KR20130022745A - 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 염료 감응형 태양전지용 광전극 및 이의 제조방법 - Google Patents
중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 염료 감응형 태양전지용 광전극 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 안출된 염료 감응형 태양전지용 광전극에 대한 것으로서, 전도성 기판; 상기 전도성 기판 일면에 형성되며, 중공형 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막; 및 상기 중공형 나노입자에 흡착되는 광감응성 염료;를 포함하는 광전극을 제공한다. 또한, 본 발명은 a) 투명 전도성 기판을 준비하는 단계; b) 상기 전도성 기판의 일면에 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성하는 단계; 및 c) 상기 중공형 입자의 표면에 광감응성 염료를 흡착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전극의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 태양전지용 염료 감응형 태양전지용 광전극 및 이를 제조하는 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 상기 전극물질로 중공형 금속 산화물 나노입자를 사용하여 에너지 전환효율을 향상시킬 수 있는 염료 감응형 태양전지용 광전극에 대한 것이다.
염료 감응형 태양전지는 1991년 스위스의 그라첼(Gratzel)에 의해 만들어진 광전기화학 태양전지로 일반적으로 광전극, 상대전극, 염료 및 전해액으로 구성된다. 광전극은 투명 전도성 기판상에 금속 산화물층을 형성하고 상기 금속 산화물층에 감광성 염료를 흡착시켜 제조하는 것이 일반적이다. 상대전극으로는 투명전도성 기판위에 백금을 코팅하여 사용한다. 광전극용으로 기존에 상용화되어 가장 많이 쓰이는 금속 산화물은 입자 직경이 약 10~20nm인 것으로 염료를 코팅시키기에 충분한 표면적을 갖지만 입사되는 빛을 모두 흡수시키지는 못한다. 반면에 금속 산화물의 입자가 커지면 빛을 흡수 및 산란시키는 효과가 향상되지만 염료가 흡착될 수 있는 표면적이 작아지는 단점이 있다. 그러므로 기존의 금속 산화물보다 넓은 표면적을 가짐과 동시에 광흡수층에서 흡수하지 못하는 빛을 내부로 반사시킬 수 있는 입자 구조에 대한 필요성이 증가되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 표면적을 넓혀 광산란효과를 증가시킬 수 있도록 나노미터 수준의 입자 직경을 갖는 중공형 금속 산화물을 적용한, 염료 감응형 태양전지의 광전극 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 상기 중공형 금속 산화물에 넓은 밴드갭을 가진 물질을 도핑물질로 첨가함으로서 전자가 재결합하는 것을 막을 수 있도록 하는 염료 감응형 태양전지의 광전극 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 안출된 염료 감응형 태양전지용 광전극에 대한 것으로서, 상기 광전극은 전도성 기판; 상기 전도성 기판 상부에 형성되며, 중공형 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막; 및 상기 중공형 나노입자에 흡착되는 광감응성 염료;를 포함할 수 있다.
상기 다공질막의 두께는 8μm 내지 12μm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 중공형 나노입자의 평균 외경은 100nm 내지 500nm인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 a) 투명 전도성 기판을 준비하는 단계; b) 상기 투명 전도성 기판의 일면에 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성하는 단계; 및 c) 상기 중공형 입자의 표면에 감광성 염료를 흡착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 염료 감응형 태양전지용 광전극의 제조방법을 제공한다.
상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 d) 실리카 입자에 금속 산화물을 코팅하는 단계;e) 상기 실리카 입자를 용출시키는 단계;가 수행되어 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지용 광전극은 중공형 금속 산화물 나노 입자를 포함함으로써 종래의 다공성의 전극구조를 대체할 수 있다. 또한, 이러한 구조를 이용하여 고성능, 고효율의 염료 감응형 태양전지를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 X-ray 회절 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 염료 감응형 태양전지의 광산란 효과를 비교하기 위해 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 IPCE 특성을 나타낸 것이다.
도 4은 염료 감응형 태양전지의 계면 저항 분석을 위해 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 임피던스 특성을 나타낸 것이다.
도 5은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 태양 전지의 전압-전류 특성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 염료 감응형 태양전지의 광산란 효과를 비교하기 위해 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 IPCE 특성을 나타낸 것이다.
도 4은 염료 감응형 태양전지의 계면 저항 분석을 위해 실시예 및 비교예에 따른 TiO2 나노입자의 임피던스 특성을 나타낸 것이다.
도 5은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 태양 전지의 전압-전류 특성을 나타낸 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 안출된 염료 감응형 태양전지용 광전극에 대한 것으로서, 전도성 기판; 상기 전도성 기판 일면에 형성되며, 중공형 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막; 및 상기 중공형 나노입자에 흡착되는 광감응성 염료;를 포함하는 광전극을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 투명 전도성 기판을 준비하는 단계; b) 상기 전도성 기판의 일면에 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성하는 단계; 및 c) 상기 중공형 입자의 표면에 광감응성 염료를 흡착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전극의 제조방법을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 염료 감응형 태양전지의 광전극 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 광전극은 전도성 기판(10); 상기 전도성 기판 일면에 형성되며, 중공형 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막(20); 및 상기 중공형 나노입자에 흡착되는 광감응성 염료(30);를 포함한다.
상기 전도성 기판(10)은 투명 유리 기판(10a)에 FTO(Fluorine-doped tin oxide)박막(10b)을 증착시킨 것으로서 투광성이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다공질막은 상기 전도성 기판 일면에 형성된다. 바람직하게는 유리기판 상부에 증착된 FTO 박막의 상부에 형성된다. 상기 다공질막은 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 중공형 금속산화물 나노입자는 본 발명의 중요한 특징 중 하나로 염료 감응형 태양전지의 변환 효율을 높이는데 주 역할을 수행한다. 상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 일반 금속 산화물 입자에 비해 표면적이 넓어 염료의 흡착량이 증가되고 광흡수층에서 흡수하지 못하는 빛을 내부로 반사시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 다공질막의 두께는 5μm~25μm인 것이 바람직하다. 상기 다공질막의 두께가 5μ이하이면 표면적이 감소하여 광전변환효율이 저하되고 또한, 25μm를 초과하게 되면 다공질막이 과도하게 두꺼워져 높은 저항으로 인해 광전현환효율이 저감된다. 본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 다공질막의 두께는 8μm 내지 12μm인 것이 바람직하다.
상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 외경이 100nm 내지 500nm 인 것이 바람직하다. 바람직하게는 300nm 이상인 것이다. 지나치게 입경이 크면 표면적이 감소하여 염료 흡착 포인트가 감소하고 이로인해 광전변환효율이 저하되는 문제점이 있다.
상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 입자의 내부가 빈 구 형태인 것이 바람직하다. 또한, 상기 나노입자는 개구(開口)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같이 개구가 형성된 경우에는 입자의 외벽뿐만 아니라 내벽까지 염료가 흡착될 수 있어 표면적이 증가되는 효과가 증대되므로 광전환효율의 현저한 증가를 가져올 수 있다.
상기 중공형 금속 산화물 나노 입자는 입경이 10nm 내지 20nm 인 금속 산화물 미립자로 이루어질 수 있다. 상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 입경이 70nm 내지 300nm인 실리카 입자를 세공 형성자로 하여 상기 실리카 입자에 상기 금속 산화물 미립자를 코팅시켜 복합 입자를 제조한 후 상기 복합입자에서 실리카 입자를용출시키켜 제거하는 방법을 통해 제조할 수 있다. 상세한 중공형 금속 산화물 나노입자의 제조방법에 대해서는 다음에서 상세하게 설명할 것이다.
상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 바람직하게는 타이타늄(Ti) 산화물, 지르코늄(Zr) 산화물, 스트론튬(Sr) 산화물, 징크(Zn) 산화물, 인듐(In) 산화물, 란타넘(La) 산화물, 바나듐(Ⅴ) 산화물, 몰리브넘(Mo) 산화물, 텅스텐(W) 산화물, 틴(Sn) 산화물 나이오븀(Nb) 산화물, 마그네슘(Mg) 알루미늄(Al) 산화물, 이트륨(Y) 산화물, 스칸듐(Sc) 산화물, 사마륨(Sm) 산화물, 갈륨(Ga) 산화물, 스트론튬타이타늄(SrTi) 산화물로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 타이타늄(Ti) 산화물인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 결정형이 아나타제형인 타이타늄 산화물인 것이 바람직하다.
본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 더 넓은 밴드갭을 갖는 SnO2과 도핑 물질로 도핑되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도핑 물질의 함량은 상기 중공형 금속 산화물 나노입자 100 중량% 대비 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 5중량% 이상이 포함되는 것이다.
상기 광감응성 염료는 태양광을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 물질로서 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 염료라면 특별한 제한 없이 적용할 수 있다. 구체적으로 광감응성 염료는 바이피리딘 리간드와 SCN 리간드를 갖는 루테늄계 염료일 수 있다.
다음으로 본원 발명의 광전극을 제조하는 방법에 대해 상세하게 기술한다.
본원 발명에 따른 광전극 제조방법은 투명 전도성 기판을 제공하는 단계(a 단계), 상기 투명 전도성 기판의 일면에 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성하는 단계(b 단계); 및 상기 중공형 입자의 표면에 감광성 염료를 흡착시키는 단계(c 단계);를 포함한다.
상기 a 단계에서 투명 전도성 기판은 유리 기판에 FTO 박막을 증착함으로 제조할 수 있다. 상기 FTO 박막의 형성은 본원 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 방법으로 수행할 수 있으며 예를 들어 화학 증착법, 기상증착법 및 플라즈마 증착법 등이 적용가능하나 이에 한정되지 않는다.
다음으로 상기 FTO 박막 상부에 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성한다(b 단계).
본원 발명의 구제적인 일 실시예에 따르면 상기 중공형 금속 산화물 나노입자는 세공형성자에 금속 산화물을 코팅하는 단계(d 단계); 상기 실리카 입자를 용출시켜 제거하는 단계(e 단계);를 포함하는 제조방법에 의해 수득될 수 있다. 본원 발명에 따른 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 코팅은 졸-겔 법을 적용하여 제조될 수 있다. 우선 실리카 입자와 같은 세공형성자를 용매에 분산시킨 후 여기에 금속 산화물 입자의 제조를 위한 전구체 물질을 첨가한다. 예를 들어 TiO2 중공형 금속 산화물 나노입자를 제조하는 경우에는 이의 전구체 물질로 TTIP(Titanium tetraisoproxide)를 사용할 수 있다. 다음으로 여기에 소정량의 증류수와 아세트산을 투입하면서 약 2 내지 약 4 시간 동안 열처리를 가하면 금속 산화물 미립자가 실리카 입자 표면에 부착되어 코팅된다. 상기 열처리는 대략 450℃ ~ 대략 550℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
이후 상기 세공형성자로 사용된 실리카 입자는 약 2일~수일간 약 0.1 내지 약 10몰의 수산화나트륨 수용액에 함침시켜 용출시키는 방법으로 제거될 수 있다(e 단계). 전술한 바와 같이 본 발명의 중공형 나노입자는 염료가 흡착되는 표면적을 넓히기 위해 개구를 포함할 수 있다고 설명한 바 있는데, 상기 개구의 형성은 세공형성자를 제거하는 본 단계를 통해 달성될 수 있다. 본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 세공형성자로 사용된 실리카 입자가 코팅된 TiO2막 외부로 용출될 때 상기 TiO2막이 일부 제거되는데 이로인해 입자에 개구가 형성되게 된다. 바람직하게는 상기 세공형성자인 실리카 입자를 효과적으로 제거하기 위해 상기 수산화나트륨 수용액을 2회 내지 수회 교체한다. 또한 상기 용출단계는 0℃ ~ 100℃의 온도 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 세공형성자인 실리카 입자가 모두 제거되면 중공형 나노입자를 회수하고 순수로 수차례 세척하여 불순물을 제거하는 단계를 추가적으로 수행할 수 있다.
본원 발명이 구체적인 일 실시형태에 따르면, 바람직하게는 상기 d 단계 수행 후 e 단계를 수행하기 전에 Sn 등의 도핑물질을 첨가하여 코팅된 금속 산화물 표면을 도핑할 수 있다(f 단계).
다음으로는 상기와 같은 방법에 의해 수득된 중공형 금속 산화물 나노입자를 사용하여 다공질막을 형성하는 방법에 대해 설명한다(b 단계). 본원 발명에 따른 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 다공질막은 중공형 금속 산화물 나노입자, 바인더 수지 및 용매를 혼합하여 페이스트를 제조하고(g 단계) 이를 상기 FTO 기판에 도포한 후(h 단계) 이 450℃ 내지 550℃의 조건에서 2 내지 4시간 동안 열처리하는 방법(i 단계)으로 형성할 수 있다.
마지막으로 상기 다공질막의 상기 중공형 나노입자의 표면에 감광성 염료를 흡착시켜(c 단계) 광전극을 제조한다. 구체적으로는 에탄올과 같은 용매에 염료를 용해시킨 후 상기 다공질막을 함침시키는 방법에 의해 염료가 나노입자의 표면에 흡착된다.
상기와 같이 구체적인 실시형태에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상기 실시형태에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 상기 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이하 다음의 실시예를 통해 본원 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
제조예 1 중공형 TiO2 나노입자의 제조
세공형성자로 실리카 입자(평균 입경 300nm)를 사용하였다. 이소프로필알콜 10ml에 상기 실리카 입자 1g을 첨가하고 초음파 분산기를 이용해 2시간 가량 충분히 분산시켰다. 여기에 TTIP(titanium tetraisopropoxide) 10ml를 첨가한 후 상온에서 초음파 분산기를 이용하여 3시간동안 분산시켜 가수분해 반응시켰다. 그 동안 정량적으로 투입이 가능한 용액주입기를 이용해 이소프로필 알콜과 아세트산을 투입하였다. 이후 500℃의 온도조건에서 3시간 동안 열처리하였다.
다음으로 80℃의 온도에서 10M의 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 2일 이상 함침시켜 실리카를 용출시킨다. 실리카를 효과적으로 제거하기 위해 새로운 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 수차례 반복하여 처리하는 것이 효과적이다. 실리카가 제거된 다공성 TiO2를 순수로 수차례 세척하여 불순물을 제거한 후 입자를 수득하였다.
제조예 2
TiO2 코팅 후 열처리 전 SnCl4 용액을 1 Wt% 첨가하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 SnO2로 도핑된 중공형 TiO2 나노입자를 제조하였다.
제조예 3
TiO2 코팅 후 열처리 전 SnCl4 용액을 5 Wt% 첨가하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 SnO2로 도핑된 중공형 TiO2 나노입자를 제조하였다.
제조예 4
TiO2 코팅 후 열처리 전 SnCl4 용액을 10 Wt% 첨가하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 SnO2로 도핑된 중공형 TiO2 나노입자를 제조하였다.
실시예 1
제조예 1에 따라 얻어진 중공형 TiO2 나노입자 3g에 증류수 1을 혼합하고 이를 에탄올(17ml)에 교반하면서 분산시켰다. 이후 상기 분산물에 터피네올 3g, 에틸셀룰로오스 0.5g(에탄올 중 10% 용액)을 첨가하고 5시간 이상 교반시켜 균일한 조성의 페이스트를 제조하였다. 상기에서 얻어진 페이스트를 0.25cm2의 면적으로 접착테이프를 이용하여 마스킹 한 뒤 닥터블레이드 방법으로 FTO가 코팅된 유리기판 위에 도포하고, 500℃에서 30분 동안 열처리 과정을 거쳐 투명전극에 산화티타늄 나노구조를 형성하였다. 형성된 나노구조를 에탄올에 용해된 0.3mM 내지 0.5mM 의 Ru(4'4-다이카르복시-2‘2-바이피리딘)2 (NCS)2 염료용액에 1 내지 48시간 동안 함침시켜 염료를 흡착시켜 광전극을 제조하였다.
실시예 2
상기 제조예 2에 따라 얻어진 중공형 TiO2/SnO2 나노입자를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광전극을 제조하였다.
실시예 3
상기 제조예 3에 따라 얻어진 중공형 TiO2/SnO2 나노입자를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광전극을 제조하였다.
실시예 4
상기 제조예 4에 따라 얻어진 중공형 TiO2/SnO2 나노입자를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광전극을 제조하였다.
비교예 1
시판 P25(TiO2, 평균 입경 20nm)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광전극을 제조하였다.
실시예 5
FTO가 코팅된 유리기판 위에 1 내지 10mM H2PtCl6 용액을 닥터블레이딩 코팅으로 도포한 다음, 500℃에서 30분동안 열처리하여 상대전극을 제조하였다. 50㎛ 두께의 열가소성 고분자 필름을 두 개의 상기 상대전극과 실시예 1에 따른 광전극 사이에 두고 120℃에서 1분 정도 압착시켜 상기 광전극 및 상대전극을 접합시켰다. 광전극과 상대전극 사이의 빈 공간에 전해질로서 아이오다이드(iodide)/트리오다이드(triodide)을 주입하여 태양전지를 제조하였다.
실시예 6
실시예 2에 따른 광전극을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
실시예 7
실시예 3에 따른 광전극을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
실시예 8
실시예 4에 따른 광전극을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
비교예 2
비교예 1에 따른 광전극을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
실험예 1
실시예 1 및 실시예 2에 따른 광전극에 대하여 X-Ray 회절분석을 이용하여 세공형성자로 사용된 실리카 입자, 중공형 TiO2 의 형성 및 결정종류, SnO2 의 형성을 확인하고 그 결과를 도 1에 나타내었다. 상기 중공형 TiO2는 주로 아나타제 형인 것을 확인하였다.
실험예 2
제조예 2, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따른 광전극에 대해 SEM을 이용하여 관찰하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 (a)는 비교예 1에 대한 것이고, (c)는 실시예 1에 대한 것이고, (d)는 제조예 2 중 세공형성자인 실리카 입자가 제거되기 전 상태이며, (e) 및 (f)는 실시예 2에 대한 것이다. (b)는 세공형성자로 사용된 실리카 입자에 대한 것이다. 상기 (c) 내지 (f)에 따르면 입자의 평균 입경이 300nm 인 것으로 확인되었다.
실험예 3
실시예 1에 따른 광전극 및 비교예 1의 광전극을 이용하였을 때, IPCE특성을 나타낸 것이다. 그 결과는 도 3에 나타내었다. 비교예 1에 비해 실시예 1의 전극에서 효과적으로 광산란이 일어나는 것을 알 수 있었다.
실험예 4
실시예 1에 따른 광전극 및 비교예 1에 따른 광전극을 사용하여 EIS(electrochemical impedance spectroscopy)특성을 확인하였다. 상기 결과를 도 4에 나타내었다. 광전극/염료/전해액과의 계면 저항 특성을 나타내는 두 번째 서클의 저항이 제조에 1에 따른 TiO2 나노입자를 이용하였을 때 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 5
태양전지에 대해 광전류밀도-전압특성을 비교하여 도시한 그래프를 나타내었다. 실시예 5 내지 8에 따른 태양전지 및 비교예 2에 따른 태양전지에 대해 광전류밀도(Jsc), 개방회로(Opencircuit), 전압(Voc), 충진계수(FF) 및 에너지 변환효율을 측정하고 그 결과를 도 5에 나타내었다. 비교예 2에 따른 태양전지에 비해 실시예 5 내지 8에 따른 태양전지에서 광전류밀도 및 개방회로 등의 증가로 인하여 효율이 증가함을 알 수 있었다.
Claims (5)
- 염료 감응형 태양전지용 광전극에 있어서,
전도성 기판;
상기 전도성 기판 상부에 형성되며, 중공형 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막; 및
상기 중공형 나노입자에 흡착되는 광감응성 염료;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양 전지용 광전극.
- 제 1항에 있어서,
상기 다공질막의 두께는 8μm 내지 12μm인 것을 특징으로 하는, 염료 감응형 태양전지용 광전극.
- 제 1항에 있어서,
상기 중공형 나노입자의 평균 외경은 100nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양전지용 광전극.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 염료 감응형 태양전지용 광전극의 제조방법에 있어서,
a) 투명 전도성 기판을 준비하는 단계;
b) 상기 투명 전도성 기판의 일면에 중공형 금속 산화물 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성하는 단계; 및
c) 상기 중공형 입자의 표면에 감광성 염료를 흡착시키는 단계 ;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 염료 감응형 태양전지용 광전극의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 중공형 금속 산화물 나노입자는
d) 실리카 입자에 금속 산화물을 코팅하는 단계;
e) 상기 실리카 입자를 용출시키는 단계;
를 포함하는 제조방법에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
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