KR20160051555A - Battery using Ionic liquids(ILs) and manufacture method of the battery - Google Patents

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KR20160051555A KR1020150099115A KR20150099115A KR20160051555A KR 20160051555 A KR20160051555 A KR 20160051555A KR 1020150099115 A KR1020150099115 A KR 1020150099115A KR 20150099115 A KR20150099115 A KR 20150099115A KR 20160051555 A KR20160051555 A KR 20160051555A
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Abstract

The present invention relates to a battery using ionic liquids and a manufacturing method thereof. According to an embodiment of the present invention, the battery comprises: an upper structure; a lower structure; and an ionic liquids (ILs) layer formed between the upper and lower structures. The upper structure includes: an upper substrate; an upper electrode layer formed on the upper substrate; and a porous layer provided on the upper electrode layer. The porous layer includes a tourmaline, and adsorbs a dye as well.

Description

이온성 액체를 이용한 전지 및 그 제조방법{Battery using Ionic liquids(ILs) and manufacture method of the battery}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery using ionic liquid,

본 발명은 이온성 액체를 이용한 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery using an ionic liquid and a method of manufacturing the same.

전지는 물질의 화학적 또는 물리적 반응을 이용하여, 이들의 변화로 방출되는 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 말한다.A cell is a device that converts the energy released by these changes into electrical energy by using the chemical or physical reaction of the material.

화학반응을 이용한 전지를 화학전지, 물리반응을 이용한 전지를 물리전지라 하며, 일반적으로 화학전지가 더 보편적이다. A cell using a chemical reaction is called a chemical cell, and a cell using a physical reaction is called a physical transfer. Generally, a chemical cell is more common.

화학전지는 1차 전지와 2차 전지로 나눌 수 있다. 1차 전지는 작용물질을 전극 가까이에 미리 넣어 두고, 이 물질의 화학변화에 의해 생기는 전기에너지를 이용한다. A chemical cell can be divided into a primary cell and a secondary cell. The primary cell pre-charges the working material near the electrode and uses the electrical energy generated by the chemical change of the material.

작용물질의 화학변화가 끝나면 수명이 다하여 재생할 수 없고, 건전지로 널리 사용된다. After the chemical change of the agonist is over, it can not be regenerated because of its lifetime, and it is widely used as a battery.

2차 전지는 전기에너지를 방출하여 작용물질이 변화한 후에도 다시 전지에 전기에너지를 공급, 즉 충전하면 작용물질이 재생되어 이를 되풀이할 수 있어, 축전지로 많이 사용된다. The secondary battery discharges electric energy to supply the electric energy to the battery again after the change of the active material, so that the active material can be regenerated and recycled.

물리전지에는 태양전지, 열 전지 등이 있으며, 태양전지는 태양빛을 직접 전기에너지로 바꾸는 반도체 접합으로 이루어져 있다.Physical cells include solar cells and thermal cells, and solar cells consist of semiconductor junctions that convert sunlight directly into electrical energy.

특히, 최근에는 청정 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양광을 이용하여 전력을 생산하는데 대한 관심도 크게 증가되고 있다.Particularly, interest in clean energy has recently increased, and interest in producing electric power using solar light has been greatly increased.

태양 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 소자를 통상 솔라셀 또는 태양전지로서 칭하고 있다. 태양전지는 그 동작 방식에 따라 크게 실리콘 태양전지와 염료감응형 태양전지로 구분할 수 있다.A device that produces electric power using solar energy is generally referred to as a solar cell or a solar cell. Solar cells can be classified into silicon solar cells and dye-sensitized solar cells depending on their operating modes.

이 중 염료감응형 태양전지는 저 비용으로 제조가 가능하고, 태양전지의 제조에 사용되는 재료가 환경친화적이며, 태양전지의 제조시에 CO2의 배출량이 적기 때문에 차세대 태양전지로서 주목을 받고 있다.Of these, dye-sensitized solar cells are attracting attention as next-generation solar cells because they can be manufactured at low cost, the materials used in the manufacture of solar cells are environmentally friendly, and the amount of emitted CO2 is small during the production of solar cells.

그러나, 염료감응형 태양전지의 경우에는 염료 분자가 흡수하는 파장의 광만이 광전변환에 이용되게 되는데, 염료 분자는 일반적인 실리콘의 흡수 스펙트럼에 비하여 적생 파장에서 현저히 낮은 흡수율을 보이기 때문에 실리콘을 사용하는 태양전지에 비하여 광전변환 효율이 낮아진다는 단점이 있으므로, 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.However, in the case of a dye-sensitized solar cell, only the light having the wavelength absorbed by the dye molecule is used for photoelectric conversion. Since the dye molecule exhibits a significantly lower absorption rate at the red wavelength than the absorption spectrum of general silicon, There is a disadvantage that the photoelectric conversion efficiency is lower than that of a battery, and thus a solution thereof is required.

대한민국 특허청 등록번호 제10-0584680호Korea Patent Office Registration No. 10-0584680

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이온성 액체를 이용한 전지 및 그 제조방법을 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery using an ionic liquid and a manufacturing method thereof.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 전지는, 상부 구조체; 하부 구조체; 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)층;을 구비하고, 상기 상부 구조체는 상부 기판, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및 상기 상부 전극층상에 구비되는 다공질층을 구비하여 구성되며, 상기 다공질층은 전기석을 포함하여 구성됨과 더불어 염료가 흡착될 수 있다.A battery according to one aspect of the present invention for realizing the above-mentioned problems includes: an upper structure; A substructure; An upper electrode layer formed on the upper substrate, and an upper electrode layer formed on the upper electrode layer, wherein the upper structure comprises an upper substrate, an upper electrode layer formed on the lower substrate, Layer, and the porous layer includes a tourmaline, and the dye can be adsorbed.

또한, 상기 다공질층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 추가적으로 혼합될 수 있다.Further, iron, magnetite, or permanent magnet powder may be additionally mixed into the porous layer.

또한, 상기 상부 기판이 투명 종이 또는 유기물로 구성될 수 있다.Also, the upper substrate may be made of transparent paper or organic material.

또한, 상기 상부 전극층이 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성될 수 있다.In addition, the upper electrode layer may be formed of a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

또한, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성될 수 있다.The lower structure may include a lower substrate and a lower electrode layer formed on the lower substrate.

또한, 상기 이온성 액체층은, 유기소재 원료를 수용하는 도가니를 유기소재 원료의 승화점까지 가열하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 발생한 유기소재 원료의 승화기체가 상기 이온성 액체에 증착되는 제 2 단계; 및 상기 승화기체가 상기 이온성 액체에서 재결정화되는 제 3 단계;를 포함할 수 있다.The ionic liquid layer may include a first step of heating a crucible containing an organic material raw material to a sublimation point of the organic material raw material; A second step in which the sublimation gas of the organic material source generated in the first step is deposited on the ionic liquid; And a third step in which the sublimation gas is recrystallized in the ionic liquid.

또한, 상기 제 3 단계 이후에 상기 재결정화된 유기소재를 상기 이온성 액체로부터 분리하는 제 4 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include separating the recrystallized organic material from the ionic liquid after the third step.

또한, 상기 제 3 단계에서는 상기 이온성 액체의 용해도를 조절하기 위해 상기 이온성 액체의 온도를 조절할 수 있다.In the third step, the temperature of the ionic liquid may be adjusted to control the solubility of the ionic liquid.

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 일예와 관련된 전지는, 상부 구조체; 하부 구조체; 및 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)층을 구비하고, 상기 상부 구조체는 상부 기판, 상기 상부 기판상에 형성되는 다공질층을 구비하여 구성되며, 상기 다공질층은 도전성 유기물과 전기석 분말의 혼합물을 포함하여 구성됨과 더불어 염료가 흡착될 수 있다.A battery according to another aspect of the present invention for realizing the above-mentioned problems includes a superstructure; A substructure; And an ionic liquids (ILs) layer formed between the upper structure and the lower structure, wherein the upper structure comprises an upper substrate and a porous layer formed on the upper substrate, Can comprise a mixture of a conductive organic material and a tourmaline powder and the dye can be adsorbed.

또한, 상기 다공질층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 추가적으로 혼합될 수 있다.Further, iron, magnetite, or permanent magnet powder may be additionally mixed into the porous layer.

또한, 상기 상부 기판이 투명 종이 또는 유기물로 구성될 수 있다.Also, the upper substrate may be made of transparent paper or organic material.

또한, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성될 수 있다.The lower structure may include a lower substrate and a lower electrode layer formed on the lower substrate.

또한, 상기 하부 기판이 종이 또는 유기물로 구성될 수 있다.In addition, the lower substrate may be made of paper or organic material.

또한, 상기 이온성 액체층은, 유기소재 원료를 수용하는 도가니를 유기소재 원료의 승화점까지 가열하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 발생한 유기소재 원료의 승화기체가 상기 이온성 액체에 증착되는 제 2 단계; 및 상기 승화기체가 상기 이온성 액체에서 재결정화되는 제 3 단계;를 포함하는 방법을 통해 형성될 수 있다.The ionic liquid layer may include a first step of heating a crucible containing an organic material raw material to a sublimation point of the organic material raw material; A second step in which the sublimation gas of the organic material source generated in the first step is deposited on the ionic liquid; And a third step in which the sublimation gas is recrystallized in the ionic liquid.

또한, 상기 제 3 단계 이후에 상기 재결정화된 유기소재를 상기 이온성 액체로부터 분리하는 제 4 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include separating the recrystallized organic material from the ionic liquid after the third step.

또한, 상기 제 3 단계에서는 상기 이온성 액체의 용해도를 조절하기 위해 상기 이온성 액체의 온도를 조절할 수 있다.In the third step, the temperature of the ionic liquid may be adjusted to control the solubility of the ionic liquid.

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 또 다른 일예와 관련된 전지는, 하부 구조와 상부 구조를 구비하고, 상기 하부 구조와 상부 구조 사이에 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)층을 구비하며, 상기 이온성 액체층은 격리판을 구비하여 구성될 수 있다.On the other hand, a battery in accordance with another embodiment of the present invention for realizing the above-mentioned problem has a lower structure and an upper structure, and has a layer of ionic liquids (ILs) between the lower structure and the upper structure , The ionic liquid layer may be configured with a separator.

또한, 상기 하부 구조는 제1 기판, 상기 기판상에 형성되는 하부 전극을 구비하여 구성될 수 있다.In addition, the lower structure may include a first substrate and a lower electrode formed on the substrate.

또한, 상기 제1 기판은 종이 또는 유기물 기판일 수 있다.In addition, the first substrate may be a paper or an organic substrate.

또한, 상기 하부 전극은 도전성 유기물일 수 있다.In addition, the lower electrode may be a conductive organic material.

또한, 상기 하부 전극은 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물일 수 있다.The lower electrode may be a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

또한, 상기 하부 구조는 전도성 종이로 구성될 수 있다.In addition, the substructure may be composed of conductive paper.

또한, 상기 전도성 종이는 종이에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 유기물의 혼합물을 흡착시켜 구성될 수 있다.The conductive paper may be formed by adsorbing a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive organic material on paper.

또한, 상기 격리판은 종이로 구성될 수 있다.In addition, the separator may be made of paper.

또한, 상기 격리판은 직물 또는 부직포로 구성될 수 있다.Further, the separator may be composed of a fabric or a nonwoven fabric.

또한, 상기 격리판에 염료가 흡착될 수 있다.Also, the dye may be adsorbed on the separator.

또한, 상기 격리판에 1개 이상의 관통공이 형성될 수 있다.Also, at least one through-hole may be formed in the separator.

또한, 상기 격리판이 다수의 층으로 구성될 수 있다.In addition, the separator may comprise a plurality of layers.

또한, 상기 상부 구조가 제2 기판, 상기 제2 기판상에 형성되는 상부 전극 및 상기 상부 전극상에 형성되는 다공질층을 구비하여 구성되고, 상기 다공질층에는 염료가 흡착되어 구성될 수 있다.The upper structure may include a second substrate, an upper electrode formed on the second substrate, and a porous layer formed on the upper electrode. The porous layer may include a dye adsorbed thereon.

또한, 상기 상부 전극은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물일 수 있다.The upper electrode may be a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

또한, 상기 상부 구조가 종이로 구성되는 제2 기판, 제2 기판상에 형성되는 다공질층을 구비하고, 상기 제2 기판에는 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 무기물의 혼합물이 흡착되며, 상기 다공질층에는 염료가 흡착될 수 있다.Also, the upper structure may include a second substrate formed of paper, a porous layer formed on the second substrate, and a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and an inorganic material may be adsorbed on the second substrate, Can be adsorbed.

또한, 상기 이온성 액체층은, 유기소재 원료를 수용하는 도가니를 유기소재 원료의 승화점까지 가열하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 발생한 유기소재 원료의 승화기체가 상기 이온성 액체에 증착되는 제 2 단계; 및 상기 승화기체가 상기 이온성 액체에서 재결정화되는 제 3 단계;를 포함하는 방법을 통해 형성될 수 있다.The ionic liquid layer may include a first step of heating a crucible containing an organic material raw material to a sublimation point of the organic material raw material; A second step in which the sublimation gas of the organic material source generated in the first step is deposited on the ionic liquid; And a third step in which the sublimation gas is recrystallized in the ionic liquid.

또한, 상기 제 3 단계 이후에 상기 재결정화된 유기소재를 상기 이온성 액체로부터 분리하는 제 4 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include separating the recrystallized organic material from the ionic liquid after the third step.

또한, 상기 제 3 단계에서는 상기 이온성 액체의 용해도를 조절하기 위해 상기 이온성 액체의 온도를 조절할 수 있다.In the third step, the temperature of the ionic liquid may be adjusted to control the solubility of the ionic liquid.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 이온성 액체를 이용한 전지 및 그 제조방법을 사용자에게 제공할 수 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a battery using an ionic liquid and a manufacturing method thereof.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명과 관련하여, 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제장치의 구성관계를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제장치를 이용한 정제방법에 대한 흐름도의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명과 관련하여, 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제장치의 구성관계를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위한 도면으로서, 이는 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a conceptual diagram showing a constitutional relationship of an organic material refining apparatus using an ionic liquid in connection with the present invention.
FIG. 2 shows an example of a flow chart of a purification method using an organic material purification apparatus using the ionic liquid shown in FIG. 1.
3 is a conceptual diagram showing a constitutional relationship of an organic material refining apparatus using an ionic liquid in connection with the present invention.
4 is a cross-sectional view showing the structure of a general dye-sensitized solar cell according to the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the structure of a general dye-sensitized solar cell according to the present invention.
11 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

이온성 액체(Ionic liquids, ILs)는 유기 및 무기 화합물에 훌륭한 용해도를 나타내는 낮은 융해점, 무증기압, 높은 열 안전성을 지닌 유기성 염이다.Ionic liquids (ILs) are organic salts with low melting point, no vapor pressure and high heat stability, which show good solubility in organic and inorganic compounds.

상기 특성으로 인해 이온성 액체(ILs)는 바이오텍 산업, 의약 및 화학 산업, 신소재 나노융합 분야 등에서 폭넓게 사용되고 있다.Due to these properties, ionic liquids (ILs) have been widely used in the biotechnology industry, medicine and chemical industry, and new material nano-fusion fields.

특히, 이온성 액체는 필터로 활용되어 유기소재를 정제하는 방법에 이용될 수도 있다.In particular, an ionic liquid can be utilized as a filter to purify an organic material.

이를 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 표시장치를 통해 설명한다.This is explained using an OLED (Organic Light Emitting Diodes) display device.

최근에는 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 표시장치가 차세대 표시장치로 각광받고 있다. 그 이유는 무기 LED가 요구하는 높은 구동전압이 필요 없을 뿐만 아니라, 자기발광, 박막, 빠른 응답속도, 넓은 시야각 등의 장점과 다양한 유기화합물로 인해 다색성이 용이한 장점이 있기 때문이다. Recently, OLED (Organic Light Emitting Diodes) display devices have been attracting attention as next generation display devices. This is because not only the high driving voltage required by the inorganic LED is required, but also the advantage of self-luminescence, thin film, fast response speed, wide viewing angle, and flexibility of various colors due to various organic compounds.

이러한 OLED는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 들뜬 상태로 있는 여기자(exciton)를 생성하고, 생성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장을 갖는 빛을 발광하는 소자를 일컫는다.Such an OLED refers to a device that generates excitons in which holes and electrons are recombined in the light emitting layer to emit light, and emits light having a specific wavelength by energy from the generated excitons.

OLED는 유리 등의 투명기판(Glass)상에 양극(Anode), 정공 주입층(Hole injection layer: HIL), 정공 수송층(Hole transport layer: HTL), 유기 발광층(Emission layer: EML), 전자 수송층(Electron transport layer: ETL), 전자 주입층(Electron injection layer: EIL) 및 음극(Cathode) 이 순차적으로 형성된 적층구조로 구성된다.OLEDs are formed on a transparent glass substrate such as an anode, a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), an organic emission layer (EML), an electron transport layer An electron transport layer (ETL), an electron injection layer (EIL), and a cathode are sequentially formed.

OLED을 제작함에 있어서는 발광 및 전하수송을 위한 유기물이 필요하다. 그런데, 이러한 유기물은 전자와 정공의 주입뿐만 아니라 주입된 정공과 전자의 재결합에 직접 관여하기 때문에, 유기물의 순도는 OLED의 칼라, 발광효율 및 수명을 좌우하는 아주 중요한 요소로 작용하고 있다. OLEDs require organic materials for light emission and charge transport. However, since the organic materials directly participate in the recombination of injected holes and electrons as well as the injection of electrons and holes, the purity of the organic materials plays an important role in determining the color, luminous efficiency and lifetime of the OLED.

즉, 유기물 내의 소량의 불순물은 주입된 전하의 소멸 확률을 증대시켜, 정공과 전자의 재결합 확률을 낮추어 발광효율의 저하를 가져올 뿐만 아니라, 불순물 첨가로 인한 새로운 에너지 레벨이 형성되어 발광색의 순도 저하의 요인이 된다.That is, a small amount of impurities in the organic material increases the probability of disappearance of the injected charges, lowering the probability of recombination of holes and electrons, resulting in a decrease in luminous efficiency, as well as a new energy level due to the addition of impurities, .

따라서, 고휘도, 고효율, 장수명의 전계발광소자를 달성하기 위해서는, 전계발광소자 구조의 최적화와, 정공(혹은 전자) 주입 및 수송특성이 우수한 신재료의 개발, 및 유기 발광층용 새로운 재료개발과 더불어 OLED용 유기물의 순도 향상이 요구되고 있다.Therefore, in order to achieve an electroluminescent device with high luminance, high efficiency, and long life, it is necessary to optimize the electroluminescent device structure, develop new materials excellent in hole (or electron) injection and transport properties, It is required to improve the purity of the organic material.

한편, OLED용 유기물을 정제함에 있어서는 일반적으로 용매를 사용한 재결정 또는 승화에 의한 재결정 방법이 사용되고 있다. 승화에 의한 재결정 방법은 진공하에서 유기재료가 승화되어 재결정되므로, 불순물이 들어가지 않는 특성을 갖는다. 따라서, 통상적인 유기전계발광소자용 유기재료의 정제 방법으로는 승화 정제법이 일반적으로 사용되고 있다.On the other hand, when purifying an organic material for OLED, a recrystallization method using a solvent or a recrystallization method by sublimation is generally used. The recrystallization method by sublimation has a characteristic that the organic material is sublimated and recrystallized under vacuum, so that no impurities are introduced. Therefore, a conventional sublimation purification method is generally used as a method for purifying an organic material for an organic electroluminescence device.

여기서, 승화(sublimate)는 상평형도에서 3중점 이하의 온도와 압력에서 발생하는 기체-고체상의 전이현상을 지칭한다. 상압에서 가열하면 열분해되는 물질이라 할지라도 1중점 이하의 낮은 압력에서는 비교적 높은 온도에서도 분해되지 않는 상태가 유지된다. 이러한 성질을 이용하여 온도 기울기의 제어가 가능한 승화 장치 내에서, 혼합된 물질을 가열하여 물질이 분해되지 않은 상태로 승화점이 다른 불순물과 분리하는 조작을 진공 승화법(vacuum sublimation method)이라 한다. 이러한 진공 승화법은 순수한 물리적인 방법으로 보조 시약의 사용이나 그 이외의 화학적 방법에 의하지 않기 때문에, 시료의 오염이 없고 분리율이 큰 장점을 가지고 있어서 OLED용 유기소재의 정제에 유용한 방법이다.Here, sublimate refers to a gas-solid transition occurring at a temperature and pressure below the triple point in the phase equilibrium. Even if the material is pyrolyzed by heating at normal pressure, it is maintained in a state of not decomposing even at a relatively high temperature at a pressure lower than 1 point. In the sublimation apparatus capable of controlling the temperature gradient by using such a property, the operation of separating the sublimation point from the other sublimation state without heating the mixed substance by heating the mixed substance is called a vacuum sublimation method. Such a vacuum sublimation method is a pure physical method and is useful for the purification of an organic material for an OLED because it does not depend on the use of an auxiliary reagent or other chemical methods and thus has no contamination of a sample and has a large separation rate.

현재 통상적으로 사용되고 있는 OLED용 유기소재의 정제 방법은 연속 승화 (train sublimation)정제법이다. 이 방법은 중공형인 긴 관의 끝부분에 정제 대상 소재를 위치시키고, 진공펌프를 이용해 관 내부를 진공시킨 상태에서 히터로 관을 가열해 관 전체에 걸쳐 온도 기울기를 만드는 것이다. 이렇게 함으로써 분리하고자 하는 소재와 불순물의 승화점 차이에 기인한 재결정 위치의 차이를 이용해 소재를 분리할 수 있다. 경우에 따라서는 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 진공도가 크게 떨어지지 않는 범위 내에서 정제장치를 구성하는 소재와 반응하지 않는 질소 또는 불활성기체를 유동시켜 유기소재의 기체를 운반하는 운송기체로 사용하고 있다. 이러한 운송기체는 유기소재의 기체를 원활하게 유동시키는 역할을 한다.A conventional method for purifying an organic material for OLED, which is currently in use, is a train sublimation purification method. In this method, the material to be refined is placed at the end of a long hollow tube, and the tube is heated with a heater while the inside of the tube is evacuated by using a vacuum pump to make a temperature gradient across the tube. By doing so, the material can be separated using the difference in recrystallization position due to the difference in sublimation point between the material to be separated and the impurity. In some cases, nitrogen or inert gas, which does not react with the material constituting the purification apparatus, is flowed within a range in which the degree of vacuum does not significantly decrease from a high temperature side to a low temperature side, and is used as a carrier gas for transporting an organic material gas. Such transport gas serves to smoothly flow the organic material gas.

유기소재 원료는 도가니 내에 담기고, 도가니는 제2 석영 유리관 내의 일측에 배치된다. 한편, 제2 석영 유리관의 외측은 제1 석영 유리관이 감싸고 있는 구조를 갖는다. 여기서, 도가니는 도시하지 않았으나 양 단부가 개방된 중공의 원통 석영관의 양 단부에 끼워 맞추어지며, 스테인리스 스틸 재료로 구성되며 구멍을 갖는 한 쌍의 뚜껑을 갖도록 구성된다.The organic material material is contained in the crucible, and the crucible is disposed on one side of the second quartz glass tube. On the other hand, the outside of the second quartz glass tube has a structure in which the first quartz glass tube surrounds. Here, the crucible is configured so as to have a pair of lids having holes, which are made of a stainless steel material and are fitted to both ends of a hollow cylindrical quartz tube, not shown, both ends of which are open.

히터는 제1 석영 유리관의 일측을 둘러싸듯이 설치된다. 이때, 히터는 도가니가 위치하는 대응 위치에 설치된다. 진공펌프는 제2 석영 유리관의 타측에 배치되어 제2 석영 유리관의 내부를 진공상태로 유지시키는 역할을 한다.The heater is installed so as to surround one side of the first quartz glass tube. At this time, the heater is installed at the corresponding position where the crucible is located. The vacuum pump is disposed on the other side of the second quartz glass tube and serves to keep the inside of the second quartz glass tube in a vacuum state.

승화 정제장치는, 우선 진공펌프를 이용해 제2 석영 유리관의 내부를 진공상태로 만들고, 소량의 운송기체를 진공펌프가 설치된 제2 석영 유리관의 전체에 흘려주어 미세한 압력 기울기를 형성한다. 그리고, 히터(250)를 이용해 온도를 서서히 올리면 제2 석영 유리관의 전체에 걸쳐서 온도 기울기가 형성되는데, 이때 형성되는 온도 분포는 정규 분포 곡선의 모양을 나타낸다.The sublimation refining apparatus first vacuums the inside of the second quartz glass tube by using a vacuum pump and flows a small amount of the transportation gas over the entire second quartz glass tube provided with the vacuum pump to form a fine pressure gradient. When the temperature is gradually increased by using the heater 250, a temperature gradient is formed over the entire second quartz glass tube, and the temperature distribution formed at this time represents the shape of a normal distribution curve.

한편, 도가니의 온도가 그 안에 담긴 정제 대상인 유기소재 원료의 승화점보다 높아지면 소재는 승화되기 시작하며, 이때 형성된 기체 분자는 도가니의 외부로 나온 뒤에 압력 기울기에 의해 진공펌프가 설치된 방향으로 이동하기 시작한다. 이때, 유기소재 원료보다 승화점이 높은 불순물은 도가니의 내부에 잔류한다.On the other hand, when the temperature of the crucible becomes higher than the sublimation point of the organic material raw material to be refined contained therein, the material starts to sublimate, and the formed gas molecules move to the outside of the crucible and then move in the direction in which the vacuum pump is installed by the pressure gradient Start. At this time, the impurities having a lower sublimation point than the organic material source remain in the crucible.

진공펌프가 설치된 방향으로 이동하는 기체 분자는, 승화점 이하의 온도를 가진 제2 석영 유리관의 구간에서 다시 고체상으로 전이되어, 제2 석영 유리관의 내측 표면에 결정 상태로 맺힌다.The gas molecules moving in the direction in which the vacuum pump is installed are again transferred to the solid phase in the section of the second quartz glass tube having the temperature lower than the sublimation point and are formed in the crystalline state on the inner surface of the second quartz glass tube.

한편, 일정시간이 경과하고 나면 가열을 멈추고 서서히 냉각시켜서 상온과 같아지면 제2 석영 유리관을 해체해 결정 상태의 정제소재를 긁어내서 회수한다. On the other hand, after the lapse of a predetermined time, the heating is stopped and the glass is slowly cooled. When the temperature is equal to the room temperature, the second quartz glass tube is disassembled and the purified material is scraped off and recovered.

그런데, OLED에 사용되는 유기소재(정제소재)는 불순물 함유량이 극히 적은 고순도 상태여야 하므로 단 한번의 정제로는 필요한 순도의 소재를 얻기 어렵다. However, since the organic material (refined material) used in the OLED must be in a high purity state with an extremely small impurity content, it is difficult to obtain a material having the required purity with a single purification.

다시 말해서, 승화 정제법의 경우 유기소재의 승화점 차이를 이용해 원료물질을 순도가 높은 유기물질로 정제할 수 있는 장점이 있는 반면, 정제과정이 승화-응축을 반복하는 과정 중에 유기물질의 상당량이 불활성기체와 함께 배기로 소실되므로, 출발물질 대비 최종 정제물질의 수율이 매우 낮다는 문제점이 있다. In other words, the sublimation purification method has an advantage in that the raw material can be refined as an organic substance having high purity by using the difference in sublimation point of the organic material. On the other hand, when the refining process repeats sublimation-condensation, There is a problem that the yield of the final purified material is very low compared to the starting material since it is lost by the exhaust gas together with the inert gas.

이 때문에 정제공정에서 소비되는 에너지가 많고, 이는 최종적으로 유기물질의 원가가 상승하는 문제점으로 작용하게 된다.Therefore, the energy consumed in the purification process is large, which causes a problem that the cost of the organic material finally increases.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 진공 중에서도 안정된 이온성 액체를 필터로 활용하여 OLED용 유기소재를 간편하게 대량으로 정제 생산할 수 있는 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제방법 및 정제장치가 이용될 수 있다.In order to solve these problems, an organic material purification method and a purification apparatus using an ionic liquid capable of easily mass-purifying an organic material for OLED by using a stable ionic liquid as a filter in a vacuum can be used.

하기에서는, 이 발명에 따른 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제방법 및 정제장치의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention In the following, preferred embodiments of a purification method and a purification apparatus for an organic material using an ionic liquid according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명과 관련하여, 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제장치의 구성관계를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a constitutional relationship of an organic material refining apparatus using an ionic liquid in connection with the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기소재 정제장치(300)는 불순물이 함유된 OLED용 유기소재 원료를 가열하여 승화시키는 진공분위기의 승화수단과, 승화된 유기소재의 승화기체를 이온성 액체 안으로 혼입시켜 이온성 액체 안에서 재결정화시키는 진공분위기의 재결정화수단, 및 승화수단과 재결정화수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the organic material refining apparatus 300 of this embodiment includes a sublimation unit in a vacuum atmosphere for heating and sublimating an organic material raw material for an OLED containing an impurity, A recrystallization means in a vacuum atmosphere for recrystallization in an ionic liquid, and a control means for controlling the operation of the sublimation means and the recrystallization means.

여기서, 승화수단은 유기소재 원료(311)를 수용하는 도가니(310)와, 도가니(310)가 설치되며 일정 내부 용적을 갖는 가열챔버(320)와, 가열챔버(320)의 내부를 진공상태로 만드는 진공펌프(350)와, 도가니(310)를 가열하는 제1 히터(312), 및 가열챔버(320)의 일측에 연결되어 불활성 기체를 공급하는 불활성 기체공급원(360)을 포함하여 구성된다.The sublimation means includes a crucible 310 for containing the organic raw material 311, a heating chamber 320 provided with a crucible 310 and having a predetermined internal volume, A first heater 312 for heating the crucible 310 and an inert gas supply source 360 connected to one side of the heating chamber 320 to supply an inert gas.

그리고, 재결정화수단은 이온성 액체(341)를 수용한 저장조(340)와, 일측이 가열챔버(320)의 내부와 연통하고 타측이 저장조(340) 내의 이온성 액체(341)에 침지되는 연결도관(330)과, 저장조(340)의 내부를 진공상태로 만드는 상기 진공펌프(350), 및 저장조(340)의 이온성 액체(341) 위에 수집된 기체를 저장조(340) 밖으로 배출하는 배출펌프(353)를 포함하여 구성된다.The recrystallization means includes a reservoir 340 in which the ionic liquid 341 is accommodated and a reservoir 340 in which one side communicates with the interior of the heating chamber 320 and the other side is immersed in the ionic liquid 341 in the reservoir 340 A drain pump 340 for discharging the gas collected on the ionic liquid 341 of the reservoir 340 to the outside of the reservoir 340, a conduit 330, a vacuum pump 350 for putting the inside of the reservoir 340 into a vacuum state, (353).

한편, 가열챔버(320)와 저장조(340)는 상측에서 서로 연결되며, 그 연결부위에 진공펌프(350)가 설치된다. On the other hand, the heating chamber 320 and the storage tank 340 are connected to each other at the upper side, and a vacuum pump 350 is installed at the connection site.

그리고, 진공펌프(350)의 연결라인에는 가열챔버(320) 및 저장조(340)와 선택적으로 연통시키는 밸브(351, 352)가 각각 설치된다.The connection line of the vacuum pump 350 is provided with valves 351 and 352 for selectively communicating with the heating chamber 320 and the storage tank 340.

그리고, 저장조(340)의 상부 쪽에는 유기소재의 정제에 사용된 이온성 액체(341)를 정제 공정을 거쳐 재활용할 수 있도록 수집하는 이온성 액체 수집부(370)를 더 갖도록 구성할 수 있다.The ionic liquid 341 used for the purification of the organic material may be further provided on the upper side of the reservoir 340 to have an ionic liquid collector 370 for collecting the ionic liquid 341 through a purification process so as to be recyclable.

이 실시예에 따른 이온성 액체(341)로는 화학식 1의 1-부틸-3-메틸리미다조리움 비스(트리플루오르메틸 술포닐)이미드(1-Butyl-3-methylimidazorium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide)(BMIM TFSI)를 이용하거나, 화학식 2의 1-옥틸-3-메틸리미다조리움 비스(트리플루오르메틸 술포닐)이미드(1-Octyl-3-methylimidazorium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide)(OMIM TFSI)를 이용할 수 있다. 또는, 1-에틸-3-메틸리미다조리움 비스(트리플루오르메틸 술포닐)이미드(1-Etyl-3-methylimidazorium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide)(EMIMTFSI)를 이용할 수도 있다.As the ionic liquid 341 according to this embodiment, 1-butyl-3-methylimidazorium bis (trifluoromethyl sulfonyl) imide of Chemical Formula 1 is used, (BMIM TFSI) or 1-octyl-3-methylimidazorium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (OMIM TFSI) of formula (2) Can be used. Alternatively, 1-ethyl-3-methylimidazorium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (EMIMTFSI) may be used.

화학식 1Formula 1

Figure pat00001
Figure pat00001

화학식 2(2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기와 같은 이온성 액체(BMIM TFSI, OMIM TFSI, EMIM TFSI)는 비휘발성 유기용매로서 이온성 액체 내에서 유기(organic)물질과 불순물이 용해-재결정화를 수 없이 반복하는 과정에서 과포화도에 더 빨리 도달하는 유기소재가 우선 재결정화되는 메커니즘으로 인해 다양한 유기소재를 정제 및 재결정화 하는데 사용이 가능하다.Such ionic liquids (BMIM TFSI, OMIM TFSI, and EMIM TFSI) are nonvolatile organic solvents that are capable of dissolving organic compounds and impurities in ionic liquids more rapidly in supersaturation Due to the mechanism by which the organic material arrives first recrystallized, it can be used to purify and recrystallize various organic materials.

한편, BMIM TFSI, OMIM TFSI, EMIM TFSI는 저융점(low melting point), 저증기압(low vapor pressure), 불연성(nonflammable), 유기분자이온의 구성(consist of organic molecular ions), 음-양이온간 조합비율의 조절성질(controllable properties by combinations of anions and cations) 등의 특성을 가지고 있다.On the other hand, BMIM TFSI, OMIM TFSI and EMIM TFSI are low melting point, low vapor pressure, nonflammable, consist of organic molecular ions, And controllable properties by combinations of anions and cations.

이 실시예에 따른 이온성 액체는 유기소재를 정제 및 재결정화를 하는데 사용되는 것으로서, 100~120℃, 107 Torr에서도 액체상으로 안정하여 진공 공정에서도 용매로 이용이 가능하다.The ionic liquid according to this embodiment is used for purifying and recrystallizing an organic material and is stable as a liquid phase at 100 to 120 ° C and 107 Torr and can be used as a solvent in a vacuum process.

한편, 이 실시예에 따른 유기소재 원료(311)로는 정공 수송층(HTL) 재료로 쓰이는 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine) 소재를 이용할 수 있다. As the organic material raw material 311 according to this embodiment, NPB (Naphthylen-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) -benzidine, which is used as a hole transport layer (HTL) Materials can be used.

여기서, NPB는 승화점이 180℃ 이상이다. 따라서, 가열챔버(320) 내의 도가니(310)를 200℃ 이상으로 가열시키면 승화된다.Here, NPB has a sublimation temperature of 180 ° C or higher. Therefore, when the crucible 310 in the heating chamber 320 is heated to 200 ° C or higher, it sublimes.

한편, OLED 소자 제작을 위해 사용되는 증착물질(유기소재 원료)은 상기와 같은 물질 이외에도 여러 가지가 존재한다. 따라서, 이 발명은 이러한 여러 종류의 유기소재를 원료로 이용할 수가 있다.On the other hand, there are a variety of deposition materials (organic material raw materials) used for manufacturing OLED devices other than the above materials. Therefore, the present invention can use these various kinds of organic materials as raw materials.

도가니(310)는 가열챔버(320)의 바닥 쪽에 설치되는 것으로서, 하부 쪽에 제1 히터(312)를 갖도록 구성된다.The crucible 310 is installed on the bottom side of the heating chamber 320 and has a first heater 312 on the lower side.

또한, 도가니(310)는 그 내부에 정제대상의 유기소재 원료(311)를 담을 수 있는 형태를 갖도록 구성된다.
In addition, the crucible 310 is configured to have a form capable of containing the organic raw material 311 to be refined therein.

*한편, 연결도관(330)은 그 일측이 가열챔버(320)의 상부에 연결되고, 타측이 저장조(340)의 상부를 통해 연장하여 이온성 액체(341)의 내부에 침지되는 형태로 배치된다. 이러한 연결도관(330)의 주위에는 연결도관(330)을 가열하는 제2 히터(331)가 더 설치될 수 있다. 여기서, 제2 히터(331)는 후술할 혼합기체가 연결도관(330)을 통해 이온성 액체(341) 안으로 혼입되는 과정에서, 혼합 승화기체(313)가 승화점을 유지할 수 있도록 연결도관(330) 주위를 가열하는 역할을 한다.Meanwhile, the connection conduit 330 is disposed such that one side thereof is connected to the upper portion of the heating chamber 320, and the other side thereof extends through the upper portion of the storage tank 340 and is immersed in the ionic liquid 341 . A second heater 331 may be further disposed around the connection conduit 330 to heat the connection conduit 330. The second heater 331 is connected to the connection conduit 330 so that the mixed sublimation gas 313 can maintain the sublimation point in the process of mixing the gas mixture into the ionic liquid 341 through the connection conduit 330. [ ) To heat the surroundings.

그리고, 저장조(340)의 하부에는 제3 히터(342)가 추가로 더 설치될 수 있다. 여기서, 제3 히터(342)는 이온성 액체(341)를 가열하여 혼합 승화기체(313)가 이온성 액체(341)에 용해되는 용해도를 조절하는 역할을 한다. 또한, 저장조(340)의 상부 쪽에는 배출펌프(353)가 더 설치될 수 있다. 이때, 배출펌프(353)의 설치라인에는 밸브(354)가 더 설치되는 것이 바람직하다.Further, a third heater 342 may be further installed under the reservoir 340. Here, the third heater 342 heats the ionic liquid 341 to control the solubility of the mixed sublimation gas 313 in the ionic liquid 341. Further, a discharge pump 353 may be further installed on the upper side of the reservoir 340. At this time, it is preferable that a valve 354 is additionally provided on the installation line of the discharge pump 353.

또한, 저장조(340)의 상부 쪽에는 이온성 액체 수집부(370)가 더 설치될 수 있다. 여기서, 이온성 액체 수집부(370)는 유기소재의 정제에 사용된 이온성 액체(341)를 증발시켜 불순물과 용해된 유기소재와 분리정제 공정을 거쳐 재활용할 수 있도록 수집하는 역할을 하는 것으로서, 저장조(340)의 내측면에 고정되며 곡면 형태를 갖는 수집판(371)과, 저장조(340)의 내측면에 고정되어 수집판(371)에 의해 수집되는 이온성 액체를 모으는 수집통(372)을 갖도록 구성된다.Further, an ionic liquid collecting unit 370 may be installed on the upper side of the reservoir 340. Here, the ionic liquid collector 370 serves to collect the ionic liquid 341 used for purifying the organic material through the separation and refining process with the impurities and the dissolved organic material so that the ionic liquid 341 can be recycled. A collection tube 371 fixed to the inner surface of the reservoir 340 and having a curved shape and a collection tube 372 secured to the inner surface of the reservoir 340 to collect the ionic liquid collected by the collection plate 371. [ .

아래에서는 상기와 같이 구성된 이 실시예의 유기소재 정제장치를 이용해 유기소재를 정제하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of purifying an organic material using the organic material refining apparatus of this embodiment will be described.

도 2는 도 1에 도시된 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제장치를 이용한 정제방법에 대한 흐름도의 일례를 도시한 것이다.FIG. 2 shows an example of a flow chart of a purification method using an organic material purification apparatus using the ionic liquid shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 가열챔버(320)의 내부에 유기소재 원료(311)가 담긴 도가니(310)를 설치하고, 저장조(340)에 이온성 액체(341)를 적당량 주입한 후, 진공펌프(350)를 이용해 가열챔버(320)와 저장조(340)를 진공화시킨다. 그런 다음, 제1 히터(312)를 이용해 도가니(310)를 유기소재의 승화점까지 가열시킨다. 1 and 2, a crucible 310 containing an organic material raw material 311 is provided in the heating chamber 320 and an ionic liquid 341 is injected into the reservoir 340 in an appropriate amount After that, the heating chamber 320 and the reservoir 340 are evacuated by using a vacuum pump 350. Then, the crucible 310 is heated to the sublimation point of the organic material by using the first heater 312.

그러면, 유기소재와 일부 불순물이 혼합된 유기소재의 혼합 승화기체(313)가 된다(S410).Then, a mixed sublimation gas 313 of an organic material in which an organic material and some impurities are mixed is obtained (S410).

이 상태에서 불활성 기체공급원(360)에서 가열챔버(320)의 내부로 불활성 기체를 공급한다. 이때, 불활성 기체로는 진공도가 크게 떨어지지 않는 범위 내에서 유기소재 정제장치(300)를 구성하는 소재와 반응하지 않는 질소 또는 아르곤 가스 등을 사용한다. 이러한 불활성 기체는 혼합 승화기체(313)를 저장조(340) 내의 이온성 액체(341) 안으로 유동시키는 역할을 하는 것으로서, 혼합 승화기체(313)와 혼합되어 혼합기체가 된다(S420).In this state, an inert gas is supplied from the inert gas supply source 360 to the inside of the heating chamber 320. At this time, as the inert gas, nitrogen or argon gas which does not react with the material constituting the organic material refining apparatus 300 is used within a range in which the degree of vacuum does not significantly decrease. This inert gas serves to flow the mixed sublimation gas 313 into the ionic liquid 341 in the reservoir 340 and is mixed with the mixed sublimation gas 313 to become a mixed gas (S420).

이렇게 형성된 혼합기체는 가열챔버(320) 내부에서의 압력이 상승함에 따라 연결도관(330)을 통해 이온성 액체(341) 안으로 혼입되어 기포를 형성한다(S430). 한편, 혼합기체가 연결도관(330)을 통해 이온성 액체(341) 안으로 혼입되는 과정에서, 연결도관(330)의 주위에 설치된 제2 히터(331)가 연결도관(330)의 주위를 가열함에 따라 혼합 승화기체(313)가 승화점을 유지한 상태로 이온성 액체(341) 안으로 혼입될 수 있다.As the pressure in the heating chamber 320 rises, the mixed gas thus formed is introduced into the ionic liquid 341 through the connection conduit 330 to form bubbles (S430). Meanwhile, in the process of mixing the mixed gas into the ionic liquid 341 through the connection conduit 330, the second heater 331 installed around the connection conduit 330 heats the periphery of the connection conduit 330 The mixed sublimation gas 313 can be incorporated into the ionic liquid 341 while maintaining the sublimation point.

한편, 이온성 액체(341)에 혼입된 혼합기체는 기포를 형성하면서 기포 안의 혼합 승화기체(313)가 이온성 액체(341)에 용해되고, 불활성 기체는 이온성 액체(341)에 용해되지 않은 채 이온성 액체(341)의 밖으로 떠올라 저장조(340)의 상부에 수집된다. 이렇게 저장조(340)의 상부에 수집된 불활성 기체는 배출펌프(353)에 의해 저장조(340) 밖으로 배출되어 회수된다(S440). 한편, 저장조(340) 밖으로 배출되어 회수된 불활성 기체는 불활성 기체 리턴수단을 통해 불활성 기체공급원(360)으로 리턴되어 재활용할 수도 있다. 여기서, 불활성 기체 리턴수단은 일반적인 펌프 등을 이용해 구성하면 된다.On the other hand, the mixed gas mixed in the ionic liquid 341 forms bubbles while the mixed sublimable gas 313 in the bubbles is dissolved in the ionic liquid 341, and the inert gas is not dissolved in the ionic liquid 341 It floats out of the ionic liquid 341 and is collected on top of the reservoir 340. The inert gas collected in the upper part of the reservoir 340 is discharged to the reservoir 340 by the discharge pump 353 and recovered (S440). On the other hand, the inert gas discharged out of the reservoir 340 and returned may be returned to the inert gas supply source 360 through the inert gas return means to be recycled. Here, the inert gas returning means may be constructed using a general pump or the like.

이온성 액체(341)에 혼합 승화기체(313)가 용해될 때 불순물 대비 정제대상의 유기소재의 함량이 절대적으로 높기 때문에, 유기소재가 우선 과포화상태에 이르러 재결정화가 먼저 시작되어 고순도의 정제소재(343)로 석출된다(S450). 이때, 저장조(340)의 하부에 설치되는 제3 히터(342)를 이용해 혼합 승화기체(313)가 이온성 액체(341)에 용해되는 용해도를 조절할 수가 있다. 그로 인해, 혼합 승화기체(313)에 대한 이온성 액체(341)의 용해도를 조절하여 이온성 액체(341) 내에서 유기소재의 과포화도 및 유기소재의 재결정화 속도 등의 제어가 가능하다. 이로 인해 재결정화되는 과정에서 불순물의 혼입을 최소화할 수 있으며, 이렇게 이온성 액체(341) 내에 석출되는 고순도의 정제소재(343)는 가열챔버(320)로부터 적절히 회수하면 된다. 예를 들어, 저장조(340)의 일측에 개폐구를 형성해 그 곳을 통해 정제소재(343)를 회수하면 된다.When the mixed sublimation gas 313 is dissolved in the ionic liquid 341, since the content of the organic material to be purified with respect to the impurities is absolutely high, the organic material first reaches the supersaturated state and recrystallization is started first, 343) (S450). At this time, the solubility of the mixed sublimation gas 313 dissolved in the ionic liquid 341 can be controlled by using the third heater 342 provided at the lower part of the reservoir 340. Thus, the solubility of the ionic liquid 341 with respect to the mixed sublimation gas 313 can be controlled to control the degree of supersaturation of the organic material and the recrystallization speed of the organic material in the ionic liquid 341. The refining material 343 having a high purity precipitated in the ionic liquid 341 may be appropriately recovered from the heating chamber 320. For example, an opening / closing port may be formed at one side of the storage tank 340 and the tablet material 343 may be recovered through the opening / closing port.

상기와 같이 이온성 액체(341) 내에 석출되는 고순도의 정제소재(343)가 회수되고 나면, 이온성 액체(341) 내에서는 혼합기체 내에 포함되어 있던 과포화도에 이르기까지 용해된 유기소재와 소량의 불순물이 일부 잔류하게 된다. 또한, 정제공정이 진행됨에 따라 이온성 액체(341) 내의 불순물 함량이 증가하게 되고, 일정 시점에서는 불순물 성분 또한 과포화도에 다다르게 되어 재결정화된 유기소재 내에 불순물의 혼입이 발생하게 된다. 이 시점에서 정제공정을 위한 이온성 액체를 고순도의 이온성 액체로 교환해 주는 것이 바람직하다.After the purified material 343 having a high purity precipitated in the ionic liquid 341 is recovered as described above, the organic material dissolved in the ionic liquid 341 up to the degree of supersaturation contained in the mixed gas and a small amount of impurities This part will remain. Also, as the purification process proceeds, the impurity content in the ionic liquid 341 increases, and at a certain point, the impurity component also reaches the degree of supersaturation, so that impurities are mixed in the recrystallized organic material. At this point it is desirable to exchange the ionic liquid for the purification process with a high purity ionic liquid.

한편, 용해된 유기소재 및 불순물은 이온성 액체와 비교하여 그 증발온도가 서로 다르다. 즉, 이온성 액체의 증발온도가 유기소재 및 불순물에 비해 낮다. 이러한 특성을 이용하면 이온성 액체 성분을 따로 분리 정제하는 것이 가능하다. 이를 위해, 제3 히터(342)를 이온성 액체의 증발온도로 설정해 가열시키면, 이온성 액체는 증발해 이온성 액체 수집부(370)의 수집판(371)을 거쳐 수집통(372)에 회수되고 고농축된 유기소재 및 불순물만 잔류하게 된다. 이렇게 잔류하는 고농축된 유기소재 및 불순물은 별도로 수거 후 일반적인 용매를 이용한 재처리를 통해 유기소재와 불순물의 분리공정을 거친 후, 일정수준의 순도를 갖는 유기소재는 다시 재결정화를 위한 원료로 이용할 수 있다. 또한, 수집통(372)에 회수된 이온성 액체는 이온성 액체 리턴수단을 통해 저장조(340) 내부로 리턴되어 재활용할 수 있다. 여기서, 이온성 액체 리턴수단은 일반적인 펌프 등을 이용해 구성하면 된다.On the other hand, dissolved organic materials and impurities have different evaporation temperatures as compared with ionic liquids. That is, the evaporation temperature of the ionic liquid is lower than that of organic materials and impurities. By using these properties, it is possible to separately separate and purify the ionic liquid component. For this, when the third heater 342 is set to the evaporation temperature of the ionic liquid and heated, the ionic liquid evaporates and is collected in the collector 372 via the collector plate 371 of the ionic liquid collector 370 And only highly concentrated organic materials and impurities remain. The highly concentrated organic materials and impurities thus remained are separately collected and then subjected to a separation process between the organic material and the impurities through a reprocessing using a general solvent. Thereafter, the organic material having a certain degree of purity can be used as a raw material for recrystallization have. In addition, the ionic liquid recovered in the collection tube 372 can be returned to the inside of the reservoir 340 through the ionic liquid return means and recycled. Here, the ionic liquid returning means may be constituted by using a general pump or the like.

한편, 이 실시예의 유기소재 정제장치(300)는 혼합기체가 저장조(340)의 이온성 액체(341) 내에 혼입되고 나서, 기포 내의 혼합 승화기체(313)가 이온성 액체(341)와 접촉하여 용해되기 쉽도록 기포의 용적을 더 작게 만드는 기포 미세화수단을 포함할 수도 있다.On the other hand, in the organic material refining apparatus 300 of this embodiment, the mixed gas is mixed into the ionic liquid 341 of the reservoir 340 and then the mixed sublimated gas 313 in the bubble comes into contact with the ionic liquid 341 And a bubble refining means for making the volume of the bubble smaller so as to be easily dissolved.

또한, 이 실시예의 유기소재 정제장치(300)는 혼합 승화기체(313)가 이온성 액체(341)에 접촉하기 쉽도록 접촉 확대수단을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 혼합 승화기체(313)가 불활성 기체와 혼합된 상태에서 이온성 액체(341) 안을 일정 시간 통과하도록 유도함으로써 승화기체의 용해를 촉진할 수도 있다.In addition, the organic material refining apparatus 300 of this embodiment may further include contact expanding means so that the mixed sublimation body 313 is easily contacted with the ionic liquid 341. For example, the mixed sublimation gas 313 may be mixed with the inert gas to induce the ionic liquid 341 to pass through the ionic liquid 341 for a predetermined time, thereby promoting dissolution of the sublimation gas.

도 3은 본 발명과 관련하여, 이온성 액체를 이용한 유기소재 정제장치의 구성관계를 도시한 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing a constitutional relationship of an organic material refining apparatus using an ionic liquid in connection with the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 유기소재 정제장치(300A)는 정제소재(343A)의 원활한 회수가 가능하도록 저장조(340A)의 형태와 제3 히터(342A)의 배치를 일부 변형한 것을 제외하고는 전술한 유기소재 정제장치(300)와 동일하게 구성된다. 따라서, 이 실시예에서는 동일한 구성요소들에 대서는 동일 도면부호를 부여하고 그에 대한 설명을 생략하기로 한다.3, the organic material refining apparatus 300A according to this embodiment has a configuration in which the shape of the reservoir 340A and the arrangement of the third heater 342A are partially modified so that the refining material 343A can be recovered smoothly The organic material refining apparatus 300 is constructed in the same manner as the organic material refining apparatus 300 described above. Therefore, in this embodiment, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

이 실시예의 저장조(340A)는 그 하부 쪽이 깔때기 형태로 구성되고, 하부 쪽에 정제소재(343A)의 회수통(344)을 별도로 갖도록 구성된다. 이때, 회수통(344)는 저장조(340A)의 하단에 분리 및 결합이 가능하게 구성된다. 따라서, 회수통(344)에는 상술한 바와 같은 공정을 거쳐 석출된 정제소재(343A)가 점점 쌓이게 된다. The reservoir 340A of this embodiment is configured in the form of a funnel on the lower side and the reservoir 344 of the refining material 343A separately in the lower side. At this time, the collection box 344 is configured to be detachable and connectable to the lower end of the storage tank 340A. Therefore, the refined material 343A precipitated through the above-described process gradually accumulates in the collection tube 344.

한편, 저장조(340A)의 하부에는 회수통(344)으로 이온성 액체가 이동하지 못하도록 제어하는 밸브(345)가 더 설치된다.Meanwhile, a valve 345 is provided at the lower portion of the reservoir 340A to control the movement of the ionic liquid by the recovery reservoir 344.

따라서, 회수통(344) 내에 정제소재(343A)가 일정량 쌓이면 밸브(345)를 폐쇄하고, 회수통(344)을 저장조(340A)에서 분리해 정제소재(343A)를 회수하면 된다.Therefore, when a certain amount of the refining material 343A is accumulated in the recovery tank 344, the valve 345 may be closed and the recovery tank 344 may be separated from the storage tank 340A to recover the purified material 343A.

한편, 이 실시예의 제3 히터(342A)는 저장조(340A)의 하부에 회수통(344)을 갖도록 구성함에 따라, 저장조(340A)의 측면에 설치해 간접 가열방식으로 정제소재(343A)가 원활하게 석출될 수 있도록 가열하면 된다.The third heater 342A of this embodiment has the recovery vessel 344 at the lower portion of the storage tank 340A so that the purified material 343A can be smoothly So that it can be precipitated.

전술한 이온성 액체는 전지에도 이용될 수 있다.The above-mentioned ionic liquids can also be used for batteries.

특히, 이온성 액체는 태양 전지에 이용될 수 있다.In particular, ionic liquids can be used in solar cells.

본 발명의 구체적인 내용을 설명하기에 앞서 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Before describing the specific contents of the present invention, the structure of a general dye-sensitized solar cell will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명과 관련된 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the structure of a general dye-sensitized solar cell according to the present invention.

염료감응형 태양전지는 전해질층(3)을 사이에 두고 하부 구조체 및 상부 구조체가 형성된다.In the dye-sensitized solar cell, a lower structure and an upper structure are formed with an electrolyte layer (3) sandwiched therebetween.

상기 하부 구조체는 예컨대 유리 등의 하부 기판(1)과, 이 하부 기판(1)상에 형성되는 하부 전극층(2)을 구비한다. 하부 전극층(2)은 도전성 금속으로 구성된다. 또한 바람직하게는 상기 하부 전극층(2)의 상측에는 촉매금속층으로서 백금(Pt)층이 형성될 수 있다.The lower structure includes a lower substrate 1 made of glass or the like and a lower electrode layer 2 formed on the lower substrate 1. [ The lower electrode layer 2 is made of a conductive metal. Also, a platinum (Pt) layer may be formed on the lower electrode layer 2 as a catalytic metal layer.

상부 구조체는 예컨대 강화 유리 등으로 이루어진 상부 기판(6)과, 이 상부 기판(6)상에 형성되는 상부 전극층(5) 및 다공질층(4)을 구비한다. 상기 상부 전극층(5)은 예컨대 SnO2 등의 투명전극으로 이루어지고, 다공질층(4)은 예컨대 TiO2층으로 구성된다. 그리고 다공질층(4)에는 예컨대 루테늄(Ru)계 염료가 흡착된다.The upper structure includes an upper substrate 6 made of, for example, tempered glass, and an upper electrode layer 5 and a porous layer 4 formed on the upper substrate 6. The upper electrode layer 5 is made of a transparent electrode such as SnO 2, and the porous layer 4 is made of, for example, a TiO 2 layer. A ruthenium (Ru) -based dye is adsorbed on the porous layer 4, for example.

또한, 상기 상부 전극(15)으로서는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 투명한 전도성 물질이 사용된다.As the upper electrode 15, a transparent conductive material such as ITO, TCO, FTO, or ZnO is used.

상기한 염료감응형 태양전지는 상부 기판(6)을 통해 외부 광이 입사되면, 입사되는 광은 상부 기판(6)과 상부 전극층(5)을 통해 다공질층(4)으로 전달된다. 입사광은 다공질층(4)에 흡착되어 있는 염료 분자들을 여기시키게 된다. 이러한 여기 상태에서 염료들로부터 다공질층(4)으로 전자들이 주입되고, 이와 같이 주입된 전자들은 다공질층(4)으로부터 상부 전극층(5)으로 확산된다.When the external light is incident on the upper substrate 6, the incident light is transmitted to the porous layer 4 through the upper substrate 6 and the upper electrode layer 5. The incident light excites the dye molecules adsorbed on the porous layer 4. In this excited state, electrons are injected from the dyes into the porous layer 4, and the thus injected electrons are diffused from the porous layer 4 to the upper electrode layer 5. [

한편, 전자를 잃어버린 염료 분자에 대해서는 전해질로부터 전자가 제공된다. 전해질은 예컨대 요오드로 구성되는데, 요오드는 염료에 전자를 제공하면서 트리요오드화물(triiodide)로 산화된다. 전자를 잃어버린 트리요오드화물은 양극, 즉 하부 전극층(2)의 표면으로 확산 이동되어 외부 회로를 통해서 유입되는 전자를 받아서 다시 요오드로 환원되고, 이와 같이 환원된 요오드는 다시 음극, 즉 상부 전극(5)측으로 확산 이동하게 된다.On the other hand, electrons are provided from the electrolyte for dye molecules that lose electrons. The electrolyte is composed, for example, of iodine, which is oxidized to triiodide while providing electrons to the dye. The triiodide that has lost electrons is diffused to the anode, that is, the surface of the lower electrode layer 2, receives electrons flowing through the external circuit, and is again reduced to iodine. The thus reduced iodine is again supplied to the cathode, that is, ).

그런데 상기 구조에서 다공질층(4)으로 사용되는 TiO2층은 이를 형성할 때 고온이 요구된다. 이는 상부 기판(6)과 상부 전극층(5)의 재질에 대한 큰 제약을 초래한다.However, the TiO2 layer used as the porous layer 4 in the above structure is required to have a high temperature when it is formed. This results in a great restriction on the material of the upper substrate 6 and the upper electrode layer 5.

본 발명에 있어서는 상기 다공질층(4) 대신에 전기석층을 형성한다. 이 전기석층은 전기석 분말로 형성된다.In the present invention, a tourmaline layer is formed instead of the porous layer (4). This tourmaline layer is formed of tourmaline powder.

전기석은 토루말린(tourmaline)이라 칭하는 붕규산염계 다공질성 광물로서, 적색, 황색, 녹색, 검정색 등 각종 색깔을 이루는 것에서부터 투명한 것에 이르기까지 다양한 색상의 것이 존재한다.Tourmaline is a borosilicate-based porous mineral called tourmaline, and there are various colors ranging from various colors such as red, yellow, green, and black to transparent ones.

전기석은 미세한 분말, 예컨대 0,3㎛ 크기의 입자로 분쇄하여도 양극과 음극을 구비하고, 여기에 열이나 압력을 가하면 전기를 발생시키는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 외부적인 열이나 압력을 가하지 않는 경우에도 음극을 통하여 0.06㎃의 미세전류를 영구적으로 방출한다. 그리고 이러한 전기석 또는 전기석 분말에 물 등의 액체가 접촉되면 음극을 통하여 방출되는 미세전류에 의하여 물이 순간적으로 전기 분해되면서 주변을 음이온 상태로 만드는 특징을 갖는다.Tourmaline is known to crush fine powders, for example, particles having a size of 0.3 mu m, and has an anode and a cathode, and generates electricity when heat or pressure is applied thereto. In addition, even when such external heat or pressure is not applied, a micro current of 0.06 mA is permanently discharged through the cathode. When such a tourmaline or tourmaline powder is brought into contact with a liquid such as water, the water is momentarily electrolyzed by the microcurrent discharged through the cathode, thereby making the periphery into an anion state.

따라서 전기석을 이용하여 다공질층을 형성하게 되면, 기본적으로 전기석은 다공성 광물이기 때문에 염료가 용이하게 흡착됨은 물론 그 흡착량이 매우 많게 되고, 특히 다공질층을 전기석으로 형성하게 되면 외부에서 태양광이 입사될 때, 태양광의 에너지에 의해 전기석으로부터 다량의 전자가 방출되어 태양전지의 광전변환 효율이 높아지게 된다.Therefore, when a tourmaline is used to form a porous layer, the tourmaline is basically a porous mineral, so that the dye is easily adsorbed, and the adsorption amount thereof is greatly increased. Especially, when the porous layer is formed of tourmaline, A large amount of electrons are emitted from the tourmaline by the energy of the sunlight, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is increased.

또한, 전기석은 전해질도 용이하게 흡착되므로 염료와 전해질간의 접촉 면적이 넓어지게 됨으로써 염료에 대한 전자 공급이 원활해지게 된다.Also, since the tourmaline easily adsorbs the electrolyte, the contact area between the dye and the electrolyte is widened, so that the electron supply to the dye becomes smooth.

또한, 전기석층은 저온에서도 용이하게 형성할 수 있게 되므로 태양전지의 기판에 대한 제약이 제거되게 된다.In addition, since the tourmaline layer can be easily formed even at a low temperature, the constraint on the substrate of the solar cell is eliminated.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to the first embodiment of the present invention.

본 실시예에서는 상부 기판(6)의 하단에 상부 전극층(5)이 형성되고, 이 상부 전극층(5)의 하단에 전기석 분말로 구성되는 다공질층(20)이 형성된다. 다공질층(20)의 형성은 전기석 분말을 예컨대 유기 용매 등에 혼합하고, 이 혼합 용액을 잉크젯 또는 스크린 인쇄법 등을 통해 상부 전극층(5)상에 도포한 후, 일정 온도 이하로 열을 가하여 유기 용매를 증발시키는 방법을 통해 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 상기 다공질층(20)에는 염료가 흡착된다. 염료의 흡착은 염료 용액에 다공질층(20)이 형성된 상부 기판(6)을 일정 시간 이상 침지하는 방법을 통해 실행한다.In this embodiment, an upper electrode layer 5 is formed on the lower end of the upper substrate 6, and a porous layer 20 composed of tourmaline powder is formed on the lower end of the upper electrode layer 5. The porous layer 20 is formed by mixing the tourmaline powder with, for example, an organic solvent, applying the mixed solution onto the upper electrode layer 5 through an inkjet or screen printing method, applying heat to a predetermined temperature or lower, And then evaporating the solvent. The dye is adsorbed on the porous layer 20. The adsorption of the dye is carried out by immersing the upper substrate 6 on which the porous layer 20 is formed in the dye solution for a predetermined time or longer.

또한 본 실시예의 다른 변형예에서는 염료 용액에 전기석 분말을 혼합하여 혼합용액을 형성한다. 이때 전기석 분말에는 다량의 염료가 흡착된다. 그리고 상기 혼합 용액을 상부 전극층(5)상에 도포하여 다공질층(20)을 형성하게 된다.In another modification of this embodiment, a tourmaline powder is mixed with the dye solution to form a mixed solution. At this time, a large amount of dye is adsorbed on tourmaline powder. Then, the mixed solution is applied on the upper electrode layer 5 to form the porous layer 20.

또한, 다른 변형 예에서 도전성 풀이나 도전성 유기물이 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 변형 예에서는 전기석 분말 또는 염료가 흡착된 전기석 분말을 도전성 풀이나 도전성 유기물 용액에 혼합한 후, 이를 상부 전극층(5)상에 도포하여 다공질층(20)을 형성하게 된다.Further, in another modification, a conductive paste or a conductive organic material may be preferably used. In this modified example, the tourmaline powder or the tourmaline powder on which the dye is adsorbed is mixed with the conductive paste or the conductive organic solution, and the mixture is applied on the upper electrode layer 5 to form the porous layer 20.

도전성 유기물과 전기석 분말의 혼합물 등을 이용하여 다공질층(20)을 형성하는 경우에는 상부 전극층(5)을 제거하고, 다공질층(20)으로 상부 전극층을 대신하도록 구현하는 것도 고려할 수 있다.When the porous layer 20 is formed using a mixture of conductive organic material and tourmaline powder or the like, the upper electrode layer 5 may be removed and the porous layer 20 may be substituted for the upper electrode layer.

본 실시예에서 사용되는 전기석으로서는 광투과도를 고려하여 투명한 특성을 갖는 전기석을 바람직하게 이용할 수 있다. 그러나 염료가 흡수하는 광파장 대역을 고려하여 적절한 색상을 갖는 전기석을 이용할 수 있다.As the tourmaline used in this embodiment, a tourmaline having a transparent characteristic can be preferably used in consideration of light transmittance. However, it is possible to use a tourmaline having a suitable color in consideration of a light wavelength band absorbed by the dye.

또한 상기 전기석 분말에 철, 바람직하게는 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합될 수 있다.The tourmaline powder may be mixed with iron, preferably magnetite or permanent magnet powder.

한편, 상기 전기석의 역할을 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)이 대체할 수 있다.On the other hand, the role of the tourmaline can be replaced by ionic liquids (ILs).

상기 구조에서는 외부로부터 태양광이 입사되면, 다공질층(20)에 흡착되어 있는 염료 분자가 여기되어 전자를 방출하고, 이와 같이 방출된 전자가 상부 전극층(5)에 전달되어 외부로 전류를 공급하는 과정은 종래의 구조와 동일하다.In the above structure, when solar light is incident from the outside, dye molecules adsorbed on the porous layer 20 are excited to emit electrons, and the thus emitted electrons are transmitted to the upper electrode layer 5 to supply current to the outside The process is the same as the conventional structure.

한편, 도 5의 구조에 있어서는 외부로부터 태양광이 입사되고, 또한 이에 따라 다공질층(5)의 온도가 상승하면 다공질층(4)을 구성하는 전기석 분말로부터 다량의 전자가 방출된다.On the other hand, in the structure of FIG. 5, when sunlight is incident from the outside, and accordingly the temperature of the porous layer 5 rises, a large amount of electrons are emitted from the tourmaline powder constituting the porous layer 4.

도 5의 구조에서 전해질층(3)에 전해질이 주입되면, 다공질층(20)을 구성하는 전기석 분말에 다량의 전해질이 흡수되고, 이에 따라 염료와 전해질 간의 접촉 면적이 대폭 증가된다.When the electrolyte is injected into the electrolyte layer 3 in the structure of FIG. 5, a large amount of electrolyte is absorbed into the tourmaline powder constituting the porous layer 20, thereby greatly increasing the contact area between the dye and the electrolyte.

이때, 전해질층(3) 및/또는 다공질층(20)에 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)가 이용될 수 있다.At this time, ionic liquids (ILs) may be used for the electrolyte layer 3 and / or the porous layer 20.

태양광에 의해 전기석 분말로부터 방출되는 전자는 전해질의 트리요오드화물을 환원시키거나 염료에 직접적으로 제공된다. 또한 상당량의 전자는 상부 전극층(5)으로 전달된다. 따라서 염료에 대한 전자의 공급이 활발해짐과 더불어 다공질층(4)으로부터 상부 전극층(5)으로 전달되는 전자의 양이 대폭 증가하게 된다. 즉 태양전지의 광전변환 효율이 대폭적으로 향상된다.Electrons emitted from the tourmaline powder by sunlight are either directly reduced to the dye or to reduce the triiodide of the electrolyte. Also, a considerable amount of electrons are transferred to the upper electrode layer 5. Accordingly, the supply of electrons to the dye becomes active, and the amount of electrons transferred from the porous layer 4 to the upper electrode layer 5 is greatly increased. That is, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is greatly improved.

또한, 본 실시예에서는 다공질층(30)을 저온에서 형성할 수 있게 되므로, 상부 기판(6)으로서는 투명 종이, 바람직하게는 유기물 기판을 사용할 수 있다. 또한 이 경우 상부 전극층(5)으로서 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 그리고 이 경우에는 상부 기판(6)으로서 고가의 강화유리를 사용하지 않아도 되므로 제조가격을 더욱 낮출 수 있게 되고, 또한 태양전지의 무게 또한 대폭 저하되게 된다.Further, in this embodiment, since the porous layer 30 can be formed at a low temperature, a transparent paper, preferably an organic substrate, can be used as the upper substrate 6. In this case, as the upper electrode layer 5, a conductive organic material or a mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material may be preferably used. In this case, since the expensive tempered glass is not used as the upper substrate 6, the manufacturing cost can be further reduced, and the weight of the solar cell is greatly reduced.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기석을 이용한 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell using a tourmaline according to a second embodiment of the present invention.

도 9에 있어서는 전기석 분말을 흡착하기 위한 전기석 흡착층(30)이 구비된다. 이 전기석 흡착층(30)은 전해질을 용이하게 흡수 또는 통과시키는 재질이 사용된다. 전기석 흡착층(30)으로서는 종이나 부직포 등의 섬유, 보다 바람직하게는 투명 종이가 사용될 수 있다.In Fig. 9, a tourmaline adsorption layer 30 for adsorbing tourmaline powder is provided. The tourmaline adsorption layer 30 is made of a material that easily absorbs or passes an electrolyte. As the tourmaline adsorption layer 30, fibers such as paper or nonwoven fabric, and more preferably transparent paper can be used.

전술한 것과 같이, 이때에는 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)가 이용될 수도 있다.As described above, ionic liquids (ILs) may be used at this time.

여기서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이를 포함한다. 또한 종이로서 종이를 포함하는 재질, 예컨대 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 침투시킨 것을 사용할 수 있다.Here, the term " paper " includes a piece of paper made of pulp as the main material. In addition, a material containing paper such as paper, such as paper impregnated with a heat-resistant material such as ceramic or silicone, may be used.

상기 전기석 흡착층(30)에는 전기석 분말과 염료가 흡착된다. 전기석 분말의 흡착과 염료의 흡착은 순차적으로 또는 동시적으로 실행하는 것이 가능하다. 동시적인 방법에 있어서는 전기석 분말과 염료의 혼합물이 이용된다.The tourmaline powder and the dye are adsorbed on the tourmaline adsorption layer (30). The adsorption of the tourmaline powder and the adsorption of the dye can be carried out sequentially or simultaneously. In a simultaneous method, a mixture of tourmaline powder and a dye is used.

상기한 바와 같이 염료 용액에 전기석 분말을 혼합시키게 되면 전기석 분말에 다량의 염료가 흡착된다. 그리고 이러한 혼합 용액에 전기석 흡착층(30)을 침지시키면 흡착층(30)에 전기석 분말이 흡착된다.
As described above, when a tourmaline powder is mixed with a dye solution, a large amount of dye is adsorbed on the tourmaline powder. When the tourmaline adsorption layer 30 is immersed in the mixed solution, the tourmaline powder is adsorbed on the adsorption layer 30.

*또한, 상기 전기석 분말과 함께 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 사용될 수 있다.In addition, iron, magnetite, or permanent magnet powder may be used together with the tourmaline powder.

전기석 흡착층(30)은 상부 전극층(5)에 예컨대 도전성 풀을 이용해 부착할 수 있다. 이 경우 전기석 분말과 염료는 상부 전극층(5)에 전기석 흡착층(30)을 부착한 후에 전기석 흡착층(30)에 흡착될 수 있다. 물론, 전기석 흡착층(30)에 전기석 분말과 염료를 흡착한 후 이를 상부 전극층(5)에 부착하는 것도 가능하다.The tourmaline adsorption layer 30 can be attached to the upper electrode layer 5 using, for example, a conductive paste. In this case, the tourmaline powder and the dye can be adsorbed to the tourmaline adsorption layer 30 after attaching the tourmaline adsorption layer 30 to the upper electrode layer 5. Of course, it is also possible to adsorb the tourmaline powder and the dye to the tourmaline adsorption layer 30 and then attach the tourmaline powder and the dye to the upper electrode layer 5.

또한, 다른 바람직한 구현예에서 전기석 흡착층(30)의 상측에 상부 전극층(5)[0109] 을 형성할 수 있다. 이 경우에는 상부 기판(6)이 바람직하게 제거될 수 있다. 또한 상부 기판(6) 대신에 전기석 흡착층(30)의 상측에 보호층이 구비될 수 있다. 보호층은 광투과도가 좋은 재질이 바람직하게 이용될 수 있다. 보호층으로서는 예컨대 실리콘 수지나 에폭시 수지가 사용될 수 있다.In another preferred embodiment, the upper electrode layer 5 may be formed on the tourmaline adsorption layer 30. In this case, the upper substrate 6 can be preferably removed. In addition, a protective layer may be provided on the upper side of the tourmaline adsorption layer 30 instead of the upper substrate 6. The protective layer may preferably be made of a material having good light transmittance. As the protective layer, for example, a silicone resin or an epoxy resin can be used.

전기석 흡착층(30)으로서 종이를 이용하는 경우에는 상부 전극층(5)으로서 투명한 특성을 갖는 도전성 물질, 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 등이 사용될 수 있다. 이들 산화금속을 이용하여 상부 전극층(5)을 형성하는 경우에는 바람직하게는 진공증착법이 이용될 수 있다. 이때 진공증착을 실행하기에 앞서서 종이를 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스 분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다. 또한 그라핀 등을 이용하여 상부 전극층(5)을 형성하는 경우에는 잉크젯법이나 스크린 인쇄법을 이용할 수 있다.When paper is used as the tourmaline adsorption layer 30, a conductive material having a transparent property such as ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT (Carbon Nano Tube), and graphene may be used as the upper electrode layer 5. [ In the case of forming the upper electrode layer 5 using these metal oxides, a vacuum deposition method can be preferably used. At this time, it is also preferable to remove moisture and air adsorbed on the paper by heat-treating the paper in a vacuum state or an inert gas atmosphere such as argon (Ar), neon (Ne) or the like before performing the vacuum deposition. When the upper electrode layer 5 is formed using graphene or the like, an inkjet method or a screen printing method can be used.

또한, 상기 상부 전극층(5)으로서는 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 사용될 수 있다. 이러한 유기물 또는 혼합물은 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하는 것이 가능하다.As the upper electrode layer 5, a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material may be used. Such an organic material or a mixture can be formed by an inkjet method, a screen printing method, or the like.

그리고 그 밖의 부분은 상술한 도 8의 실시예와 동일하므로 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.Since the other parts are the same as those of the embodiment of FIG. 8 described above, substantially the same parts are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서는 전기석 흡착층(30)을 이용하여 다공질층을 구성하게 되므로 전기석 분말층을 보다 용이하면서도 안정적으로 형성할 수 있게 된다.In this embodiment, since the porous layer is formed by using the tourmaline adsorption layer 30, the tourmaline powder layer can be formed more easily and stably.

이때, 전기설 흡착층(30)에는 전술한 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)가 이용될 수 있다.At this time, the above-described ionic liquids (ILs) can be used for the electric-absorbing layer 30.

또한, 본 실시예에서는 상부 기판(6)으로서 사용되는 유리 기판을 제거할 수 있으므로 태양전지의 무게가 가벼워지고, 제조비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, since the glass substrate used as the upper substrate 6 can be removed in this embodiment, the weight of the solar cell can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기석을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell using a tourmaline according to a third embodiment of the present invention.

본 실시예는 하부 기판(1)과 하부 전극층(2)으로 구성되는 하부 구조체의 상측에 전해질 흡수층(40)이 구비된다. 이때 전해질 흡수층(40)으로서는 전해질이 용이하게 흡수되거나 통과되는 재질이 사용된다. 전해질 흡수층(40)으로서는 예컨대 종이나 부직포 등의 섬유가 이용될 수 있다.In this embodiment, an electrolyte absorbing layer 40 is provided on a lower structure composed of a lower substrate 1 and a lower electrode layer 2. At this time, as the electrolyte absorbing layer 40, a material which easily absorbs or passes the electrolyte is used. As the electrolyte absorbent layer 40, fibers such as paper or nonwoven fabric may be used.

상기 전해질 흡수층(40)의 상측에는 염료가 흡착된 전기석 분말층(41)이 구비된다. 물론 이 경우에도 전기석 분말층(41)에는 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 혼합될 수 있다. 그리고 전기석 분말층(41)의 상측에는 상부 기판(6)과 상부 전극층(5)을 구비하는 상부 구조체가 구비된다.On the upper side of the electrolyte absorbing layer 40, a tourmaline powder layer 41 on which a dye is adsorbed is provided. Of course, in this case also, the tourmaline powder layer 41 may be mixed with iron, magnetite or permanent magnet powder. An upper structure having an upper substrate 6 and an upper electrode layer 5 is provided on the tourmaline powder layer 41.

본 실시예에 따른 태양전지를 구성하는 경우에는 우선 통상적인 방법을 통해 하부 구조체와 상부 구조체를 형성한다. 이어 하부 구조체의 상측에 전해질 흡수층(40)을 올려 놓고, 전해질 흡수층(40)의 상측에 염료가 흡착된 전기석 분말을 도포하여 전기석 분말층(41)을 형성한다. 그리고 전기석 분말층(41)의 상측에 상부 구조체를 올려 놓고, 전해질 흡수층(40)에 전해질을 주입 및 밀봉하여 태양전지를 완성하게 된다. 또한 상기 전해질 흡수층(40)에 전해질을 주입할 때에는 전기석 분말층(41)에도 전해질이 충분히 흡착될 수 있도록 충분히 주입하는 것이 바람직하다.In the case of constructing the solar cell according to this embodiment, first, the lower structure and the upper structure are formed by a conventional method. A tourmaline powder layer 41 is formed by placing an electrolyte absorbing layer 40 on the upper side of the lower structure and applying a tourmaline powder having a dye adsorbed on the upper side of the electrolyte absorbing layer 40. Then, the upper structure is placed on the tourmaline powder layer 41, and the electrolyte is absorbed and sealed in the electrolyte absorbing layer 40 to complete the solar cell. When the electrolyte is introduced into the electrolyte absorbing layer 40, it is preferable that the tourmaline powder layer 41 is sufficiently injected so that the electrolyte can be sufficiently adsorbed.

본 실시예에 있어서는 태양전지를 제조할 때, 하부 구조체상에 전해질 흡수층(40), 전기석 분말층(41) 및 상부 구조체를 순차적으로 적층하여 형성할 수 있게 되므로 태양전지를 매우 용이하게 제조할 수 있게 된다.In this embodiment, when the solar cell is manufactured, since the electrolyte absorbing layer 40, the tourmaline powder layer 41 and the upper structure can be sequentially formed on the lower structure, the solar cell can be manufactured very easily .

또한, 전해질 흡수층(40)에 의해 전해질이 안정적으로 유지되므로 태양전지에 대한 기밀처리가 매우 간단하게 된다.In addition, since the electrolyte is stably held by the electrolyte absorbent layer 40, the airtightness of the solar cell is greatly simplified.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.

도면에서 참조번호 50은 전해질층(3)의 상측에 구성되는 상부 구조체이다. 이 상부 구조체(50)는 도 8 내지 도 5의 실시예에서 설명한 구성이 채용된다.In the drawing, reference numeral 50 denotes an upper structure constituted on the upper side of the electrolyte layer 3. This superstructure 50 adopts the configuration described in the embodiment of Figs. 8 to 5.

한편, 본 실시예에서는 하부 기판(51)으로서 종이가 채용된다. 이때 종이로서는 상술한 바와 같이 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와, 이러한 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 침투시킨 것을 사용할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, paper is employed as the lower substrate 51. In this case, as the paper, all of the paper made of pulp as the main material and the paper impregnated with the heat-resistant material such as ceramic or silicone can be used.

또한, 상기 하부 기판(51)으로서는 유기물이 채용될 수 있다. 이때 사용가능한 유기물로서는 예컨대 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.As the lower substrate 51, an organic material may be employed. Examples of organic materials usable herein include polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (TP), polyarylate (PAR), polyacetal (POM), polyvinylidene chloride (PVC), polyethylene (PE), ethylene copolymer, polypropylene ), Polyphenylene oxide (PPO), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PPS), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (PVAL) (PS), an AS resin, an ABS resin, a polymethyl methacrylate (PMMA), a fluororesin, a phenol resin (PF), a melamine resin (MF), a urea resin (UF), an unsaturated polyester (EP), diallyl phthalate resin (DAP), polyurethane (PUR), polyamide (PA), silicone resin (SI) Water may be used.

상기 하부 기판(51)상에는 하부 전극층(52)이 형성된다. 하부 전극층(52) 으로서는 도전성 무기물, 예컨대 금, 은, 알루미늄, 플라티늄 등이나 금속 산화물, 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT: PSS) 등의 도전성 유기물, 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 이용할 수 있다.A lower electrode layer 52 is formed on the lower substrate 51. The lower electrode layer 52 may be formed of a conductive inorganic material such as gold, silver, aluminum, platinum or the like or a metal oxide or a conductive polymer such as polyaniline, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrenesulfonate (PEDOT: PSS ), Or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material can be used.

또한, 상기 하부 전극층(52)으로서는 백금(Pt)층을 포함하는 다층 구조가 이용될 수 있다.As the lower electrode layer 52, a multilayer structure including a platinum (Pt) layer may be used.

만일, 상기 하부 기판(51)으로서 종이나 유기물을 이용하는 경우에는 제1 전극층(52)으로서 바람직하게는 도전성 유기물이나 전도성 무기물(금속)과 전도성 유기물의 혼합물이 이용될 수 있다. 이러한 전극층은 예컨대 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 형성된다.If a seed or an organic material is used as the lower substrate 51, a conductive organic material or a mixture of a conductive inorganic material (metal) and a conductive organic material may be used as the first electrode layer 52. Such an electrode layer is formed using, for example, an inkjet method or a screen printing method.

또한, 전도성 금속과 전도성 유기물의 혼합용액은 예컨대 전도성 유기물 용액에 전도성 금속 또는 전도성 금속 산화물의 분말을 혼합하는 방법을 통해 생성하게 된다.Further, the mixed solution of the conductive metal and the conductive organic material is produced, for example, by mixing the conductive metal solution or the conductive metal oxide powder with the conductive organic solution.

또한, 종이로 구성되는 하부 기판(51)상에 금속 재질로 구성되는 하부 전극층(52)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고, 이때 필요에 따라 하부 전극층(52)을 형성하기 전에 하부 기판(51)을 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스 분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다.When a lower electrode layer 52 made of a metal is formed on a lower substrate 51 made of paper, for example, a vacuum deposition method is used. At this time, the lower substrate 51 is subjected to heat treatment in a vacuum state or an inert gas atmosphere such as argon (Ar) or neon (Ne) before forming the lower electrode layer 52, It is also desirable to remove the air.

그리고 그 밖의 부분은 상술한 실시예와 실질적으로 동일하다.And the other portions are substantially the same as those of the above-described embodiment.

본 실시에에서는 하부 기판(51)으로서 종이나 유기물을 이용하게 되므로 유연성 있는 태양전지가 제공된다. 또한, 본 실시예에 따른 종이 또는 유기물 기판은 그 크기에 구애받지 않으므로 대면적의 태양전지를 구현할 수 있게 된다.In this embodiment, a flexible solar cell is provided because the lower substrate 51 uses a species or an organic material. In addition, since the size of the paper or organic substrate according to the present embodiment is not limited, it is possible to realize a large area solar cell.

도 9은 본 발명의 제5 실시예에 따른 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating the structure of a dye-sensitized solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.

본 실시예에서는 하부 기판(51)으로서 종이를 사용하고, 이 하부 기판(51)의 하측에 하부 전극층(52)을 형성한 것이다. 그리고 그 밖의 부분은 도 8의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부분에 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.In the present embodiment, paper is used as the lower substrate 51, and a lower electrode layer 52 is formed below the lower substrate 51. Since the other portions are substantially the same as those in the embodiment of Fig. 8, the same portions are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서는 전해질층(3)과 인접하는 부분에 종이로 구성되는 하부 기판(51)이 형성된다. 따라서 전해질층(3)에 전해질을 주입할 때 하부 기판(51)에 전해질이 흡착된다.In this embodiment, a lower substrate 51 made of paper is formed at a portion adjacent to the electrolyte layer 3. Therefore, when the electrolyte is injected into the electrolyte layer 3, the electrolyte is adsorbed on the lower substrate 51.

하부 기판(51)을 구성하는 종이에 전해질이 흡착되면, 종이와 하부 전극층(52)이 전기적으로 결합되므로 종이, 즉 하부 기판(51)이 하부 전극(52)과 동일한 전위상태로 설정된다. 또한 종이는 섬유질로 구성되므로 대량의 전해질이 종이와 전기적으로 접촉되게 된다. When the electrolyte is adsorbed on the paper constituting the lower substrate 51, the paper and the lower electrode layer 52 are electrically coupled to each other, so that the paper, that is, the lower substrate 51 is set to the same potential state as the lower electrode 52. Also, since paper is made of fibrous material, a large amount of electrolyte is brought into electrical contact with the paper.

이때, 전술한 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)가 대신 적용될 수도 있다.At this time, the above-described ionic liquids (ILs) may be applied instead.

이에 따라 하부 기판(51)을 통해 대량의 트리요오드화물이 환원되고, 이와 같이 환원된 요오드에 의해 염료에 대량의 전자가 공급되게 되므로 태양전지의 광전변환 효율이 대폭적으로 향상되게 된다.Accordingly, a large amount of triiodide is reduced through the lower substrate 51, and a large amount of electrons are supplied to the dye by the reduced iodine, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is greatly improved.

또한 본 실시예에서는 하부 구조체와 상부 구조체 모두 대면적화가 용이하고, 유연성 있는 재질로 구성되므로 유연하면서도 대면적을 갖는 태양전지를 구현할 수 있게 된다.Also, in this embodiment, both the lower structure and the upper structure are easily formed into a large area and are made of a flexible material, so that a flexible and large-area solar cell can be realized.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다. 예를 들어, 도 8 및 도 9의 실시예에서 하부 전극층(52)을 하부 기판(51)에 흡착시켜 구성하는 것도 가능하고, 또한 하부 기판(51)에 도전성 금속 분말 등을 흡착시켜 구성하는 것도 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. For example, the lower electrode layer 52 may be adsorbed to the lower substrate 51 in the embodiment of FIGS. 8 and 9, and the lower substrate 51 may be formed by adsorbing conductive metal powder or the like It is possible.

도 10은 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing the structure of a general dye-sensitized solar cell.

염료감응형 태양전지는 전해질층(3)을 사이에 두고 하부 구조 및 상부 구조가 형성된다.In the dye-sensitized solar cell, the lower structure and the upper structure are formed with the electrolyte layer 3 therebetween.

여기서 하부 구조는 예컨대 유리 등으로 이루어진 하부 기판(1)과, 이 하부 기판(1)상에 형성되는 하부 전극(2)을 구비한다. 하부 전극(2)은 예컨대 백금(Pt)으로 구성된다.Here, the substructure includes a lower substrate 1 made of, for example, glass or the like, and a lower electrode 2 formed on the lower substrate 1. The lower electrode 2 is made of, for example, platinum (Pt).

상부 구조는 예컨대 유리 등으로 이루어진 상부 기판(6)과, 이 상부 기판(6)상에 형성되는 상부 전극(5) 및 다공질층, 즉 TiO2층(4)을 구비한다. 상기 상부 전극(5)은 예컨대 SnO2 등의 투명전극으로 이루어지고, TiO2층(4)에는 예컨대 루테늄(Ru)계 염료가 흡착된다.The upper structure includes an upper substrate 6 made of, for example, glass or the like, an upper electrode 5 formed on the upper substrate 6, and a porous layer, that is, a TiO2 layer 4. The upper electrode 5 is made of, for example, a transparent electrode such as SnO 2, and a ruthenium (Ru) dye is adsorbed on the TiO 2 layer 4.

상기한 구조의 태양전지는 상부 전극(5)을 통해 외부 광이 입사되면, 입사되는 광은 상부 기판(6)과 상부 전 극(5)을 통해 TiO2층(4)으로 전달된다. 이와 같이 외부 광이 전달되면 TiO2층(4)에 흡착되어 있는 염료 분자들이 여기된다. 이러한 여기 상태에서 염료들로부터 TiO2층(4)으로 전자들이 주입되고, 이와 같이 주입된 전자들은 TiO2층(4)으로부터 상부 전극(5)으로 확산된다.When the external light is incident through the upper electrode 5, the incident light is transmitted to the TiO 2 layer 4 through the upper substrate 6 and the upper electrode 5. When external light is transmitted as described above, the dye molecules adsorbed on the TiO2 layer 4 are excited. In this excited state, electrons are injected from the dyes into the TiO 2 layer 4, and thus the injected electrons are diffused from the TiO 2 layer 4 to the upper electrode 5.

한편 전자를 잃어버린 염료 분자에 대해서는 전해질로부터 전자가 제공된다. 전해질은 예컨대 요오드로 구성되는데, 요오드는 염료에 전자를 제공하면서 트리요오드화물(triiodide)로 산화된다. 전자를 잃어버린 트리요오드화물은 양극, 즉 하부 전극(2)의 표면으로 확산 이동되어 외부 회로를 통해서 유입되는 전자를 받아서 다시 요오드로 환원되고, 이와 같이 환원된 요오드는 다시 음극, 즉 상부 전극(5)측으로 확산 이동하게 된다.
On the other hand, electrons are provided from the electrolyte for dye molecules that lose electrons. The electrolyte is composed, for example, of iodine, which is oxidized to triiodide while providing electrons to the dye. The triiodide lost the electrons is diffused to the anode, that is, the surface of the lower electrode 2, receives electrons flowing through the external circuit, and is reduced again to iodine. The thus reduced iodine is again supplied to the cathode, that is, ).

*상기한 염료감응형 태양전지에 있어서는 염료로 충분한 전자를 공급하기 위해서는 일정량 이상의 전해질이 요구된다. 그런데 전해질의 양이 많아지게 되면 상부 전극(5)과 하부 전극(2) A간의 거리가 멀어지게 됨으로써 요오드의 산화, 환원 반응이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 그리고 상부 전극(5) 주변에 산화된 트리요오드화물이 누적되게 되면 염료에서 생성된 전자와 트리요오드화물이 재결합함으로써 태양전지의 광전변환 효율이 저하되게 된다.In the above-described dye-sensitized solar cell, a certain amount of electrolyte is required to supply sufficient electrons to the dye. However, when the amount of electrolyte is increased, the distance between the upper electrode 5 and the lower electrode 2 is increased, so that the oxidation and reduction reaction of iodine can not be performed smoothly. When the oxidized triiodide is accumulated around the upper electrode 5, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is lowered due to the recombination of electrons generated from the dye and the triiodide.

도 11는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 10에 있어서는 전해질이 주입되는 전해질층(3)에 격리판(31)이 구비된다. 이 격리판(31)은 예컨대 종이로 구성된다. 또한 이 격리판(31)은 직물이나 부직포 등의 섬유층으로 구성된다. 여기서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와 더불어, 이러한 종이를 포함하는 재질, 예컨대 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 침투시킨 것을 포함한다.11 is a cross-sectional view showing the structure of a solar cell according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 10, the separator 31 is provided on the electrolyte layer 3 into which the electrolyte is injected. The separator 31 is made of, for example, paper. The separator 31 is made of a fiber layer such as a fabric or a nonwoven fabric. Here, the term " paper " includes any paper made using pulp as the main material, and a material containing such paper, for example, a paper in which a heat resistant material such as ceramic or silicone is infiltrated.

이때, 전술한 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)가 이용될 수도 있다.At this time, the above-described ionic liquids (ILs) may be used.

그리고 그 밖의 부분은 도 10과 실질적으로 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.Since the other parts are substantially the same as those in Fig. 10, the same parts are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에 있어서는 전해질층(3)의 중간 부분에 설치되어 있는 격리판(31)을 중심으로서 요오드와 트리요오드화물이 인접하게 배치되면서 격리판(31)이 하나의 가상적인 전극으로서 작용하게 된다. 즉, 상기 격리판(31)은 상부 전극(5)에 대해서는 양극, 하부 전극(2)에 대해서는 음극으로 작용하게 된다.In this embodiment, the iodine and the triiodide are disposed adjacent to each other with the separator 31 provided at the middle portion of the electrolyte layer 3 as a center, so that the separator 31 acts as a virtual electrode . That is, the separator 31 acts as an anode for the upper electrode 5 and as a cathode for the lower electrode 2.

그리고 격리판(31)을 중심으로 대치되는 요오드 및 트리요오드화물간에 산화, 환원 반응이 일어나게 된다. 즉, 상부 전극(5)으로부터 하측으로 확산 이동되는 트리요오드화물은 격리판(31)에서 그 하측의 요오드로부터 전자를 취하여 요오드로 환원되고, 하부 전극(2)으로부터 상측으로 확산 이동되는 요오드는 격리판(31)에서 상측의 요오드화물에 전자를 잃은 후 트리요오드화물로 산화된다.The oxidation and reduction reactions occur between the iodine and the triiodide displaced around the separator 31. That is, the triiodide diffused downward from the upper electrode 5 is reduced to iodine by taking electrons from the lower iodine in the separator 31, and the iodine diffused upward from the lower electrode 2 is isolated And is oxidized to triiodide after losing electrons to the upper iodide in the plate 31.

그리고 이와 같이 환원 및 산화된 요오드 및 트리요오드화물은 다시 상부 전극(5) 및 하부 전극(2)측으로 확산 이동되게 된다.The thus reduced and oxidized iodine and triiodide are diffused to the upper electrode 5 and the lower electrode 2 again.

즉, 상술한 실시예에 있어서는 전해질층(3)에 충분한 양의 전해질을 공급하면서도 가상적으로 상부 전극(5)과 하부 전극(2)간의 거리를 최대한도로 좁힘으로써 양 전극간의 전류 흐름이 원활해지도록 하게 된다.That is, in the above-described embodiment, the distance between the upper electrode 5 and the lower electrode 2 is narrowed as much as possible while supplying a sufficient amount of electrolyte to the electrolyte layer 3, so that current flows smoothly between the two electrodes .

본 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 경우에는 우선 통상적인 방법과 마찬가지로 하부 기판(1) 및 하부 전극(2)으로 구성되는 하부 구조체를 형성한다. 그리고 통상적인 방법과 마찬가지로 상부 기판(6), 상부 전극(5) 및 TiO2층(4)으로 구성되는 상부 구조체를 형성한 후 TiO2층(4)에 염료를 흡착시킨다.In the case of manufacturing the solar cell according to the present embodiment, the lower structure composed of the lower substrate 1 and the lower electrode 2 is formed in the same manner as in the conventional method. Then, a dye is adsorbed on the TiO2 layer 4 after forming the upper structure composed of the upper substrate 6, the upper electrode 5 and the TiO2 layer 4 as in the conventional method.

그리고 격리판(31)을 사이에 두고 상부 및 하부 구조체를 결합시킴과 더불어 전해질층(3)에 전해질을 주입 및 밀봉하여 태양전지를 완성하게 된다.Then, the upper and lower structures are coupled with the separator 31 interposed therebetween, and the electrolyte is injected and sealed to the electrolyte layer 3 to complete the solar cell.

또한 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 있어서는 상기 격리판(31)에 염료가 흡착된다.In one preferred embodiment of the present invention, the dye is adsorbed on the separator 31.

격리판(31)에 염료가 흡착되면, 상층의 TiO2층(4)에 흡착되어 있는 염료에서 흡수되지 않은 외부 광은 격리판(31)에 흡착되어 있는 염료에 흡수된다. 그리고 상술한 바와 같이 광을 흡수한 염료는 여기상태로 되면서 전자를 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 전자는 상부 전극(5)측으로부터 하측으로 확산 이동되는 트리요오드화물에 전달되어 이를 요오드로 환원시키게 된다,When the dye is adsorbed to the separator 31, the external light not absorbed by the dye adsorbed on the TiO 2 layer 4 of the upper layer is absorbed by the dye adsorbed on the separator 31. As described above, the dye that absorbs light is excited, and electrons are generated. The generated electrons are transferred to the triiodide that is diffused and moved downward from the side of the upper electrode 5, and the dye is reduced to iodine do,

그리고 이와 같이 전자를 잃은 염료는 하부 전극(2)측으로부터 상측으로 확산 이동되는 요오드로부터 전자를 흡수하게 된다.The dye thus loses electrons absorbs electrons from iodine diffused and moved upward from the lower electrode 2 side.

즉, 본 실시예에 있어서는 격리판(31)에 흡착되어 있는 염료에 의해 격리판(31) 하측의 요오드와 격리판(31) 상측의 트리요오드 간의 전자 전달이 매우 원활하게 이루어지게 된다. 즉, 태양전지에 있어서 하부 전극(2)으 로부터 상부 전극(5)으로 전자 흐름이 원활해지게 됨으로써 태양전지의 효율이 높아지게 된다.That is, in the present embodiment, the dye adsorbed on the separator 31 makes very smooth the electron transfer between the iodine on the lower side of the separator 31 and the triiodide on the upper side of the separator 31. That is, in the solar cell, the flow of electrons from the lower electrode 2 to the upper electrode 5 becomes smooth, thereby increasing the efficiency of the solar cell.

또한 본 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 경우에는 격리판(31)을 설치하기에 [0084] 앞서서 격리판(31)을 구성하는 예컨대 종이 등의 소재를 염료 용액에 일정 시간 동안 침지하여 격리판(31)에 염료를 흡착시키는 공정을 실행하게 된다. 그리고 그 밖의 공정은 도 11에 나타낸 실시예와 실질적으로 동일하다.In the case of manufacturing the solar cell according to the present embodiment, the separator 31 is disposed before the separator 31 is immersed in the dye solution for a predetermined period of time, And the dye is adsorbed on the dye layer 31. The other process is substantially the same as the embodiment shown in Fig.

도 12은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에 있어서는 전해질층(3)의 중간 부분에 격리판(40)이 구비되고, 격리판(40)은 2개층의 적층 구조(41, 42)로 되어 있다.12 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the separator 40 is provided at the middle portion of the electrolyte layer 3, and the separator 40 has the two-layered laminated structure 41, 42.

본 실시예에 있어서 상기 격리판(40)의 제1 층(41)은 상술한 실시예와 마찬가지로 종이, 직물 또는 부직포 등으로 구성되고, 제2 층(42)은 금속 등의 도전층, 바람직하게는 백금(Pt)으로 구성된다. 물론, 제2 층(42)을 구성하는 물질로서는 특정한 것에 한정되지 않고, 금(Au), 은(Ag), 동(Cu) 등의 도전성 무기질을 이용할 수 있다. 또한 상기 제2 층(2)을 구성하는 물질로서는 도전성 유기물이 사용될 수 있고, 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물도 바람직하게 사용될 수 있다.In this embodiment, the first layer 41 of the separator 40 is made of paper, cloth or non-woven fabric, and the second layer 42 is a conductive layer such as a metal, Is composed of platinum (Pt). Of course, the material constituting the second layer 42 is not limited to a specific material, and a conductive inorganic material such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), or the like can be used. As the material constituting the second layer 2, a conductive organic material may be used, and a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material may be preferably used.

이때, 사용가능한 도전성 유기물로서는 예컨대 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT:PSS) 등의 혼합물이나 화합물이 사용된다.At this time, as the conductive organic material that can be used, for example, a mixture or compound such as polyaniline, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrenesulfonate (PEDOT: PSS) based on a conductive polymer is used.

제1 층(41)으로서 종이를 사용하고, 제2 층(42)으로서 도전성 금속을 사용하는 경우에는 제1 층(41)상에 진공증착을 이용하여 제2 층(42)을 구성할 수 있다.When paper is used as the first layer 41 and a conductive metal is used as the second layer 42, the second layer 42 may be formed by vacuum deposition on the first layer 41 .

또한 제2 층(42)으로서 도전성 유기물 등을 이용하는 경우에는 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있다.When a conductive organic material or the like is used as the second layer 42, an inkjet method, a screen printing method, or the like can be used.

또한 도 12의 바람직한 실시예에 있어서 상기 제1 층(41)에는 염료가 흡착된다. 또한 도 12의 다른 바람직한 실시예에 있어서는 격리판(40)을 통해 전해질이 용이하게 이동할 수 있도록 제2 층(42)이 메시 구조로 형성된다.In the preferred embodiment of FIG. 12, the dye is adsorbed on the first layer 41. In another preferred embodiment of FIG. 12, the second layer 42 is formed in a mesh structure so that the electrolyte can easily move through the separator 40.

본 실시예에 있어서는 제1 층(41)에서 요오드로부터 흡수된 전자가 제2 층(42)으로 신속하게 전달됨으로써 제1 층(41)에 전자를 잃은 트리요오드화물이 다시 제1 층(41)의 전자와 재결합하여 환원되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.In this embodiment, electrons absorbed from iodine in the first layer 41 are rapidly transferred to the second layer 42, so that triiodide, which has lost electrons in the first layer 41, It is possible to effectively prevent recombination with the electrons of the electron transporting layer to be reduced.

또한 본 실시예에 있어서, 상기 격리판(40)으로서 제1 층(41)을 구성하는 종이 기판에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물을 흡착시켜 단일층으로 구성하는 것도 바람직하다. 또한 이 경우에 상기 도전성 유기물 용액이나 그 혼합 용액에 염료를 혼합함으로써 격리판(40)에 염료를 흡착시키는 것도 바람직하다.In the present embodiment, it is also preferable that the separating plate 40 is made of a single layer by adsorbing a conductive organic substance or a conductive organic substance and a conductive inorganic substance on a paper substrate constituting the first layer 41. In this case, it is also preferable that the dye is adsorbed to the separator 40 by mixing the conductive organic material solution or the mixed solution thereof with the dye.

또한 이와 같이 제1 층(41)에 도전성 물질을 흡착시키는 경우에는 격리판(40)의 상측 및 하측에 위치하는 전해질이 원활하게 이동할 수 있도록 적어도 10개 이상의 관통공을 형성하는 것도 바람직하다.Also, when the conductive material is adsorbed to the first layer 41, it is preferable that at least ten through holes are formed so that the electrolyte located above and below the separator 40 can smoothly move.

또한, 이러한 각각의 구성에 전술한 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)가 이용될 수도 있다.Further, the above-described ionic liquids (ILs) may be used in each of these configurations.

도 13는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.13 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.

본 실시예에 있어서는 전해질층(3)의 중간 부분에 격리판(50)이 구비되고, 격리판(50)은 3개층의 적층 구조(51~53)로 되어 있다.In this embodiment, the separator 50 is provided at the middle portion of the electrolyte layer 3, and the separator 50 has the three-layered structure 51 to 53.

제1 층(51)은 기판이다. 이 기판으로서는 예컨대 종이나 직물 또는 부직포 등이 이용된다. 또한 바람직한 실시예에 있어서는 상기 제1 층(41)에는 염료가 흡착된다. 또한 제1 층(51)으로서는 유기물 기판이 이용될 수 있다.The first layer 51 is a substrate. As this substrate, for example, paper, cloth, or nonwoven fabric is used. In a preferred embodiment, the dye is adsorbed on the first layer 41. As the first layer 51, an organic substrate may be used.

상기 제1 층(51)의 상측에는 PN 접합 구조가 형성된다. 이때 PN 접합 구조는 하측으로부터 상측으로 전자가 전달되도록 제2 층(52)이 N형층, 제3 층(53)이 P형층으로 형성된다. PN 접합 구조는 반도체 물질로 구성된다.A PN junction structure is formed on the first layer 51. At this time, in the PN junction structure, the second layer 52 is formed as an N-type layer and the third layer 53 is formed as a P-type layer so that electrons are transferred from the lower side to the upper side. The PN junction structure is composed of a semiconductor material.

여기서 이용가능한 반도체 물질로서는 무기물 반도체 물질과 유기물 반도체 물질, 또는 무기물 반도체 물질과 유기물 반도체 물질의 혼합물이 있다. 또한 바람직한 실시예에서 상기 반도체 물질로서는 상부 구조를 통해 인입된 외부 광이 제1 층(51)에 흡착되는 염료에 도달될 수 있도록 투명한 재질의 산화물 반도체가 이용될 수 있다. 이 산화물 반도체는 가시광선은 통과시키고 자외선을 흡수하게 되므로 상부 구조로부터 인입된 외부광의 가시광선은 그대로 하측으로 통과된다.The semiconductor material usable herein may be a mixture of an inorganic semiconductor material and an organic semiconductor material, or an inorganic semiconductor material and an organic semiconductor material. Also, in the preferred embodiment, as the semiconductor material, an oxide semiconductor of a transparent material may be used so that external light introduced through the upper structure can reach the dye adsorbed to the first layer 51. Since this oxide semiconductor passes visible light and absorbs ultraviolet light, the visible light of external light introduced from the upper structure is directly passed downward.

산화물 반도체 물질로서는 ZnO, InO, GaO, SnO 등과 이들의 조합으로 이루어진 화합물을 사용할 수 있다. 이들 반도체 재질은 다른 금속 등과 혼합되어 P형 또는 N형 반도체 물질로서 기능한다.As the oxide semiconductor material, a compound made of ZnO, InO, GaO, SnO, etc. and a combination thereof can be used. These semiconductor materials are mixed with other metals and function as P-type or N-type semiconductor materials.

또한, 본 실시예의 하나의 바람직한 실시예에서 격리판(50)에는 다수의 관통공이 형성되어 그 상측의 전해질 과 하측의 전해질이 원활하게 이동할 수 있도록 구성된다.Also, in one preferred embodiment of the present embodiment, the separator 50 is formed with a plurality of through holes so that the electrolyte on the upper side and the electrolyte on the lower side can be smoothly moved.

본 실시예에 있어서는 격리판(50)을 중심으로 하측에 존재하는 전해질과 [0100] 상측에 존재하는 전해질 간에 전압차가 발생하게 되고, 이러한 전압차를 근거로 하여 PN 접합 구조를 통해 전자가 상측으로 전달된다. 그리고 이와 같이 전달된 전자는 상측의 트리요오드화물을 환원시키는데 사용된다.In this embodiment, a voltage difference is generated between the electrolyte existing on the lower side of the separator 50 and the electrolyte located on the upper side of the separator 50, and the electrons are injected upward through the PN junction structure . And the electrons thus transferred are used to reduce the upper triiodide.

또한 격리판(50)을 구성하는 PN 접합 구조는 외부 광을 흡수하여 전자를 발생시키게 되고, 이러한 전자는 마찬가지로 상측의 트리요오드화물을 환원시키는데 사용된다.In addition, the PN junction structure constituting the separator 50 absorbs external light to generate electrons, which are similarly used to reduce the upper triiodide.

따라서 본 실시예에 있어서는 외부 광에 대한 광전변환 효율이 더욱 제고되고, 또한 하부 전극(2)으로부터 상부 전극(5)으로의 전자의 흐름이 원활해지게 되므로 태양전지의 효율이 대폭 향상된다.Therefore, in this embodiment, the photoelectric conversion efficiency with respect to the external light is further enhanced, and the flow of electrons from the lower electrode 2 to the upper electrode 5 becomes smooth, so that the efficiency of the solar cell is greatly improved.

도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 14에 있어서는 하부 기판(61)으로서 종이가 이용된다. 그리고 이 하부 기판(61)의 상측에는 하부 전극(62)이 형성된다. 이 하부 전극(62)으로서는 도전성 금속 이외에 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 이용된다.14 is a cross-sectional view illustrating the structure of a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention. In Fig. 14, paper is used as the lower substrate 61. Fig. A lower electrode 62 is formed on the lower substrate 61. As the lower electrode 62, a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material is used in addition to the conductive metal.

종이 기판(61)에 도전성 금속으로 이루어지는 하부 전극(62)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고 종이 기판(61)상에 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 이용하는 경우에는 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 또는 스핀코팅법이 이용된다.When the lower electrode 62 made of a conductive metal is formed on the paper substrate 61, for example, a vacuum evaporation method is used. When a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material is used on the paper substrate 61, an inkjet method, a screen printing method, or a spin coating method is used.

또한 상기 하부 기판(61)으로서는 유기물 기판이 이용될 수 있다. 이때 이용가능한 유기물로서는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.As the lower substrate 61, an organic substrate may be used. Examples of organic materials usable herein include polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate Polypropylene (PP), propylene copolymer, poly (4-methyl-1-pentene) (TPX), polyarylate (PAR), polyacetal (POM), polyethylene (PE), ethylene copolymer, , Polyphenylene oxide (PPO), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PPS), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (PVAL) (PS), an AS resin, an ABS resin, a polymethyl methacrylate (PMMA), a fluororesin, a phenol resin (PF), a melamine resin (MF), a urea resin (UF), an unsaturated polyester (UP) EP), diallyl phthalate resin (DAP), polyurethane (PUR), polyamide (PA), silicone resin (SI) Can be used.

하부 기판(61)으로서 유기물을 이용하는 경우에는 하부 전극(62)으로 바람직하게는 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 이용된다.When an organic material is used for the lower substrate 61, a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material is preferably used for the lower electrode 62.

전해질층(3)에는 격리판(60)이 구비된다. 이 격리판(50)은 상술한 실시예에서 언급한 어떠한 구조의 것도 사용가능하다.The separator (60) is provided in the electrolyte layer (3). The separator 50 may be any of the structures mentioned in the above embodiments.

그리고 그 밖의 부분은 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.Since the other parts are substantially the same as those of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 15은 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.15 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.

본 실시예에 있어서는 하부 기판(70)으로서 전도성 종이를 사용하면서 하부 전극은 제거된다. 이때 전도성 종이는 종이에 도전성 유기물, 보다 바람직하게는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 흡착시켜 구성한 것이다. 일반적으로 유기물과 무기물을 혼합하여 혼합물층을 형성하게 되면 유기물과 무기물의 결합 부위에 크랙이 발생될 우려가 있게 된다. 그러나 이러한 혼합물질을 흡착시키게 되면 종이의 섬유질이 유기물과 무기물을 강하게 결합시키게 됨으로써 크랙 등이 발생될 위험이 현저하게 낮아지게 된다.In the present embodiment, the lower electrode is removed while using the conductive paper as the lower substrate 70. In this case, the conductive paper is formed by adsorbing a conductive organic material on paper, more preferably a mixture of conductive organic material and conductive inorganic material. Generally, when an organic material and an inorganic material are mixed to form a mixture layer, cracks may be generated in a bonding portion between the organic material and the inorganic material. However, when such a mixed material is adsorbed, the fibers of the paper strongly bind the organic material and the inorganic material, so that the risk of occurrence of cracks is remarkably lowered.

또한 본 실시예에 있어서는 상부 기판(80)으로서 종이를 사용하면서 여기에 전도성 유기물, 바람직하게는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 흡착시킨다. 그리고 종래의 상부 전극은 제거된다. 이때 상부 기판(80)을 제조하는 경우에는 우선 종이에 TiO2층(4)을 형성한 후, 종이에 도전성 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 흡착시키게 된다.In this embodiment, a conductive organic material, preferably a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material, is adsorbed on the upper substrate 80 by using paper as the upper substrate 80. And the conventional upper electrode is removed. At this time, when the upper substrate 80 is manufactured, the TiO2 layer 4 is first formed on paper, and then the conductive conductive organic material or the mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material is adsorbed on the paper.

종이에 유기물을 흡착시키게 되면 종이에 결합되는 유기물의 외부 광의 전달 통로로서 기능하게 되므로 종이의 광투과율이 크게 높아지게 된다.When the organic material is adsorbed on the paper, it functions as a path for transmitting the external light of the organic substance bound to the paper, so that the light transmittance of the paper is greatly increased.

그리고 그 밖의 부분은 상술한 실시예와 동일하므로, 상기 실시예와 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.Since the other parts are the same as those in the above embodiment, the same reference numerals are given to substantially the same parts as those in the above embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에 있어서는 하부 기판(70)과 상부 기판(80)으로서 전도성 기판을 사용한다. 종래의 실리콘 또는 유리 기판의 경우에는 대면적화가 어렵고 유연성이 없다는 단점이 있다. 이에 대하여 본 발명에 따른 기판(70, 80)은 종이를 기본 재질로서 이용하게 되므로 대면적화가 용이하고 유연성이 탁월하므로 유연성이 있는 태양전지를 제공할 수 있게 된다.In this embodiment, a conductive substrate is used as the lower substrate 70 and the upper substrate 80. Conventional silicon or glass substrates are disadvantageous in that they are difficult to increase in area and have no flexibility. On the other hand, the substrates 70 and 80 according to the present invention use paper as a base material, so that it is possible to provide a solar cell having a large area and excellent flexibility, so that a flexible solar cell can be provided.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.The embodiments according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

Claims (19)

상부 구조체;
하부 구조체;
상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)층;을 구비하고,
상기 상부 구조체는 상부 기판, 상기 상부 기판상에 형성되는 상부 전극층 및 상기 상부 전극층상에 구비되는 다공질층을 구비하여 구성되며,
상기 다공질층은 전기석을 포함하여 구성됨과 더불어 염료가 흡착되는 것을 특징으로 하는 전지.
A superstructure;
A substructure;
And an ionic liquids (ILs) layer formed between the upper structure and the lower structure,
The upper structure includes an upper substrate, an upper electrode layer formed on the upper substrate, and a porous layer provided on the upper electrode layer,
Wherein the porous layer comprises a tourmaline, and the dye is adsorbed.
제1항에 있어서,
상기 다공질층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 추가적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the porous layer is further mixed with iron, magnetite, or permanent magnet powder.
제1항에 있어서,
상기 상부 기판이 투명 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the upper substrate is made of transparent paper or an organic material.
제1항에 있어서,
상기 상부 전극층이 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the upper electrode layer comprises a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.
제1항에 있어서,
상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the lower structure comprises a lower substrate and a lower electrode layer formed on the lower substrate.
제 1항에 있어서,
상기 이온성 액체층은,
유기소재 원료를 수용하는 도가니를 유기소재 원료의 승화점까지 가열하는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에서 발생한 유기소재 원료의 승화기체가 상기 이온성 액체에 증착되는 제 2 단계; 및
상기 승화기체가 상기 이온성 액체에서 재결정화되는 제 3 단계;를 포함하는 방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the ionic liquid layer comprises
A first step of heating a crucible containing an organic material raw material to a sublimation point of the organic material raw material;
A second step in which the sublimation gas of the organic material source generated in the first step is deposited on the ionic liquid; And
And a third step in which the sublimation gas is recrystallized in the ionic liquid.
제 6항에 있어서,
상기 제 3 단계 이후에 상기 재결정화된 유기소재를 상기 이온성 액체로부터 분리하는 제 4 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 6,
And separating the recrystallized organic material from the ionic liquid after the third step.
제 6항에 있어서,
상기 제 3 단계에서는 상기 이온성 액체의 용해도를 조절하기 위해 상기 이온성 액체의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 6,
Wherein the third step regulates the temperature of the ionic liquid to control the solubility of the ionic liquid.
상부 구조체;
하부 구조체; 및
상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 형성되는 이온성 액체(Ionic liquids, ILs)층을 구비하고,
상기 상부 구조체는 상부 기판, 상기 상부 기판상에 형성되는 다공질층을 구비하여 구성되며,
상기 다공질층은 도전성 유기물과 전기석 분말의 혼합물을 포함하여 구성됨과 더불어 염료가 흡착되는 것을 특징으로 하는, 전지.
A superstructure;
A substructure; And
And an ionic liquids (ILs) layer formed between the upper structure and the lower structure,
The upper structure includes an upper substrate and a porous layer formed on the upper substrate,
Wherein the porous layer comprises a mixture of a conductive organic material and tourmaline powder, and the dye is adsorbed.
제 9항에 있어서,
상기 다공질층에 철, 자철석 또는 영구자석 분말이 추가적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the porous layer is further mixed with iron, magnetite, or permanent magnet powder.
제 9항에 있어서,
상기 상부 기판이 투명 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the upper substrate is made of transparent paper or an organic material.
제 9항에 있어서,
상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the lower structure comprises a lower substrate and a lower electrode layer formed on the lower substrate.
제 9항에 있어서,
상기 하부 기판이 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the lower substrate is made of paper or an organic material.
제 9항에 있어서,
상기 이온성 액체층은,
유기소재 원료를 수용하는 도가니를 유기소재 원료의 승화점까지 가열하는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에서 발생한 유기소재 원료의 승화기체가 상기 이온성 액체에 증착되는 제 2 단계; 및
상기 승화기체가 상기 이온성 액체에서 재결정화되는 제 3 단계;를 포함하는 방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the ionic liquid layer comprises
A first step of heating a crucible containing an organic material raw material to a sublimation point of the organic material raw material;
A second step in which the sublimation gas of the organic material source generated in the first step is deposited on the ionic liquid; And
And a third step in which the sublimation gas is recrystallized in the ionic liquid.
제 14항에 있어서,
상기 제 3 단계 이후에 상기 재결정화된 유기소재를 상기 이온성 액체로부터 분리하는 제 4 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전지.
15. The method of claim 14,
And separating the recrystallized organic material from the ionic liquid after the third step.
제 14항에 있어서,
상기 제 3 단계에서는 상기 이온성 액체의 용해도를 조절하기 위해 상기 이온성 액체의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 전지.
15. The method of claim 14,
Wherein the third step regulates the temperature of the ionic liquid to control the solubility of the ionic liquid.
제 1항에 있어서,
상기 이온성 액체층은,
유기소재 원료를 수용하는 도가니를 유기소재 원료의 승화점까지 가열하는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에서 발생한 유기소재 원료의 승화기체가 상기 이온성 액체에 증착되는 제 2 단계; 및
상기 승화기체가 상기 이온성 액체에서 재결정화되는 제 3 단계;를 포함하는 방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the ionic liquid layer comprises
A first step of heating a crucible containing an organic material raw material to a sublimation point of the organic material raw material;
A second step in which the sublimation gas of the organic material source generated in the first step is deposited on the ionic liquid; And
And a third step in which the sublimation gas is recrystallized in the ionic liquid.
제 17항에 있어서,
상기 제 3 단계 이후에 상기 재결정화된 유기소재를 상기 이온성 액체로부터 분리하는 제 4 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전지.
18. The method of claim 17,
And separating the recrystallized organic material from the ionic liquid after the third step.
제 17항에 있어서,
상기 제 3 단계에서는 상기 이온성 액체의 용해도를 조절하기 위해 상기 이온성 액체의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 전지.
18. The method of claim 17,
Wherein the third step regulates the temperature of the ionic liquid to control the solubility of the ionic liquid.
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