KR20150006951A - Mesoporous bragg stack electrodes, dye-sensitized solar cells comprising the same and method of fabrication thereof - Google Patents

Mesoporous bragg stack electrodes, dye-sensitized solar cells comprising the same and method of fabrication thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a Bragg stack electrode fabricated by alternately stacking two layers having refractive indexes different from each other, which are selected from a plurality of mesoporous titanium dioxide layers and silicon dioxide layers which have refractive indexes different from each other, a method of fabricating the same, and a dye-sensitized color cell comprising the same. According to the present invention, the Bragg stack electrode comprises a stack in which a plurality of two layers selected from a plurality of mesoporous titanium dioxide (TiO2) layers having refractive indexes different from each other and a plurality of mesoporous silicon dioxide (SiO2) layers having refractive indexes different from each other are alternately stacked, wherein the two layers included in the stack have refractive indexes different from each other.

Description

메조 기공 구조의 브래그 스택 전극, 이를 포함하는 염료감응 태양전지 및 이의 제조방법{Mesoporous bragg stack electrodes, dye-sensitized solar cells comprising the same and method of fabrication thereof}[0001] The present invention relates to a Bragg-stacked electrode having a mesopore structure, a dye-sensitized solar cell including the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 메조 기공 구조의 브래그 스택 전극 및 이를 광전극 또는 상대전극으로 이용한 염료감응 태양전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴절율이 상이한 메조 기공 이산화티타늄층과 이산화규소층을 교대로 적층하여 제조한 브래그 스택 전극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a Bragg-stacked electrode having a mesoporous structure and a dye-sensitized solar cell using the same as a photoelectrode or a counter electrode. More particularly, the present invention relates to a dye-sensitized solar cell comprising a meso-porous titanium dioxide layer and a silicon dioxide layer alternately laminated And a dye-sensitized solar cell comprising the same.

태양전지는 구성 물질에 따라 실리콘 화합물 반도체와 같은 무기소재로 이루어진 무기 태양전지와 유기물질을 포함하는 유기 태양전지로 나눌 수 있으며, 유기 태양전지는 염료감응 태양전지와 유기분자 접합형 태양전지를 포함한다. 이 중에서 염료감응 태양전지는 고효율의 에너지 변환과 저비용의 제조원가 때문에 차세대 대체 에너지원으로 인식되고 있으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.The solar cell can be divided into an inorganic solar cell made of an inorganic material such as a silicon compound semiconductor and an organic solar cell including an organic material according to a constituent material. The organic solar cell includes a dye-sensitized solar cell and an organic molecule- do. Among them, the dye-sensitized solar cell is recognized as a next generation alternative energy source because of high efficiency energy conversion and low cost manufacturing cost.

일반적인 염료감응 태양전지의 구조는 도전성 기판(유리 또는 플라스틱, 금속) 위에 염료를 흡착할 수 있는 전극 소재의 막(예컨대, 산화티탄 다공질 막 등)을 만들고, 상기 막의 표면에 루테늄계 염료를 흡착시키며, 대향 전극을 만든 후, 양 전극간 사이에 전해질을 주입하여 하나의 셀을 형성시키는 것으로 이루어진다.A typical structure of a dye-sensitized solar cell includes a film of an electrode material (for example, a titanium oxide porous film or the like) capable of adsorbing a dye on a conductive substrate (glass, plastic or metal), adsorbing a ruthenium- , An opposite electrode is formed, and then an electrolyte is injected between the electrodes to form one cell.

염료감응 태양전지의 광전 변환 효율을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 빛 수확률(Light harvesting efficiency)의 효율적 이용이다. 이러한 빛 수확률의 효율적 이용을 위하여, 기존에 제시된 방법은 산란층(Scattering layer)의 염료감응 태양전지로의 도입이다. 이렇게 도입된 산란층은 상대 전극 쪽으로 나가는 빛을 다시 광전극으로 난반사시켜 빛을 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 하지만, 일반적으로 사용되는 산란층의 두께는 약 10 마이크로미터 내외로 전자 전달이 효율적이지 못하다는 단점을 가지고 있다.One of the important factors that determine the photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells is the efficient use of light harvesting efficiency. In order to efficiently utilize the light yield rate, the previously proposed method is the introduction of a scattering layer into a dye-sensitized solar cell. The scattering layer introduced in this manner diffuses the light going toward the counter electrode back to the photoelectrode, thereby enabling efficient use of light. However, the thickness of the scattering layer generally used is about 10 micrometers, which is disadvantageous in that electron transfer is not efficient.

빛의 효율적인 이용을 위한 또 다른 방법은 알루미나 반사층의 도입이다. 이렇게 도입된 알루미나 반사층은 모든 영역의 빛을 다시 광전극으로 반사시킴으로서 염료감응 태양전지의 효율을 비약적으로 증대시키는 효과를 가져 온다. 하지만, 염료의 분해를 촉진시키는 자외선, 전자 재결합 현상을 촉진시키는 적외선 등도 동시에 반사시켜 염료감응 태양전지의 내구성을 감소시킨다는 단점을 가지고 있다.Another method for efficient use of light is the introduction of an alumina reflective layer. The thus introduced alumina reflective layer reflects the light of all regions back to the light electrode, thereby dramatically increasing the efficiency of the dye-sensitized solar cell. However, it has the disadvantage of reducing the durability of the dye-sensitized solar cell by simultaneously reflecting ultraviolet rays promoting the decomposition of the dye and infrared rays promoting the electron recombination phenomenon.

따라서, 상기와 같은 문제점 등을 해결하기 위하여, 효율적인 전자 전달과 가시광 영역의 빛만을 선택적으로 반사시킬 수 있는 브래그 스택(Bragg Stack)의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 지금까지 연구되었던 브래그 스택을 이용한 염료감응 태양전지는 굴절률 차이가 큰 이산화티타늄(TiO2), 이산화규소(SiO2)로 이루어져 효율적인 광학적 특성을 가지고 있다(Silvia Colodrero et al. Adv. Mater. 2009, 21, 764-770). 그러나, 기존의 이산화규소층은 부도체층이므로 효율적인 전자전달에 문제점을 가지고 있었다. 또한, 무기공, 비정렬 구조의 브래그 스택의 경우 전해질의 효율적인 침투와 전자 재결합 현상 등에 있어서 문제점을 가지고 있다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, studies have been actively made on a Bragg stack capable of efficiently transmitting only electrons and selectively reflecting only light in a visible light region, and a dye using a Bragg stack The photovoltaic cell has efficient optical properties because it consists of titanium dioxide (TiO 2 ) and silicon dioxide (SiO 2 ) with a large difference in refractive index (Silvia Colodrero et al., 2009, 21, 764-770). However, since the conventional silicon dioxide layer is a non-conductive layer, it has a problem in efficient electron transfer. In addition, in the case of a Bragg stack having an inorganic or non-aligned structure, there is a problem in an efficient penetration of an electrolyte and an electron recombination phenomenon.

그러므로, 상기와 같은 문제점을 해결하고 보다 향상된 광전변환 효율을 갖는 염료감응 태양전지의 개발을 위하여, 도체층으로 이루어진 메조 기공 구조의 정렬된 브래그 스택이 필요하다. 또한, 브래그 스택의 전극으로의 적용과 다양한 기하학적 위치에 따른 광학적 특성, 그리고 전해질 침투에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있다.Therefore, in order to solve the above problems and to develop a dye-sensitized solar cell having a further improved photoelectric conversion efficiency, an ordered Bragg stack of a mesoporous structure consisting of a conductor layer is required. In addition, the application of the Bragg stack to electrodes, optical characteristics of various geometric positions, and the need for studies on electrolyte penetration are increasing.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광학적 특징과 전해질의 침투가 우수한 염료감응 태양전지의 광전극 또는 상대전극 브래그 스택 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a photo-electrode or counter electrode Bragg stack of a dye-sensitized solar cell having excellent optical characteristics and penetration of an electrolyte, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 상기 브래그 스택 구조의 전극을 포함하여 액체 전해질뿐만이 아니라 점성이 높은 고분자 및 고체 전해질의 효율적 침투를 가능하게 하고, 장기적 안정성이 향상된 염료감응 태양전지를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a dye-sensitized solar cell including an electrode of the Bragg stack structure, capable of efficiently penetrating not only a liquid electrolyte but also a highly viscous polymer and a solid electrolyte, and having improved long-term stability.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 브래그 스택 구조의 염료감응 태양전지의 광전극 또는 상대전극을 제공한다.The present invention provides a photo-electrode or counter electrode of a dye-sensitized solar cell having a Bragg stack structure.

상기 브래그 스택 구조의 전극은 굴절율이 각각 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄(TiO2)층 및 굴절율이 각각 상이한 복수 개의 메조 기공 구조의 이산화규소(SiO2)층 중에서 선택된 두 개의 층이 각각 교대로 복수 개로 적층된 적층체를 포함하고, 상기 적층체에 포함된 두 개의 층은 서로 굴절율이 상이한 것을 특징으로 한다.
The electrodes of the Bragg stack structure may include two layers selected from among a plurality of mesoporous titanium dioxide (TiO 2 ) layers having different refractive indexes and a plurality of mesoporous silicon dioxide (SiO 2 ) layers having different refractive indexes, And the two layers included in the laminate are different in refractive index from each other.

또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a Bragg stack structure electrode, which comprises the following steps.

(a) 굴절율이 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄 층 제조용 용액을 각각 제조하는 단계,(a) preparing a plurality of solutions for preparing a mesoporous titanium dioxide layer having different refractive indexes,

(b) 이산화규소 콜로이달 수용액과 pH 조절제의 혼합용액을 이용하여 굴절율이 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화규소 층 제조용 용액을 각각 제조하는 단계,(b) preparing a plurality of mesoporous silicon dioxide layer-forming solutions each having a different refractive index by using a mixed solution of an aqueous solution of a silicon dioxide colloidal solution and a pH adjusting agent,

(c) 상기 (a) 단계에서 제조된 복수 개의 용액 및 상기 (b) 단계에서 제조된 복수 개의 용액 중에서 선택된 두 용액을 교대로 도포하여 적층체를 제조하는 단계.(c) alternately applying two solutions selected from the plurality of solutions prepared in the step (a) and the plurality of solutions prepared in the step (b) to produce a laminate.

또한, 상기 (a) 단계는 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the step (a) is characterized by comprising the following steps.

(a1) 기공도가 상이한 복수 개의 메조 기공 고분자 지지체가 분산된 지지체 용액을 각각 제조하는 단계,(a1) preparing a support solution in which a plurality of mesoporous polymer scaffolds having different porosities are dispersed,

(a2) 티타늄 전구체를 산성 수용액에서 교반하여 솔 용액을 제조하는 단계,(a2) stirring the titanium precursor in an acidic aqueous solution to prepare a sol solution,

(a3) 상기 솔 용액을 (a1) 단계의 지지체 용액에 첨가하여 굴절율이 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄 층 제조용 용액을 각각 제조하는 단계.(a3) adding the sol solution to the support solution of step (a1) to prepare a plurality of solutions for preparing a mesoporous titanium dioxide layer having different refractive indexes.

또한, 상기 고분자 지지체는 친수성기와 소수성기를 포함하는 양쪽 친화성 가지형 공중합체로서, 상기 친수성기와 상기 소수성기의 중량비를 1 : 0.3-7 범위에서 조절하여 기공도가 상이한 복수 개의 메조 기공 고분자 지지체인 것을 특징으로 한다.The polymer scaffold is a biocompatible branched copolymer including a hydrophilic group and a hydrophobic group, and is a plurality of mesoporous polymer scaffolds having different porosity by controlling the weight ratio of the hydrophilic group and the hydrophobic group within a range of 1: 0.3-7. .

상기 친수성기는 폴리(옥시에틸렌)메타크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 가수분해된 t-부틸 (메타)아크릴레이트, 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 아미노스티렌, 스티렌 술폰산 (styrene sulfonic acid), 메틸프로펜 술폰산, 술포프로필(메타)아크릴레이트, 술포에틸(메타)아크릴레이트 및 술포부틸(메타)아크릴레이트 중에서 선택되고, 상기 소수성기는 폴리비닐클로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리디클로로디플루오로메탄, 폴리비닐리덴디클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-co-클로로트리플루오로에틸렌 중에서 선택된다.The hydrophilic group may be selected from the group consisting of poly (oxyethylene) methacrylate, poly (ethylene glycol) methyl ether (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydrolyzed t- (Meth) acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate, and sulfobutyl (meth) acrylate, and is selected from the group consisting of vinylpyrrolidone, aminostyrene, styrene sulfonic acid, methylpropanesulfonic acid, sulfopropyl The hydrophobic group is selected from polyvinyl chloride, polychlorotrifluoroethylene, polydichlorodifluoromethane, polyvinylidene dichloride and polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene.

상기 고분자 지지체의 구체적인 예와 제조방법은 본 발명자의 이전 등록 특허인 한국 등록특허 제1147453호에 상세히 기재되어 있다.A specific example of the polymer scaffold and a manufacturing method thereof are described in detail in Korean Patent Registration No. 1147453, which is a prior registration of the present inventor.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고분자 지지체는 하기와 같은 구조식을 갖는 기공도 조절이 가능한 고분자 기반의 메조 기공 지지체일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the polymer scaffold may be a polymer-based mesopore scaffold capable of controlling porosity having the following structural formula.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 고분자의 주사슬에 해당하는 친수성기와 상기 고분자의 곁사슬에 해당하는 소수성기의 중량비를 1 : 0.3-7 범위에서 조절하여 기공도가 상이한 복수 개의 메조 기공 고분자 지지체를 제조한다.A plurality of mesoporous polymer scaffolds having different porosities are prepared by adjusting the weight ratio of the hydrophilic group corresponding to the main chain of the polymer and the hydrophobic group corresponding to the side chain of the polymer within the range of 1: 0.3-7.

또한, 상기 티타늄 전구체와 지지체 용액의 중량비를 1 : 1-10 범위에서 조절하여 최종적으로 기공도 및 굴절율이 상이한 메조 기공 이산화티타늄층을 제조한다.Further, the weight ratio of the titanium precursor and the support solution is adjusted within the range of 1: 1-10, thereby finally producing a mesoporous titanium dioxide layer having different porosity and refractive index.

또한, 상기 티타늄 전구체는 티타늄-(n)부톡시드, 티타늄-(n)에톡시드, 티타늄-(n)이소프로폭시드, 티타늄-(n)프로폭시드 및 TiCl4 중에서 선택된다.In addition, the titanium precursor is titanium - (n) butoxide, titanium - (n) ethoxide, titanium - (n) isopropoxide, titanium - (n) propoxide and TiCl 4 .

또한, 상기 (a1) 단계 지지체 용액의 용매는 알코올, 테트라하이드로퓨란, 노말메틸피롤리돈, 디메틸포름알데히드, 디메틸설폭사이드 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.Also, the solvent of the support solution of step (a1) is selected from an alcohol, tetrahydrofuran, n-methylpyrrolidone, dimethylformaldehyde, dimethylsulfoxide, and mixtures thereof.

또한, 상기 (a2) 단계의 산성 수용액은 하이드로클로닉산(HCl), 하이드로브로믹산(HBr), 하이드로아이오닉산(HI), 하이포클로로스산(HClO), 클로로스산 (HClO2), 클로닉산(HClO3), 퍼크로릭산(HClO4), 설퓨릭산(H2SO4), 플로오루설퓨릭산(HSO3F), 니트릭산(HNO3), 포스포릭산(H3PO4), 플루로앤티모닉산(HSbF6), 플루로보닉산(HBF4), 헥사플로루포스포릭산(HPF6), 크로믹산(H2CrO4), 보릭산(H3BO3) 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함한다.The acidic aqueous solution of step (a2) may be at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid (HCl), hydrobromic acid (HBr), hydroiodic acid (HI), hypochlorous acid (HClO), chlorous acid (HClO 2 ) HClO 3), Perc in acid (HClO 4), sulfonic Furyk acid (H 2 SO 4), the flow O ruseol Furyk acid (HSO 3 F), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid (H 3 PO 4) (HSBF 6 ), fluoboronic acid (HBF 4 ), hexafluorophosphoric acid (HPF 6 ), chromic acid (H 2 CrO 4 ), and boric acid (H 3 BO 3 ) .

또한, 상기 pH 조절제는 하이드로클로닉산(HCl), 하이드로브로믹산(HBr), 하이드로아이오닉산(HI), 하이포클로로스산 (HClO), 클로로스산(HClO2), 클로닉산(HClO3), 퍼크로릭산(HClO4), 설퓨릭산(H2SO4), 플로오루설퓨릭산(HSO3F), 니트릭산(HNO3), 포스포릭산(H3PO4), 플루로앤티모닉산(HSbF6), 플루로보닉산(HBF4), 헥사플로루포스포릭산(HPF6), 크로믹산(H2CrO4), 보릭산 (H3BO3), 포타슘 하이드록사이드(KOH), 바리움 하이드록사이드(Ba(OH)2), 세슘 하이드록사이드(CsOH), 소듐 하이드록사이드(NaOH), 스트론튬 하이드록사이드(Sr(OH)2), 칼슘 하이드록사이드(Ca(OH)2), 마그네슘 하이드록사이드 (Mg(OH)2), 리튬 하이드록사이드(LiOH) 및 루비듐하이드록사이드(RbOH) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the pH adjusting agent is hydrochloric acid (HCl), hydro-bromo acid (HBr), hydro child ohnik acid (HI), the hypo-chloro seusan (HClO), chloro seusan (HClO 2), claw acid (HClO 3), perc with acid (HClO 4), sulfonic Furyk acid (H 2 SO 4), the flow O ruseol Furyk acid (HSO 3 F), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid (H 3 PO 4), a flu anti-Mo (HSBF 6 ), fluroboronic acid (HBF 4 ), hexafluorophosphoric acid (HPF 6 ), chromic acid (H 2 CrO 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ), potassium hydroxide (KOH) barium hydroxide (Ba (OH) 2), cesium hydroxide (CsOH), sodium hydroxide (NaOH), strontium hydroxide (Sr (OH) 2), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), Magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), lithium hydroxide (LiOH) and rubidium hydroxide (RbOH).

상기 (a2) 단계는 티타늄 전구체 1 중량부에 대하여 산 1 내지 4 중량부 및 용매 1 내지 4 중량부를 혼합하여 빠른 속도로 교반시켜 솔 용액을 만드는 축합 반응 단계를 포함한다.In the step (a2), 1 to 4 parts by weight of an acid and 1 to 4 parts by weight of a solvent are mixed with 1 part by weight of a titanium precursor, and the mixture is stirred at a high speed to prepare a solution of a sol.

상기 SiO2 콜로이달 수용액과 pH 조절제의 중량비를 10 : 0.05-3 범위에서 조절하여 최종적으로 기공도 및 굴절율이 상이한 메조 기공 이산화규소층을 제조한다.The mesoporous silicon dioxide layer having a different porosity and refractive index is finally prepared by controlling the weight ratio of the SiO 2 colloidal solution and the pH adjuster in the range of 10: 0.05-3.

또한, 상기 (b) 단계는 이산화규소 콜로이달 수용액 1 중량부에 대하여 산 0.01-0.5 중량부를 혼합하여 이산화규소 층 제조용 용액을 제조한다.In the step (b), 0.01 to 0.5 parts by weight of an acid is mixed with 1 part by weight of the aqueous solution of the silicon dioxide colloidal solution to prepare a solution for preparing the silicon dioxide layer.

상기 (b) 단계의 혼합용액은 이산화규소 콜로이달 수용액과 pH 조절제를 40-60 ℃에서 1-12 시간 동안 혼합 교반하여 얻을 수 있다. 보다 구체적으로 40 ℃에서 12 시간 또는 60 ℃에서 3시간 동안 혼합 교반한다.The mixed solution of the step (b) can be obtained by mixing and stirring the aqueous solution of the silicon dioxide colloid and the pH adjusting agent at 40-60 ° C for 1-12 hours. More specifically, the mixture is stirred at 40 占 폚 for 12 hours or at 60 占 폚 for 3 hours.

상기 (c) 단계는 나노결정 이산화티타늄 입자로 형성된 다공성 이산화티타늄 박막층 또는 백금 촉매 도포층 반대편에 도포하여 상기 적층체를 제조하여 염료감응 태양전지용 광전극 또는 상대전극을 제조한다.The step (c) is applied to the opposite side of the porous titanium dioxide thin film layer or the platinum catalyst coating layer formed of the nanocrystalline titanium dioxide particles to produce the laminate to produce a photoelectrode or a counter electrode for a dye-sensitized solar cell.

본 발명에 따른 브래그 스택 구조의 전극은 균일한 표면 구조, 넓은 표면적, 잘 정력된 메조 기공 구조를 가져 우수한 광학적 특성을 갖는다. 또한, 이를 염료감응 태양전지의 전극으로 적용시 염료의 흡착이 향상되고 효율적인 전해질의 침투가 이루어져 광전변환 효율이 증가하는 효과가 있다.The electrode of the Bragg stack structure according to the present invention has a uniform surface structure, a large surface area, and a well-enriched mesopore structure, and has excellent optical characteristics. In addition, when applied as an electrode of a dye-sensitized solar cell, dye adsorption is improved and efficient electrolyte penetration is performed, thereby increasing the photoelectric conversion efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 메조 기공 구조의 브래그 스택 광전극 및 상대전극의 제조과정을 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 굴절률이 높은 메조 기공 TiO2층(층 1), 굴절률이 낮은 메조 기공 TiO2층(층 2), 굴절률이 낮은 메조 기공 SiO2층(층 3)에 대한 FE-SEM 표면 사진이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 굴절률이 높은 메조 기공 TiO2층(층 1)과 굴절률이 낮은 메조 기공 SiO2층(층 3)으로 이루어진 메조 기공 구조의 브래그 스택과 굴절률이 높은 메조 기공 TiO2층(층 1)과 굴절률이 낮은 메조 기공 TiO2층(층 2)로 이루어진 메조 기공 구조의 브래그 스택의 FE-SEM 단면 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 실험 1전극, 실험 2전극 및 실험 3전극에 대한 반사율 측정 그래프이다.
도 5는 고분자화된 이온성 액체 전해질(Polymerized ionic liquid eletrolyte)을 본 발명에 따른 메조 기공 구조의 브래그 스택 광전극 및 상대전극에 도입하여 제조한 염료감응 태양전지의 특성을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a Bragg-stacked photo-electrode and a counter electrode of a mesoporous structure according to the present invention.
2A to 2C show FE-SEM images of a mesoporous TiO 2 layer (layer 1) having a high refractive index, a mesoporous TiO 2 layer (layer 2) having a low refractive index, and a mesoporous SiO 2 layer (layer 3) having a low refractive index, It is a surface photograph.
FIGS. 3A and 3B illustrate a Bragg stack having a mesoporous structure composed of a mesoporous TiO 2 layer (layer 1) having a high refractive index and a mesoporous SiO 2 layer (layer 3) having a low refractive index and a Bragg stack having a mesoporous TiO 2 layer having a high refractive index (1) and a mesoporous TiO 2 layer (layer 2) having a low refractive index, and a Bragg stack having a mesoporous structure.
FIG. 4 is a graph of reflectance measurement for an experiment 1 electrode, an experiment 2 electrode, and an experiment 3 electrode according to the present invention.
5 is a graph showing the characteristics of a dye-sensitized solar cell prepared by introducing a polymerized ionic liquid electrolyte into a Bragg-stacked photo-electrode and a counter electrode of a mesoporous structure according to the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 정렬된 메조 기공 구조를 가지면서 굴절율이 상이한 메조 기공 이산화티타늄층과 이산화규소층을 브래그 스택 구조로 적층한 염료감응 태양전지의 광전극 또는 상대전극에 관한 것이다.The present invention relates to a photo-electrode or a counter electrode of a dye-sensitized solar cell having a mesoporous structure and a mesa structure and a meso-titanium dioxide layer having a different refractive index and a silicon dioxide layer stacked in a Bragg stack structure.

굴절율이 각각 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄(TiO2)층 및 굴절율이 각각 상이한 복수 개의 메조 기공 구조의 이산화규소(SiO2)층 중에서 선택된 두 개의 층이 각각 교대로 복수 개로 나노결정 이산화티타늄 입자로 형성된 다공성 이산화티타늄 박막층 또는 백금 촉매 도포층 반대편에 도포되어 구성된 것을 특징으로 한다.
A plurality of mesoporous titanium dioxide (TiO 2 ) layers having different refractive indexes and a plurality of mesoporous silicon dioxide (SiO 2 ) layers having different refractive indexes are alternately stacked into a plurality of nanocrystalline titanium dioxide particles And a porous titanium dioxide thin film layer formed on the opposite side of the platinum catalyst coating layer.

또한, 본 발명은 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체를 제조하고, 이를 강한 산성 조건에서 티타늄 전구체 용액과 함께 천천히 가수분해 및 축중합 반응시키는 상온에서의 숙성 단계를 거친 후 고온의 열을 가하여 굴절율이 각각 상이한 메조 기공 이산화티타늄(TiO2)층을 제조하며, pH 조절 방법을 이용하여 기공도 및 굴절율이 상이한 메조 기공 이산화규소(SiO2)층을 제조한다. 이렇게 제조된 굴절율이 각각 상이한 복수 개의 TiO2 층, SiO2 층 중에서 선택되는 두 층을 교대로 적층시켜서 염료감응 태양전지용 메조 기공 브래그 스택 광전극 또는 상대전극을 제조하는 것으로서, 이를 제조하는 방법에 대해서 보다 상세히 설명한다.The present invention also relates to a process for producing a mesoporous support which is capable of controlling porosity based on a polymer and which is subjected to a hydrolysis and polycondensation reaction with a titanium precursor solution under strong acidic conditions, Heat is applied to produce a mesoporous titanium dioxide (TiO 2 ) layer having different refractive indexes, and a mesoporous silicon dioxide (SiO 2 ) layer having different porosity and refractive index is prepared using a pH control method. A mesoporous Bragg-stacked photoelectrode or counter electrode for a dye-sensitized solar cell is manufactured by alternately laminating two layers selected from among a plurality of TiO 2 layers and SiO 2 layers having different refractive indices, Will be described in more detail.

먼저, 정렬된 메조 기공 구조를 가지면서 굴절율이 상이한 메조 기공 TiO2층과 SiO2층을 제조하기 위하여, 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체를 제조하기 위하여, 친수성 고분자와 소수성 고분자를 ATRP(Atomic transfer radical polymerization) 합성 방법을 이용하여 제조한다.In order to fabricate mesoporous TiO 2 layer and SiO 2 layer having aligned mesopores and different refractive indices, a mesoporous support capable of controlling the degree of porosity based on the polymer was prepared. The hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer Is prepared by ATRP (Atomic Transfer Radical Polymerization) synthesis method.

상기 과정에서 사용되는 친수성 고분자와 소수성 고분자의 양을 조절함으로써 추후 제조되는 메조 기공 TiO2층의 굴절률 및 표면 특성을 제어할 수 있다. 즉, 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체의 친수성 고분자와 소수성 고분자의 합성 비율 등을 달리함으로써 메조 기공의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 친수성 비율을 높임으로서, Ti전구체 (티타늄 테트라이소프로폭사이드)와 결합을 촉진시키고 이는 TiO2를 많이 함유한, 굴절률이 높은 메조 기공 TiO2 층을 제조한다.By controlling the amounts of the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer used in the above process, the refractive index and the surface characteristics of the mesoporous TiO 2 layer can be controlled. That is, the characteristics of the mesopores can be controlled by varying the synthesis ratio of the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer in the mesopore support capable of adjusting the porosity based on the polymer. For instance, as increasing the ratio of the hydrophilic, to promote bonding with Ti precursor (titanium tetraisopropoxide) was prepared which mesopores TiO 2 layer containing a lot of the high TiO 2, refractive index.

이렇게 제조된 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체를 THF(테트라하이드로퓨란) 등의 용매에 분산시킨다. 그 다음 별도로 Ti 전구체(티타늄 테트라이소프로폭사이드)를 물과 염산(H2O/HCl)이 소량 첨가되어 있는 용매에 녹인다. 두 용액을 3시간 이상 동안 적절히 혼합하여 굴절률이 높은 메조 기공 TiO2층(층 1), 그리고 굴절률이 낮은 메조 기공 TiO2층(층 2) 제조를 위한 지지체 용액을 준비한다.The meso pore support capable of controlling the porosity based on the polymer thus prepared is dispersed in a solvent such as THF (tetrahydrofuran). Separately, a Ti precursor (titanium tetraisopropoxide) is dissolved in a solvent in which a small amount of water and hydrochloric acid (H 2 O / HCl) are added. Prepare a support solution for the preparation of mesoporous TiO 2 layer (layer 1) with high refractive index and mesoporous TiO 2 layer (layer 2) with low refractive index by appropriately mixing the two solutions for more than 3 hours.

또한, 본 발명에서는 지지체와 티타늄 전구체의 축합 반응의 속도를 조절하기 위하여 염산을 첨가하는데, 이는 티타늄 전구체(티타늄 테트라이소프로폭사이드)의 급격한 가수분해 및 축중합 반응의 속도를 제어하고자 하기 위함이다, 수소이온(H+)으로 인한 염산의 강한 산성은 티타늄 전구체의 급격한 가수분해와 축중합속도를 저해하며 티타늄 입자의 응집을 막음으로써 분산성과 점도를 제어할 수 있다.Further, in the present invention, hydrochloric acid is added to control the rate of the condensation reaction between the support and the titanium precursor in order to control the rapid hydrolysis of the titanium precursor (titanium tetraisopropoxide) and the rate of the polycondensation reaction , The strong acidity of hydrochloric acid due to hydrogen ion (H + ) inhibits the rapid hydrolysis and condensation rate of the titanium precursor and prevents the agglomeration of the titanium particles, thereby controlling the dispersion and viscosity.

다음으로, 굴절률이 낮은 메조 기공 SiO2층(층 3)을 제조하기 위하여, SiO2 콜로이달(colloidal) 염기성 용액에 염산을 첨가하여 pH를 조절하고, SiO2의 응집도를 조절한 굴절률이 낮은 메조 기공 SiO2층 제조용 용액을 준비한다.Next, for the refractive index to produce the low mesoporous SiO 2 layer (layer 3), SiO 2 colloidal (colloidal) adjusting the pH by the addition of hydrochloric acid to a basic solution, and the low meso refractive index by controlling the degree of compaction of SiO 2 Prepare a solution for preparing porous SiO 2 layer.

상기 준비된 용액으로 메조 기공 브래그 스택을 제작하기 위하여, 450 ℃로 소결된 나노크리스탈라인 TiO2(nanocrystalline TiO2)와 백금촉매(Platium)가 도포되어 있는 광전극과 상대 전극을 각각 전도성 기판에 준비한다.In order to produce a mesoporous Bragg stack into the prepared solution, and the nano-crystalline TiO 2 (nanocrystalline TiO 2) and the photoelectrode and the counter in the platinum catalyst (Platium) is coated electrode sintered at 450 ℃ respectively prepared on a conductive substrate .

실험 1전극(광전극)을 준비하기 위하여, 층 1과 층 3을 교대로 나노크리스탈라인 TiO2(nanocrystalline TiO2)가 도포되어 있는 광전극에 스핀 코팅(Spin-coating)을 한 후, 450 ℃ 이상의 고온에서 소결한다.In order to prepare for the test first electrode (photoelectrode), and then spin-coated (Spin-coating) on the optical electrode with the nano the crystalline coated with TiO 2 (nanocrystalline TiO 2) in the layer 1 and layer 3 shifts, 450 ℃ Lt; / RTI >

실험 2전극(상대전극)을 준비하기 위하여, 층 2와 층 3을 교대로 백금촉매(Platium)가 도포되어 있는 상대 전극 반대편에 스핀 코팅(Spin-coating)을 한 후, 450 ℃ 이상의 고온에서 소결한다.Experiment 2 In order to prepare the electrode (counter electrode), the layer 2 and the layer 3 were alternately spin-coated on the opposite electrode coated with a platinum catalyst, and sintered at a temperature of 450 ° C or higher do.

실험 3전극(광전극)을 준비하기 위하여, 층 1과 층 2를 교대로 나노크리스탈라인 TiO2(nanocrystalline TiO2)가 도포되어 있는 광 전극에 스핀 코팅(Spin-coating)을 한 후, 450 ℃ 이상의 고온에서 소결한다.In order to prepare for the test three-electrode (photoelectrode), and then spin-coated (Spin-coating) on a layer 1 and a photo-electrode, which is coated with nano-crystalline for layer 2 are alternately TiO 2 (nanocrystalline TiO 2), 450 ℃ Lt; / RTI >

또한, 상기 과정에서 각각의 층을 스핀 코팅(Spin-coating) 후, 300 ℃에서의 열처리를 통하여 고분자 및 잔존물들을 제거하고 메조 기공 TiO2, SiO2의 결정도를 향상시킨다.In addition, each layer is spin-coated in the above process, and the polymer and the residues are removed through heat treatment at 300 ° C to improve the crystallinity of the mesoporous TiO 2 and SiO 2 .

브래그 스택의 광학적 특성은 각각의 층 1, 2, 3의 개수를 증가시킴으로서 얻을 수 있고, 이를 통하여 반사율과 빛 수확률(light harvesting efficiency)를 더욱 향상시킬 수 있다.
The optical properties of the Bragg stack can be obtained by increasing the number of layers 1, 2, and 3, thereby improving the reflectivity and light harvesting efficiency.

이하에서, 본 발명에 따른 제조방법을 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of production methods according to the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be clear to those who have knowledge.

<실시예><Examples>

제조예Manufacturing example 1 내지 3 : 메조 기공  1 to 3: mesopores 브래그Bragg 스택 전극의 제조 Manufacture of stacked electrodes

(1) 고분자를 기반으로 하는 기공도 (1) Polymer-based porosity 조절이 가능한Adjustable 메조 기공 지지체의  Meso pore support 제조Produce

90 ℃의 250 mL 두 개의 둥근 플라스크에 4 시간 동안 폴리비닐클로라이드 6 g을 50 mL 1-메틸-2-피롤리돈에 각각 녹였다. 그 후 추가적으로 36 g, 9 g의 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크리에이트, 0.0132 g의 카파클로라이드와 0.036 mL의 1,1,4,7,10,10-헥사메틸트리에틸렌테트라아민를 각각 첨가시킨 후 교반하였다.6 g of polyvinyl chloride was dissolved in 50 mL of 1-methyl-2-pyrrolidone in a 250 mL two-neck flask at 90 DEG C for 4 hours. After that, 36 g and 9 g of polyethylene glycol methyl ether methacrylate, 0.0132 g of kapachloride and 0.036 mL of 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetramine were added, respectively, and stirred.

다음 단계로 질소기체로 30 분 동안 퍼징 작업을 통해 불필요한 기체를 제거하여 주었다. 이렇게 질소 퍼징 작업까지 마친 이 용액을 90 ℃에서 18 시간 동안 교반 시켜주었다. 이렇게 반응을 마친 용액은 메탄올에 침전과 여과작업을 하여 반응이 미처 가지 못한 물질을 제거하였다.The next step was purging with nitrogen gas for 30 minutes to remove unnecessary gases. After the nitrogen purge operation, the solution was stirred at 90 DEG C for 18 hours. After the reaction was completed, the solution was subjected to precipitation and filtration in methanol to remove unreacted materials.

마지막으로 후드에 1일, 진공 오븐에 1일 건조시켰다. 상기 과정을 통하여 굴절률이 높은 메조 기공 TiO2층(이하, '층 1'이라 한다.)과 굴절률이 낮은 메조 기공 TiO2층(이하, '층 2'라 한다.)의 제조를 위한 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체 용액을 준비하였다.
Finally, the hood was dried for one day in a vacuum oven for one day. Through the above process, a polymer for manufacturing a mesoporous TiO 2 layer having a high refractive index (hereinafter referred to as 'layer 1') and a meso TiO 2 layer having a low refractive index (hereinafter referred to as a 'layer 2' To prepare a mesoporous support solution capable of controlling porosity.

(2) 메조 기공 (2) mesopores TiOTiO 22 솔 용액의 형성 단계 Step of forming a sol solution

뚜껑이 있는 30 mL 바이알에 상기 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체 5 중량부를 150 중량부의 테트라하이드로퓨란에 3 시간 이상 용해시켰다. 잘 용해된 용액이 완성되면 다른 바이알에 격렬히 교반되고 있는 티타늄 테트라이소프로폭사이드 30 중량부에 염산 15 중량부와 물 15 중량부를 한 방울씩 첨가시킨 후, 15 분 동안 교반하였다.5 parts by weight of a mesoporous support capable of controlling porosity based on the polymer was dissolved in 150 parts by weight of tetrahydrofuran for 3 hours or more in a 30 mL vial having a lid. When the well-dissolved solution is completed, 15 parts by weight of hydrochloric acid and 15 parts by weight of water are added dropwise to 30 parts by weight of titanium tetraisopropoxide, which is stirred vigorously in the other vial, and stirred for 15 minutes.

이 전구체 용액을 상기의 고분자를 기반으로 하는 기공도 조절이 가능한 메조 기공 지지체 용액('층 1' 제조 용액, '층 2' 제조 용액)에 한 방울씩 첨가한 후, 3시간 동안 교반시켜 황금색의 솔 상태의 용액을 수득하였다.
This precursor solution was added dropwise to each of the mesoporous support solutions (layer 1 preparation solution and layer 2 preparation solution) capable of controlling the degree of porosity based on the above polymer, and stirred for 3 hours, To obtain a solution in a sol state.

(3) (3) pHpH 조절 방법을 이용한 기공도  Porosity using the control method 조절이 가능한Adjustable 메조 기공  Meso SiOSiO 22 층의 제조Fabrication of the layer

뚜껑이 있는 30 mL 바이알에 10 중량부의 루독스 티엠-40(상용 SiO2 콜로이달 수용액)과 0.1 중량부의 염산(37 wt%)을 첨가시킨 후, 50 에서 3시간동안 교반 시켜주었다. 상기 과정을 통하여 굴절률이 낮은 메조 기공 SiO2층(이하, '층 3'이라 한다.) 제조를 위한 수용액을 준비하였다.
10 parts by weight of rutoxim-40 (commercial SiO 2 colloidal solution) and 0.1 part by weight of hydrochloric acid (37 wt%) were added to a 30 mL vial with a lid, and the mixture was stirred at 50 for 3 hours. Through the above process, an aqueous solution for preparing a mesoporous SiO 2 layer having a low refractive index (hereinafter referred to as "layer 3") was prepared.

(4) 메조 기공 (4) mesopores 구조를 가지고 있는Structured 브래그Bragg 스택 구조의  Stacked 광전극과The photo- 상대전극의 제조 Production of counter electrode

가. end. 제조예Manufacturing example 1 One

실험 1전극은 광전극으로서, 상기 층 1과 층 3을 교대로 나노크리스탈라인 TiO2(nanocrystalline TiO2)에 스핀 코팅(Spin-coating)하여 제조한 브래그 스택 구조의 광전극이고, 스핀 코팅(Spin-coating) 이후에, 450 ℃ 이상의 고온에서 소결하였다.Experiment 1 electrode is a photo-electrode, and the photo-electrode of the spin coating (Spin-coating) a Bragg stack structure prepared in the layer 1 and the nano-crystalline with a layer 3 shifts TiO 2 (nanocrystalline TiO 2), a spin coating (Spin -coating), sintering was performed at a high temperature of 450 DEG C or higher.

나. I. 제조예Manufacturing example 2 2

실험 2전극은 상대전극으로서, 상기 층 1과 층 3을 교대로 백금촉매(Platium)가 도포되어 있는 상대 전극 반대편에 스핀 코팅 (Spin-coating)하여 제조한 브래그 스택 구조의 상대전극이고, 스핀 코팅(Spin-coating) 이후에, 450 ℃ 이상의 고온에서 소결하였다.Experiment 2 The electrode is a counter electrode of a Bragg stack structure prepared by spin coating the layer 1 and the layer 3 on the opposite side of the counter electrode coated with a platinum catalyst alternately, (Spin-coating), sintering was performed at a high temperature of 450 ° C or higher.

다. All. 제조예Manufacturing example 3 3

실험 3전극은 광전극으로서, 층 1과 층 2를 교대로 나노크리스탈라인 TiO2(nanocrystalline TiO2)가 도포되어 있는 광 전극에 스핀 코팅 (Spin-coating)을 한 후, 450 ℃ 이상의 고온에서 소결한다.Experiment 3 electrode was spin-coated (Spin-coating) to a photo-electrode, layer 1, and the photoelectrode is coated nano-crystalline the layer 2 are alternately TiO 2 (nanocrystalline TiO 2), sintering at over 450 ℃ high temperature do.

또한, (가) 내지 (다)에서 매층 1, 2, 3층을 스핀 코팅(Spin-coating) 후, 30분 동안 300 ℃에서 열처리를 통하여 고분자 및 잔존물들을 제거하고 메조 기공 TiO2, SiO2층의 결정도를 향상시켰다.
In addition, (a) to (c) in maecheung 1, 2, after a three-layer spin-coated (Spin-coating), removing the polymer and the residue through a heat treatment at 300 ℃ for 30 min and mesoporous TiO 2, SiO 2 layer .

실시예Example 1 내지 3. 염료감응 태양전지의 제조 1 to 3. Preparation of dye-sensitized solar cell

(1) 상기 제조예 1 및 3에 따라 제조된 브래그 스택 구조의 광전극인 실험 1전극, 실험 3전극에 루테늄계 염료를 흡착하기 위하여, 염료를 함유하는 용액에 상온에서 24시간 이상 혹은 50 ℃에서 2시간 이상 함침시켰다.(1) Experimental 1 Electrode and Experiment 3 which are Photoelectrodes of Bragg Stack Structure Manufactured According to Preparation Examples 1 and 3 In order to adsorb a ruthenium-based dye to an electrode, a dye solution was added to a dye-containing solution at room temperature for 24 hours or more at 50 ° C. For 2 hours or more.

또한, 나노크리스탈라인 TiO2(nanocrystalline TiO2)로만 구성되어진 광전극을 제조(비교예)하고, 상기와 동일한 방법으로 염료를 흡착시켰다.
Further, the nano-crystalline TiO 2 (nanocrystalline TiO 2) only (Comparative Example) Preparation of photoelectrode been configured, and the dye was adsorbed in the same manner as described above.

(2) 상기 과정을 통하여 염료가 흡착된 실험 1전극(광전극), 비교예(나노크리스탈라인 TiO2 광전극) 및 실험 3전극(광전극)을 알코올 용매로 세척하여 염료 잔류물을 제거하고 50 ℃ 진공오븐에서 건조시켰다.(2) Experimental 1 electrode (photoelectrode) on which dye was adsorbed through the above process, Comparative Example (nanocrystal line TiO 2 (Photoelectrode) and Experiment 3 electrode (photoelectrode) were washed with an alcohol solvent to remove the dye residue and dried in a vacuum oven at 50 占 폚.

가. end. 실시예Example 1 One

실험 1전극에 전해질액을 케스팅한 후에 백금촉매가 도포된 상대전극과 조립시킨 후에 압력에 의하여 상기 전해질층이 상기 두 전극의 표면에 강하게 부착되게 하였다.Experiment 1 After the electrolyte solution was cast on the electrode, the electrolyte layer was attached to the counter electrode coated with the platinum catalyst, and then the electrolyte layer was strongly adhered to the surfaces of the two electrodes.

나. I. 실시예Example 2 2

비교예(나노크리스탈라인 TiO2 광전극)에 전해질액을 캐스팅한 후 상기 실험 2전극(상대전극)을 조립시킨 후에 압력에 의하여 상기 전해질층이 상기 두 전극의 표면에 강하게 부착되게 하였다.After the electrolytic solution was cast on the comparative example (nanocrystal line TiO 2 photoelectrode), the electrolyte layer was strongly adhered to the surfaces of the two electrodes by the pressure after the experiment two electrodes (counter electrode) were assembled.

다. All. 실시예Example 3 3

실험 3전극에 전해질액을 케스팅한 후에 백금촉매가 도포된 상대전극과 조립시킨 후에 압력에 의하여 상기 전해질층이 상기 두 전극의 표면에 강하게 부착되게 하였다.
Experiment 3 After the electrolytic solution was cast on the electrode, the electrode was assembled with the counter electrode coated with the platinum catalyst, and then the electrolyte layer was strongly adhered to the surface of the two electrodes by the pressure.

실험예Experimental Example

고분자를 기반으로 한 메조 기공 지지체를 이용하여 제조한 메조 기공 TiO2층과, pH 조절 방법을 이용하여 기공도를 조절하여 제조한 메조 기공 SiO2층에 대해서 그 표면 및 단면을 FE-SEM으로 확인하였다.The surface and cross section of the mesoporous TiO 2 layer prepared by using the polymer-based mesopore support and the mesoporous SiO 2 layer prepared by adjusting the porosity using the pH control method were confirmed by FE-SEM Respectively.

하기 도 2의 (a)는 높은 굴절률의 메조 기공 TiO2층(층 1), 도 2의 (b)는 낮은 굴절률의 메조 기공 TiO2층(층 2), 도 2의 (c)는 낮은 굴절률의 메조 기공 SiO2층(층 3)에 대한 표면 FE-SEM 이미지이다.To (a) of Figure 2 is of higher refractive index mesoporous TiO 2 layer (layer 1), (b) of Figure 2 is the mesopores of the low refractive index TiO 2 layer (layer 2), (c) of Figure 2 is the low index of refraction Is a surface FE-SEM image of the mesoporous SiO 2 layer (layer 3) of FIG.

하기 도 2의 (a)와 (b)의 비교를 통하여, 친수성 고분자와 소수성 고분자의 합성비율에 따라서 상이한 기공도를 갖는 메조 기공 지지체가 형성되고, 이를 이용하여 굴절율 및 표면 특성의 조절이 가능한 메조 기공 TiO2층 제조가 가능함을 알 수 있다.Through comparison between FIGS. 2 (a) and 2 (b), meso pore supports having different porosities are formed according to the synthesis ratio of the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer, and meso pores having different refractive indexes and surface characteristics It is possible to manufacture a pore TiO 2 layer.

또한, 도 2의 (c)에서 pH 조절 방법을 이용하여 기공도를 조절한 메조 기공 SiO2 층이 균일하게 형성되었음을 확인할 수 있다.2 (c), it can be confirmed that the mesoporous SiO 2 layer having controlled porosity was uniformly formed by the pH control method.

이와 같이, 메조 기공 및 정렬된 구조적 특징을 갖는 메조 기공 TiO2층, 메조 기공 SiO2 층은 광학적 특성만이 아닌, 전해질의 침투, 전자 전달의 용이성을 더욱 증대시킨다.
Thus, the mesoporous TiO 2 layer and the mesoporous SiO 2 layer having mesopores and aligned structural characteristics can enhance not only the optical characteristics but also the easiness of the penetration of the electrolyte and the electron transfer.

도 3의 (a)는 층 1과 층 3을 이용하여 제작한 메조 기공 브래그 스택 그리고 도 3의 (b)는 층 1과 층 2를 이용하여 제작한 메조 기공 브래그 스택의 단면 이미지이다.FIG. 3 (a) is a cross-sectional image of a mesoporous Bragg stack fabricated using layers 1 and 3, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional image of a mesoporous Bragg stack fabricated using layers 1 and 2.

도 3의 FE-SEM 단면 이미지를 통하여, 균일한 두께의 층 1과 층 3 그리고 층 1과 층 2가 서로 교대로 적층되어 메조 기공 브래그 스택이 형성되었음을 확인할 수 있다. 또한, 이를 통하여 선택적인 가시광선 영역의 반사만을 가능케 하는 메조 기공 브래그 스택의 제조가 용이하게 가능함을 확인할 수 있다.
The FE-SEM cross-sectional image of FIG. 3 shows that layers 1 and 3 of uniform thickness and layer 1 and layer 2 are alternately stacked to form a mesoporous Bragg stack. Also, it can be confirmed that it is possible to easily manufacture a mesoporous Bragg stack capable of only selective reflection of a visible light region.

도 4는 본 발명의 제조예 1 내지 제조예 3에 따라 제조한 각각의 메조 기공 브래그 스택의 반사율을 측정한 결과이다.4 shows the results of measurement of the reflectance of each mesoporous Bragg stack prepared according to Production Examples 1 to 3 of the present invention.

세 가지 종류의 메조 기공 브래그 스택 모두 높은 반사율을 보였으며 특히, 염료감응 태양전지의 효율적인 빛의 활용을 가능케 하는 염료의 흡수 영역 (500 nm) 부근에서의 반사율 또한 높은 것을 확인할 수 있다.All three types of mesoporous Bragg stacks showed high reflectance, and in particular, the reflectance at the dye absorption region (500 nm) of the dye, which enables efficient use of light of the dye-sensitized solar cell, is also high.

즉, 염료의 분해를 촉진시키는 자외선 또는 전자 재결합을 촉진시키는 적외선 영역의 빛이 아닌, 가시광선 영역의 특정파장의 빛만을 선택적으로 반사시킬 수 있는 메조 기공 브래그 스택임을 확인할 수 있다.
That is, it can be confirmed that the mesoporous Bragg stack is capable of selectively reflecting only light of a specific wavelength in the visible light region, not in the infrared region promoting ultraviolet ray or electron recombination, which promotes decomposition of the dye.

또한, 본 발명은 상기 광전극 또는 상대 전극을 채용한 염료감응 태양전지를 상기 실시예에 따라 제조하였으며, 염료는 루테늄 계열의 염료를 사용하였으며, 전해질로는 액체형 또는 점성이 높은 고분자 및 고체 전해질을 사용하였다.In the present invention, a dye-sensitized solar cell employing the above-described photoelectrode or counter electrode was prepared in accordance with the above-described embodiment. The dye was a ruthenium-based dye, and a liquid or a viscous polymer and a solid electrolyte Respectively.

실시예에 따라 제조된 메조 기공 브래그 스택을 광전극 또는 상대 전극으로 사용한 염료감응 태양전지의 효율분석(Polymerized ionic liquid, 고분자화된 이온성 액체 전해질 사용, Won Seok, Chi et al.Electrochemistry communications, Vol.13, 1349, 2011)을 실시하였다.Analysis of the efficiency of a dye-sensitized solar cell using a mesoporous Bragg stack prepared according to an embodiment as a photo electrode or a counter electrode (Polymerized ionic liquid, use of polymerized ionic liquid electrolyte, Won Seok, Chi et al. Electrochemistry communications, Vol 13, 1349, 2011).

실험 1전극의 경우 6.4 %, 실험 2전극의 경우 6.6 %, 그리고 실험 3전극의 경우 7.5 %의 광전변환 효율을 얻을 수 있었다.(도 5) 실험 1전극과 실험 2전극의 광전변환 효율의 차이는 비전도성 물질인 SiO2로 이루어진 메조 기공 브래그 스택의 전해질 침투, 전자 재결합 현상의 해소에 그 원인이 있다. 하지만, 실험 1전극의 광전변환 효율 또한, 고체 전해질의 우수한 침투 성능을 보여주었다. 또한 3 가지 전극 중 실험 3전극의 경우 가장 높은 광전 변환 효율을 보여 주었는데, 이는 반도체 물질인 TiO2로 이루어진 메조 기공 브래그 스택의 효율적인 광학적 특성, 염료의 흡착 증대, 전해질의 효율적인 침투 그리고 전자 재결합 현상의 제어가 그 원인이다.The photoelectric conversion efficiency was 6.4% for Experiment 1 electrode, 6.6% for Experiment 2 electrode, and 7.5% for Experiment 3 electrode (FIG. 5) Is caused by the electrolyte penetration and the electron recombination phenomenon of the mesoporous Bragg stack made of SiO 2 , which is a nonconductive material. However, the photoelectric conversion efficiency of the experiment 1 electrode also showed excellent penetration performance of the solid electrolyte. In addition, among the three electrodes, the experiment showed the highest photoelectric conversion efficiency. This is because the effective optical characteristics of the mesoporous Bragg stack composed of the semiconductor material TiO 2 , the increase of the dye adsorption, the efficient penetration of the electrolyte and the electron recombination phenomenon Control is the cause.

즉, 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 염료감응 태양전지에 대해서 태양 시뮬레이터(Solar simulator)를 통해 그 광특성을 분석한 결과 층 1과 층 2로 이루어지 메조 기공 구조의 브래그 스택 광전극(실시예 3)을 포함하는 염료감응 태양전지의 광전변환 효율이 가장 높게 측정되었으며 이 결과는 우수한 광학적 특성, 전자 재결합 현상의 감소, 효율적인 전해질 침투, 반도체 물질인 TiO2로 이루어진 메조 기공 구조의 브래그 스택의 염료 흡착량의 증가가 그 원인이다.That is, the dye-sensitized solar cell fabricated according to Examples 1 to 3 was analyzed for its optical characteristics through a solar simulator. As a result, a Bragg-stacked photoelectrode (layer 1 and layer 2) The photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell including Example 3) was measured to be the highest. This result shows that the excellent optical characteristics, the reduction of the electron recombination phenomenon, the efficient electrolyte penetration, the Bragg stack of the mesoporous structure of the semiconductor material TiO 2 Is due to an increase in the amount of dye adsorbed.

Claims (13)

굴절율이 각각 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄(TiO2)층 및 굴절율이 각각 상이한 복수 개의 메조 기공 구조의 이산화규소(SiO2)층 중에서 선택된 두 개의 층이 각각 교대로 복수 개로 적층된 적층체를 포함하고,
상기 적층체에 포함된 두 개의 층은 서로 굴절율이 상이한 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조의 전극.
(TiO 2 ) layer having a different refractive index from each other and a silicon dioxide (SiO 2 ) layer having a plurality of mesoporous structures having different refractive indices are alternately stacked in a plurality and,
Wherein the two layers included in the laminate have different refractive indexes from each other.
제1항에 따른 브래그 스택 구조의 전극을 포함하는 염료감응 태양전지용 광전극.A photo-electrode for a dye-sensitized solar cell comprising an electrode of the Bragg stack structure according to claim 1. 제2항에 있어서,
상기 광전극은 나노결정 이산화티타늄 입자로 형성된 다공성 이산화티타늄 박막 층에 상기 적층체가 적층된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.
3. The method of claim 2,
Wherein the photoelectrode is laminated on the porous titanium dioxide thin film layer formed of the nanocrystalline titanium dioxide particles.
제1항에 따른 브래그 스택 구조의 전극을 포함하는 염료감응 태양전지용 상대전극.A counter electrode for a dye-sensitized solar cell comprising an electrode of the Bragg stack structure according to claim 1. 제4항에 있어서,
상기 상대전극은 백금 촉매 도포층 반대편에 상기 적층체가 적층된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 상대전극.
5. The method of claim 4,
Wherein the counter electrode is formed by laminating the laminate on the opposite side of the platinum catalyst applied layer.
(a) 굴절율이 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄 층 제조용 용액을 각각 제조하는 단계;
(b) 이산화규소 콜로이달 수용액과 pH 조절제의 혼합용액을 이용하여 굴절율이 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화규소 층 제조용 용액을 각각 제조하는 단계;
(c) 상기 (a) 단계에서 제조된 복수 개의 용액 및 상기 (b) 단계에서 제조된 복수 개의 용액 중에서 선택된 두 용액을 교대로 도포하여 적층체를 제조하는 단계;를 포함하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
(a) preparing a plurality of solutions for preparing a mesoporous titanium dioxide layer having different refractive indices, respectively;
(b) preparing a plurality of mesoporous silicon dioxide layer-forming solutions each having a different refractive index by using a mixed solution of an aqueous solution of a silicon dioxide colloidal solution and a pH adjusting agent;
(c) alternately applying two solutions selected from the plurality of solutions prepared in the step (a) and the plurality of solutions prepared in the step (b) to produce a laminate. Gt;
제6항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
(a1) 기공도가 상이한 복수 개의 메조 기공 고분자 지지체가 분산된 지지체 용액을 각각 제조하는 단계;
(a2) 티타늄 전구체를 산성 수용액에서 교반하여 솔 용액을 제조하는 단계; 및
(a3) 상기 솔 용액을 (a1) 단계의 지지체 용액에 첨가하여 굴절율이 상이한 복수 개의 메조 기공 이산화티타늄 층 제조용 용액을 각각 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the step (a)
(a1) preparing a support solution in which a plurality of mesoporous polymer scaffolds having different porosities are dispersed, respectively;
(a2) stirring the titanium precursor in an acidic aqueous solution to prepare a sol solution; And
(a3) adding the sol solution to the support solution of step (a1) to prepare a plurality of solutions for preparing a mesoporous titanium dioxide layer having different refractive indexes, respectively.
제7항에 있어서,
상기 고분자 지지체는 친수성기와 소수성기를 포함하는 양쪽 친화성 가지형 공중합체로서,
상기 친수성기는 폴리(옥시에틸렌)메타크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 가수분해된 t-부틸 (메타)아크릴레이트, 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 아미노스티렌, 스티렌 술폰산 (styrene sulfonic acid), 메틸프로펜 술폰산, 술포프로필(메타)아크릴레이트, 술포에틸(메타)아크릴레이트 및 술포부틸(메타)아크릴레이트 중에서 선택되고,
상기 소수성기는 폴리비닐클로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리디클로로디플루오로메탄, 폴리비닐리덴디클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-co-클로로트리플루오로에틸렌 중에서 선택되며,
상기 친수성기와 상기 소수성기의 중량비가 1 : 0.3-7 범위에서 조절되어 기공도가 상이한 복수 개의 메조 기공 고분자 지지체인 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The polymer scaffold is a biocompatible branched copolymer containing a hydrophilic group and a hydrophobic group,
The hydrophilic group may be selected from the group consisting of poly (oxyethylene) methacrylate, poly (ethylene glycol) methyl ether (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydrolyzed t- (Meth) acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate, and sulfobutyl (meth) acrylate, and is selected from vinyl pyrrolidone, aminostyrene, styrene sulfonic acid, methylpropanesulfonic acid, sulfopropyl
Wherein the hydrophobic group is selected from polyvinyl chloride, polychlorotrifluoroethylene, polydichlorodifluoromethane, polyvinylidene dichloride and polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene,
Wherein the weight ratio of the hydrophilic group to the hydrophobic group is controlled within a range of 1: 0.3 to 7, and a plurality of mesoporous polymer supports differing in porosity are provided.
제7항에 있어서,
상기 티타늄 전구체와 지지체 용액의 중량비가 1 : 1-10 인 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the weight ratio of the titanium precursor to the support solution is 1: 1-10.
제7항에 있어서,
상기 티타늄 전구체는 티타늄-(n)부톡시드, 티타늄-(n)에톡시드, 티타늄-(n)이소프로폭시드, 티타늄-(n)프로폭시드 및 TiCl4 중에서 선택되고,
상기 (a1) 단계 지지체 용액의 용매는 알코올, 테트라하이드로퓨란, 노말메틸피롤리돈, 디메틸포름알데히드, 디메틸설폭사이드 및 이들의 혼합물 중에서 선택되며,
상기 (a2) 단계의 산성 수용액은 하이드로클로닉산(HCl), 하이드로브로믹산(HBr), 하이드로아이오닉산(HI), 하이포클로로스산(HClO), 클로로스산 (HClO2), 클로닉산(HClO3), 퍼크로릭산(HClO4), 설퓨릭산(H2SO4), 플로오루설퓨릭산(HSO3F), 니트릭산(HNO3), 포스포릭산(H3PO4), 플루로앤티모닉산(HSbF6), 플루로보닉산(HBF4), 헥사플로루포스포릭산(HPF6), 크로믹산(H2CrO4), 보릭산(H3BO3) 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The titanium precursor is titanium - (n) butoxide, titanium - (n) ethoxide, titanium - (n) isopropoxide, titanium - (n) propoxide and TiCl 4 &Lt; / RTI &gt;
The solvent of the support solution of step (a1) is selected from alcohol, tetrahydrofuran, n-methylpyrrolidone, dimethylformaldehyde, dimethylsulfoxide, and mixtures thereof,
An acidic aqueous solution of the (a2) step is hydrochloric acid (HCl), hydro-bromo acid (HBr), hydro child ohnik acid (HI), the hypo-chloro seusan (HClO), chloro seusan (HClO 2), claw acid (HClO 3 ), boric acid (HClO 4), sulfonic Furyk acid (H 2 SO 4), the flow O ruseol Furyk acid (HSO 3 F), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid (H 3 PO 4) to perc, fluorene to the anti-parent acid (HSbF 6), flu Robo acid (HBF 4), hexamethylene flow Lupo sports acid (HPF 6), chroman acid (H 2 CrO 4), boric acid (H 3 BO 3) at least one selected from Further comprising the steps of: preparing a Bragg stack structure electrode;
제6항에 있어서,
상기 pH 조절제는 하이드로클로닉산(HCl), 하이드로브로믹산(HBr), 하이드로아이오닉산(HI), 하이포클로로스산 (HClO), 클로로스산(HClO2), 클로닉산(HClO3), 퍼크로릭산(HClO4), 설퓨릭산(H2SO4), 플로오루설퓨릭산(HSO3F), 니트릭산(HNO3), 포스포릭산(H3PO4), 플루로앤티모닉산(HSbF6), 플루로보닉산(HBF4), 헥사플로루포스포릭산(HPF6), 크로믹산(H2CrO4), 보릭산 (H3BO3), 포타슘 하이드록사이드(KOH), 바리움 하이드록사이드(Ba(OH)2), 세슘 하이드록사이드(CsOH), 소듐 하이드록사이드(NaOH), 스트론튬 하이드록사이드(Sr(OH)2), 칼슘 하이드록사이드(Ca(OH)2), 마그네슘 하이드록사이드 (Mg(OH)2), 리튬 하이드록사이드(LiOH) 및 루비듐하이드록사이드(RbOH) 중에서 선택된 1종 이상이고,
상기 SiO2 콜로이달 수용액과 pH 조절제의 중량비를 10 : 0.05-3 범위에서 조절하여 상기 (b) 단계에서 굴절율이 상이한 메조 기공 이산화규소 층 제조용 용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
The method according to claim 6,
The pH adjusting agent is hydrochloric acid (HCl), hydro-bromo acid (HBr), hydro child ohnik acid (HI), the hypo-chloro seusan (HClO), chloro seusan (HClO 2), claw acid (HClO 3), a perc acid (HClO 4 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), fluorosulfuric acid (HSO 3 F), nitric acid (HNO 3 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), fluroantimonate HSBF 6 ), fluoboronic acid (HBF 4 ), hexafluorophosphoric acid (HPF 6 ), chromic acid (H 2 CrO 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ), potassium hydroxide (KOH) hydroxide (Ba (OH) 2), cesium hydroxide (CsOH), sodium hydroxide (NaOH), strontium hydroxide (Sr (OH) 2), calcium hydroxide (Ca (OH) 2), At least one selected from the group consisting of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), lithium hydroxide (LiOH) and rubidium hydroxide (RbOH)
Wherein the solution for preparing a mesoporous silicon dioxide layer having different refractive indexes is prepared by adjusting the weight ratio of the SiO 2 colloidal aqueous solution and the pH adjuster in the range of 10: 0.05 to 3 (b). Way.
제6항에 있어서,
상기 (c) 단계는 나노결정 이산화티타늄 입자로 형성된 다공성 이산화티타늄 박막층 또는 백금 촉매 도포층 반대편에 도포하여 적층체를 제조하는 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step (c) is performed on the porous titanium dioxide thin film layer formed of the nanocrystalline titanium dioxide particles or on the opposite side of the platinum catalyst coating layer to produce a laminate.
제6항에 있어서,
상기 (b) 단계의 혼합용액은 이산화규소 콜로이달 수용액과 pH 조절제를 40-60 ℃에서 1-12 시간 동안 혼합 교반하여 얻는 것을 특징으로 하는 브래그 스택 구조 전극의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the mixed solution of step (b) is obtained by mixing and stirring a silicon dioxide colloidal aqueous solution and a pH adjusting agent at 40-60 ° C for 1-12 hours.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170077609A (en) * 2015-12-28 2017-07-06 연세대학교 산학협력단 Complex of substrate-reflection layer and manufacturing method of the same
KR20190083097A (en) * 2018-01-03 2019-07-11 연세대학교 산학협력단 A polymer electrolyte comprising amphiphilic copolymer and ionic liquid and a supercapacitor using the same
CN110120303A (en) * 2019-05-13 2019-08-13 陕西理工大学 The preparation method of the quantum dot sensitized solar battery light anode of multilayered structure
CN114752025A (en) * 2022-05-24 2022-07-15 阳光储能技术有限公司 Modified polyvinylidene fluoride, preparation method thereof, diaphragm and lithium ion battery

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2304104B1 (en) * 2007-02-23 2009-08-25 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas MULTI-PAPER STRUCTURE FORMED BY NANOPARTICLE SHEETS WITH UNIDIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTAL PROPERTIES, PROCEDURE FOR MANUFACTURING AND APPLICATIONS.
CN102027556B (en) * 2008-04-18 2013-04-17 Nlab太阳能股份公司 Solar-to-electric energy conversion device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170077609A (en) * 2015-12-28 2017-07-06 연세대학교 산학협력단 Complex of substrate-reflection layer and manufacturing method of the same
KR20190083097A (en) * 2018-01-03 2019-07-11 연세대학교 산학협력단 A polymer electrolyte comprising amphiphilic copolymer and ionic liquid and a supercapacitor using the same
CN110120303A (en) * 2019-05-13 2019-08-13 陕西理工大学 The preparation method of the quantum dot sensitized solar battery light anode of multilayered structure
CN114752025A (en) * 2022-05-24 2022-07-15 阳光储能技术有限公司 Modified polyvinylidene fluoride, preparation method thereof, diaphragm and lithium ion battery
CN114752025B (en) * 2022-05-24 2024-02-23 阳光储能技术有限公司 Modified polyvinylidene fluoride, preparation method thereof, diaphragm and lithium ion battery

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