KR20240100929A - Intergrated device of solar cell and supercapacitor and its manufacturing method - Google Patents

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KR20240100929A
KR20240100929A KR1020220183096A KR20220183096A KR20240100929A KR 20240100929 A KR20240100929 A KR 20240100929A KR 1020220183096 A KR1020220183096 A KR 1020220183096A KR 20220183096 A KR20220183096 A KR 20220183096A KR 20240100929 A KR20240100929 A KR 20240100929A
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supercapacitor
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KR1020220183096A
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김현욱
한성옥
변세기
유정준
이청
이학주
송희은
강민구
이상희
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한국에너지기술연구원
재단법인 파동에너지 극한제어 연구단
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 제1 전극, 제2 전극, 및 전해질층을 포함하는 슈퍼커패시터; 및 상기 제2 전극의 집전체 상에 구비되는 태양전지;를 포함하고, 상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재가 적층되어 있고, 상기 전해질층은 겔 폴리머 전해질에 담지된 분리막으로 형성되어, 상기 제1 전극재 상에 적층되어 있으며, 상기 전해질층 상에 제2 전극재가 적층되어 있고, 상기 제2 전극재 상에 제2 전극의 집전체가 적층되어 있으며, 상기 슈퍼커패시터 및 태양전지는 상기 제2 전극의 집전체를 공유하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자을 제공한다.One embodiment of the present invention includes a supercapacitor including a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer; and a solar cell provided on the current collector of the second electrode, wherein a first electrode material is stacked on the current collector of the first electrode, and the electrolyte layer is formed of a separator supported on a gel polymer electrolyte. , is laminated on the first electrode material, a second electrode material is laminated on the electrolyte layer, a current collector of the second electrode is laminated on the second electrode material, and the supercapacitor and the solar cell are An integrated device is provided, characterized in that the current collector of the second electrode is shared.

Description

태양전지와 슈퍼커패시터 일체형 소자 및 이의 제조방법 {Intergrated device of solar cell and supercapacitor and its manufacturing method}Integrated device of solar cell and supercapacitor and its manufacturing method {Integrated device of solar cell and supercapacitor and its manufacturing method}

본 발명은 태양전지와 슈퍼커패시터 일체형 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지와 슈퍼커패시터를 결합한 일체형 소자로 태양전지에서 받은 에너지를 슈퍼커패시터에 직접 저장하는 에너지 저장형 자율독립 일체형 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated device of a solar cell and a supercapacitor, and more specifically, to an integrated device combining a solar cell and a supercapacitor, an energy storage type autonomous independent integrated device that directly stores energy received from a solar cell in a supercapacitor, and manufacturing thereof. It's about method.

오늘날 세계적으로 산업화가 진행되면서 에너지 소비량과 온실가스 배출이 급격하게 증가하는 추세이다. 대한민국의 2014년 온실가스 총 배출량은 1990년도 293,100,000 톤에서 690,600,000 톤으로 135.6% 증가하였다. 온실가스 총 배출량의 86.7%는 에너지를 생산하는데 있어서 배출되는 양이다. 온실가스 배출량의 많은 부분을 차지하는 화력 발전은 다량의 오염물질을 배출하여 환경에 악영향을 끼친다.Today, as industrialization progresses globally, energy consumption and greenhouse gas emissions are rapidly increasing. Korea's total greenhouse gas emissions in 2014 increased by 135.6% from 293,100,000 tons in 1990 to 690,600,000 tons. 86.7% of total greenhouse gas emissions are emitted from producing energy. Thermal power generation, which accounts for a large portion of greenhouse gas emissions, has a negative impact on the environment by emitting large amounts of pollutants.

급격히 증가된 온실가스 배출량은 지구의 사막화를 초래하며 세계인구의 1/5과 지구 토지의 1/3이 이에 영향을 받을 것으로 예상된다. 사막화에서 야기된 황사가 지속적으로 유입됨으로써 국민들의 환경에 대한 관심이 꾸준히 증가하고 있다. 또한 러시아의 체르노빌 원전 사고와 일본의 원자력 발전소 붕괴로 원자력 발전소의 폐지와 환경에 부정적 영향을 끼치는 화력 발전소 감소의 필요성이 같이 부상 되면서 기존의 화력과 원자력 발전을 신재생 에너지 발전으로 대체하는 친환경 전원믹스가 대두되고 있다. 신재생 에너지 중 태양광 발전은 무한한 태양에너지를 사용하는 것이 가능하여 미래의 대체 에너지로 각광받고 있는 상황이다.Rapidly increased greenhouse gas emissions are expected to cause global desertification, affecting one-fifth of the world's population and one-third of the Earth's land. As yellow dust caused by desertification continues to flow in, people's interest in the environment is steadily increasing. In addition, with the Chernobyl nuclear accident in Russia and the collapse of a nuclear power plant in Japan, the need to abolish nuclear power plants and reduce thermal power plants that have a negative impact on the environment has emerged, leading to an eco-friendly power mix that replaces existing thermal and nuclear power generation with new and renewable energy generation. is emerging. Among new renewable energies, solar power generation is attracting attention as an alternative energy source for the future because it is possible to use infinite solar energy.

종래의 기술에 따르면, 한 시간 동안 지구상에 도달하는 태양광 에너지의 양은 인류의 연간 에너지 사용량에 약 2배가 될 정도로 막대한 자원이지만 다양한 환경적인 영향을 받아 효율적 이용이 매우 제한된다. 따라서 이러한 태양에너지를 저장하기 위한 태양전지는 깨끗하고 무한한 태양에너지를 가장 효율적인 에너지 형태로 직접 변환하기 때문에 지구상 어느 장소에서도 이용 가능하며, 에너지, 환경의 가장 근원적인 해결책이 될 것으로 기대되고 있다.According to conventional technology, the amount of solar energy reaching the Earth in one hour is a huge resource, approximately twice the annual energy use of mankind, but efficient use is very limited due to various environmental influences. Therefore, solar cells for storing solar energy can be used anywhere on the planet because they directly convert clean and infinite solar energy into the most efficient form of energy, and are expected to be the most fundamental solution to energy and the environment.

대한민국은 2030년까지 누적 설비용량 30.8GW을 설치하여 재생에너지 발전량 비중을 20%로 끌어올리겠다는 공격적인 목표를 가지고 있다. 이후 에너지시장 및 탄소전환 정책에 따라 2019년 제3차 녹색성장 5개년 계획, 제3차 에너지기본계획, 제4차 에너지기술개발 계획, 한국판 뉴딜 정책 등이 잇따라 발표되었다. 2020년 제5차 신재생에너지 기술개발 및 이용보급 기본계획에 따르면 2034년 재생에너지 보급을 통한 온실가스 감축량은 6천 9백만 tCO₂(이산화탄소톤)를 목표로 하고 있는데, 이는 약 60억 그루의 나무를 심는 것과 맞먹는 효과이다. 최근에는 2050년 탄소중립 추진전략에 따라 중장기 전략을 수립하고 이를 위해 기존기술의 한계를 극복할 수 있는 태양광 입지 다변화에 관한 요구가 증대되고 있다. 이러한 측면에서 태양광 발전의 경우 셀 및 모듈의 고효율, 고출력에 관한 요구가 제기되고 있으며, 기존 p-type 결정질 실리콘 태양전지에서 고효율에 더 효과적인 n-type 실리콘 태양전지로의 변화 움직임이 포착되고 있다.Korea has an aggressive goal of installing a cumulative installed capacity of 30.8GW by 2030 and increasing the proportion of renewable energy generation to 20%. Afterwards, in accordance with the energy market and carbon conversion policy, the 3rd Five-Year Green Growth Plan, 3rd Energy Basic Plan, 4th Energy Technology Development Plan, and Korean New Deal policy were successively announced in 2019. According to the 5th Basic Plan for Development and Use of Renewable Energy Technology in 2020, the greenhouse gas reduction through renewable energy supply in 2034 is targeted at 69 million tCO₂ (tons of carbon dioxide), which is equivalent to about 6 billion trees. It has an effect equivalent to planting a tree. Recently, there is an increasing demand for establishing mid- to long-term strategies in accordance with the 2050 carbon neutrality strategy and diversifying solar power locations to overcome the limitations of existing technologies. In this respect, in the case of solar power generation, demands for high efficiency and high output of cells and modules are being raised, and a shift from existing p-type crystalline silicon solar cells to n-type silicon solar cells, which are more effective in high efficiency, is being detected. .

태양전지는 입사된 태양광에 의해 반도체 내부에서 생성된 전자와 정공이 p-n접합부의 전기장에 의해 외부로 연결된 부하로 흐르게 되어 전력을 공급하는 장치로서, P형 반도체, N 형 반도체 중 사용하는 반도체의 종류에 따라 태양전지의 종류가 달라지게 된다.A solar cell is a device that supplies power by allowing electrons and holes generated inside a semiconductor by incident sunlight to flow to an externally connected load by the electric field of the p-n junction. The type of solar cell varies depending on the type.

태양전지에 의해 변환된 전기를 저장하는 전기에너지 저장장치로서, Ni-MH 전지, Ni-Cd 전지, 납축전지 및 리튬 이차전지와 같은 이차전지와, 높은 출력 밀도를 가지면서 충방전 수명이 무제한에 가까운 슈퍼커패시터(super capacitor), 알루미늄 전해 커패시터 및 세라믹 커패시터 등이 있다.It is an electric energy storage device that stores electricity converted by solar cells, and has a high output density and unlimited charge/discharge lifespan for secondary batteries such as Ni-MH batteries, Ni-Cd batteries, lead acid batteries, and lithium secondary batteries. Nearby are super capacitors, aluminum electrolytic capacitors, and ceramic capacitors.

슈퍼커패시터는 기존에 사용되고 있는 2차전지에 비해 내구성이 좋고 내부 저항이 작으며 효율이 높고 에너지 밀도가 큰 장점을 가지고 있다. 슈퍼커패시터 충전전류는 2차전지의 10배 이상 높으므로 충전시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 경제적인 면에서 볼 때 유지보수 비용도 효과적으로 절감할 수 있으며, 특히 태양광 발전시스템의 경우 충전 및 방전과정이 거듭 반복됨으로 수명이 긴 에너지저장소가 필요하다. 슈퍼커패시터의 허용 충방전 횟수는 50만회이상으로 리튬전지의 500배, 니켈카드뮴 전지의 1000배 이상 된다. 따라서 태양광 발전시스템에 이차전지를 사용할 경우 수명은 수년정도 되지만 슈퍼커패시터인 경우 수 십 년 이상으로 추정된다. 또한 종래의 이차전지는 완전방전의 경우 배터리의 파손이 우려되지만 슈퍼커패시터는 완전 방전되어도 무방하다.Supercapacitors have the advantages of good durability, low internal resistance, high efficiency, and high energy density compared to existing secondary batteries. The charging current of a supercapacitor is more than 10 times higher than that of a secondary battery, so the charging time can be significantly shortened. From an economic perspective, maintenance costs can be effectively reduced, and in particular, in the case of solar power generation systems, energy storage with a long lifespan is required because the charging and discharging process is repeated repeatedly. The allowable number of charge and discharge cycles of a supercapacitor is more than 500,000 times, which is 500 times that of a lithium battery and 1,000 times that of a nickel cadmium battery. Therefore, when secondary batteries are used in solar power generation systems, the lifespan is approximately several years, but for supercapacitors, the lifespan is estimated to be several decades or more. In addition, there is a risk of damage to the battery in case of a complete discharge of a conventional secondary battery, but a supercapacitor can be safely discharged even if it is completely discharged.

이러한 슈퍼커패시터의 특성을 활용하면, 신재생 에너지 발전 및 전기자동차, 스마트 그리드 분야에 가장 적합한 저장 장치로 기대되며, 4차 산업혁명과 IoT 전자기기의 발전이 눈앞에 다가오면서 더욱더 다양한 전자 회로와 전원 공급 제품들이 우리의 삶에 다양하게 적용될 수 있어 신재생 에너지 분야에 새로운 에너지 저장장치로 주목받고 있다.By utilizing these characteristics of supercapacitors, it is expected to be the most suitable storage device for renewable energy generation, electric vehicles, and smart grid fields. As the 4th Industrial Revolution and the development of IoT electronic devices approach, more and more diverse electronic circuits and power sources will be used. Since the supplied products can be applied in a variety of ways to our lives, they are attracting attention as a new energy storage device in the renewable energy field.

세계 슈퍼커패시터 시장은 2020년 887백만 달러에서 연평균 13.5% 성장하여 2026년에는 1,896백만 달러의 시장을 형성할 것으로 전망되고 있으며, 2018년부터 5년 동안 시장규모가 6배 이상으로 급성장이 하고 있다. 세계적으로 녹색성장이 이슈가 되고 있고, 슈퍼커패시터는 스마트미터, 자동차, 중장비, 물류자동화장비, 통신장비, 신재생에너지 장비 등 다양한 분야로 적용이 확대되고 있어 슈퍼커패시터의 성장세는 지속될 전망이다The global supercapacitor market is expected to grow at an average annual rate of 13.5% from USD 887 million in 2020, forming a market worth USD 1,896 million in 2026, and the market size is growing rapidly, more than six times in five years from 2018. Green growth is becoming an issue globally, and the application of supercapacitors is expanding to various fields such as smart meters, automobiles, heavy equipment, logistics automation equipment, communication equipment, and new and renewable energy equipment, so the growth of supercapacitors is expected to continue.

본원의 발명에서 제안하는 태양전지-슈퍼커패시터 일체형소자는 광에너지를 전기에너지로 직접 저장하는 에너지 저장형 자율독립 일체형 전원으로 다양한 전자기기에 응용 가능하다. The solar cell-supercapacitor integrated device proposed in the invention of this application is an energy storage type autonomous independent integrated power source that directly stores light energy as electrical energy and can be applied to various electronic devices.

본 발명은 온도에 민감하며, 충전된 화학물질이 소모되면서 성능이 감소하며, 중금속 등이 포함되어 있는 폐 배터리가 부산물로 존재하는 기존의 배터리 충전 방식의 단점을 극복할 수 있는 슈퍼커패시터를 도입하였다. 태양광발전은 에너지원이나 부하의 변동에 민감하게 반응하기 때문에 출력전압의 변동 및 전력품질 저하가 자주 발생할 수 있으며, 이를 극복하기 위해 태양전지에 태양에너지를 저장하는데, 별도 제작된 태양전지와 슈퍼커패시터는 별도로 배선을 통해 연결해야 하는 번거로움이 있으며 이 때문에 발생하는 구조적인 효율을 위한 문제를 해결하고자 한다.The present invention introduces a supercapacitor that can overcome the disadvantages of the existing battery charging method, which is sensitive to temperature, performance decreases as charged chemicals are consumed, and waste batteries containing heavy metals etc. exist as by-products. . Since solar power generation reacts sensitively to changes in energy source or load, fluctuations in output voltage and deterioration in power quality can occur frequently. To overcome this, solar energy is stored in solar cells, using separately manufactured solar cells and super Capacitors have the inconvenience of having to be connected through separate wiring, and we want to solve the problems with structural efficiency that arise because of this.

본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 태양전지와 슈퍼커패시터 일체형 소자를 제공한다.The present invention was developed to solve the above-described problem, and an embodiment of the present invention provides a solar cell and supercapacitor integrated device.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 태양전지와 슈퍼커패시터 일체형 소자의 제조방법을 제공한다.Additionally, another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a solar cell and supercapacitor integrated device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은, 제1 전극, 제2 전극, 및 전해질층을 포함하는 슈퍼커패시터; 및 상기 제2 전극의 집전체 상에 구비되는 태양전지;를 포함하고, 상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재가 적층되어 있고, 상기 전해질층은 겔 폴리머 전해질에 담지된 분리막으로 형성되어, 상기 제1 전극재 상에 적층되어 있으며, 상기 전해질층 상에 제2 전극재가 적층되어 있고, 상기 제2 전극재 상에 제2 전극의 집전체가 적층되어 있으며, 상기 슈퍼커패시터 및 태양전지는 상기 제2 전극의 집전체를 공유하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자를 제공한다.As a technical means for achieving the above-mentioned technical problem, one aspect of the present invention includes a supercapacitor including a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer; and a solar cell provided on the current collector of the second electrode, wherein a first electrode material is stacked on the current collector of the first electrode, and the electrolyte layer is formed of a separator supported on a gel polymer electrolyte. , is laminated on the first electrode material, a second electrode material is laminated on the electrolyte layer, a current collector of the second electrode is laminated on the second electrode material, and the supercapacitor and the solar cell are An integrated device is provided, characterized in that the current collector of the second electrode is shared.

상기 일체형 소자의 태양전지가n-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 n-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 애노드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 캐소드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The solar cell of the integrated device is n-type, the current collector of the second electrode is used as the n-type side electrode of the solar cell and the anode of the supercapacitor, and the first electrode is the cathode of the supercapacitor. It may be characterized as being .

상기 일체형 소자의 태양전지가n-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 p-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 캐소드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 애노드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The solar cell of the integrated device is n-type, the current collector of the second electrode is used as the p-type side electrode of the solar cell and the cathode of the supercapacitor, and the first electrode is the anode of the supercapacitor. It may be characterized as being .

상기 일체형 소자의 태양전지가p-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 n-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 애노드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 캐소드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The solar cell of the integrated device is p-type, the current collector of the second electrode is used as the n-type side electrode of the solar cell and the anode of the supercapacitor, and the first electrode is the cathode of the supercapacitor. It may be characterized as being .

상기 일체형 소자의 태양전지가p-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 p-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 캐소드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 애노드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The solar cell of the integrated device is p-type, the current collector of the second electrode is used as the p-type side electrode of the solar cell and the cathode of the supercapacitor, and the first electrode is the anode of the supercapacitor. It may be characterized as being .

상기 제1전극 또는 제2전극의 집전체는 티타늄(Ti) 금속 집전체이거나, 기재 상에 80내지120nm두께로 티타늄(Ti)을 코팅한 집전체인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The current collector of the first or second electrode may be a titanium (Ti) metal current collector, or may be a current collector coated with titanium (Ti) on a substrate to a thickness of 80 to 120 nm.

상기 일체형 소자는 10회 내지 10,000회 연속 작동이 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 일체형 소자의 연속 작동 시 방전 용량은 100 내지 140 mF/cm2 인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The integrated device may be capable of continuous operation 10 to 10,000 times, and the discharge capacity during continuous operation of the integrated device may be 100 to 140 mF/cm2.

본 발명의 다른 일 측면은 태양전지와 슈퍼커패시터를 포함하는 일체형 소자의 제조방법;으로서, 제1 전극 및 제2 전극의 집전체를 각각 구비하는 단계(S1); 상기 제2 전극의 집전체 상부면에 태양전지를 구비하는 단계(S2); 상기 제2 전극의 집전체 하부면에 제2 전극재를 도포하여 제2 전극을 구비하고, 상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재를 도포하여 제1 전극을 구비하는 단계(S3); 전해질층을 준비하는 단계(S4); 및 상기 제1 전극, 전해질층, 제2 전극 순으로 적층하여 조립하는 단계(S5);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is a method of manufacturing an integrated device including a solar cell and a supercapacitor, comprising: providing current collectors for a first electrode and a second electrode, respectively (S1); providing a solar cell on the upper surface of the current collector of the second electrode (S2); Step (S3) of applying a second electrode material to the lower surface of the current collector of the second electrode to provide a second electrode, and applying a first electrode material to the current collector of the first electrode to provide a first electrode (S3) ; Preparing an electrolyte layer (S4); and a step (S5) of assembling the first electrode, the electrolyte layer, and the second electrode in that order.

상기 S1 단계에서, 상기 제1전극 및 제2전극의 집전체는 티타늄(Ti) 금속 집전체이거나, 80내지120nm두께로 티타늄(Ti)를 코팅하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In step S1, the current collectors of the first and second electrodes may be titanium (Ti) metal current collectors, or may be characterized by coating titanium (Ti) to a thickness of 80 to 120 nm.

상기 S2 단계에서, 제2전극의 집전체 상부면에 태양전지를 연결하여 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 S2 단계에서, 제1전극 집전체의 하부면, 제2전극 집전체의 하부면 및 태양전지의 상부면에 금속와이어를 연결 및 건조하는 것을 특징으로 하며, 상기 금속와이어는 구리(Cu), 알루니늄(Al), 주석(Sn), 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 와이어인 것을 특징으로 하며, 상기 금속와이어를 연결할 때 은 페이스트(Ag paste)를 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 S2단계에서, 50내지60℃, 1.5내지2.5시간 건조하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In step S2, a solar cell is connected to the upper surface of the current collector of the second electrode, and in step S2, the lower surface of the first electrode current collector, the lower surface of the second electrode current collector, and the solar cell are connected to the upper surface of the current collector of the second electrode. It is characterized by connecting and drying a metal wire to the upper surface of the battery, wherein the metal wire is a group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), gold (Au), and silver (Ag). characterized in that it is a wire of at least one metal selected from, and silver paste (Ag paste) is used when connecting the metal wire, and in step S2, it is dried at 50 to 60 ° C. for 1.5 to 2.5 hours. It may be characterized by:

상기 S3 단계에서, 도포되는 상기 제1 전극재 및 제2전극재의 재료 슬러리는 탄소계 활물질 70내지90중량비, 카본블랙 도전재 5내지15중량비, 불소화 고분자 바인더 5내지15 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In step S3, the material slurry of the first electrode material and the second electrode material applied is characterized in that it contains a carbon-based active material at a weight ratio of 70 to 90, a carbon black conductive material at a weight ratio of 5 to 15, and a fluorinated polymer binder at a weight ratio of 5 to 15. It may be.

상기 S3단계는 전극을 구비하는 단계 후 1차 및 2차 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 1차 건조 단계는 60내지80 ℃ 오븐에서 3시간 내지 5시간 건조하는 것을 특징으로 하며, 상기 2차 건조 단계는100내지120 ℃ 오븐에서 3시간 내지 5시간 건조하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The S3 step is characterized in that it includes a first and a second drying step after the step of providing the electrode, and the first drying step is characterized in that drying in an oven at 60 to 80 ° C. for 3 to 5 hours, The secondary drying step may be characterized by drying in an oven at 100 to 120° C. for 3 to 5 hours.

상기 S4단계에서, 전해질층은 겔 전해질과 유리섬유로 구성된 분리막으로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 겔 전해질은 폴리비닐 알코올(PVA)계 겔폴리머전해질이며, 상기 분리막은 650내지 700 μm의 두께인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In step S4, the electrolyte layer is characterized in that it is composed of a gel electrolyte and a separator composed of glass fiber, the gel electrolyte is a polyvinyl alcohol (PVA)-based gel polymer electrolyte, and the separator has a thickness of 650 to 700 μm. It may be a feature.

상기 분리막을 겔 전해질에 1시간 내지 24시간동안 담지하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. It may be characterized in that the separator is supported in the gel electrolyte for 1 hour to 24 hours.

상기 S5단계에서, 셀을 조립하는 단계 이후 셀 가장자리를 고분자 밀봉재로 밀폐하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In step S5, the cell edges may be sealed with a polymer sealant after the cell assembly step.

본 발명의 실시예에 따르면, According to an embodiment of the present invention,

태양전지에 슈퍼커패시터를 일체형으로 부착시켜 발전된 전력과 부하전력 사이의 차이를 슈퍼커패시터가 흡수 또는 방출함으로써 전력품질을 확보 가능하게 할 수 있다.By attaching a supercapacitor integrally to a solar cell, power quality can be secured by allowing the supercapacitor to absorb or release the difference between the generated power and the load power.

본 발명은 자율독립전원으로서, 태양전지에서 받은 에너지를 직접 슈퍼커패시터에 저장 가능하며, 제조된 일체형 소자는 10회 이상 연속 작동이 가능하게 할 수 있다.The present invention is an autonomous independent power source that can directly store energy received from a solar cell in a supercapacitor, and the manufactured integrated device can operate continuously for more than 10 times.

본 발명은 비연속적이고 불규칙적인 태양광에너지의 축적이 가능하며, 기존의 1차 전지의 환경적 문제 및 2차 전지의 성능을 개선시킬 수 있으며, 일체형 소자이기 때문에 휴대성 및 부착형 장치로 사용 가능할 수 있다.The present invention enables discontinuous and irregular accumulation of solar energy, can improve the environmental problems of existing primary batteries and the performance of secondary batteries, and is an integrated device, so it can be used as a portable and attachable device. It may be possible.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the description or claims of the present invention.

도 1은 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 구성 개요에 대한 대략적인 도면이다.
도 2는 태양전지- 슈퍼커패시터 일체형 소자의 제조방법을 나타낸 간략한 순서도이다.
도 3는 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 시작품을 제작한 것이다.
도 4은 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 구성도이다.
도 5는 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 전기화학적 CV(cyclic voltammetry) 측정 데이터를 나타낸 것이다.
도 6는 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 일체형 소자의 전기화학적 GCD(galvanostatic charge discharge) 특성 평가 데이터를 나타낸 것이다.
도 7은 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 I-V(Current-voltage) Curve 평가 데이터를 나타낸 것이다.
도 8은 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 전류밀도에 따른 일체형 소자의 방전 특성 평가 데이터를 나타낸 것이다.
도 9은 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 태양전지 충전시간에 따른 일체형소자의 방전 특성 평가 데이터를 나타낸 것이다.
도 10은 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 연속작동 구동 테스트 데이터를 나타낸 것이다.Figure 1 is a schematic diagram of the configuration of a solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 2 is a brief flowchart showing the manufacturing method of the solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 3 shows a prototype of a solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 4 is a configuration diagram of a solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 5 shows electrochemical CV (cyclic voltammetry) measurement data of the solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 6 shows electrochemical GCD (galvanostatic charge discharge) characteristic evaluation data of the solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 7 shows IV (Current-voltage) Curve evaluation data of the solar cell-supercapacitor integrated device.
Figure 8 shows evaluation data on the discharge characteristics of the solar cell-supercapacitor integrated device according to the current density of the integrated device.
Figure 9 shows evaluation data on the discharge characteristics of the solar cell-supercapacitor integrated device according to the solar cell charging time.
Figure 10 shows continuous operation driving test data of the solar cell-supercapacitor integrated device.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the present invention can be implemented in various different forms, and the present invention is not limited to the embodiments described herein, and the present invention is only defined by the claims to be described later.

덧붙여, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, the terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the entire specification of the present invention, 'including' a certain element means that other elements may be further included rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

본원의 제1 측면은, 제1 전극, 제2 전극, 및 전해질층을 포함하는 슈퍼커패시터; 및 상기 제2 전극의 집전체 상에 구비되는 태양전지;를 포함하고, 상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재가 적층되어 있고, 상기 전해질층은 겔 폴리머 전해질에 담지된 분리막으로 형성되어, 상기 제1 전극재 상에 적층되어 있으며, 상기 전해질층 상에 제2 전극재가 적층되어 있고, 상기 제2 전극재 상에 제2 전극의 집전체가 적층되어 있으며, 상기 슈퍼커패시터 및 태양전지는 상기 제2 전극의 집전체를 공유하는 것을 특징으로 하는, 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자를 제공한다.A first aspect of the present disclosure is a supercapacitor including a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer; and a solar cell provided on the current collector of the second electrode, wherein a first electrode material is stacked on the current collector of the first electrode, and the electrolyte layer is formed of a separator supported on a gel polymer electrolyte. , is laminated on the first electrode material, a second electrode material is laminated on the electrolyte layer, a current collector of the second electrode is laminated on the second electrode material, and the supercapacitor and the solar cell are A solar cell-supercapacitor integrated device is provided, characterized in that the current collector of the second electrode is shared.

이하, 본원의 제1 측면에 따른 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the solar cell-supercapacitor integrated device according to the first aspect of the present application will be described in detail.

본원의 일 구현예에 있어서, 도 3은 통해 상기 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 시작품의 제작된 형태를 나타낸 사진이다. 더 자세한 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 구성은 도 4에 나타낸 바와 같으며, 제1전극 집전체, 제1전극재, 전해질층 및 분리막, 제2전극 전극재, 제2전극 집전체, 태양전지 순으로 적층되어 있는 구조이다.In one embodiment of the present application, FIG. 3 is a photograph showing the manufactured form of a prototype of the solar cell-supercapacitor integrated device. The more detailed configuration of the solar cell-supercapacitor integrated device is as shown in Figure 4, and includes a first electrode current collector, first electrode material, electrolyte layer and separator, second electrode electrode material, second electrode current collector, and solar cell. It is a structure that is stacked in sequential order.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 일체형 소자의 태양전지가n-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 n-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 애노드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 캐소드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the solar cell of the integrated device is n-type, the current collector of the second electrode is used for the n-type side electrode of the solar cell and the anode of the supercapacitor, and the current collector of the second electrode is used for the n-type side electrode of the solar cell and the anode of the supercapacitor. The first electrode may be characterized as being a cathode of a supercapacitor.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 일체형 소자의 태양전지가n-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 p-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 캐소드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 애노드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the solar cell of the integrated device is n-type, the current collector of the second electrode is used as a p-type side electrode of the solar cell, and is used as a cathode of the supercapacitor, The first electrode may be characterized as being the anode of a supercapacitor.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 일체형 소자의 태양전지가p-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 n-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 애노드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 캐소드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the solar cell of the integrated device is p-type, the current collector of the second electrode is used for the n-type side electrode of the solar cell, and is used for the anode of the supercapacitor, The first electrode may be characterized as being a cathode of a supercapacitor.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 일체형 소자의 태양전지가p-type이고, 상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 p-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 캐소드에 사용되고, 상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 애노드인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the solar cell of the integrated device is p-type, the current collector of the second electrode is used as a p-type side electrode of the solar cell, and is used as a cathode of the supercapacitor, The first electrode may be characterized as being the anode of a supercapacitor.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 태양전지는 p-type 태양전지와 n-type 태양전지로 구분할 수 있다. p-type 태양전지는 다결정 구조의 태양전지로서, 폴리 실리콘 재료를 사각지대에 넣고 고온 압축하여 덩어리를 얇게 잘라 만든 것이다. 제작이 단결정에 비해 간단하여 생산원가 저렴한 반면, 전환효율이 단결정보다 떨어진다는 단점이 있다.In one embodiment of the present application, the solar cell can be divided into a p-type solar cell and an n-type solar cell. A p-type solar cell is a solar cell with a polycrystalline structure, made by putting polysilicon material in a blind area and compressing it at high temperature to cut the mass into thin pieces. Although manufacturing is simpler than single crystal and the production cost is low, it has the disadvantage that conversion efficiency is lower than single crystal.

본원의 일 구현예에 있어서, n-type 태양전지는 단결정 구조의 태양전지로서, 폴리 실리콘 재료를 얇게 잘라 만든 것이다. 원자가 규칙적으로 배열되어 있어 전자 이동 흐름이 좋으며, 셀 전, 후면에 빛을 흡수할 수 있도록 양면발전 구조로 있으며, 설치 면적에 비해 고효율로 좁은 공간에서 주로 사용한다는 장점이 있지만, 생산과정이 복잡하고 까다로워 가격이 비싸다는 단점이 있다.In one embodiment of the present application, the n-type solar cell is a solar cell with a single crystal structure, made by cutting polysilicon material into thin sheets. The atoms are arranged regularly, allowing for good electron flow, and it has a double-sided power generation structure to absorb light at the front and back of the cell. It has the advantage of being mainly used in small spaces due to its high efficiency compared to the installation area, but the production process is complicated and The downside is that it is difficult and expensive.

본원의 일 구현예에 있어서, 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 간략한 구성 개요에 대해서 도 1을 통해 나타냈다.In one embodiment of the present application, a brief configuration outline of the solar cell-supercapacitor integrated device is shown in FIG. 1.

본원의 일 구현예에 있어서, 본원의 슈퍼커패시터 제1전극 또는 제2전극의 집전체로서 사용되는 집전체는 알루미늄, 스텐레스, 티타늄, 탄탈, 니오브, 구리, 니켈, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상을 주로 사용하며, 이 중 가장 바람직하게는 티타늄(Ti) 금속 집전체를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present application, the current collector used as the current collector of the first or second electrode of the supercapacitor of the present application is selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, titanium, tantalum, niobium, copper, nickel, and alloys thereof. One or more selected types are mainly used, and the most preferred of these is a titanium (Ti) metal current collector.

본원의 일 구현예에 있어서, 본원의 슈퍼커패시터 제1전극 또는 제2전극의 집전체로서 사용되는 집전체는 스파터(sputter)를 사용해서 태양전지의 n-type면 또는 태양전지의 p-type면에 티타늄(Ti)를 코팅된 집전체를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present application, the current collector used as the current collector of the first or second electrode of the supercapacitor of the present application is the n-type side of the solar cell or the p-type side of the solar cell using a sputter. A current collector coated with titanium (Ti) can be used.

본원의 일 구현예에 있어서, 티타늄(Ti)를 코팅된 집전체는 70nm 또는 그 이상, 75 nm 또는 그 이상, 80 nm 또는 그 이상, 85 nm 또는 그 이상, 90 nm 또는 그 이상, 95 nm 또는 그 이상일 수 있고, 130 nm 또는 그 이하, 125 nm 또는 그 이상, 120nm또는 그 이하, 115 nm 또는 그 이하, 110 nm 또는 그 이하, 105 nm 또는 그 이하일 수 있으며 가장 바람직하게는 95 nm 내지 105 nm 두께로 티타늄(Ti)을 코팅한 집전체인 것을 특징으로 할 수 있다. 상술한 범위 미만으로 코팅된 경우, 충분한 전기전도성을 나타내지 못하여 집전체로서의 역할을 할 수 없을 수 있으며, 상술한 범위를 초과하여 코팅된 경우, 두껍게 코팅된 집전체 자체의 부피 및 무게가 커지게 되어 한정된 크기를 가지는 소자에 비효율적이며, 전지용량이 저하되고 비경제적일 수 있다.In one embodiment of the present application, the current collector coated with titanium (Ti) has a thickness of 70 nm or more, 75 nm or more, 80 nm or more, 85 nm or more, 90 nm or more, 95 nm or more. It may be 130 nm or less, 125 nm or more, 120 nm or less, 115 nm or less, 110 nm or less, 105 nm or less, and most preferably 95 nm to 105 nm. It may be characterized as a current collector coated with titanium (Ti) to a thick thickness. If the coating is below the above-mentioned range, it may not exhibit sufficient electrical conductivity and may not be able to function as a current collector, and if it is coated beyond the above-mentioned range, the volume and weight of the thickly coated current collector itself will increase. It is inefficient for devices of limited size, reduces battery capacity, and may be uneconomical.

본원의 일 구현예에 따르면, 도 10을 통해 상기 일체형 소자의 연속 작동에 대한 데이터를 나타내었다. 상기 일체형 소자는 10회 내지 10,000 회 연속 작동이 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 일체형 소자의 연속 작동 시 방전 용량은 100 내지 140 mF/cm2 인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present application, data on continuous operation of the integrated device is shown in FIG. 10. The integrated device may be capable of continuous operation 10 to 10,000 times, and the discharge capacity during continuous operation of the integrated device may be 100 to 140 mF/cm2.

본원의 제2 측면은,The second aspect of the present application is,

태양전지와 슈퍼커패시터를 포함하는 일체형 소자의 제조방법;으로서, 제1 전극 및 제2 전극의 집전체를 각각 구비하는 단계(S1); 상기 제2 전극의 집전체 상부면에 태양전지를 구비하는 단계(S2); 상기 제2 전극의 집전체 하부면에 제2 전극재를 도포하여 제2 전극을 구비하고, 상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재를 도포하여 제1 전극을 구비하는 단계(S3); 전해질층을 준비하는 단계(S4); 및 상기 제1 전극, 전해질층, 제2 전극 순으로 적층하여 조립하는 단계(S5);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 제조방법을 제공한다.A method of manufacturing an integrated device including a solar cell and a supercapacitor, comprising: providing current collectors for a first electrode and a second electrode (S1); providing a solar cell on the upper surface of the current collector of the second electrode (S2); Step (S3) of applying a second electrode material to the lower surface of the current collector of the second electrode to provide a second electrode, and applying a first electrode material to the current collector of the first electrode to provide a first electrode (S3) ; Preparing an electrolyte layer (S4); and a step (S5) of assembling the first electrode, the electrolyte layer, and the second electrode in that order.

본원의 제1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제1 측면에 대해 설명한 내용은 제2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Detailed description of parts overlapping with the first aspect of the present application has been omitted, but the content described with respect to the first aspect of the present application can be applied equally even if the description is omitted in the second aspect.

이하, 본원의 제2 측면에 따른 태양전지-슈퍼커패시터 일체형 소자의 제조방법에 대해 도 2를 통해 나타낸 순서도와 함께 보다 더 자세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the solar cell-supercapacitor integrated device according to the second aspect of the present application will be described in more detail along with the flow chart shown in FIG. 2.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S2 단계에서, 제2전극의 집전체 상부면에 태양전지를 연결하여 구비하는 것을 특징으로 하며, 제1전극 집전체의 하부면, 제2전극 집전체의 하부면 및 태양전지의 상부면에 금속와이어를 연결 및 건조하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present application, in step S2, a solar cell is connected to the upper surface of the current collector of the second electrode, the lower surface of the first electrode current collector, and the lower surface of the second electrode current collector. It is characterized by connecting and drying a metal wire to the surface and the upper surface of the solar cell.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속와이어는 구리(Cu), 알루니늄(Al), 주석(Sn), 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 와이어인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 구리와이어를 사용하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the metal wire is a wire of at least one metal selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), gold (Au), and silver (Ag). It is characterized by, and most preferably, copper wire may be used.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속와이어를 연결할 때 은 페이스트(Ag paste)를 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 S2단계에서, 50내지60℃, 1.5내지2.5시간 건조하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상술한 온도와 시간 범위 미만일 경우, 건조가 제대로 이루어지지 않아 금속 와이어의 접합이 제대로 이루어 지지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, silver paste (Ag paste) is used when connecting the metal wire, and in step S2, it may be characterized by drying at 50 to 60 ° C. for 1.5 to 2.5 hours. there is. If the temperature and time are below the above-mentioned temperature and time range, drying may not occur properly and the metal wire may not be properly bonded.

다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S3 단계에서, 도포되는 상기 제1 전극재 및 제2전극재의 재료 슬러리는 탄소계 활물질 70내지90중량비, 카본블랙 도전재 5내지15중량비, 불소화 고분자 바인더 5내지15 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.Next, in one embodiment of the present application, in step S3, the material slurry of the first electrode material and the second electrode material applied includes 70 to 90 weight ratio of carbon-based active material, 5 to 15 weight ratio of carbon black conductive material, and fluorinated polymer. It may be characterized in that it contains a binder in a weight ratio of 5 to 15.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소계 활물질은 YP50-F 활물질, YP80-F 활물질, YPS 활물질, NY1251H 활물질, NK261H활물질 및 RP-20 활물질로부터 선택된 적어도 하나의 탄소계 활물질인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 YP50-F 활물질인 것을 사용하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the carbon-based active material is characterized in that it is at least one carbon-based active material selected from YP50-F active material, YP80-F active material, YPS active material, NY1251H active material, NK261H active material, and RP-20 active material, Most preferably, YP50-F active material may be used.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 카본블랙 도전재는 케첸 블랙(Ketjen balck)(상표명, Ketjen Black International Company 제조), Super C(상표명, Timcal Graphite & Carbon Inc. 제조), Super P(상표명, Timcal Graphite & Carbon Inc. 제조), VGCF(Vapor grown cabon fiber), CNTs(Cabon nanotube) 등과 같은 탄소 소재 도전재로부터 선택된 적어도 하나의 카본 블랙 도전재인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 입자 형태의 도전재인 Super-P도전재를 사용하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the carbon black conductive material is Ketjen balck (trade name, manufactured by Ketjen Black International Company), Super C (trade name, manufactured by Timcal Graphite & Carbon Inc.), Super P (trade name, Timcal Graphite) & Carbon Inc.), VGCF (Vapor grown cabon fiber), CNTs (Carbon nanotube), etc., and is characterized in that it is at least one carbon black conductive material selected from carbon-based conductive materials such as Super, which is most preferably a particle-shaped conductive material. -P may be using a conductive material.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 불소화 고분자 바인더는 PTFE 바인더(polytetrafluoroethylene), PVF바인더(Poly(vinyl fluoride), PVDF바인더(poly(vinylidene fluoride)), FEP 바인더(fluorinated ethylene-propylene), ETFE 바인더(poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene) 및 PFA 바인더(perfluoroalkoxy)로부터 선택된 적어도 하나의 불소화 고분자 바인더인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 PVDF 바인더를 사용하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the fluorinated polymer binder is a PTFE binder (polytetrafluoroethylene), a PVF binder (poly(vinyl fluoride), a PVDF binder (poly(vinylidene fluoride)), a FEP binder (fluorinated ethylene-propylene), and an ETFE binder ( It is characterized by at least one fluorinated polymer binder selected from poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene) and PFA binder (perfluoroalkoxy), and most preferably, a PVDF binder may be used.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S3단계는 전극을 구비하는 단계 후 1차 및 2차 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 1차 건조 단계는 60내지80 ℃, 가장 바람직하게는 65내지75℃ 오븐에서 3시간 내지 5시간 가장 바람직하게는 3.5시간 내지 4.5시간 건조하는 것을 특징으로 하며, 상기 2차 건조 단계는100내지120 ℃, 가장 바람직하게는 105내지115℃ 오븐에서 3시간 내지 5시간, 가장 바람직하게는 3.5시간 내지 4.5시간 건조하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상술한 범위 미만일 경우, 건조가 제대로 이루어지지 않아 일체형 소자의 내구성이 감소할 수 있다.In one embodiment of the present application, step S3 is characterized in that it includes a first and a second drying step after the step of providing an electrode, and the first drying step is performed at 60 to 80° C., most preferably at 65 to 65° C. Characterized by drying in an oven at 75°C for 3 to 5 hours, most preferably for 3.5 to 4.5 hours, and the secondary drying step is performed in an oven at 100 to 120°C, most preferably for 3 to 5 hours at 105 to 115°C. It may be characterized by drying for a period of time, most preferably 3.5 to 4.5 hours. If it is less than the above-mentioned range, drying may not occur properly and the durability of the integrated device may decrease.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S4단계에서, 전해질층은 겔 전해질과 유리섬유로 구성된 분리막으로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 겔 전해질은 폴리비닐 알코올(PVA)계 겔폴리머전해질인 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present application, in step S4, the electrolyte layer is characterized in that it is composed of a separator composed of a gel electrolyte and glass fiber, and the gel electrolyte is characterized in that it is a polyvinyl alcohol (PVA)-based gel polymer electrolyte. You can.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 겔폴리머전해질은 poly(vinyl alcohol) (PVA), poly(acrylic acid) (PAA), potassium polyacrylate (PAAK), poly(ethyl oxide) (PEO), poly(methylmethacrylate) (PMMA), poly(ether ether ketone) (PEEK), poly(acrylonitrile)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(acrylonitrile) (PAN-b-PEG-bPAN) 및poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)(PVDF-HFP)로부터 선택된 적어도 하나의 겔폴리머전해질인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 PVA(polyvinyl alcohol)을 사용하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the gel polymer electrolyte is poly(vinyl alcohol) (PVA), poly(acrylic acid) (PAA), potassium polyacrylate (PAAK), poly(ethyl oxide) (PEO), and poly(methylmethacrylate). (PMMA), poly(ether ether ketone) (PEEK), poly(acrylonitrile)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(acrylonitrile) (PAN-b-PEG-bPAN) and poly(vinylidene fluoride-co- It is characterized by at least one gel polymer electrolyte selected from hexafluoropropylene (PVDF-HFP), and most preferably, polyvinyl alcohol (PVA) is used.

상기 분리막은 바람직하게는 유리섬유 부직포(glass microfiber filter)　분리막을 사용하며 1x1 cm2면적으로 하며, 650내지 700 μm의 두께인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상술한 범위 미만인 경우, 겔 전해질과의 분리막으로서의 역할을 충분히 이행할 수 없을 수 있으며, 상술한 범위를 초과한 경우, 두껍게 담지된 분리막의 자체의 부피 및 무게가 커지게 되어 한정된 크기를 가지는 소자에 비효율적이며 비경제적일 수 있다.The separator preferably uses a glass microfiber filter separator, has an area of 1x1 cm 2 , and may be characterized by a thickness of 650 to 700 μm. If it is less than the above-mentioned range, it may not be able to sufficiently fulfill its role as a separator with the gel electrolyte, and if it exceeds the above-mentioned range, the volume and weight of the thickly supported separator itself will increase, making it difficult for devices with limited sizes. It can be inefficient and uneconomical.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분리막을 겔 전해질에 1 시간 내지 48시간, 12 시간 내지 36시간, 22시간 내지 24시간, 또는 더 바람직하게는 1시간 내지 24시간동안 담지하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상술한 범위 초과인 경우 불필요하게 담지 시간이 길어져 비효율적이며, 상술한 범위 미만인 경우, 겔 전해질이 충분하게 담지가 이루어지지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the separator is supported in the gel electrolyte for 1 hour to 48 hours, 12 hours to 36 hours, 22 hours to 24 hours, or more preferably 1 hour to 24 hours. You can. If it exceeds the above-mentioned range, the loading time is unnecessarily long and is inefficient, and if it is below the above-mentioned range, the gel electrolyte may not be sufficiently supported.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 S5단계에서, 셀을 조립하는 단계 이후 셀 가장자리를 고분자 밀봉재로 밀폐하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 고분자 밀봉재는 에틸렌초산비닐공중합체(EVA, ethylene vinyl acetate)를 사용하는 것을 특징으로 하며, 조립된 일체형 소자는 셀 조립 후 셀 가장자리를 에틸렌초산비닐공중합체(EVA, ethylene vinyl acetate)로 밀폐하여 전해질이 손실되지 않게 일체형 소자 시작품을 제작하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present application, in step S5, the edge of the cell may be sealed with a polymer sealant after assembling the cell. The polymer sealing material is characterized by using ethylene vinyl acetate (EVA, ethylene vinyl acetate), and the assembled integrated device is sealed with the edges of the cell with ethylene vinyl acetate (EVA) after cell assembly. It may be characterized by manufacturing an integrated device prototype without loss of electrolyte.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예 1: 일체형 소자의 구성Example 1: Configuration of an integrated device

n-type 태양전지의 n-type 면에 sputter를 사용해서 100 nm 두께로 티타늄(Ti)을 코팅하여 음극 집전체를 제작한다. 양극 집전체는 Ti 금속 집전체를 사용한다. 양쪽 Ti 집전체 및 태양전지 p-type면의 전극에 Ag paste를 사용하여 Cu wire를 연결하고 55℃에서 2h 건조한다. 양쪽 Ti 집전체에 전극재료 슬러리 (YP50-F 활물질 : Super-P 도전재 : PVDF 바인더 = 80:10:10 중량비)를 균일하게 도포 후 70 ℃ 오븐에서 4시간 1차 건조 하고 110 ℃ 진공오븐에서 4시간 2차 건조한다. H3PO4 5g, PVA 5g, H2O 50mL를 85℃에서 교반하여 겔 전해질을 제조한다.675 μm 두께 유리섬유 부직포(glass microfiber filter)　분리막 (1x1 cm2)을 겔 전해질에 24시간 동안 담지하여 겔 전해질이 내포된 분리막을 제조한다. 위에서 제조된 양쪽 전극 및 분리막을 조립하여 일체형 소자를 구성한다. 셀 조립 후 셀 가장자리를 EVA (ethylene vinyl acetate)로 밀폐하여 전해질이 손실되지 않게 일체형 소자 시작품을 제작한다.A negative electrode current collector is manufactured by coating titanium (Ti) to a thickness of 100 nm using a sputter on the n-type side of an n-type solar cell. The positive electrode current collector uses a Ti metal current collector. Connect the Cu wire to both Ti current collectors and the electrode on the p-type side of the solar cell using Ag paste and dry at 55°C for 2 hours. Evenly apply electrode material slurry (YP50-F active material: Super-P conductive material: PVDF binder = 80:10:10 weight ratio) on both Ti current collectors, first dry in an oven at 70°C for 4 hours, and then in a vacuum oven at 110°C. Dry a second time for 4 hours. A gel electrolyte was prepared by stirring 5 g of H3PO4, 5 g of PVA, and 50 mL of H2O at 85°C. A 675 μm thick glass microfiber filter (1x1 cm2) was soaked in the gel electrolyte for 24 hours to form a gel electrolyte-encapsulated membrane. Manufacture a separation membrane. An integrated device is formed by assembling both electrodes and separators manufactured above. After assembling the cell, the edges of the cell are sealed with EVA (ethylene vinyl acetate) to manufacture an integrated device prototype to prevent loss of electrolyte.

실험예 1: 일체형 소자의 전기화학적 CV(cyclic voltammetry) 측정Experimental Example 1: Electrochemical CV (cyclic voltammetry) measurement of integrated device

일체형 소자의 배터리 특성을 파악하기 위해서 전기화학적 순환 전압전류법(CV, cyclic voltammetry)을 측정하여 결과 데이터를 도 5에 나타내었다. CV 그래프는 0 내지 0.4V 전압범위에서 주사 속도(scan rate)를 1mV/s, 3 mV/s, 5mV/s로 변화시키면서 측정했다. 각각의 CV 그래프는 직사각형의 형태를 보였는데 이는 YP50-F 활성탄이 이온을 물리적으로 저장해서 나타나는 전형적인 EDLC (electrical double layer capacitor) 형태이다. 계산된 전기화학적 정전 용량은 5mV/s에서 84.7mF/cm2 이다.In order to determine the battery characteristics of the integrated device, electrochemical cyclic voltammetry (CV) was measured, and the resulting data is shown in FIG. 5. The CV graph was measured while changing the scan rate to 1mV/s, 3 mV/s, and 5mV/s in the voltage range of 0 to 0.4V. Each CV graph showed a rectangular shape, which is a typical EDLC (electrical double layer capacitor) shape in which YP50-F activated carbon physically stores ions. The calculated electrochemical capacitance is 84.7mF/cm2 at 5mV/s.

실험예 2: 일체형 소자의 전기화학적 GCD(galvanostatic charge discharge) 특성 평가Experimental Example 2: Evaluation of electrochemical GCD (galvanostatic charge discharge) characteristics of integrated device

도 6의 결과데이터는 일체형 소자의 전기화학적 GCD(galvanostatic charge discharge)는 0 내지 0.55V 전압범위에서 전류밀도를0.1, 0,2, 0.3, 0.5, 1.0 mA/cm2로 변화시키면서 측정한 데이터를 나타낸 것이다. 방전용량은 C=It/V*2 식 (I: 전류밀도, t: 방전시간, V: 작동전압)으로 계산되었다. 0.1mA/cm2에서 123.64mF/cm2의 방전용량을 보였고 1mA/cm2에서 76.4mF/cm2의 방전용량을 보였다.The result data in Figure 6 shows the electrochemical GCD (galvanostatic charge discharge) of the integrated device measured while changing the current density to 0.1, 0,2, 0.3, 0.5, and 1.0 mA/cm2 in the voltage range of 0 to 0.55V. will be. Discharge capacity was calculated using the formula C=It/V*2 (I: current density, t: discharge time, V: operating voltage). It showed a discharge capacity of 123.64mF/cm2 at 0.1mA/cm2 and 76.4mF/cm2 at 1mA/cm2.

실험예 3: I-V(Current-voltage) Curve 평가Experimental Example 3: I-V (Current-voltage) Curve Evaluation

도 7을 통해서, 일체형소자의 태양전지가 구동하는지 확인할 수 있다. 5m V/s의 주사 속도(scan rate) IV 특성을 확인한 결과, 일체형 소자의 태양전지가 정상 작동되는 것을 확인할 수 있다.Through Figure 7, it can be confirmed whether the solar cell of the integrated device is operating. As a result of checking the scan rate IV characteristics of 5m V/s, it was confirmed that the solar cell of the integrated device was operating normally.

실험예 4: 전류밀도에 따른 일체형 소자의 방전 특성 평가Experimental Example 4: Evaluation of discharge characteristics of integrated device according to current density

일체형소자에 100초 광 충전 후 전류밀도를 다르게 하여 방전용량을 측정한 데이터를 도 8에 나타내었다.Data on discharge capacity measured at different current densities after 100 seconds of optical charging of the integrated device are shown in Figure 8.

solar simulator의 장비를 사용하여 100 초 충전 후 0.1 mA/cm2 전류밀도로 방전시킨 결과, 방전시간은 대략 284초였으며 용량은 132.1 mF/cm2 로 측정되었다. 동일한 100 초 충전 후 0.5 mA/cm2 전류밀도로 방전시킨 결과, 방전시간은 13초였으며 용량은 65.0 mF/cm2 로 측정되었다.As a result of discharging at a current density of 0.1 mA/cm 2 after charging for 100 seconds using solar simulator equipment, the discharge time was approximately 284 seconds and the capacity was measured to be 132.1 mF/cm 2 . As a result of discharging at a current density of 0.5 mA/cm 2 after charging for the same 100 seconds, the discharge time was 13 seconds and the capacity was measured to be 65.0 mF/cm 2 .

실험예 5: 태양전지 충전시간에 따른 일체형소자의 방전 특성 평가Experimental Example 5: Evaluation of discharge characteristics of integrated device according to solar cell charging time

도 9를 통하여 태양전지 충전시간에 따른 일체형소자의 방전 특정 평가데이터를 나타냈다.Figure 9 shows the discharge specific evaluation data of the integrated device according to the solar cell charging time.

도 9의 왼쪽 그래프를 통해, 일체형 소자에 30, 60, 100, 200초 충전 후 0.1mA/cm2 전류밀도에서 전압 변화를 측정하여 나타냈다. 도 9의 오른쪽 그래프를 통해, 충전시간에 따른 방전 용량을 계산한 결과 100초 충전했을 때 132.1mF/cm2 로 가장 높은 방전용량을 보이는 것을 알 수 있다.The graph on the left of FIG. 9 shows the voltage change measured at a current density of 0.1 mA/cm 2 after charging the integrated device for 30, 60, 100, and 200 seconds. Through the graph on the right of FIG. 9, as a result of calculating the discharge capacity according to the charging time, it can be seen that the highest discharge capacity is 132.1 mF/cm 2 when charged for 100 seconds.

실험예 6: 일체형 소자의 연속 작동 평가Experimental Example 6: Continuous operation evaluation of integrated device

도 10을 통하여, 일체형 소자의 연속 작동을 평가한 데이터를 나타냈다.Through Figure 10, data evaluating the continuous operation of the integrated device is shown.

도 10의 왼쪽 그래프를 통해, 일체형 소자를100초 충전 후 0.1mA/cm2에서 방전 특성 평가를 10회 연속 평가한 결과 데이터를 나타냈다. 도 10의 오른쪽 그래프를 통해, 10회 연속 작동되는 일체형 소자의 방전 용량을 나타냈다. 10회 연속작동을 하여도 연속 구동과 방전 용량에 영향이 없이 성능을 유지하는 것을 알 수 있다.The graph on the left of FIG. 10 shows the results of 10 consecutive evaluations of discharge characteristics at 0.1 mA/cm 2 after charging the integrated device for 100 seconds. The graph on the right of Figure 10 shows the discharge capacity of the integrated device operated 10 times continuously. It can be seen that performance is maintained without any effect on continuous operation and discharge capacity even after 10 consecutive operations.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (15)

제1 전극, 제2 전극, 및 전해질층을 포함하는 슈퍼커패시터; 및
상기 제2 전극의 집전체 상에 구비되는 태양전지;
를 포함하고,
상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재가 적층되어 있고,
상기 전해질층은 겔 폴리머 전해질에 담지된 분리막으로 형성되어, 상기 제1 전극재 상에 적층되어 있으며,
상기 전해질층 상에 제2 전극재가 적층되어 있고,
상기 제2 전극재 상에 제2 전극의 집전체가 적층되어 있으며,
상기 슈퍼커패시터 및 태양전지는 상기 제2 전극의 집전체를 공유하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자.
A supercapacitor including a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer; and
a solar cell provided on the current collector of the second electrode;
Including,
A first electrode material is stacked on the current collector of the first electrode,
The electrolyte layer is formed of a separator supported on a gel polymer electrolyte and is laminated on the first electrode material,
A second electrode material is stacked on the electrolyte layer,
A current collector of the second electrode is stacked on the second electrode material,
The supercapacitor and the solar cell are an integrated device, characterized in that they share the current collector of the second electrode.
 제1항에 있어서,
상기 일체형 소자의 태양전지가n-type이고,
상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 n-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 애노드에 사용되고,
상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 캐소드인 것을 특징으로 하는, 일체형 소자.
According to paragraph 1,
The solar cell of the integrated device is n-type,
The current collector of the second electrode is used for the n-type electrode of the solar cell and the anode of the supercapacitor,
An integrated device, characterized in that the first electrode is a cathode of a supercapacitor.
 제1항에 있어서,
상기 일체형 소자의 태양전지가n-type이고,
상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 p-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 캐소드에 사용되고,
상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 애노드인 것을 특징으로 하는, 일체형 소자.
According to paragraph 1,
The solar cell of the integrated device is n-type,
The current collector of the second electrode is used for the p-type electrode of the solar cell and the cathode of the supercapacitor,
An integrated device, characterized in that the first electrode is the anode of a supercapacitor.
 제1항에 있어서,
상기 일체형 소자의 태양전지가p-type이고,
상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 n-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 애노드에 사용되고,
상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 캐소드인 것을 특징으로 하는, 일체형 소자.
According to paragraph 1,
The solar cell of the integrated device is p-type,
The current collector of the second electrode is used for the n-type electrode of the solar cell and the anode of the supercapacitor,
An integrated device, characterized in that the first electrode is a cathode of a supercapacitor.
 제1항에 있어서,
상기 일체형 소자의 태양전지가p-type이고,
상기 제2 전극의 집전체는 상기 태양전지의 p-type면 전극에 사용되면서, 상기 슈퍼커패시터의 캐소드에 사용되고,
상기 제1 전극은 슈퍼커패시터의 애노드인 것을 특징으로 하는, 일체형 소자.
According to paragraph 1,
The solar cell of the integrated device is p-type,
The current collector of the second electrode is used for the p-type electrode of the solar cell and the cathode of the supercapacitor,
An integrated device, characterized in that the first electrode is the anode of a supercapacitor.
 제1항에 있어서,
상기 제1전극 또는 제2전극의 집전체는 티타늄(Ti) 금속 집전체이거나, 기재 상에 80내지120nm두께로 티타늄(Ti)을 코팅한 집전체인 것을 특징으로 하는, 일체형 소자.
According to paragraph 1,
An integrated device, characterized in that the current collector of the first electrode or the second electrode is a titanium (Ti) metal current collector or a current collector coated with titanium (Ti) on a substrate to a thickness of 80 to 120 nm.
 제1항에 있어서,
상기 일체형 소자는 10회 내지 10,000 회 연속 작동이 가능한 것을 특징으로 하며,
상기 일체형 소자의 연속 작동 시 방전 용량은 100 내지 140 mF/cm2 인 것을 특징으로 하는, 에너지 저장형 자율독립 일체형 소자
According to paragraph 1,
The integrated device is capable of continuous operation from 10 to 10,000 times,
Energy storage type autonomous independent integrated device, characterized in that the discharge capacity during continuous operation of the integrated device is 100 to 140 mF/cm2
 태양전지와 슈퍼커패시터를 포함하는 일체형 소자의 제조방법;으로서,
제1 전극 및 제2 전극의 집전체를 각각 구비하는 단계(S1);
상기 제2 전극의 집전체 상부면에 태양전지를 구비하는 단계(S2);
상기 제2 전극의 집전체 하부면에 제2 전극재를 도포하여 제2 전극을 구비하고, 상기 제1 전극의 집전체 상에 제1 전극재를 도포하여 제1 전극을 구비하는 단계(S3);
전해질층을 준비하는 단계(S4); 및
상기 제1 전극, 전해질층, 제2 전극 순으로 적층하여 조립하는 단계(S5);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법.
As a manufacturing method of an integrated device including a solar cell and a supercapacitor,
A step (S1) of providing current collectors for each of the first electrode and the second electrode;
providing a solar cell on the upper surface of the current collector of the second electrode (S2);
Step (S3) of applying a second electrode material to the lower surface of the current collector of the second electrode to provide a second electrode, and applying a first electrode material to the current collector of the first electrode to provide a first electrode (S3) ;
Preparing an electrolyte layer (S4); and
A method of manufacturing an integrated device, comprising a step (S5) of stacking and assembling the first electrode, the electrolyte layer, and the second electrode in that order.
 제8항에 있어서,
상기 S1 단계에서, 상기 제1전극 및 제2전극의 집전체는 티타늄(Ti) 금속 집전체이거나, 80내지120nm두께로 티타늄(Ti)를 코팅하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법.
According to clause 8,
In step S1, the current collector of the first electrode and the second electrode is a titanium (Ti) metal current collector, or is coated with titanium (Ti) to a thickness of 80 to 120 nm.
 제8항에 있어서,
상기 S2 단계에서, 제2전극의 집전체 상부면에 태양전지를 연결하여 구비하는 것을 특징으로 하며,
상기 S2 단계에서, 제1전극 집전체의 하부면, 제2전극 집전체의 하부면 및 태양전지의 상부면에 금속와이어를 연결 및 건조하는 것을 특징으로 하며,
상기 금속와이어는 구리(Cu), 알루니늄(Al), 주석(Sn), 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 와이어인 것을 특징으로 하며,
상기 금속와이어를 연결할 때 은 페이스트(Ag paste)를 사용하는 것을 특징으로 하며,
상기 S2단계에서, 50내지60℃, 1.5내지2.5시간 건조하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법
According to clause 8,
In step S2, a solar cell is connected to the upper surface of the current collector of the second electrode,
In step S2, a metal wire is connected to and dried on the lower surface of the first electrode current collector, the lower surface of the second electrode current collector, and the upper surface of the solar cell,
The metal wire is characterized in that it is a wire of at least one metal selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), gold (Au), and silver (Ag),
Characterized by using silver paste (Ag paste) when connecting the metal wire,
In step S2, a method of manufacturing an integrated device, characterized in that drying is performed at 50 to 60 ° C. for 1.5 to 2.5 hours.
 제8항에 있어서,
상기 S3 단계에서, 도포되는 상기 제1 전극재 및 제2전극재의 재료 슬러리는 탄소계 활물질 70내지90중량비, 카본블랙 도전재 5내지15중량비, 불소화 고분자 바인더 5내지15 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법.
According to clause 8,
In step S3, the material slurry of the first electrode material and the second electrode material applied is characterized in that it contains a carbon-based active material at a weight ratio of 70 to 90, a carbon black conductive material at a weight ratio of 5 to 15, and a fluorinated polymer binder at a weight ratio of 5 to 15. A method of manufacturing an integrated device.
 제8항에 있어서,
상기 S3단계는 전극을 구비하는 단계 후 1차 및 2차 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 1차 건조 단계는 60내지80 ℃ 오븐에서 3시간 내지 5시간 건조하는 것을 특징으로 하며,
상기 2차 건조 단계는100내지120 ℃ 오븐에서 3시간 내지 5시간 건조하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법
According to clause 8,
The S3 step is characterized in that it includes a first and a second drying step after providing the electrode,
The first drying step is characterized by drying in an oven at 60 to 80 ° C. for 3 to 5 hours,
The secondary drying step is a method of manufacturing an integrated device, characterized in that drying in an oven at 100 to 120 ° C. for 3 to 5 hours.
 제8항에 있어서,
상기 S4단계에서, 전해질층은 겔 전해질과 유리섬유로 구성된 분리막으로 구성된 것을 특징으로 하며,
상기 겔 전해질은 폴리비닐 알코올(PVA)계 겔폴리머전해질이며,
상기 분리막은 650내지 700 μm의 두께인 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법.
According to clause 8,
In step S4, the electrolyte layer is characterized by being composed of a separator composed of a gel electrolyte and glass fiber,
The gel electrolyte is a polyvinyl alcohol (PVA)-based gel polymer electrolyte,
A method of manufacturing an integrated device, characterized in that the separator has a thickness of 650 to 700 μm.
 제13항에 있어서,
상기 분리막을 겔 전해질에 1 시간 내지 24시간동안 담지하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법.
According to clause 13,
A method of manufacturing an integrated device, characterized in that the separator is supported in a gel electrolyte for 1 hour to 24 hours.
 제8항에 있어서,
상기 S5단계에서, 셀을 조립하는 단계 이후 셀 가장자리를 고분자 밀봉재로 밀폐하는 것을 특징으로 하는, 일체형 소자의 제조방법.
According to clause 8,
A method of manufacturing an integrated device, characterized in that in step S5, after assembling the cell, the edges of the cell are sealed with a polymer sealant.
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