KR20150113347A - 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물, 그 제조 방법, 이를 포함하는 태양 전지, 및 이를 포함하는 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
육각 기둥 형태의 티타늄 산화물 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, 옥살산(oxalic acid) 및 SDBS(sodium dodecylbenzenesulfonate)가 혼합된 제1 혼합액을 준비하는 단계, 및 티타늄이 포함된 제2 혼합액을 상기 제1 혼합액에 첨가하여, 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물, 그 제조 방법, 이를 포함하는 태양 전지, 및 이를 포함하는 태양 전지의 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 옥살산 및 SDBS를 이용하여 제조된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물, 그 제조 방법, 이를 포함하는 태양 전지, 및 이를 포함하는 태양 전지의 제조 방법에 관련된 것이다.
태양전지는 태양으로부터 방출되는 빛 에너지를 전기에너지로 전환하는 광전 에너지 변환 시스템(photovoltaic energy conversion system)이다.
실리콘 태양전지는 상기 광전 에너지 변환을 위해 실리콘 내에 형성되는 p-n 접합다이오드(p-n junction diode)를 이용하지만, 전자 및 홀의 때이른 재결합(premature recombination)을 방지하기 위해서는, 사용되는 실리콘은 높은 순도 및 낮은 결함을 가져야 한다. 이러한 기술적 요구는 사용되는 재료비용의 증가를 가져오기 때문에, 실리콘 태양전지의 경우, 전력당 제조비용이 높다. 이에 더하여, 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 광자들(photons) 만이 전류를 생성하는데 기여하기 때문에, 실리콘 태양전지의 실리콘은 가능한 낮은 밴드갭(bandgap)을 갖도록 도핑된다. 하지만, 이처럼 낮춰진 밴드갭 때문에, 청색광 또는 자외선에 의해 여기된 전자들(excited electrons)은 과도한 에너지를 갖게 되어, 전류생산에 기여하기 보다는 열로써 소모된다. 또한, 광자(photon)가 캡쳐링(capturing)될 가능성을 증가시키기 위해서는, p형 층(p-type layer)은 충분히 두꺼워야 하지만, 이러한 두꺼운 p형 층은 여기된 전자가 p-n 접합에 도달하기 전에 정공과 재결합 할 가능성을 증가시키기 때문에, 실리콘 태양전지의 효율은 대략 7 내지 15% 근방에서 머무른다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 특허공개공보 10-2013-0102667(출원번호 10-2012-0023636)에는 금속 나노입자들이 함유된 금속 산화물 나노튜브들을 포함하는 반도체 전극층을 이용한 염료 감응형 태양 전지가 개시되어 있으며, 대한민국 특허공개공보 10-2009-0124094(출원번호 10-2008-000050097)에는 분무 열분해법으로 CdS 광흡수층을 다공성 티타니아층에 형성한 후, 다시 TiCl4 용액속에서 TiO2 나노입자를 형성시키는 방법으로 광전 변환 효율을 향상시킨 양자점 감응형 태양 전지가 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 제조 방법이 용이하고 제조 단가가 낮은 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 포함하는 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광전 에너지 변환 효율이 향상된 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 고신뢰성의 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법은, 옥살산(oxalic acid) 및 SDBS(sodium dodecylbenzenesulfonate)가 혼합된 제1 혼합액을 준비하는 단계, 및 티타늄이 포함된 제2 혼합액을 상기 제1 혼합액에 첨가하여, 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물 제조 방법은, 상기 제2 혼합액을 상기 제1 혼합액에 첨가하기 전, 상기 제1 혼합액이 제1 온도를 갖도록 상기 제1 혼합액을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계는, 상기 제2 혼합액을 상기 열처리된 상기 제1 혼합액에 시간 간격을 두어 분할하여 첨가하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계는, 상기 1 혼합액과 상기 제2 혼합액을 제2 온도에서 기준 시간 동안 반응 시켜, 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도는 동일한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계는, 상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액을 반응시킨 후, 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 분리시키는 단계, 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 건조시키는 단계, 및 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 열처리하여 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 파우더 상태로 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 옥살산의 양은 상기 SDBS의 양보다 많은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 SDBS는 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 기공 및/또는 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 높이를 조절하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 갖는 태양 전지를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 태양 전지는, 제1 기판 상에 배치된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 포함하는 전극 입자층, 및 상기 전극 입자층에 흡착된 광 흡수층을 포함하는 광전 변환층, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 상의 전극막, 및 상기 광전 변환층 및 상기 전극막 사이의 전해질 용액을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극 입자층은, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층 및 상기 제1 기판 사이에 배치된 다공성 금속 입자층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 두께는 상기 다공성 금속 입자층의 두께보다 두꺼운 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 금속 입자층은 티타늄 산화물을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 갖는 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 태양 전지의 제조 방법은, 제1 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 기판 상에 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 갖는 전극 입자층을 형성하는 단계, 상기 전극 입자층에 광 흡수층을 흡착시키는 단계, 상기 제1 기판과 대향하도록 전극막이 형성된 제2 기판을 배치시키는 단계, 및 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 전해질 용액을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극 입자층을 형성하는 단계는, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 형성하기 전, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층과 동일한 공정을 이용하여, 상기 제1 기판 상에 다공성 금속 입자층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극 입자층을 형성하는 단계는, 상기 다공성 금속 입자층 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층은 서로 동일한 공정을 이용하여, 복수회 형성되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 옥살산 및 SDBS가 혼합된 제1 혼합액에 티타늄이 포함된 제2 혼합액을 첨가하여 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물이 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지는, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물로 입사되는 광이 산란되어, 광전 변환 효율이 향상된 태양 전지가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 형성된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교 예에 따라 옥살산이 생략된 제1 혼합액을 이용하여 제조된 티타늄 산화물의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 포함하는 태양 전지 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지에 포함된 광전 변환층을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 파장에 따른 반사도를 측정한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 파장에 따른 흡수율을 측정한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지의 전압-전류밀도 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 사용하는 태양전지 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 사용하는 태양광 발전시스템의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 형성된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교 예에 따라 옥살산이 생략된 제1 혼합액을 이용하여 제조된 티타늄 산화물의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 포함하는 태양 전지 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지에 포함된 광전 변환층을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 파장에 따른 반사도를 측정한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 파장에 따른 흡수율을 측정한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지의 전압-전류밀도 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 사용하는 태양전지 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 사용하는 태양광 발전시스템의 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 옥살산(oxalic acid) 및 SDBS(sodium dodecylbenzenesulfonate)를 포함하는 제1 혼합액이 준비될 수 있다(S110). 상기 제1 혼합액에 포함된 상기 옥살산은 아래의 <화학식 1>과 같은 구조를 가질 수 있고, 상기 제1 혼합액에 포함된 상기 SDBS는 아래의 <화학식 2>와 같은 구조를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 혼합액은, 상기 옥살산 및 상기 SDBS가 첨가된 초순수(DI Water)와 에탄올(ethanol)의 혼합 용액일 수 있다. 상기 초순수에 첨가된 상기 옥살산의 양은, 상기 초순수에 첨가된 상기 SDBS의 양보다 많을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 혼합액은 2g의 옥살산 및 0.2g의 SDBS가 첨가된 90ml의 초순수와 30ml의 에탄올을 혼합한 것일 수 있다.
상기 제1 혼합액이 열처리될 수 있다(S120). 열처리된 상기 제1 혼합액은 제1 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 온도는 90℃일 수 있다. 상기 제1 혼합액은 Reflux하에서 저어가며(stirring) 열처리될 수 있다.
상기 열처리된 제1 혼합액에 제2 혼합액이 첨가될 수 있다(S130). 상기 제2 혼합액은 분할하여 시간 간격을 두어 상기 제1 혼합액에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 혼합액은 1ml씩 상기 제1 혼합액에 첨가될 수 있다.
상기 제2 혼합액은 티타늄을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 혼합액은 TBT(titanium butoxide)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 혼합액은 5ml의 TBT와 0.3ml의 아세트산(acetic acid)이 60ml의 에탄올에 첨가된 것일 수 있다.
상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액이 반응되어, 육각 기둥 형태의 중간 생성물이 제조될 수 있다(S140). 상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액이 반응되어 생성된 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물은 Hydroxyl titanium oxalate일 수 있다.
상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액은 제2 온도에서 기준 시간 동안 반응될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 온도는 상기 제1 혼합액의 열처리 온도인 제1 온도(예를 들어, 90℃)와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 시간은 4시간일 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 상기 제1 혼합액 및 상기 제2 혼합액으로부터 분리시킬 수 있다(S150). 일 실시 예에 따르면, 원심 분리법을 이용하여 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 분리시키고, 초순수 및 에탄올을 이용하여 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물이 세정될 수 있다.
상기 분리된 육각 기둥 형태의 중간 생성물이 건조될 수 있다(S160). 일 실시 예에 따르면, 진공 오븐을 이용하여 80℃에서 2시간 동안 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물이 건조될 수 있다.
상기 건조된 육각 기둥 형태의 중간 생성물이 열처리될 수 있다(S170). 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물이 열처리되어, 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물(Titanium oxide having Hexagonal column shape)이 파우더 상태로 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물은 450℃에서 5시간 동안 열처리될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 형성된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 도시한 것이다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물은 이산화 티타늄(TiO2)일 수 있다. 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물은, 육각형 모양의 하부면(bottom surface), 육각형 모양의 상부면(top surface), 및 6개의 측면(side surface)을 포함할 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 하부면 및 상기 상부면은 제1 방향(도 2에서 x 축 방향), 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향(도 2에서 y 축 방향)에 평행할 수 있다. 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 하부면 및 상기 상부면은 실질적으로 동일한 면적을 가지고, 실질적으로 동일한 모양을 가질 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 상부면 및 상기 하부면은 각각 2개의 장변(long side, 長邊) 및 4개의 단변(short side, 短邊)을 포함할 수 있다. 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 장변들은 상기 단변들보다 길 수 있다. 상기 상부면 및 상기 하부면의 상기 단변들의 길이는 서로 동일할 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 장변들은 상기 제1 방향(x축 방향)으로 연장할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 방향(x축 방향)으로 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 폭(Wx)은, 상기 제2 방향(y축 방향)으로 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 폭(Wy)보다 넓을 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 6개의 측면들은 상기 제1 방향(x축 방향) 및 상기 제2 방향(y축 방향)에 직각이고, 상기 제1 방향(x축 방향) 및 상기 제2 방향(y축 방향)에 직각인 제3 방향(도 2에서 z축 방향)에 평행할 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 6개의 측면들 중에서, 서로 대향하는(facing) 2개의 측면들은 서로 평행할 수 있다. 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 6개의 측면들은, 2개의 넓은 측면(large area side surface), 및 4개의 좁은 측면(small area side surface)을 포함할 수 있다. 상기 2개의 넓은 측면은 상기 상부면 및 상기 하부면의 장변들과 연결될 수 있다. 상기 2개의 넓은 측면 각각 면적이 상기 4개의 좁은 측면 각각의 면적보다 넓을 수 있다.
상기 2개의 넓은 측면과 상기 4개의 좁은 측면은 상기 제3 방향(z축 방향)으로 동일한 높이를 가질 수 있다. 상기 제3 방향(z축 방향)으로 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 폭(Wz, 높이)은 도 1을 참조하여 설명된 상기 제1 혼합액에 첨가되는 SDBS의 농도에 따라 조절될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 SDBS의 농도가 높아질수록 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 제3 방향(z축 방향)의 폭(Wz, 높이)은 감소되고, 상기 SDBS의 농도가 낮아질수록 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 상기 제3 방향(z축 방향)의 폭(Wz, 높이)은 증가할 수 있다. 상기 SDBS는 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 기공의 양을 조절할 수도 있다.
도 2를 참조하여 설명된 것과 달리, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 하부면 및 상부면은 정육각형(regular hexagon) 모양을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 설명하기 위한 SEM 사진이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 제조 방법에 따라 제조된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 2g의 옥살산(oxalic acid) 및 0.2g의 SDBS(sodium dodecylbenzenesulfonate)를 90ml의 초순수에 첨가하고, 옥살산 및 SDBS가 첨가된 초순수를 30ml의 에탄올과 혼합하여 제1 혼합액을 제조하였다. 그리고, 5ml의 TBT(titanium butoxide)와 0.3ml의 아세트산을 60ml 에탄올에 혼합하여 제2 혼합액을 제조하였다.
상기 제1 혼합액이 90℃를 갖도록 열처리한 후, 90℃의 상기 제1 혼합액에 티타늄을 포함하는 상기 제2 혼합액을 1ml씩 첨가하였다. 상기 제1 혼합액에 상기 제2 혼합액을 첨가한 후, 90℃에서 4시간 동안 상기 제1 혼합액 및 상기 제2 혼합액을 반응시켜, 육각 기둥 형태의 중간 생성물(Hydroxyl titanium oxalate)을 제조하였다. 도 3에서 알 수 있듯이, 상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액의 반응 시간이 경과함에 따라, 중간 생성물이 육각 기둥 형태에 가까워지는 것을 확인할 수 있다.
상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액을 반응시킨 후, 7500rpm으로 원심분리기를 20분 동안 동작시켜 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 분리하였고, 초순수로 1회 및 에탄올로 1회 세정하였다.
이후, 진공 오븐을 이용하여 80℃에서 2시간 동안 건조하였고, 450℃에서 5시간 동안 열처리하여, 도 4에 도시된 것과 같이, 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물(이산화 티타늄)을 제조하였다. 본 발명의 실시 예에 따라, 옥살산 및 SDBS를 이용하여 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물이 제조될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 비교 예에 따라 옥살산이 생략된 제1 혼합액을 이용하여 제조된 티타늄 산화물의 SEM 사진이다.
도 5를 참조하면, 옥살산이 생략된 제1 혼합액을 이용하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 방법에 따라 티타늄 산화물을 제조하였다. 도 5의 (a)는 옥살산이 생략된 제1 혼합액에 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 제2 혼합액을 첨가한 후, 90℃에서 4시간 동안 반응시켜 생성된 중간 생성물의 SEM 사진이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 비교 예에 따른 중간 생성물을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 방법에 따라 건조 및 열처리하여 생성된 티타늄 산화물의 SEM 사진이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 제1 혼합액이 옥살산이 첨가되지 않는 경우, 중간 생성물 및 티타늄 산화물이 육각 기둥 형태를 갖지 못하는 것을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 활용 예가 설명된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 포함하는 태양 전지 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 기판(100)이 제공된다. 상기 제1 기판(100)은 일면, 및 상기 일면에 대향하는 타면을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(100)은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(100)은 FTO, ITO 기판일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 기판(100)은 금속들 또는 금속 합금들 중의 적어도 어느 한가지를 포함하거나, 상기 제1기판(100)은 전도층이 코팅된 유리 또는 전도층이 코팅된 고분자 필름일 수 있다. 상기 제1 기판(100)은 플렉시블(Flexible)할 수 있다.
상기 제1 기판(100)의 상기 일면 상에 광전 변환층(110)이 형성될 수 있다. 상기 광전 변환층(110)을 형성하기 전, 상기 제1 기판(100)은 염산, 아세톤, 에탄올, 및 탈이온수를 이용하여 초음파 세정될 수 있다.
상기 광전 변환층(110)을 형성하는 단계는, 상기 기판(100)의 상기 일면 상에 전극 입자층(112, 114)을 형성하는 단계, 및 상기 전극 입자층(112, 114)에 흡착된 광 흡수층(116)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전극 입자층(112, 114)을 형성하는 단계는, 상기 기판(100)의 상기 일면 상에 다공성 금속 입자층(112)을 형성하는 단계, 및 상기 다공성 금속 입자층(112) 상에 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)을 형성하는 단계는, 도 1을 참조하여 설명된 방법에 따라 파우더 상태의 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계, 상기 파우더 상태의 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 paste 상태로 제조하는 단계, 및 상기 paste 상태의 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 이용하여 상기 다공성 금속 입자층(112) 상에 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다공성 금속 입자층(112) 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)은 서로 동일한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 다공성 금속 입자층(112)은 다공성(mesoporous) 이산화 티타늄(TiO2)을 포함하고, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)은 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. 또는, 이와는 달리, 상기 다공성 금속 입자층(112)은 SnO2, ZrO2, SiO2, MgO, Nb2O5, 또는 ZnO 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 다공성 금속 입자층(112) 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)은 서로 동일한 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 금속 입자층(112) 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)은 스크린 프린팅(screen printing) 또는 스핀 코팅(spin coating) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 다공성 금속 입자층(112) 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)은 스크린 프린팅(screen printing) 또는 스핀 코팅(spin coating) 공정을 이용하여 복수회 형성될 수 있다. 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)의 두께는 상기 다공성 금속 입자층(112)의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 다공성 금속 입자층(112) 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114) 각각은 다층(multi-layer)로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 다공성 금속 입자층(112)의 개수 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)의 개수는 서로 동일할 수 있다.
상기 광 흡수층(116)은 상기 다공성 금속 입자층(112)에 포함된 다공성 금속 입자의 표면 및 상기 육각 기둥 형태의 타타늄 산화물층(114)에 포함된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물 입자의 표면에 흡착될 수 있다. 상기 광 흡수층(116)은 입사된 태양광을 흡수한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 흡수층(116)은 염료층일 수 있다. 이 경우, 상기 광 흡수층(116)은 루테늄 흡착체일 수 있다. 예를 들어, 상기 염료는 N719 (Ru(dcbpy)2(NCS)2 containing 2 protons)일수 있다. 또한, N712, Z907, Z910, 및 K19 등과 같은 염료들 중의 적어도 한가지일 수 있다. 상술된 바와 달리, 상기 광 흡수층(116)은 양자점(quantum-dot)일 수 있다.
상기 광 흡수층(116)이 상기 염료층인 경우, 상기 광 흡수층(116)을 형성하는 단계는, 상기 전극 입자층(112, 114)이 형성된 상기 제1 기판(100)을 질산으로 전처리하는 단계, 및 상기 염료층을 상기 전극 입자층(112, 114)에 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(100)을 전처리하는 단계는, 상기 제1 기판(100)을 0.1M의 질산에 약 15분간 담그는 단계, 및 상기 제1 기판(100)을 초순수(DI water) 및 에탄올로 세정하는 단계를 포함할 수 있다.
제2 기판(200)이 제공된다. 상기 제2 기판(200)은 상기 제1 기판(100)과 동일한 기판일 수 있다. 상기 제2 기판(200)은 일면 및 일면에 대향하는 타면을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(200)의 상기 일면 상에 전극막(210)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극막(210)은 백금(Pt)을 상기 제2 기판(200)의 상기 일면 상에 스퍼터링(sputtering)하여 형성될 수 있다. 상기 전극막(210)을 형성하기 전, 상기 제2 기판(200)은 염산, 아세톤, 에탄올, 및 탈이온수를 이용하여 초음파 세정될 수 있다.
상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200)이 조립된다. 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200) 사이에 전해질 용액(250)이 주입될 수 있다. 상기 전해질 용액(250)은 요오드계 산화화원 전해질(redox iodide electrolyte)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지는 상기 다공성 금속 입자층(112) 및 상기 다공성 금속 입자층(112) 상의 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)을 포함할 수 있다. 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층(114)에 입사된 광이 산란되어, 광전 변환 효율이 향상된 태양 전지, 및 태양 전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 포함하는 태양 전지의 제조 예 및 특성이 설명된다.
도 8은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지에 포함된 광전 변환층을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 8을 참조하면, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 방법으로, 파우더 상태의 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄을 제조하였다. 상기 파우더 상태의 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄 6g, 아세트산 1ml, 에탄올 50ml를 혼합한 용액과 에틸셀룰로스(46070) 1.5g, 에틸셀룰로스(46080) 1.5g, 테르피네올 20ml, 에탄올 60~70ml를 혼합한 용액을 각각 제조하여, 각각의 용액들을 1시간 동안 저었다. 이후, 이 두 용액을 2시간 동안 저은 후, 회전 증발기(rotary evaporator)를 이용하여 증발시켜, paste 상태의 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄을 제조하였다.
제1 기판으로 FTO Glass를 준비하고, FTO Glass를 염산, 아세톤, 에탄올, 및 탈이온수 순서로 30분씩 초음파를 이용하여 세정하였다. 세정된 FTO Glass를 70℃ 상태의 40mM의 TiCl4 용액에 담구었다.
스크린 프린팅 공정을 이용하여 TiCl4 처리된 FTO Glass 상에 다공성 이산화 티타늄 paste를 3회 코팅하였다. 다공성 이산화 티타늄 paste를 코팅한 후, 스크린 프린팅 공정을 이용하여 상기 제조된 paste 상태의 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄을 3회 코팅하고, 550℃에서 1시간 동안 열처리하였다.
이후, 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층이 코팅된 FTO Glass를 70℃ 상태의 40mM의 TiCl4 용액에 30분 동안 담근 후 450℃에서 열처리하였다. 상기 열처리된 FTO Glass를 0.1M의 질산 용액에 상온에서 15분 동안 담근 후, 초순수와 에탄올로 린싱하였다. 이후, 0.5mM 염료 용액에 FTO Glass를 담그고 40℃ 오븐에서 2시간 동안 반응시킨 후, 에탄올로 린싱하였다.
제2 기판으로 FTO 기판을 준비하고, FTO Glass를 염산, 아세톤, 에탄올, 및 탈이온수 순서로 30분씩 초음파를 이용하여 세정하였다. 이후, FTO Glass 상에 스퍼터 공정으로 백금막을 증착하고, 두 개의 FTO 기판을 조립하여 전해질을 주입하여, 염료 감응형 태양 전지를 제조하였다.
도 8의 (a)는 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 태양전지에 포함된 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층을 도시한 것이다. 도 8의 (b)는 비교 예 1에 따라, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층의 형성을 생략하고 다공성 이산화 티타늄을 6회 코팅하여 제조된 태양 전지에 포함된 다공성 이산화 티타늄층을 도시한 것이다. 도 8의 (c)는 비교 예 2에 따라 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 다공성 이산화 티타늄층을 생략하고 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄을 6회 코팅하여 제조된 태양 전지에 포함된 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층을 도시한 것이다. 도 8의 (d)는 비교 예 3에 따라, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 제조 방법에서 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄층을 생략하고, 약 400nm 및 약 20nm의 입자 사이즈를 갖는 이산화 티타늄을 6회 코팅하여 제조된 태양 전지의 이산화 티타늄층을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 파장에 따른 반사도를 측정한 것이고, 도 10은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 파장에 따른 흡수율을 측정한 것이다.
도 9를 참조하면, 약 400nm 이상의 파장 대역에서부터 비교 예 1에 따라 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층의 형성을 생략하고 다공성 이산화 티타늄을 코팅하여 제조된 태양 전지의 반사율이 가장 낮은 것으로 측정되었으며, 그 다음으로, 비교 예 3에 따라 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄층을 생략하고, 약 400nm 및 약 20nm의 입자 사이즈를 갖는 이산화 티타늄을 코팅하여 제조된 태양 전지의 반사율이 낮은 것으로 측정되었다.
본 발명의 실시 예에 따라 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄층을 포함하는 태양 전지는 비교 예 1 및 비교 예 3에 따른 태양 전지들보다 높은 반사율을 갖는 것으로 측정되었다. 그리고, 제2 비교 예에 따라 다공성 이산화 티타늄층을 생략하고 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄을 코팅하여 제조된 태양 전지의 반사율이 가장 높은 것으로 측정되었다.
도 10을 참조하면, 도 9를 참조하여 설명된 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지들의 반사율 특성에 대응하여, 비교 예 1에 따른 태양 전지의 흡수율이 가장 높은 것으로 측정되었고, 그 다음으로 비교 예 3에 따른 태양 전지의 흡수율이 높은 것으로 측정되었다. 본 발명의 실시 예에 따라 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄층을 포함하는 태양 전지는 비교 예 1 및 비교 예 3에 따른 태양 전지들보다 낮은 흡수율을 갖는 것으로 측정되었다. 그리고, 비교 예 2에 따른 태양 전지의 흡수율이 가장 낮은 것으로 측정되었다.
도 11은 본 발명의 실시 예 및 비교 예들에 따른 태양 전지의 전압-전류밀도 그래프이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형상의 이산화 티타늄층을 포함하는 태양 전지가 가장 높은 전류 밀도를 갖는 것으로 측정되었으며, 그 다음으로 비교 예 1 및 비교 예 3에 따른 태양 전지가 유사한 수치의 전류 밀도를 갖는 것으로 측정되었고, 비교 예 2에 따른 태양 전지가 가장 낮은 전류 밀도를 갖는 것으로 측정되었다. 구체적으로, 실시 예, 및 비교 예 1 내지 3에 따른 태양 전지들의 합선 전류 밀도, 개방 전압, 곡선인자(Fill Factor), 및 광전 변환 효율은 아래 <표 1>과 같이 측정되었다.
| 구분 | 합선전류밀도(mA/cm2) | 개방 전압 (V) | 곡선인자 | 효율(%) |
| 실시 예 | 18.0 | 0.737 | 0.570 | 7.58 |
| 비교 예 1 | 16.0 | 0.732 | 0.558 | 6.44 |
| 비교 예 2 | 8.18 | 0.733 | 0.593 | 3.55 |
| 비교 예 3 | 15.8 | 0.757 | 0.577 | 6.88 |
도 9 및 도 10에서는 비교 예 1 및 3에 따른 태양 전지들에 비하여, 실시 예에 따른 태양 전지의 반사율이 높고, 흡수율이 낮은 것으로 측정되었지만, 상기 <표 1>에서 알 수 있듯이, 다공성 이산화 티타늄층 및 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지의 광전 변환 효율이 비교 예 1 내지 3에 따른 태양 전지들의 광전 변환 효율보다 높은 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 육각 기둥 형태의 이산화 티타늄층을 이용하여, 입사되는 광을 산란시키는 것이, 광전 변환 효율 특성을 향상시키는데 효율적인 방법임을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 적용 예가 설명된다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 사용하는 태양전지 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 태양전지 어레이(700)는 메인프레임(미도시)에 적어도 하나의 태양전지모듈들(720)을 설치하여 구성될 수 있다. 상기 태양전지 모듈들(720)은 복수의 태양전지(710)를 포함할 수 있다. 상기 태양전지(710)는 본 발명의 실시 예들에 따른 태양전지일 수 있다. 상기 태양전지 어레이(700)는 태양광을 잘 쪼이도록 남쪽을 향해서 일정한 각도를 갖도록 설치될 수 있다.
전술한 태양전지 모듈 또는 태양전지 어레이는 자동차, 주택, 건물, 배, 등대, 교통신호체계, 휴대용 전자기기 및 다양한 구조물상에 배치되어 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 사용하는 태양광 발전시스템의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 상기 태양광 발전시스템은 상기 태양전지 어레이(700) 및 상기 태양전지 어레이(700)로부터 전력을 공급받아 외부로 송출하는 전력제어장치(800)를 포함할 수 있다. 상기 전력제어장치(800)는 출력장치(810), 축전장치(820), 충방전 제어장치(830), 시스템제어장치(840)를 포함할 수 있다. 상기 출력장치(810)는 전력변환장치(812)를 포함할 수 있다.
상기 전력변환장치(Power Conditioning System: PCS, 812)는 상기 태양전지 어레이(700)로 부터의 직류전류를 교류전류로 변환하는 인버터일 수 있다. 태양광은 밤에는 존재하지 않고 흐린 날에는 적게 비추기 때문에, 발전전력이 감소할 수 있다. 상기 축전장치(820)는 발전전력이 일기에 따라 변화되지 않도록 전기를 저장할 수 있다. 상기 충방전 제어장치(830)는 상기 태양전지 어레이(700)로 부터의 전력을 상기 축전장치(820)에 저장하거나, 상기 축전장치(820)에 저장된 전기를 상기 출력장치(810)로 출력할 수 있다. 상기 시스템제어장치(840)는 상기 출력장치(810), 상기 축전장치(820) 및 상기 충방전 제어장치(830)를 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 변환된 교류전류는 자동차, 가정과 같은 다양한 AC 부하(910)로 공급되어 사용될 수 있다. 나아가, 상기 출력장치(810)는 계통연계장치(grid connect system, 814)를 더 포함할 수 있다. 상기 계통연계장치(814)는 다른 전력계통(920)과의 접속을 매개하여, 전력을 외부로 송출할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 제1 기판
110: 광전 변환층
112: 다공성 금속 입자층
114: 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층
116: 광 흡수층
200: 제2 기판
210: 전극막
250: 전해질 용액
110: 광전 변환층
112: 다공성 금속 입자층
114: 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층
116: 광 흡수층
200: 제2 기판
210: 전극막
250: 전해질 용액
Claims (15)
- 옥살산(oxalic acid) 및 SDBS(sodium dodecylbenzenesulfonate)가 혼합된 제1 혼합액을 준비하는 단계; 및
티타늄이 포함된 제2 혼합액을 상기 제1 혼합액에 첨가하여, 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계를 포함하는 티타늄 산화물 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제2 혼합액을 상기 제1 혼합액에 첨가하기 전,
상기 제1 혼합액이 제1 온도를 갖도록 상기 제1 혼합액을 열처리하는 단계를 더 포함하는 티타늄 산화물 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계는,
상기 제2 혼합액을 상기 열처리된 상기 제1 혼합액에 시간 간격을 두어 분할하여 첨가하는 것을 포함하는 티타늄 산화물 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계는,
상기 1 혼합액과 상기 제2 혼합액을 제2 온도에서 기준 시간 동안 반응 시켜, 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 제조하는 단계를 포함하는 티타늄 산화물 제조 방법.
- 제4 항에 있어서,
상기 제1 온도와 상기 제2 온도는 동일한 것을 포함하는 티타늄 산화물 제조 방법.
- 제4 항에 있어서,
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 제조하는 단계는,
상기 제1 혼합액과 상기 제2 혼합액을 반응시킨 후, 상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 분리시키는 단계;
상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 건조시키는 단계; 및
상기 육각 기둥 형태의 중간 생성물을 열처리하여 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물을 파우더 상태로 제조하는 단계를 포함하는 티타늄 산화물 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 옥살산의 양은 상기 SDBS의 양보다 많은 것을 포함하는 티타늄 산화물의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 SDBS는 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 기공 및/또는 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 높이를 조절하는 것을 포함하는 티타늄 산화물의 제조 방법.
- 제1 기판 상에 배치된 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 포함하는 전극 입자층, 및 상기 전극 입자층에 흡착된 광 흡수층을 포함하는 광전 변환층;
상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;
상기 제2 기판 상의 전극막; 및
상기 광전 변환층 및 상기 전극막 사이의 전해질 용액을 포함하는 태양 전지.
- 제9 항에 있어서,
상기 전극 입자층은, 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층 및 상기 제1 기판 사이에 배치된 다공성 금속 입자층을 더 포함하는 태양 전지.
- 제10 항에 있어서,
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물의 두께는 상기 다공성 금속 입자층의 두께보다 두꺼운 것을 포함하는 태양 전지.
- 제10 항에 있어서,
상기 다공성 금속 입자층은 티타늄 산화물을 포함하는 태양 전지.
- 제1 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 기판 상에 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 갖는 전극 입자층을 형성하는 단계;
상기 전극 입자층에 광 흡수층을 흡착시키는 단계;
상기 제1 기판과 대향하도록 전극막이 형성된 제2 기판을 배치시키는 단계; 및
상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 전해질 용액을 주입하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제13 항에 있어서,
상기 전극 입자층을 형성하는 단계는,
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층을 형성하기 전,
상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층과 동일한 공정을 이용하여, 상기 제1 기판 상에 다공성 금속 입자층을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제14 항에 있어서,
상기 전극 입자층을 형성하는 단계는,
상기 다공성 금속 입자층 및 상기 육각 기둥 형태의 티타늄 산화물층은 서로 동일한 공정을 이용하여, 복수회 형성되는 것을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
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