-UHFFFAOYSA-N methyl 1,3-benzoxazole-2-carboxylate Chemical compound C1=CC=C2OC(C(=O)OC)=NC2=C1 YDKNBNOOCSNPNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013008 moisture curing Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N thioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3SC2=C1 YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940096522 trimethylolpropane triacrylate Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
- H01G9/2077—Sealing arrangements, e.g. to prevent the leakage of the electrolyte
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 반응성 올리고머, 반응성 희석제, 광중합 개시제 및 광 증감제를 포함하는 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노 필러를 포함하며, 상기 세라믹 나노 필러는 자외선 경화형 접착제 중량 대비 1?40 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 염료감응 태양전지를 밀봉하는 경우, 전해질 누액 및 휘발문제와 공기 또는 수분의 유입을 방지함으로써 염료감응 태양전지의 효율 감소를 방지할 수 있으며, 전해질 주입구 봉지재가 염료감응 태양전지의 내부로 주입되는 것을 방지할 수 있으며, 봉합특성이 우수하여 장기 안정성을 향상시킬 수 있으며, 제조 비용 또한 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노필러를 혼합하여 제조된 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법에 관한 것이다.
최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.
이와 같은 태양전지를 물질별로 크게 구분하면 무기물 태양전지(inorganic solar cell), 염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cell) 및 유기물 태양전지(organic solar cell)가 있다.
무기물 태양전지로서 단결정 실리콘이 주로 사용되고 있고, 이러한 단결정 실리콘계 태양전지는 박막형 태양전지로 제조될 수 있는 장점을 가지나, 많은 비용이 소요되고, 안정성이 낮은 문제점을 가지고 있다.
염료감응 태양전지는 기존의 p-n 접합에 의한 실리콘 태양전지와는 달리, 가시광선의 빛을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다. 염료감응 태양전지는 기존 실리콘을 기반으로 하는 태양 전지와 비교했을 때 빛과 열에 대한 장시간 노출에도 견딜 수 있으며, 저렴하고 용이하게 에너지를 생산할 수 있다.
지금까지 알려진 염료감응 태양전지 중 대표적인 예로서 스위스의 그라첼(Gratzel) 등에 의하여 발표된 것이 있다(미국등록특허 제4,927,721호 및 제5,350,644호). 그라첼 등에 의해 제안된 염료감응 태양전지는 염료 분자가 입혀진 나노입자 이산화티탄(TiO2)으로 이루어지는 반도체 전극과, 백금 또는 탄소가 코팅된 대향 전극과, 이들 전극 사이에 채워진 전해질 용액으로 구성되어 있다. 이 광전기화학적 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비하여 전력당 제조 원가가 저렴하여 주목받아 왔다. 이러한 그라첼이 개발한 염료감응 태양전지 기술은 값비싼 실리콘 태양 전지의 저렴한 대안으로 유망하다는 사실을 보여 주었다.
현재 이산화티탄을 근간으로 하는 염료감응 태양전지는 전반적인 광전환 효율은 11% 미만으로 실리콘 태양 전지 기술보다 약 2배 가량 낮다. 염료감응 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 주요인 중 하나는 휘발성 유기 용매(VOC; volatile organic solvent)로 구성된 전해질 용액으로, 전해질 용액은 주의 깊게 밀봉될 필요가 있다. 용매가 플라스틱에 스며들기 때문에 휘발성 유기 용매로 구성된 전해질 용액은 대규모 실외 적용과 유연성 있는 구조로의 통합을 불가능하게 하는 요인으로 작용해 왔다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근 염료감응 태양전지에서 전해질 용액을 밀봉하기 위한 방법이 활발히 연구되고 있다. 염료감응 태양전지에서 전해질 용액을 밀봉하기 위한 가장 일반적인 방법은 고분자 접착제를 이용하는 것이고, 이외에 염료감응 태양전지에서 전해질 용액을 밀봉하기 위한 방법으로 전해질 용액을 썰린(SURLYN ; Du Pont사의 상품명)과 같은 고분자로 이루어지는 고분자층 또는 고분자 필름으로 밀봉시키는 방법이 대한민국특허 제0648273호, 대한민국특허 제0578799호 등을 통하여 알져진 바 있다.
또한, 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 연구소(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems)에서는 염료감응 태양전지에서 전해질 용액을 밀봉하기 위한 방법으로 고분자 접착제를 이용하는 대신 글라스 프릿(glass frit)으로 밀봉시키는 기술을 개발하였고, 이 기술의 특징은 유리 파우더를 유리창살에 스크린 인쇄한 후 섭씨 600℃의 온도로 이들을 융합시켜 밀봉하는 것이다.
그러나, 상술한 염료감응 태양전지에서의 전해질 용액을 썰린(SURLYN ; Du Pont사의 상품명)으로 고분자층을 형성하여 밀봉시키는 방법은 썰린이 130℃ 부근에서 고상에서 액상으로 전환되는 특성으로 인하여 염료감응 태양전지를 완전히 밀봉시키기 어려우며, 이로 인해 시간의 경과에 따라 전해질 용액의 누액이 발생되고 결과적으로 염료감응 태양전지의 효율이 저하될 수 있다.
또한, 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 연구소에서 개발한 글라스 프릿(glass frit)으로 염료감응 태양전지를 밀봉시키는 기술은 장기 안정성이 우수하나 유기물질보다 밀봉 온도(300?500℃)가 높아서 반도체 전극과 상대전극을 접합한 후에 염료를 흡착시켜야 하므로 높은 작업온도(500℃)로 인한 염료와 전해질의 손상 및 고가의 레이저 장비가 필요하므로 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
최근, 자외선을 투과시키는 유리나 플라스틱의 접착에서 가열 경화, 혐기 경화, 프라이머 경화, 2액 경화, 습기 경화 등의 복합 경화 기능을 가진 자외선 경화형 접착제가 개발되어 다양한 분야에 확대되고 있다.
이러한 기술 동향으로부터 착안하여, 본 발명자들은 염료감응 태양전지를 밀봉하기 위한 자외선 경화형 접착제에 대하여 예의 연구를 거듭하였고, 종래의 전해질 주입구 봉지방법의 개선을 통해 전해질 누액 및 휘발문제와 공기 또는 수분의 유입을 방지함으로써 염료감응 태양전지의 효율 감소를 방지할 수 있는 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 전해질 누액 및 휘발문제와 공기 또는 수분의 유입을 방지함으로써 염료감응 태양전지의 효율 감소를 방지할 수 있는 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전해질 주입구 봉지재가 염료감응 태양전지의 내부로 주입되는 것을 방지할 수 있으며, 봉합특성이 우수하여 장기 안정성을 향상시킬 수 있고, 제조 비용을 감소할 수 있는 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반응성 올리고머, 반응성 희석제, 광중합 개시제 및 광 증감제를 포함하는 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노 필러를 포함하며, 상기 세라믹 나노 필러는 자외선 경화형 접착제 100 중량부 대비 1?40 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 봉지재를 제공한다.
상기 자외선 경화형 접착제는 반응성 올리고머 60?90 중량부, 반응성 희석제 10?80 중량부, 광중합 개시제 0.1?10 중량부 및 광 증감제 0.1?5 중량부를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 반응성 올리고머로는 폴리에스터-아크릴레이트 올리고머, 에폭시-아크릴레이트 올리고머, 우레탄-아크릴레이트 올리고머, 스피란-아크릴레이트 올리고머 등을 사용할 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 반응성 희석제로는 이소부틸 아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸 프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 400 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 스티렌 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 광중합 개시제로는 벤조인알킬에테르, 벤조페논, 벤질 디메틸 카탈, 하이드록시시클로헥실 페닐에톤, 1,1-디클로로 아세토페논, 2-클로로-티옥산톤 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 광 증감제는 3급 아민 등을 사용할 수 있다.
상기 세라믹 나노 필러로는 코디어라이트, 티탄산 비스무트, 비정질 실리카, 유크립타이트, 티탄산 알루미나, 지르콘, 스포듀민, 윌레마이트 및 뮬라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종을 0.1?20 ㎛의 크기로 분쇄하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노 필러를 혼합하여 염료감응 태양전지용 봉지재를 제조하는 단계(S1); 염료감응 태양전지의 반도체 전극 또는 상대전극의 일면에 전해질 주입구를 형성한 후 전해질을 주입하는 단계(S2) 및 상기 염료감응 태양전지용 봉지재를 전해질 주입구에 주입한 후 자외선을 조사하는 단계(S3)를 포함하는 염료감응 태양전지의 봉지방법을 제공한다.
본 발명은 저렴한 비용으로 전해질 누액 및 휘발문제와 공기 또는 수분의 유입을 방지함으로써 염료감응 태양전지의 효율 감소를 방지할 수 있으며, 봉합특성이 우수하여 장기 안정성을 향상시킬 수 있는 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 봉지방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따라 스퀴지를 사용하여 염료감응 태양전지를 봉지하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 스퀴지를 사용하여 염료감응 태양전지를 봉지하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명은 반응성 올리고머, 반응성 희석제, 광중합 개시제 및 광 증감제를 포함하는 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노 필러를 포함하는 염료감응 태양전지용 봉지재를 제공한다.
본 발명에서 사용하는 자외선 경화형 접착제는 보관 상태에서는 500 내지 50000 cps의 점도를 갖는 액상을 유지하며, 200 내지 400nm 영역의 근자외선을 조사하는 경우 광중합에 의해 경화되어 강한 접착력을 나타내는 접착제이다.
상기 자외선 경화형 접착제는 반응성 올리고머 60?90 중량부, 반응성 희석제 10?80 중량부, 광중합 개시제 0.1?10 중량부 및 광 증감제 0.1?5 중량부를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 반응성 올리고머로는 폴리에스터-아크릴레이트 올리고머, 에폭시-아크릴레이트 올리고머, 우레탄-아크릴레이트 올리고머, 스피란-아크릴레이트 올리고머 등을 사용할 있으나, 특별히 이에 제한되지 않는다.
상기 반응성 올리고머는 자외선 경화형 접착제의 경도, 밀착성, 전기 특성, 내약품성 등의 물성을 좌우하는 역할을 하며, 반응성 희석제와 가교 반응하여 가교 구조를 갖게 한다.
상기 반응성 희석제는 수지 배합물의 작업성을 부여하는 역할을 하며, 자외선 조사에 의해서 자신도 중합되어 고분자간의 가교제 역할도 수행한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 반응성 희석제로는 이소부틸 아크릴레이트(Isobonyl acrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-Hexanediol diacrylate), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate), 트리메틸 프로판 트리아크릴레이트(Trimethylol propane triacrylate), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Tetraethylene glycol diacrylate), 1,3-부탄디올 디아크릴레이트(1,3-Butanediol diacrylate), 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Diethylene glycol diacrylate), 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트(Neopenthyl glycol diacrylate) 및 폴리에틸렌 글리콜 400 디아크릴레이트(Polyethylene glycol 400 diacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythrito triacrylate), 디펜타에리트리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트(Dipentaerythritol Hydroxy pentaacrylate), 스티렌(Styrene) 등을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 제한되지 않는다.
상기 광중합 개시제는 자외선에 의해 여기 되어 광중합을 개시하거나 또는 다른 증감제의 도움으로 광중합을 일으키는 작용을 한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 광중합 개시제로는 벤조인알킬에테르(Benzionalkylether), 벤조페논(Benzophenone), 벤질 디메틸 카탈(Benzyl dimethyl katal), 하이드록시시클로헥실 페닐에톤(Hydroxycyclohexyl phenyletone), 1,1-디클로로 아세토페논(1,1-Dichloro acetophenone), 2-클로로-티옥산톤(2-Choro thioxanthone) 등을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 제한되지 않는다.
상기 광 증감제는 단독으로는 자외선 조사에 의해서 활성화되지 않지만 광중합 개시제와 함께 사용하면 광중합 개시제를 단독으로 사용할 경우 보다 광중합 개시제의 효율을 높이는 역할을 한다. 즉, 자외선에 의해 바닥 상태에서 여기 상태로 여기된 후 광중합 개시제에 에너지를 전달하여 활성 중간체 형성을 용이하게 해주는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 광 증감제는 3급 아민(tertiary amine) 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 자외선 경화형 접착제는 상기한 물질들 외에 착색제, 증점제 및 중합 금지제 등을 더 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 봉지재는 상기 자외선 경화형 접착제 및 자외선 경화형 접착제 100 중량부 대비 1?40 중량부의 세라믹 나노 필러를 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 세라믹 나노 필러는 액상의 자외선 경화형 접착제 내부에 고르게 분산되어 자외선 경화형 접착제 조성물에 작용하는 응력을 분산시켜 접착력을 강화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 조성물 내부로 침투하여 확산되는 수분을 효과적으로 막아주어 수분투과특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 세라믹 나노 필러를 자외선 경화형 접착제에 첨가하여 사용하는 경우, 경화 전 자외선 경화형 접착제에 존재하는 기포에 의해 경화 후의 봉합특성 불량을 방지할 수 있다.
상기 세라믹 나노 필러로는 코디어라이트, 티탄산 비스무트, 비정질 실리카, 유크립타이트, 티탄산 알루미나, 지르콘, 스포듀민, 윌레마이트 및 뮬라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종을 0.1?20 ㎛의 크기로 분쇄하여 제조된 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 반응성 올리고머, 반응성 희석제, 광중합 개시제 및 광 증감제를 포함하는 자외선 경화형 접착제 및 상기 자외선 경화형 접착제 100 중량부 대비 1?40 중량부의 세라믹 나노 필러를 혼합하여 염료감응 태양전지용 봉지재를 제조하는 단계(S1); 염료감응 태양전지의 반도체 전극 또는 상대전극의 일면에 전해질 주입구를 형성한 후 전해질을 주입하는 단계(S2); 및 상기 염료감응 태양전지용 봉지재를 전해질 주입구에 주입한 후 자외선을 조사하는 단계(S3)를 포함하는 염료감응 태양전지의 봉지방법을 제공한다.
상기 S1 단계에서 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노 필러를 혼합하여 염료감응 태양전지용 봉지재를 제조하는 방법은 상술한 본 발명의 염료감응 태양전지용 봉지재와 동일하게 수행될 수 있다.
이후, 염료감응 태양전지의 반도체 전극 또는 상대전극의 일면에 전해질 주입구를 형성한 후 전해질을 주입한다(S2 단계).
S2 단계에서는 염료감응 태양전지의 반도체 전극 또는 상대전극의 일면에 전해질을 주입하기 위한 전해질 주입구를 형성하는데, 상기 전해질 주입구는 염료감응 태양전지의 외부에서 내부로 갈수록 크기가 작아지는 상광 하협(上廣下狹)의 형태, 예를 들어, 원뿔 형태 등으로 제조될 수 있다. 이와 같은 형태로 제조될 경우 봉지재가 전해질 주입구의 넓은 면적에 밀착하여 더욱 향상된 봉지 효과를 얻을 수 있다.
마지막으로, 상기 염료감응 태양전지용 봉지재를 전해질 주입구에 주입한 후 자외선을 조사한다(S3 단계).
도 2에 나타난 바와 같이, S3 단계에서는 상기 염료감응 태양전지용 봉지재(12)는 스퀴지(13)를 이용하여 염료감응 태양전지(10)의 전해질 주입구(11)에 주입한 후 자외선을 조사한다.
상술한 방법에 따라 염료감응 태양전지에 전해질을 주입한 후 밀봉하는 경우, 저렴한 비용으로 전해질 누액 및 휘발문제와 공기 또는 수분의 유입을 효과적으로 방지함으로써 염료감응 태양전지의 효율 감소를 방지할 수 있다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 염료감응 태양전지 11 : 전해질 주입구
12 : 봉지재 13 : 스퀴지
10 : 염료감응 태양전지 11 : 전해질 주입구
12 : 봉지재 13 : 스퀴지
Claims (7)
- 반응성 올리고머, 반응성 희석제, 광중합 개시제 및 광 증감제를 포함하는 자외선 경화형 접착제 및 세라믹 나노 필러를 포함하며,
상기 세라믹 나노 필러는 자외선 경화형 접착제 100 중량부 대비 1?40 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 봉지재.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 경화형 접착제는 반응성 올리고머 60?90 중량부, 반응성 희석제 10?80 중량부, 광중합 개시제 0.1?10 중량부 및 광 증감제 0.1?5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 봉지재.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반응성 올리고머는 폴리에스터-아크릴레이트 올리고머, 에폭시-아크릴레이트 올리고머, 우레탄-아크릴레이트 올리고머 및 스피란-아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 봉지재.
- 청구항 1에 있어서,
상기 세라믹 나노 필러는 코디어라이트, 티탄산 비스무트, 비정질 실리카, 유크립타이트, 티탄산 알루미나, 지르콘, 스포듀민, 윌레마이트 및 뮬라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종을 0.1?20 ㎛의 크기로 분쇄하여 제조된 것임을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 봉지재.
- 반응성 올리고머, 반응성 희석제, 광중합 개시제 및 광 증감제를 포함하는 자외선 경화형 접착제 및 상기 자외선 경화형 접착제 100 중량부 대비 1?40 중량부의 세라믹 나노 필러를 혼합하여 염료감응 태양전지용 봉지재를 제조하는 단계(S1);
염료감응 태양전지의 반도체 전극 또는 상대전극의 일면에 전해질 주입구를 형성한 후 전해질을 주입하는 단계(S2); 및
상기 염료감응 태양전지용 봉지재를 전해질 주입구에 주입한 후 자외선을 조사하는 단계(S3);
를 포함하는 염료감응 태양전지의 봉지방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 전해질 주입구는 상광 하협의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 봉지방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 S3 단계에서 상기 염료감응 태양전지용 봉지재는 스퀴지를 이용하여 전해질 주입구에 주입되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 봉지방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110032713A KR20120114888A (ko) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110032713A KR20120114888A (ko) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120114888A true KR20120114888A (ko) | 2012-10-17 |
Family
ID=47283940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110032713A KR20120114888A (ko) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120114888A (ko) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101456751B1 (ko) * | 2012-11-01 | 2014-11-03 | 주식회사 세아엔지니어링 | 염료감응 태양전지용 기판 결합장치 |
| KR101457767B1 (ko) * | 2012-10-09 | 2014-11-05 | 주식회사 세아엔지니어링 | 염료감응 태양전지용 밀봉 조성물 |
| KR20150076865A (ko) | 2013-12-27 | 2015-07-07 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20160148211A (ko) | 2015-06-16 | 2016-12-26 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20170025817A (ko) | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20190058791A (ko) | 2017-11-22 | 2019-05-30 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20190058792A (ko) | 2017-11-22 | 2019-05-30 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20190124863A (ko) | 2018-04-27 | 2019-11-06 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20200064701A (ko) | 2018-11-29 | 2020-06-08 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지의 제조방법 |
| KR20210051876A (ko) | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지의 제조방법 |
-
2011
- 2011-04-08 KR KR1020110032713A patent/KR20120114888A/ko active IP Right Grant
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101457767B1 (ko) * | 2012-10-09 | 2014-11-05 | 주식회사 세아엔지니어링 | 염료감응 태양전지용 밀봉 조성물 |
| KR101456751B1 (ko) * | 2012-11-01 | 2014-11-03 | 주식회사 세아엔지니어링 | 염료감응 태양전지용 기판 결합장치 |
| KR20150076865A (ko) | 2013-12-27 | 2015-07-07 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20160148211A (ko) | 2015-06-16 | 2016-12-26 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20170025817A (ko) | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20190058791A (ko) | 2017-11-22 | 2019-05-30 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20190058792A (ko) | 2017-11-22 | 2019-05-30 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20190124863A (ko) | 2018-04-27 | 2019-11-06 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
| KR20200064701A (ko) | 2018-11-29 | 2020-06-08 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지의 제조방법 |
| KR20210051876A (ko) | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20120114888A (ko) | 염료감응 태양전지용 봉지재 및 이를 이용한 염료감응 태양전지의 봉지방법 | |
| TWI469381B (zh) | 製備染料敏化之太陽能電池的方法 | |
| KR970005152B1 (ko) | 밀봉용수지조성물 및 이 밀봉용수지조성물을 피복한 반도체장치 | |
| JP2002075472A (ja) | カラー太陽電池およびその作製方法 | |
| JP5098186B2 (ja) | 色素増感型太陽電池の製造方法および色素増感型太陽電池 | |
| JP2011171294A (ja) | 光電変換素子用シール剤及びこれを用いた光電変換素子 | |
| WO2007046499A1 (ja) | 色素増感型光電変換素子及びその製造法 | |
| KR102141645B1 (ko) | 파장 변환 중합체 필름 | |
| CN102559134A (zh) | 一种太阳能电池封装用桐油基材料，其封装方法及应用 | |
| JP2009527896A (ja) | 効率向上および劣化防止のための高分子太陽電池の光子変換材料 | |
| US20210104367A1 (en) | Solar cell module | |
| JP2005154528A (ja) | 硬化性組成物およびそれを用いた封止剤 | |
| KR102620224B1 (ko) | 저온 저압 큐어링 공정을 이용한 건물 일체형 태양광모듈 | |
| JP6106217B2 (ja) | 感光性のポルフィリン系染料、及び色素増感太陽電池 | |
| EP2400590A1 (en) | Sealing agent for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell | |
| WO2009157497A1 (ja) | 色素増感太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2013079179A (ja) | 波長変換部材およびそれを用いた太陽光発電モジュール | |
| KR101640516B1 (ko) | 태양광 유리 패널 제조용 상·하판유리 접합 방법 및 이에 의해 제조된 태양광 유리 패널 | |
| JP5921267B2 (ja) | 色素増感太陽電池 | |
| JP2012054060A (ja) | 色素増感型太陽電池用封止剤及び色素増感型太陽電池 | |
| CN102568866A (zh) | 一种低玻粉封装染料敏化太阳能电池的方法 | |
| KR101417426B1 (ko) | 자외선 경화형 실링제 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| KR101289480B1 (ko) | 염료 감응형 태양전지용 자외선 경화성 겔형 고분자 전해질 및 이를 포함하는 염료 감응형 태양전지 | |
| CN103579502B (zh) | 一种有机场效应晶体管及其制备方法 | |
| JP2011171389A (ja) | 導光フィルム、並びにこれを用いた植物の光合成を促進させる装置、太陽電池及び光電変換素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| NORF | Unpaid initial registration fee |