KR20140024505A - 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 직렬형 염료감응형 태양전지 셀을 연속공정에서 생산할 때 각각의 셀을 다시 연결하여 제조하거나 여러 개의 스루 홀 가공을 하여 제조하여야 하는 문제점과 각각의 연결부위를 태양전지 면 전체에 걸쳐 형성함에 있어 연속적으로 제조하기 어려운 문제점을 보완하여, 단위 셀을 연결하는 그리드 간 배열이 어긋나거나 단락의 우려가 없이 단위 셀들을 전기적으로 연결하여 내구성이 향상될 뿐 아니라 연속공정 제품에서도 적용이 용이하며, 수광부의 손실을 최소로 할 수 있는 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀은 투명전극판, 대향전극판 및 이들 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서, 상기 투명전극판과 상기 대향전극판이 있는 단위 셀의 말단에 회로를 구성하여 적어도 2 이상의 단위 셀을 직렬로 연결함으로써 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 직렬형 염료감응형 태양전지 셀을 연속공정에서 생산할 때 각각의 셀을 다시 연결하여 제조하거나 여러 개의 스루 홀 가공을 하여 제조하여야 하는 문제점과 각각의 연결부위를 태양전지 면 전체에 걸쳐 형성함에 있어 연속적으로 제조하기 어려운 문제점을 보완하여, 단위 셀을 연결하는 그리드 간 배열이 어긋나거나 단락의 우려가 없이 단위 셀들을 전기적으로 연결하여 내구성이 향상될 뿐 아니라 연속공정 제품에서도 적용이 용이하며, 수광부의 손실을 최소로 할 수 있는 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 관한 것이다.
최근, 환경오염과 기존 자원 고갈에 대한 우려로 대체 자원 및 미래 에너지원의 다원화가 제시되는 가운데, 무한정한 자원인 태양을 이용한 태양전지가 주목 받고 있는데, 태양전지는 태양광을 전기적 에너지로 바꾸어 주는 장치로서, 무공해, 무소음 및 무한 공급 에너지라는 관점에서 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
이러한 태양전지 중 염료감응 태양전지는 단위 셀에 빛을 받아 전자를 발생시키는 염료, 염료분자가 흡착되며 나노결정 산화물층이 코팅된 투명 전도성 전극(광전극), 산화환원 촉매제가 코팅된 전극(상대전극) 및 요오드계 산화-환원 전해질로 구성되고, 상기 염료감응 태양전지는 일반적으로 10 내지 50nm 크기의 금속산화물 나노입자(제1산화물)를 이용하여 제조된다.
또한, 염료감응 태양전지 단위 셀의 효율을 증진시키기 위해 장파장에서의 광 산란을 통해 염료의 광 흡수율을 높이기 위한 방법을 사용하는 것도 있다. 구체적으로, 종래에는 상기에서 사용된 금속산화물 나노입자(제1산화물)보다 입자크기가 큰 수백 나노미터 크기의 금속산화물 나노입자(제2산화물)를 이용하여, 상기 제1산화물 층 위에 오버코팅하는 방법이 사용된 바 있다. 즉, 수백 나노미터 크기의 제2산화물 입자를 사용하여 반도체 전극을 형성하면 상기 제2산화물 입자가 제1산화물층을 통과한 빛을 산란시키고, 이 빛은 다시 제1산화물 입자 표면에 흡착된 염료로 흡수된다. 따라서, 이러한 경우 염료에 의한 빛 흡수량이 증가하게 되어 광전변환 효율을 증가시킬 수 있다.
이러한 염료감응 태양전지는 하나의 기판에 하나의 염료감응 태양전지를 구비시켜 사용하거나, 하나의 기판 위에 다수 개의 단위 셀을 서로 연결시킨 직렬구조 셀(또는 sub-module) 또는 병렬구조 셀(또는 sub-module)의 염료감응 태양전지 형태로 사용하게 된다. 일례로 한국 공개특허공보 제10-2011-0043454호가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 단면도이다. 염료감응 태양전지는 투명 전도성기판(10b) 위에 감광성 염료분자가 흡착되어 있는 다공성 나노입자 산화물이 코팅된 투명전극(13b)과, 투명 전도성기판(10a) 위에 백금과 같은 금속 또는 탄소가 코팅된 대향전극(13a)을 기본으로 한다. 상기 투명 전도성기판은 기판(11a, 11b) 상에 투명 전도성물질(12a, 12b)을 코팅하여 사용하거나 또는 어느 한쪽 기판을 금속 기판으로 사용한다. 이때, 투명전극(13b)이 형성된 전도성기판(10b)을 투명전극판, 대향전극(13a)이 형성된 전도성기판(10a)을 대향전극판이라 한다. 도 1을 참조하면, 염료감응 태양전지의 직렬구조 셀은 대향전극판과 투명전극판에 투명전극(13b)과 대향전극(13a)의 패턴이 각각 형성되어 있으며, 각각의 투명전극(13b)과 대향전극(13a)이 대향되도록 하여 단위 셀을 형성한다. 각각의 단위 셀은 격벽재(30)에 의해 전기적으로 절연되며 투명전극(13b)과 대향전극(13a) 사이에는 전해질(20)이 충진된다. 일측 투명전극(13b)과 타측 대향전극(13a)은 각각의 전도성기판(10a, 10b)에 형성된 금속띠로 이루어진 그리드(40a, 40b)의 접촉에 의해 전기적으로 연결된다. 대향전극판과 투명전극판은 어긋난 방향의 일말단이 각각 길게 연장되도록 대향되며 연장된 각 말단에 외부전극을 구비한다. 도 2는 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 평면도로서 상기 직렬구조 셀의 표면을 나타낸 것이고, 도 3는 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 제조과정을 보여주는 조립도이다.
종래기술에 의한 상기 직렬구조 셀에서는 대향되는 각각의 기판 상에 구비된 각각의 금속띠로 이루어진 그리드(40a,40b)를 각각 겹치게 하여 전기적으로 연결되도록 태양전지를 제조하여야 한다. 만약 이 과정에서 양 그리드의 말단이 정확하게 일치하지 않으면 접촉 저항이 증가하며, 심한 경우 양 그리드가 연결되지 못하면 직렬연결이 단락되어 태양전지 직렬구조 셀의 기능을 못하게 된다.
또한 유연성이 있는 소재로 이루어진 태양전지의 경우, 태양전지의 구부러짐에 의해 접촉저항이 증가하거나 단락이 이루어질 수 있다는 문제가 있다. 특히 직렬구조의 특성상 접촉하는 단위 셀의 숫자가 증가할수록 이러한 문제 발생의 확률은 더욱 커지게 된다.
이와 더불어, 단위 셀을 절연시키는 상기 격벽재(30)가 그리드(40a, 40b)의 접촉부로 퍼지는 경우, 그리드(40a,40b) 간의 연결이 단락될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 도 1에 도시된 것과 같이 격벽재와 소정 간격을 두고 그리드(40a, 40b)를 형성하게 되므로 수광부의 손실이 증가하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국 등록특허 제10-1032916호에서는 단위 셀을 연결하는 그리드 간 배열이 어긋나거나 단락의 우려가 없이 단위 셀들을 전기적 연결하여 내구성이 향상될 뿐 아니라 수광부의 손실을 최소로 할 수 있는 구조의 염료감응 태양전지 직렬구조 셀을 제공하고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같은 구조로써 그리드가 일체화된 금속기둥의 형태로 접촉면 사이에 격벽재가 퍼지는 것이 없어 수광부의 손실을 최소로 할 수 있다. 그러나 이 경우 연속공정에서 생산된 태양전지를 직렬화하기 위하여 여러 개의 스루-홀 가공을 하여야 하는 공정이 소요되므로 제조 코스트가 증가하며 제조공정이 복잡해지는 단점이 있다. 도 5는 상기 종래기술에 따른 홀 가공에 의한 직렬형 태양전지 직렬구조 셀의 평면도로서 상기 스루-홀이 금속띠를 따라 형성된 셀의 표면을 나타낸 것이다.
또한, 영국의 G24i사는 금속 기판을 투명전극판으로 사용한 유연성 염료감응 태양전지(Metal base flexible DSSC)에서 투명전극판인 금속 기판에 요철을 형성하여 대향전극판과 접촉시키는 것에 의해 문제를 해소하고자 하였다. 이러한 연결 방법에 의해 종래의 금속띠로 이루어진 그리드 간 연결보다는 보다 안정적으로 셀 간 전기적 연결이 가능하게 되었으나, 여전히 단락의 우려가 잔존하며 격벽재로 인한 수광부의 손실문제 또한 잔존한다. 또한, 상기 구조는 금속 기판을 대향전극판과 투명전극판 중 적어도 어느 하나로 사용한 유연성 염료감응 태양전지에만 적용이 가능하여, 양 기판 모두가 전도성 플라스틱 기판으로 된 경우에는 적용이 제한된다. 또한 이러한 방법들은 양산화를 위한 연속공정에서는 적용이 제한된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 직렬형 염료감응형 태양전지 단위 셀을 연결하는 그리드 간 배열이 어긋나거나 단락의 우려가 없이 단위 셀들을 전기적으로 연결하여 내구성이 향상될 뿐 아니라 연속공정 제품에서도 적용이 용이하며, 수광부의 손실을 최소로 할 수 있는 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 투명전극판, 대향전극판 및 이들 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서, 상기 투명전극판과 상기 대향전극판이 있는 단위 셀의 말단에 회로를 구성하여 적어도 2 이상의 단위 셀을 직렬로 연결함으로써 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 의해 달성된다.
여기서, 상기 투명전극판과 상기 대향전극판의 롤(Roll) 감긴 방향의 단위 모듈의 말단에서 회로를 직렬 연결하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 투명전극판과 상기 대향전극판의 롤(Roll) 진행 방향의 단위 모듈의 말단에 에칭 또는 전도성 물질 도포에 의하여 회로가 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 대향전극판과 투명전극판은 폭 방향으로 서로 어긋나게 결합된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은, 투명전극판, 대향전극판 및 이들 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서, 상기 투명전극판과 상기 대향전극판의 전도성 물질 또는 추가된 전도성 물질에 의해 접촉하여 통전시킴으로써 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 하는, 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 종래 직렬형 염료감응형 태양전지 셀을 연속공정에서 생산할 때 각각의 셀을 다시 연결하여 제조하거나 여러 개의 스루 홀 가공을 하여 제조하여야 하는 문제점과 각각의 연결부위를 태양전지 면 전체에 걸쳐 형성함에 있어 연속적으로 제조하기 어려운 문제점을 보완하여, 단위 셀을 연결하는 그리드 간 배열이 어긋나거나 단락의 우려가 없이 단위 셀들을 전기적으로 연결하여 내구성이 향상될 뿐 아니라 연속공정 제품에서도 적용이 용이하며, 수광부의 손실을 최소로 할 수 있는 등의 효과를 가진다.
도 1은 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 평면도.
도 3는 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 제조과정을 보여주는 조립도.
도 4는 종래기술에 따른 따른 단위 모듈 상의 스루-홀 가공에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 단면도.
도 5는 종래기술에 따른 스루-홀 가공에 의한 직렬형 태양전지 직렬구조 셀의 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에서 회로가 구성되어 직렬연결된 끝단면의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속공정 단위 생산에서의 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 투영도.
도 2는 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 평면도.
도 3는 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 제조과정을 보여주는 조립도.
도 4는 종래기술에 따른 따른 단위 모듈 상의 스루-홀 가공에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 단면도.
도 5는 종래기술에 따른 스루-홀 가공에 의한 직렬형 태양전지 직렬구조 셀의 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에서 회로가 구성되어 직렬연결된 끝단면의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속공정 단위 생산에서의 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 투영도.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에서 회로가 구성되어 직렬연결된 끝단면의 단면도로서, 연속공정에서 제조된 단위 모듈의 말단 연결에 의한 염료감응 태양전지 셀의 구조를 보여주는 도 8의 셀 말단에 있는 적층부에서의 (종방형) 단면도이다.
도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀은 투명전극판(10b)과 대향전극판(10a)이 소정간격 평행으로 어긋나게 결합되고, 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이에 충진되는 전해질, 그리드 및 격벽재를 포함하는 통상의 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서, 상기 투명전극판(10b)과 상기 대향전극판(10a)이 있는 단위 셀의 말단에 회로를 구성하여 적어도 2 이상의 단위 셀을 직렬로 연결함으로써 상기 투명전극판(10b)과 상기 대향전극판(10a) 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 투명전극판(10b), 대향전극판(10a) 및 격벽재의 구체적인 재질이나 구성, 이들의 조립 방법 등은 종래기술에서 다양하게 공지되어 있으며, 당업자라면 이 중 적절한 것을 선택하여 사용하는 것은 용이하므로 본 명세서에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 상기 투명 전도성기판(10a, 10b)은 기판(11a, 11b) 상에 투명 전도성물질(12a, 12b)을 코팅하여 사용하거나 또는 어느 한쪽 기판을 금속 기판으로 사용한다.
본 발명에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 인쇄방향 그리드의 직렬 연결을 위한 회로 구성에 의하여 상호 대향된 투명전극판(10b)과 대향전극판(10a)을 연결하는 전도성 물질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 투명전극판(10b)과 대향전극판(10a) 중 하나 또는 양쪽 모두의 전도성기판에 금속띠로 이루어진 그리드(40)가 형성되어 있고, 전도성 물질은 홀 관통형태이거나 또는 전도성 접착제를 사용하여 형성되도록 함으로써 단위 셀들을 보다 안정적으로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
즉, 도 6에 그 구체적인 예를 도시한 바와 같이, 대향하여 배치된 투명전극판(10b, 작용극 기판)과 대향전극판(10a ,촉매극 기판) 및 이들 기판 사이에 충진되는 전해질을 포함하여 다수의 셀로 이루어진 염료감응 태양전지 모듈을 서로 전기적으로 연결하기 위하여 서로 마주보는 전극판(10a, 10b) 사이에 전도성물질(40)을 삽입하고, 상기 두 전극판이 서로 접촉하도록 압착하여 상기 전도성물질(40)을 채워 고른 접합을 이룰 수 있도록 하는 것이다. 이 때 상기 전극판(10a, 10b) 사이의 접합은 도시한 바와 같이 상, 하 기판, 즉 전극판(10a, 10b) 사이의 전기적 연결일 수도 있고, 촉매층이 셀 바깥까지 형성된 경우에는 촉매층과 전도성 기판(작용극)사이의 전기적 연결일 수도 있다. 또한 상기 전기적 연결은 도시한 바와 같이 다수 셀의 조립체 사이의 전기적 연결일 수도 있고, 셀과 셀 사이의 연결일 수도 있다. 이때 전자의 이동을 용이하게 하고 전기적 효율향상을 위하여 전극소재(10a, 10b)의 일부분에 금속페이스트나, 전도성 소재에 의한 그리드를 형성할 수 있다.
이러한 방법에 의해, 도 3에 도시한 경우와 같이 작용극 기판(10b)과 촉매극 기판(10a)의 말단을 회로와 도전성물질에 의하여 직렬로 연결하여 직렬 구조의 염료감응형 태양전지를 제조할 수 있다. 다시 말해 종래기술에 따른 단위 셀 연결에 의한 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 제조과정을 보여주는 조립도인 도 3에서는 단위 셀을 한 줄씩 이어서 직렬로 제조하는 것인 반면, 본 발명에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀은 위와 같은 한줄 한줄씩의 이음 없이 한쪽 말단에서 일렬로 직렬 연결하여 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀을 간단히 제조할 수 있는 것이다(도 8 참조).
또한 이러한 직렬형의 전기적 연결점이 기판의 말단에만 위치하여 전극 사이의 전기적 접촉이 균일하고 우수하게 되는 것이다. 이러한 방법은 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에서 단위 셀을 전기적으로 연결하는 그리드가 금속 띠의 형상으로 투명전극판과 대향전극판에 각각 형성되어 조립과정에서 서로 간단하게 연결되므로 연속공정에서의 제작을 용이하게 할 수 있다.
한편, 기판 말단의 연결면이 너무 작으면 단위 셀 간 접촉저항이 증가할 수 있으며, 너무 크면 셀의 효율이 낮아져서 바람직하지 않게 되므로 연결면은 적당한 것으로 하는 것이 바람직하다.
이러한 회로를 구성하기 위해서는 회로모양으로 전극소재(10a, 10b)를 프린팅하는 방법과 투명전극 필름에 에칭 등의 방법으로 회로부분을 형성하는 방법이 제시될 수 있다.
특히 전극소재부분(10a, 10b)에 대한 회로 에칭이 간단한 제작 방법으로 제시되어질 수 있다. 에칭의 방법으로는 전극소재를 형성한 재료에 따라 달라 질수 있다. 좀 더 자세하게는 전극소재가 구리, 알루미늄, 철, 티타늄 등의 금속류인 경우와 FTO, ITO , IZO 등의 산화물인 경우 또는 이들의 혼합층을 가지는 경우 등이 있으며, 각각의 소재 특성에 따라 염화제2철, 염소, 황산 또는 이의 혼합물 등이 이용된 화학적 에칭이 사용되거나, 레이저 스크라이빙, 샌딩 등을 이용한 물리적 에칭 또는 각 소재에 적합한 여러 에칭법 등이 사용될 수 있다. 회로의 구성 측면에서 포토레지스트 필름 등으로 회로를 보호하여 에칭하는 것이 좀 더 용이한 방법이다. 그러나, 에칭의 방법은 여기에 한정하는 것은 아니며, 좀 더 용이하게 직렬형으로 회로를 구성하는 것이 주요한 목적이다.
또한 상기 전극소재(10a, 10b)를 연결하기 위한 전도체(40)는 스퍼터링 등을 통한 금속코팅일 수도 있고, 바람직하게는 금속 페이스트 또는 전도성 접착제인 것이 도포공정의 용이성 측면에서 좋다. 전도성 접착제를 사용하게 되면 접착만으로 직렬구조가 완성되며, 금속페이스트를 사용하게 되면 전기적 흐름이 더욱 용이하게 된다. 이러한 방법 외에 앞서 설명한 바와 같이 인쇄(printing)나 적가(dropping), 토출(dispensing), 분사(jetting), 압인(stamping), 증착(sputtering), 접착(adhesion), 적층(lamination)에 의해서도 전극소재를 통전시켜 직렬구조의 염료감응형 태양전지를 만들 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀은 투명전극판, 대향전극판 및 이들 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서, 충진된 전해질 등을 포함하지 않은 상기 투명전극판과 상기 대향전극판이 접촉하여 통전되도록 압착시킴으로써 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 직렬구조의 단위 셀간의 연결 방법에 있어서 전도체(40)를 제외하고 말단의 두 전극소재인 대향전극판(10a)과 투명전극판(10b)을 압착하는 것만으로도 전극을 통하게 하여 회로를 구성할 수 있는 장점을 가진다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속공정 단위 생산에서의 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 평면도이다. 도시된 예에서 대향전극판(10a)과 투명전극판(10b)은 상호 회로를 바꾸어 나타낼 수도 있으며, 회로의 모양은 도시된 구조에 국한하는 것은 아니며, 양 말단에서 직렬구조로 연결을 특징으로 한다. 또한 회로 구성시 대향전극판(10a)과 투명전극판(10b)을 폭 방향으로 어긋나게 붙임으로써 전극을 용이하게 추출할 수 있는 장점을 가진다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀의 투영도로서, 도 7의 연속공정에서 생산된 하나의 단위 모듈에 대한 예시이다. 도 8을 참조하면, 상기 대향전극판(10a)과 투명전극판(10b)의 회로구성과 이를 적층하여 나타낸 회로 연결도를 확인할 수 있다. 여기서 대향전극판(10a), 그리드(40) 및 투명전극판(10b)으로 이루어지는 적층부는 단위 셀의 말단에만 위치하여 직렬형의 염료감응형 태양전지 구조를 제조할 수 있다. 또한 적층부에는 전극기판인 대향전극판(10a)과 투명전극판(10b)을 전극소재인 그리드(40)를 모두 단위 셀의 말단에 위치하도록 연결함으로써 염료감응 태양전지 직렬구조 셀을 제작하기 쉽고 또한 사용의 편이성을 갖추고 있다.
여기서 회로의 구성은 롤의 진행방향이 공정에서 가장 용이하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 투명전극판(10b)과 상기 대향전극판(10a)의 롤(Roll) 감긴 방향의 단위 모듈의 말단에 회로를 직렬 연결하는 것이다.
또한 상기 투명전극판(10b)과 상기 대향전극판(10a)의 롤(Roll) 진행 방향의 단위 모듈의 말단에 에칭 또는 전도성 물질 도포에 의하여 회로가 형성된 것이 바람직하다.
상기와 같은 전기적 연결 형성방법에 사용되는 전도성 물질은 통상의 다양한 전도성 금속이 이에 사용될 수 있으며, 바람직하게는 융점이 낮고, 전극 또는 전도체에 대하여 웨팅(wetting) 특성이 우수한 금속인 것이 공정의 용이성 및 나머지 소자의 손상 최소화 및 접촉저항의 최소화 측면에서 좋다.
또한 상기 전도성 물질을 연결하는 방법은 페이스트, 접착제 또는 잉크 타입이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄(printing)나 적가(dropping), 토출(dispensing), 분사(jetting), 압인(stamping), 증착(sputtering), 접착(adhesion) 또는 적층(lamination) 등이 있다.
본 발명은 이와 같은 제조방법에 의하여 제조되는 염료감응태양전지모듈을 제공하는 바, 이러한 염료감응태양전지모듈의 구조는, 연속공정 방식에 의하여 제작된 염료감응형 태양전지에서 서로 대향하여 배치된 작용극 기판과 촉매극 기판 및 이들 기판 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지를 집적하여 형성되는 염료감응태양전지모듈에 있어서, 상기 작용극 기판과 촉매극 기판으로 이루어진 각각의 단위셀 간의 전극 사이의 전기적 연결은 작용극 기판과 촉매극 기판에 생성된 말단의 회로에 의하여 직렬구조의 태양전지를 용이하게 만들 수 있는 구조를 제시한다.
따라서 본 발명에 따른 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀은 단위 셀을 연결하는 그리드 간 배열이 어긋나거나 단락의 우려가 없이 단위 셀들을 전기적으로 연결하여 내구성이 향상될 뿐 아니라 종래 방식에 비하여 연속공정에서 생산된 제품에 적용할 수 있는 가공의 용이성과 전도성 재료를 이용한 부착면이 단위 모듈의 양 말단으로 이루어져 사용의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 수광부의 손실을 최소로 할 수 있는 등의 효과를 가질 수 있게 되는 것이다.
10a, 10b : 전도성기판
11a, 11b : 베이스 기판
12a, 12b : 전도성물질 또는 금속포일
13a : 대향전극 또는 촉매극
13b : 음극 활성활 물질 또는 작용극 물질
20 : 전해질
30 : 격벽재
40, 40a, 40b, 100, 110: 전극 그리드
11a, 11b : 베이스 기판
12a, 12b : 전도성물질 또는 금속포일
13a : 대향전극 또는 촉매극
13b : 음극 활성활 물질 또는 작용극 물질
20 : 전해질
30 : 격벽재
40, 40a, 40b, 100, 110: 전극 그리드
Claims (5)
- 투명전극판, 대향전극판 및 이들 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서,
상기 투명전극판과 상기 대향전극판이 있는 단위 셀의 말단에 회로를 구성하여 적어도 2 이상의 단위 셀을 직렬로 연결함으로써 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 하는, 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀. - 제1항에 있어서,
상기 투명전극판과 상기 대향전극판의 롤(Roll) 감긴 방향의 단위 모듈의 말단에서 회로를 직렬 연결하는 것을 특징으로 하는, 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀. - 제1항에 있어서,
상기 투명전극판과 상기 대향전극판의 롤(Roll) 진행 방향의 단위 모듈의 말단에 에칭 또는 전도성 물질 도포에 의하여 회로가 형성된 것을 특징으로 하는, 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀. - 제1항에 있어서,
상기 대향전극판과 투명전극판은 폭 방향으로 서로 어긋나게 결합된 것을 특징으로 하는, 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀. - 투명전극판, 대향전극판 및 이들 사이에 충진되는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 직렬구조 셀에 있어서,
상기 투명전극판과 상기 대향전극판의 전도성 물질 또는 추가된 전도성 물질에 의해 접촉하여 통전시킴으로써 상기 투명전극판과 상기 대향전극판 사이의 전기적 연결이 이루어진 것을 특징으로 하는, 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀.
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| KR1020120090272A KR20140024505A (ko) | 2012-08-17 | 2012-08-17 | 연속 공정용 염료감응 태양전지 직렬구조 셀 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160029337A (ko) | 2014-09-05 | 2016-03-15 | 주식회사 오리온 | 직렬연결 구조의 염료감응 태양전지 |
| KR20160125748A (ko) | 2015-04-22 | 2016-11-01 | 주식회사 오리온 | 염료감응형 태양전지 |
-
2012
- 2012-08-17 KR KR1020120090272A patent/KR20140024505A/ko not_active Application Discontinuation
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