KR20180024975A - 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀, 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대 전극, 염료감응 태양전지 - Google Patents

질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀, 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대 전극, 염료감응 태양전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀 및 이를 포함하는 염료감응태양전지용 상대 전극과 염료감응 태양전지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 질소를 함유한 화합물을 이용한 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대 전극과 염료감응 태양전지에 관한 것이다.

Description

질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀, 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대 전극, 염료감응 태양전지{Nitrogen Doped Graphene Electrodes for Dye-sensitized Solar Cell, method for preparing the same and Dye-sensitized Solar Cell comprising the Same}
본 발명은 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀 및 이를 포함하는 염료감 응태양전지용 상대 전극과 염료감응 태양전지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 질소를 함유한 화합물을 이용한 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대 전극과 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
다양한 태양전지 중 염료감응 태양전지는 Si 태양전지나 박막 태양전지와 같이 p형과 n형 반도체의 접합을 사용하지 않고 전기화학적 원리에 의해 전기를 생산하므로, 이론 효율이 33%에 이르고, 친환경적이어서 미래의 그린에너지로 가장 적합한 태양전지로 기대되고 있다. 염료감응 태양전지는 비정질 실리콘 태양전지에 버금가는 에너지 변환 효율과 낮은 제조 단가로 높은 관심을 모으고 있으며, 컬러 및 투명한 특성으로 건물 외장 건물일체형 태양광 모듈(Building-integrated photovoltaics, BIPV)용 태양전지로 활용이 기대되고 있다.
염료감응 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)는 스위스의 Gratzel 교수가 식물의 광합성 작용에서 힌트를 얻어 고안한 전지로써, 작동전극(working electrode), 전해질(electrolyte), 상대전극(counter electrode)으로 구성되어 있으며, 일반적인 염료감응형 태양전지의 구조는 기판상에 염료가 흡착된 티타니아(TiO2)를 포함하는 광전극과, 다른 하나의 기판상에 촉매작용을 하는 백금(Pt)이 증착된 촉매 금속 층이 상대전극(counter electrode)으로 서로 마주보고 있으며, 내부는 전해질로 충진되어 있다.
염료감응형 태양전지는 작동전극의 표면에 염료분자가 화학적으로 흡착된 나노입자 반도체 산화물 전극에 가시광선이 흡수되면 염료 분자가 광전기화학적 반응으로 전자-홀 쌍을 생성하고, 여가된 전자가 나노입자의 전도띠로 주입되어 나노입자 간 계면을 통하여 투명전도성 막으로 전달되어 전류를 발생시키고, 상대전극으로 전달된 전자는 전해질의 산화-환원(redox couple)에 의하여 염료에 전자를 다시 전달하여 주는 원리로 동작하게 된다.
현재까지 염료감응 태양전지에 사용되는 상대전극 물질로는 예를 들어, WO98/050393에서와 같이 주로 Pt(platinum)를 사용하였지만, 상기 백금을 상대전극으로 사용하는 경우에는 산화-환원 전해질에 의한 부식이 발생하여 낮은 안정을 가진다. 또한, 높은 백금의 가격으로 염료감응 태양전지의 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래 등록특허공보 제 10-1480978호에 상대전극소재로 그래파이트(graphite)에 질소를 도핑하여 제조하는 방법에 대하여 개시되어 있으며, 구체적으로는 그래파이트의 표면을 개질하여 분산력을 높인 후, 분산된 그래파이트에 질소 분위기 하에서 열처리를 하여 질소 원소를 도핑시키거나 질소 분위기하에서 볼밀방식으로 그래핀 화합물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또, 등록특허공보 제 10-1500880호에서는 질소가 도핑된 그래핀을 제조하기 위하여 그래파이트 산화물 수용액에 질소를 제공하는 전구체를 혼합하고 전자빔 및 감마선을 조사하는 방법이 공지되어 있다.
그러나 상기 종래 방법은 공정비용이 비교적 높고 대량생산에 적합하지 않은 문제점이 있었다.
등록특허공보 제 10-1480978호 등록특허공보 제 10-1500880호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 공정비용이 비교적 낮고 대량생산이 가능한 새로운 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 질소가 도핑된 그래핀을 포함하는 염료감응 태양전지 상대전극과 이를 포함하는 염료감응 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
그래핀 옥사이드와 질소원소 함유 화합물을 용매에 혼합하여 분산액을 제조하는 제 1 단계;
상기 분산액을 초음파 처리하는 제 2 단계;
상기 초음파 처리된 분산액을 필터하고 건조한 후 열처리하여 환원 그래핀을 제조하는 제 3단계; 및
상기 환원 그래핀을 분급하는 제 4 단계;를 포함하는 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 있어서, 상기 질소원소 함유 화합물은 아민기를 포함하는 멜라민, 우레아, 톨릴렌디아민, 디페닐메탄디아민, 폴리아닐린, 폴리피롤 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 있어서, 상기 용매는 증류수, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디메틸 술폭사이드, 디메틸 포르마이드, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 있어서, 그래핀 옥사이드와 질소원소를 함유한 화합물을 용매에 혼합하여 분산액을 제조하는 제 1 단계에서는 상기 그래핀 옥사이드 100 중량부당 상기 질소원소 함유 화합물을 25 내지 70 중량부의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그래핀 옥사이드 100 중량부당 질소원소 함유 화합물이 25 이하 중량부인 경우 도핑이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 질소 원소 함유 화합물이 70 이상 중량부인 경우 그래핀 도핑시 구조의 변형이 심하게 일어날 수 있으며, 이는 곧 성능 저하의 문제점이 발생한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 있어서, 상기 초음파 처리는 10분 내지 2시간 이내에 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리 단계는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 및 라돈으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리 단계는 800 ℃ 내지 1,500 ℃ 에서 열처리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 본 발명의 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법에 의하여 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀을 제공한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀은 입자 직경이 1 내지 50 마이크로미터이고 비표면적이 100 내지 150 m2/g인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀은 입자 직경이 50 마이크로미터 이상이고 비표면적이 10 내지 30 m2/g인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀은 환원 그래핀 100 중량부당 질소 함량이 1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀은 표면에 피리딘성, 그라파이티성, 피롤성 내지 4급 질소기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한,
질소가 도핑된 환원 그래핀을 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 제 1단계;
상기 분산액을 전도성 투명기판에 코팅하여 코팅층을 형성하는 제 2단계; 및
상기 코팅층을 표면처리하는 제 3단계;를 포함하는 본 발명에 의하여 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀을 이용한 염료감응 태양전지의 상대전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법에 있어서, 상기 용매 100 중량부 당 질소가 도핑된 환원 그래핀을 0.1 내지 1 중량비의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법에 있어서, 상기 용매는 증류수, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디메틸 술폭사이드, 디메틸 포르마이드, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법에 있어서, 상기 코팅층을 형성하는 단계는 롤코팅, 슬롯다이코팅 및 스프레이코팅 내지 정전방사 전착법(Electronic spray deposition)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법에 있어서, 상기 전도성 투명기판은 FTO 투명전극인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법에 있어서, 상기 코팅층을 표면처리하는 단계는 5분 내지 10분간 정전 방사 전착법(electronic spray deposition)을 이용하여 표면 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 염료감응 태양전지의 상대전극을 제공한다.
본 발명에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극은 질소로 도핑된 환원 그래핀의 두께가 0.2 내지 0.8 마이크로 미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 염료감응 태양전지의 상대전극, 일전극, 전자 전달체, 염료 및 전해질을 포함하는 염료감응형 태양전지를 제공한다.
본 발명에 의한 질소가 도핑된 그래핀의 제조 방법은 저렴하고 간단한 방법으로 순도가 높으며 수율이 향상된 질소가 도핑된 그래핀을 제조할 수 있으며, 본 발명에 의하여 제조된 질소가 도핑된 그래핀을 이용하여 제조된 염료감응 태양전지의 상대전극은 기존의 백금 상대전극에 비하여 산화-환원 전해질에 의한 부식으로 발생하는 낮은 안정을 개선하고, 고가의 백금 상대전극을 대체하여 염료감응 태양전지의 가격을 더 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀 화합물의 제조단계를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 염료감응 태양전지의 개략적인 셀(dummy cell & full cell)의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 질소가 도핑된 환원 그래핀의 SEM 이미지를 측정한 결과이다.
((a): graphite (흑연), (b): RGO (환원된 그래핀 옥사이드), (c): NGS (질소가 도핑된 환원 그래핀)
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 질소가 도핑된 환원 그래핀을 분급하기 전과 후의 SEM을 측정한 결과이다.
((a): 분급하기 전의 질소가 도핑된 그래핀, (b): 분급과정 진행 후 그래핀 파우더의 크기가 큰 질소가 도핑된 그래핀, (c): 분급과정 진행 후 그래핀 파우더의 크기가 작은 질소가 도핑된 그래핀, (d): 분급과정 진행 후 그래핀 파우더의 크기가 작은 질소가 도핑된 그래핀)
도 5는 일 실시예에서 제조된 염료감응 태양전지의 촉매특성을 측정한 결과이다.
((a)염료감응 태양전지의 임피던스 스펙트로스코피(impedance spectroscopy), (b)염료 감응 태양전지의 효율을 나타내는 전류-전압 곡선)
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀 화합물의 X-선 광전자방출 분광법(XPS)을 측정한 결과이다.
((a): 질소가 도핑된 환원 그래핀 화합물의 XPS 분석 결과, (b): 800℃에서 열처리한 NGS (실시예 1), (c) 1,000℃에서 열처리한 NGS (실시예 2), (d) 1,200℃에서 열처리한 NGS (실시예 3))
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 질소 도핑 환원 그래핀의 제조
그래핀 옥사이드와 그래핀 옥사이드와 질소 공급을 위한 멜라민을 1:5의 중량비로 친수성 용매에 혼합하였다.
상기 친수성 용매는 증류수를 사용하였다.
상기 혼합액을 120분 동안 초음파 처리하여 그래핀 옥사이드를 박리시키고, 박리된 그래핀 옥사이드 내부에 질소 공급을 위한 멜라민을 고르게 담지시켰다.
상기 제조된 유기물이 혼합된 산화 그래핀을 아르곤 분위기하에서 800 ℃, 1000 ℃, 1200 ℃ 의 열처리를 통하여 환원 그래핀을 제조하고 각각 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3으로 하였다.
상기 실시예 1 내지 3에서 얻어진 환원 그래핀을 분급과정을 거쳐 1 내지 20 마이크로미터의 질소가 도핑된 환원 그래핀을 제조하였다.
구분 GO:멜라민 GO [g] 멜라민 [g] 온도 [℃]
실시예 1 1:5 5 2.5 800
실시예 2 1:5 5 2.5 1000
실시예 3 1:5 5 2.5 1200
< 실험예 > SEM 측정
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀의 SEM 이미지를 측정하고 그 결과를 도 2 및 도 3 에 나타내었다.
도 2는 (a)graphite, (b)환원된 그래핀 옥사이드(RGO), (c)실시예 3의 질소가 도핑된 환원 그래핀의 SEM 사진을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 질소가 도핑된 환원 그래핀을 분급하기 전과 후의 SEM을 측정한 결과이다
< 실험예 > 원소분석(Elementary Analysis, EA )
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀을 원소분석(Elementary Analysis, EA)장비를 통하여 분석하고 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다. 아래 표 2에서 열처리 온도에 따라 그래핀에 도핑되는 질소의 양이 달라지고, 그에 따라 질소가 도핑된 그래핀의 구성 원소비가 달라지는 것을 알 수 있다.
Sample C [%] N [%] O [%] H [%] S [%]
실시예 1 NGS(800℃) 84.2 11.8 0 0 0
실시예 2 NGS(1,000℃) 88.5 7.2 0 0 0.2
실시예 3 NGS(1,200℃) 90.9 5.3 0 0 0.06
< 실험예 > X-선 광전자방출 분광법( XPS ) 측정
본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 합성된 질소가 도핑된 그래핀을 화합물의 X-선 광전자방출 분광법(XPS)을 측정하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4(a)는 질소가 도핑된 환원 그래핀 화합물의 XPS 분석 결과이다. 도 4(a)에서 제조된 열처리한 질소가 도핑된 그래핀의 경우 질소의 존재를 알 수 있는 ~400 eV 영역의 피크가 생성되는 것을 확인할 수 있다.
< 실험예 > 바인딩 에너지 측정
800℃, 1,000℃, 1,200℃ 에서 열처리한 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 질소가 도핑된 그래핀의 바인딩 에너지를 측정하고 그 결과를 도 6(b) 내지 도 6(d)에 나타내었다.
각 실시예의 열처리 온도에 따른 XPS binding energy 분석결과를 표 3에 나타내었다.
Sample C [at.%] O[at.%] N [at.%] Pyridine-N [at.%] Pyrrolic-N [at.%] Graphitic-N [at.%] N-oxide [at.%]
GO 73.5 26.3 - - - -
실시예 1 NGS(800℃) 66.9 6.1 27.0 12.6 8.0 4.8 1.6
실시예 2
NGS(1,000℃)		 91.5 3.5 5.0 1.9 0.9 1.7 0.5
실시예 3
NGS(1,200℃)		 91.2 4.8 4.0 1.2 0.9 1.4 0.5
< 제조예 > 질소가 도핑된 환원 그래핀 염료감응 태양전지 상대전극의 제조:
실시예 1 내지 3에서 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀을 이용하여 실시예 4 내지 6의 염료 감응 태양 전지용 상대 전극을 제조하였다.
먼저 아이소프로필 알코올 100 중량부당 질소가 도핑된 그래핀 0.1 중량비로 분산시켜 분산액을 제조하였다. 제조된 분산액을 염료감응 태양전지의 상대전극으로 사용될 전도성 투명기판 FTO 투명 전극에 정전방사 전착법(Electronic spray deposition)으로 코팅층을 형성한다.
질소가 도핑된 환원 그래핀을 코팅한 FTO를 5분 내지 10분간 건조하여, 염료감응 태양전지용 그래핀 상대전극을 제조한다.
< 제조예 > 염료감응 태양전지 더미 셀(dummy cell) 및 풀셀(full cell)의 제조:
상기 제조예에서 제조된 본 발명의 실시예 1 내지 3의 상기 질소가 도핑된 환원 그래핀을 이용하여 제조된 상대전극으로 실시예 4 내지 6의 더미셀 및 태양 전지(full cell)을 제작하였다.
도 5와 같이 FTO에 그래핀을 코팅한 전극과 상기 제조예에서 제조된 본 발명의 FTO 투명 전극에 탄소재료(환원 그래핀, 질소가 도핑된 그래핀)를 코팅하여서 상부전극과 하부전극이 동일하게 전극을 구성하여 사이에 전해액을 주입하여 더미셀을 제조한다.
FTO에 염료를 담지한 TiO2 작동전극을 제조하고, 상기 제조예에서 제조된 본 발명의 실시예에서 제조된 질소가 도핑된 환원 그래핀 상대전극 사이에 전해액을 주입하여 태양 전지(full cell)을 제조한다.
< 비교예 1 >
H2PtCl6ㆍH2O를 용매에 분산시킨 Pt 전구체 용액을 제조하여, 염료감응 태양전지의 상대전극으로 사용될 전도성 투명기판 FTO 투명 전극에 스프레이 코팅 으로 코팅층을 형성하여 염료감응 태양전지의 상대 전극을 제조하였다.
FTO에 염료를 담지한 TiO2 작동전극을 제조하고, FTO 기판 위에 형성된 상기 Pt 촉매를 사용한 상대전극 사이에 전해액을 주입하여 비교예 1의 더미셀 및 태양 전지(full cell)을 제조하였다.
< 비교예 2 >
도핑이 되지 않은 환원 그래핀을 용매에 분산시킨 용액을 제조하여, 염료감응 태양전지의 상대전극으로 사용될 전도성 투명기판 FTO 투명 전극에 스프레이 코팅 으로 코팅층을 형성하여 염료감응 태양전지의 상대 전극을 제조하였다.
FTO에 염료를 담지한 TiO2 작동전극을 제조하고, FTO 기판 위에 형성된 상기 Pt 촉매를 사용한 상대전극 사이에 전해액을 주입하여 비교예 2의 더미셀 및 태양 전지(full cell)을 제조하였다.
< 실험예 > 임피던스 스펙트로스코피 (impedance spectroscopy)의 측정
제조된 더미셀에서 임피던스 스펙트로스코피(impedance spectroscopy)로 측정하여, 본 발명의 질소 도핑 그래핀을 이용하여 제조된 상대 전극의 촉매 특성을 측정하고 그 결과를 도 6에 나타내었다.
< 실험예 > 염료 감응 태양전지의 효율의 측정
본 발명의 실시예 1 내지 3의 상기 질소가 도핑된 환원 그래핀을 이용하여 제조된 실시예 4 내지 6 염료감응 태양 전지 상대전극의 촉매특성을 측정하기 위하여 제조된 염료감응 태양전지 셀(full cell)을 1 Sun AM 1.5 상온조건하에서 솔라시뮬레이터(solar simulator)를 이용하여 변환효율을 측정하여 아래 표 4 및 도 6(b)에 나타내었다.
실시예에서 열처리 온도가 높아짐에 따라 태양전지내의 저항(Rs, Rct)의 감소로 Fill Factor가 개선됨을 확인할 수 있으며, 효율이(%) 향상된 것을 보여준다.
Sample Dummy cell Full cell
Rs Rct Zw Jsc [mA/cm2] Voc [mV] Fill Factor [%] Efficiency [%]
비교예1 3.3 2.2 6.4 15.8 809 74 9.5
비교예2 2.5 14.3 4.5 16.1 809 61 7.9
실시예4 2.7 23.1 3.9 15.8 796 69 8.7
실시예5 2.9 5.1 3.9 15.5 787 76 9.3
실시예6 2.9 2.5 4.7 16.2 819 78 10.4

Claims (20)

  1. 그래핀 옥사이드와 질소원소를 함유한 화합물을 용매에 혼합하여 분산액을 제조하는 제 1 단계;
    상기 분산액을 초음파 처리하는 제 2 단계;
    상기 초음파 처리된 분산액을 필터하고 건조한 후 열처리하여 환원 그래핀을 제조하는 제 3단계; 및
    상기 환원 그래핀을 분급하는 제 4 단계;를 포함하는
    질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질소원소를 함유한 화합물은 아민기를 포함하는 멜라민, 우레아, 톨릴렌디아민, 디페닐메탄디아민, 폴리아닐린, 폴리피롤 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는
    질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 증류수, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디메틸 술폭사이드, 디메틸 포르마이드, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    그래핀 옥사이드와 질소원소를 함유한 화합물을 용매에 혼합하여 분산액을 제조하는 제 1 단계에서는 상기 그래핀 옥사이드 100 중량부당 상기 질소원소를 함유한 화합물을 25 내지 70 중량부의 비율로 혼합하는 것인
    질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 처리는 10분 내지 2시간 이내에 수행되는 것을 특징으로 하는 질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 및 라돈으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것인
    질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 800 ℃ 내지 1,500 ℃ 에서 열처리되는 것인
    질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의하여 제조된
    질소가 도핑된 환원 그래핀.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 질소가 도핑된 환원 그래핀은 입자 직경이 1 내지 50 마이크로미터이고 비표면적이 100 내지 150 m2/g인 것을 특징으로 하는
    질소가 도핑된 환원 그래핀.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 질소가 도핑된 환원 그래핀은 입자 직경이 50 마이크로미터 이상이고 비표면적이 10 내지 30 m2/g인 것을 특징으로 하는
    질소가 도핑된 환원 그래핀의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 질소가 도핑된 그래핀은 환원 그래핀 100 중량부당 질소 함량이 1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는
    질소가 도핑된 환원 그래핀 .
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 질소가 도핑된 환원 그래핀은 표면에 피리딘성, 그라파이티성, 피롤성 내지 4급 질소기를 포함하는 것인
    질소가 도핑된 환원 그래핀.
  13. 제 8 항에 의한 질소가 도핑된 환원 그래핀을 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 제 1단계;
    상기 분산액을 전도성 투명기판에 코팅하여 코팅층을 형성하는 제 2단계; 및
    상기 표면처리하는 제 3단계;를 포함하는
    염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 용매 100 중량부 당 질소가 도핑된 환원 그래핀은 0.1 내지 1 중량비의 비율로 혼합되는 것인
    염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 용매는 증류수, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디메틸 술폭사이드, 디메틸 포르마이드, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 전도성 투명기판은 FTO 투명전극인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 표면처리하는 단계는 5분 내지 10분간5분 내지 10분간 정전 방사 전착법(electronic spray deposition)을 이용한 표면 처리를 포함하는 염료감응 태양전지의 상대전극 제조방법.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의하여 제조된
    염료감응 태양전지의 상대전극.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 상대전극은 질소로 도핑된 환원 그래핀의 두께가 0.2 내지 0.8 마이크로 미터인 염료감응 태양전지의 상대전극.
  20. 제 18 항에 의한 염료감응 태양전지의 상대전극을 포함하는 염료감응형 태양전지.
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