WO2021251619A1 - 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자 - Google Patents

광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자 Download PDF

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WO2021251619A1
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fusion device
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이기태
박윤태
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전북대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device, and more particularly, to a photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device in which the functions of a dye-sensitized solar cell, an electrochromic device, and a lithium secondary battery are fused into one device.
  • Convergence devices are being used in active RFID, sensors, displays, and smart windows.
  • a solar cell As the fusion device, a solar cell, an electrochromic device, a secondary battery, and a device using an electrochemical reaction such as a supercapacitor are fused. Since the existing fusion device is configured through physical coupling between the energy production and storage device, resistance occurs through the contact part of the external circuit, and thus the efficiency is lowered.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0044982 discloses a device in which the functions of a solar cell, an electrochromic device and a secondary battery are combined as a secondary battery function composite electrochromic device.
  • the secondary battery-functional composite electrochromic device has a structure in which the solar cell, the electrochromic device, and the secondary battery are arranged in a horizontal direction on the same plane, although it is a fusion device, it has a problem of increasing the area of the device.
  • the secondary battery function composite electrochromic device implements three functions, since the electrochromic device operates alone, it cannot implement three functions in one structure like a single device.
  • an object of the present invention is to provide a photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device that can implement three functions in one structure like a single device.
  • Another object of the present invention is to increase energy efficiency by blocking infrared rays while producing electric energy by receiving solar energy during the day, and to maximize the energy saving effect by allowing the stored electric energy to be used at night.
  • An object of the present invention is to provide a battery-integrated fusion device.
  • the present invention is a photoelectrode formed with an active layer containing a metal oxide coated with a dye on one surface; a counter electrode facing the photoelectrode and having an electrochromic layer formed on a surface facing the active layer; and an electrolyte containing a lithium salt charged between the photoelectrode and the counter electrode.
  • the active layer generates electrons with solar energy incident on the other surface opposite to one surface, and provides the electrons to the counter electrode through an external charging circuit.
  • the electrochromic layer of the counter electrode stores electrons and electrochromes at the same time.
  • the photoelectrode may include: a first transparent substrate having light transmittance; a first transparent electrode layer formed on one surface of the first transparent substrate facing the counter electrode; and the active layer formed on the first transparent electrode layer.
  • the dye may be Ru-dye, and the metal oxide may be titanium oxide (TiO 2 ).
  • the active layer may be formed by screen printing a dye-coated metal oxide on the first transparent electrode layer.
  • the counter electrode may include a second transparent substrate having light transmittance; a second transparent electrode layer formed on one surface of the second transparent substrate facing the photoelectrode; and the electrochromic layer formed on the second transparent electrode layer.
  • the electrochromic layer may have a structure in which a tungsten oxide (WO 3 ) layer and a platinum (Pt) layer are stacked.
  • WO 3 tungsten oxide
  • Pt platinum
  • the electrochromic layer may include a tungsten oxide (WO 3 ) layer formed by electro-deposition on the second transparent electrode layer; and a platinum (Pt) layer formed by sputtering on the tungsten oxide (WO 3 ) layer.
  • WO 3 tungsten oxide
  • Pt platinum
  • the lithium salt is LiI, LiCl, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x+1 SO 2 )(C y F 2x+1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers) and LiSO 3 CF 3 At least one selected from the group consisting of can do.
  • the photocell-electrochromic-battery integrated device contains a photoelectrode used as an active layer of a dye-sensitized solar cell (DSSC), a counter electrode used as an electrochromic layer opposite to the photoelectrode, and a lithium salt
  • a dye-sensitized solar cell that receives solar energy and produces electrons by including an electrolyte that
  • LIB lithium secondary battery
  • the photovoltaic-electrochromic-battery integrated device produces electrons through a photoelectrode, stores the produced electrons in the counter electrode, and at the same time blocks sunlight through electrochromism of the counter electrode to obtain a heat preservation effect.
  • the photovoltaic-electrochromic-battery integrated device receives solar energy during the day and produces electric energy while blocking infrared rays to increase energy efficiency, and to use the stored electric energy at night, thereby saving energy can be maximized.
  • the photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device according to the present invention is used in various products such as windows of buildings, ships, aircraft or automobiles with high exposure to sunlight, glass of ships, aircraft or automobiles, variable transparent displays, active RFID, and sensors. can be
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which the fusion device of FIG. 1 receives solar energy, generates, stores, and electrochromes the electric energy.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the fusion device of FIG. 1 uses the stored electrical energy.
  • FIG. 4 is a photograph showing an electrochromic performance evaluation result of a photocell-electrochromic-battery integrated device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the electrochromic performance evaluation results of the photovoltaic-electrochromic-battery integrated device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the solar cell performance evaluation result of the photovoltaic-electrochromic-battery integrated device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing a battery performance evaluation result of a photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device according to an embodiment of the present invention.
  • the photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device 100 (hereinafter referred to as 'integrated fusion device') according to the present embodiment is a dye-sensitized solar cell that receives solar energy 80 and produces electrons. (DSSC) function, the function of the electrochromic device (ECD) to block light by discoloring the electrode using the produced electrons, and the function of the lithium secondary battery (LIB) that can store and retrieve the produced electrons It is a fusion device that implements all of them in one device.
  • DSSC dye-sensitized solar cell that receives solar energy 80 and produces electrons.
  • ECD electrochromic device
  • LIB lithium secondary battery
  • the integrated fusion device 100 includes a photoelectrode 10 , a counter electrode 20 , and an electrolyte 30 .
  • An active layer 15 containing a metal oxide 19 coated with a dye 17 on one surface of the photoelectrode 10 is formed.
  • the counter electrode 20 faces the photoelectrode 10 , and the electrochromic layer 25 is formed on a surface facing the active layer 15 .
  • the electrolyte 30 contains a lithium salt charged between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 .
  • the integrated fusion device 100 according to the present embodiment may further include a sealing layer 40 .
  • the photoelectrode 10 includes an active layer 15 of a dye-sensitized solar cell (DSSC).
  • the photoelectrode 10 is used as a negative electrode of a lithium secondary battery.
  • the active layer 15 performs the function of the anode active material of the anode together.
  • the photoelectrode 10 includes a first transparent substrate 11 , a first transparent electrode layer 13 , and an active layer 15 .
  • the first transparent substrate 11 has light transmittance.
  • the first transparent electrode layer 13 is formed on one surface of the first transparent substrate 11 facing the counter electrode 20 .
  • the active layer 15 is formed on the first transparent electrode layer (13).
  • a transparent inorganic substrate having light transmittance or a transparent plastic substrate may be used as the first transparent substrate 11 .
  • Glass or quartz may be used as a material of the transparent inorganic substrate.
  • polycarbonate, polystyrene, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyethylene naphthalate (PEN), etc. may be used as a material of the transparent plastic substrate.
  • the first transparent electrode layer 13 is a current collecting layer of the photoelectrode 10 , and is a current collecting layer having light transmittance.
  • the active layer 15 contains the metal oxide 19 coated with the dye 17 .
  • the active layer 15 may be formed by screen printing the metal oxide 19 coated with the dye 17 on the first transparent electrode layer 13 .
  • the dye 17 absorbs sunlight to form an electron-hole (hole) pair by electron transition from the ground state to the excited state, and electrons in the excited state are injected into the active layer 15 and then the first transparent electrode layer 13 moves to generate an electromotive force.
  • the dye 17 may be used without any limitation as long as it is generally used in the field of solar cells, but a ruthenium complex such as Ru-dye may be used.
  • Other dyes other than Ru-dye (17) include xanthine pigments such as rhodamine B, rose bengal, eosin, and erythrosine, cyanine pigments such as quinocyanine and cryptocyanin, phenosafranin, and carby blue , thiosine, basic dyes such as methylene blue, porphyrin-based compounds such as chlorophyll, zinc porphyrin, and magnesium porphyrin, other azo dyes, phthalocyanine compounds, complex compounds such as Ru trisbipyridyl, anthraquinone-based dyes, polycyclic quinone-based dyes, etc. this can be used
  • the aforementioned dye 17 may be used alone or in combination of two or more.
  • At least one selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide, hafnium oxide, indium oxide, tin oxide, and zinc oxide may be used as the metal oxide 19 .
  • titanium oxide is mainly used.
  • the dye 17 may be Ru-dye
  • the metal oxide 19 may be titanium oxide (TiO 2 ).
  • the counter electrode 20 is responsible for electrochromic, ion storage, and counter electrode functions of the dye-sensitized solar cell (DSSC).
  • the counter electrode 20 includes a second transparent substrate 21 having light transmittance, a second transparent electrode layer 23 , and an electrochromic layer 25 .
  • the second transparent electrode layer 23 is formed on one surface of the second transparent substrate 21 facing the photoelectrode 10 .
  • the electrochromic layer 25 is formed on the second transparent electrode layer (23).
  • Materials used for the first transparent substrate 11 and the first transparent electrode layer 13 may be used as the material of the second transparent substrate 21 and the second transparent electrode layer 23 .
  • the electrochromic layer 25 has a structure in which a tungsten oxide (WO 3 ) layer 27 and a platinum (Pt) layer 29 are stacked.
  • the tungsten oxide (WO 3 ) layer 27 serves as an electrochromic and ion storage (anode active material).
  • the platinum (Pt) layer 29 is a layer serving as a counter electrode function of the dye-sensitized solar cell (DSSC), and induces a catalytic reaction of the dye-sensitized solar cell (DSSC).
  • the electrochromic layer 25 is formed by electro-deposition of tungsten oxide (WO 3 ) on the first transparent electrode layer 13 to form a tungsten oxide (WO 3 ) layer 27 , and then tungsten oxide (WO 3 ) ) may be manufactured by depositing platinum (Pt) on the layer 27 by sputtering to form a platinum (Pt) layer 29 .
  • tungsten oxide WO 3
  • Pt platinum
  • the electrochromic layer 25 has been illustrated as a structure in which a platinum (Pt) layer 29 is formed on a tungsten oxide (WO 3 ) layer 27 , but is not limited thereto.
  • the electrochromic layer 25 may have a structure in which a tungsten oxide (WO 3 ) layer 27 is formed on a platinum (Pt) layer 29 .
  • the electrolyte 30 enables ion movement between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 .
  • the electrolyte 30 includes a solvent and a lithium salt as an electrolyte.
  • the electrolyte 30 is charged and discharged through insertion/desorption of lithium ions and oxidation/reduction of anions contained in lithium salt.
  • the solvent is ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, sulfolane, ⁇ -butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxy Ethane, or tetrahydrofuran may be used, but is not limited thereto.
  • Lithium salts include LiI, LiCl, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x+1 SO 2 )(C y F 2x+1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers) and LiSO 3 CF 3 At least one selected from the group consisting of can be used have.
  • sealing layer 40 is formed along the opposing edge portion of the photoelectrode 10 and the counter electrode 20, the electrolyte 30 charged between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 is leaked. to prevent
  • the integrated fusion device 100 uses the function of the dye-sensitized solar cell (DSSC) and the produced electrons to discolor the electrode to emit light. It can perform the function of an electrochromic device (ECD) to block, and a function of a lithium secondary battery (LIB) that can store the produced electrons and take them out again.
  • ECD electrochromic device
  • LIB lithium secondary battery
  • FIG. 2 is a view showing a state in which the integrated fusion device 100 of FIG. 1 receives solar energy 80, generates and stores electric energy, and electrochromes.
  • the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 are connected through an external charging circuit 50 , the photoelectrode 10 generates solar energy 80 incident on the other surface opposite to one surface. ), the active layer 15 produces electrons and provides them to the counter electrode 20 through the external charging circuit 50 .
  • the counter electrode 20 is electrochromic while the electrochromic layer 25 stores electrons.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the integrated fusion device 100 of FIG. 1 uses the stored electrical energy.
  • the integrated composite device is used as the photoelectrode 10 used as the active layer 15 of the dye-sensitized solar cell (DSSC), and the electrochromic layer 25 as the opposite electrode of the photoelectrode 10
  • the counter electrode 20 and the electrolyte 30 containing lithium salt By including the counter electrode 20 and the electrolyte 30 containing lithium salt, the function of the dye-sensitized solar cell (DSSC) that receives solar energy 80 and produces electrons, and the produced electrons are utilized
  • ECD electrochromic device
  • LIB lithium secondary battery
  • the integrated fusion device 100 produces electrons through the photoelectrode 10 , and stores the produced electrons in the counter electrode 20 , and at the same time emits sunlight through the electrochromic effect of the counter electrode 20 . Heat preservation effect can be obtained by blocking.
  • the integrated fusion device 100 receives solar energy 80 during the day and produces electric energy while blocking ultraviolet rays to suppress heat loss, and to use the stored electric energy at night to provide energy Savings can be maximized.
  • the sample according to the embodiment was prepared and then the electrochromic, solar cell and battery performance evaluation was performed.
  • a glass substrate having an FTO layer formed on the surface was used as a substrate for the photoelectrode and the counter electrode.
  • As the active layer a titanium oxide (TiO 2 ) coated with Ru-dye on the surface was used.
  • the active layer was prepared by screen-printing titanium oxide (TiO 2 ) coated with Ru-dye on the surface on the FTO layer of a glass substrate.
  • the electrochromic layer is to deposit the amorphous tungsten oxide deposition over a FTO layer of the glass substrate after forming the a-WO 3 layer, to sputtering of platinum (Pt) for 30 seconds on a-WO 3 layer to form a Pt30 layer prepared.
  • a sample according to this embodiment was prepared by sealing the edges of the photoelectrode and the counter electrode with a sealing layer so that an electrolyte containing LiI could be filled between the photoelectrode and the counter electrode.
  • the sample thus prepared had an overall size of 2 ⁇ 2 cm and an inner size of the sealing layer of 1.3 ⁇ 1.3 cm. That is, the sample was prepared to have an active area of about 1 cm 2 .
  • FIG. 4 is a photograph showing an electrochromic performance evaluation result of a photocell-electrochromic-battery integrated device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a graph showing the electrochromic performance evaluation results of the photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device according to an embodiment of the present invention.
  • Pt30/WO 3 -stack represents the electrochromic layer of the sample.
  • TSP06//Iodyte//Pt30/WO 3 “TSP05” denotes an active layer of the sample, and “Iodyte” denotes an electrolyte containing LiI. And “Pt30/WO 3 ” denotes an electrochromic layer.
  • Ex-situ coloration refers to the method of evaluating the electrochromic performance of a sample. That is, the electrochromic performance evaluation of the sample was conducted by measuring the electrochromic before irradiating the sample with sunlight, and then measuring the electrochromic after irradiating the sample with sunlight.
  • the sample is discolored to 41.8% in transmittance within 2 minutes when only sunlight is irradiated without external power. That is, it can be confirmed that the sample functions as a dye-sensitized solar cell (DSSC) and as an electrochromic device (ECD).
  • DSSC dye-sensitized solar cell
  • ECD electrochromic device
  • FIG. 6 is a graph showing the solar cell performance evaluation result of the photovoltaic-electrochromic-battery integrated device according to an embodiment of the present invention.
  • the sample was a solar cell, and the Jsc value was 9 mA/cm 2 , and the solar efficiency was measured to be 1.35%. That is, it can be confirmed that the sample functions as a dye-sensitized solar cell (DSSC).
  • DSSC dye-sensitized solar cell
  • FIG. 7 is a graph showing a battery performance evaluation result of a photovoltaic-electrochromic-battery integrated fusion device according to an embodiment of the present invention.
  • the sample has an active area of about 1 cm 2 and consumes electrons obtained by the function of a dye-sensitized solar cell (DSSC) by receiving 1 sun of solar energy to achieve a color change rate of 41.8% with the function of an electrochromic device (ECD). It can be seen that the battery function shows the ability to store 66.1 mAh/g of discharge capacity per unit weight.
  • DSSC dye-sensitized solar cell
  • ECD electrochromic device
  • the integrated fusion device has the function of a dye-sensitized solar cell (DSSC) that generates electrons by receiving solar energy, and an electrochromic device (ECD) that blocks light by discoloring electrodes using the produced electrons. ) and the function of a lithium secondary battery (LIB) that can store and retrieve the produced electrons for use can all be implemented in one device.
  • DSSC dye-sensitized solar cell
  • ECD electrochromic device
  • LIB lithium secondary battery
  • the integrated fusion device according to this embodiment as described above is applicable to various products such as windows of buildings with high exposure to sunlight, glass of ships, aircraft or automobiles, variable transparent displays, active RFID, sensors, etc. It is not limited.
  • a smart window that can save energy by receiving solar energy is operated, and after sufficient discoloration, energy is stored in a usable form Thus, it can also function as an operating power source.
  • the integrated fusion device according to this embodiment is applied as a smart glass to a car sunroof glass, the smart glass operates without an external power source during daytime driving or outdoor parking to block heat and UV rays, and the stored energy is the emergency power source of the car can be used as
  • first transparent electrode layer 15 active layer

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Abstract

본 발명은 염료감응형 태양전지, 전기변색소자 및 리튬이차전지의 기능이 하나의 소자에 융합되어 작동하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 일체형 융합소자는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 활성층으로 사용되는 광전극, 광전극의 반대극으로 전기변색층으로 사용되는 대향전극, 및 리튬염을 함유하는 전해액을 포함한다. 본 발명에 따른 일체형 융합소자는 태양광 에너지를 받아 전자를 생산하는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능과, 생산한 전자를 활용해서 전극을 변색하여 빛을 차단하는 전기변색소자(ECD)의 기능, 및 생산한 전자를 저장했다가 다시 꺼낼 쓸 수 있는 리튬이차전지(LIB)의 기능을 하나의 소자로 모두 구현이 가능하다.

Description

광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자
본 발명은 전자 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염료감응형 태양전지, 전기변색소자 및 리튬이차전지의 기능이 하나의 소자에 융합되어 작동하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자에 관한 것이다.
산업화가 진행되고 경제적인 수준이 향상됨에 따라 청정, 무한한 자원인 태양광 에너지 사용의 필요성이 증가하고 있다. 태양광 에너지는 사회적으로 환경오염의 주범이 되고 있는 화석 연료를 대신할 에너지원으로 주목받고 있다. 태양광 에너지를 활용한 다양한 소자, 예컨대 태양전지, 전기변색소자 등에 대한 개발 및 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근에는 태양광 에너지를 기반으로 하여, 에너지 생산과 저장이 가능한 융합소자에 대한 개발 및 연구도 진행되고 있다. 융합소자는 능동형 RFID, 센서, 디스플레이, 스마트 윈도우 등에 활용되고 있다.
융합소자로는 태양전지와, 전기변색소자, 이차전지 및 슈퍼커패시터와 같은 전기화학 반응을 이용하는 소자가 융합된 형태를 갖는다. 기존의 융합소자는 에너지 생산과 저장 소자 간에 물리적 결합을 통해 구성되기 때문에, 외부 회로 접촉 부분을 통한 저항이 발생하여 효율성이 떨어진다.
최근에는 이중 기능을 갖는 융합소자, 예컨대 태양전지/전기변색소자, 전기변색소자/슈퍼커패시터, 전기변색소자/이차전지가 소개되고 있지만, 한 기능이 작동할 때 다른 기능은 사용이 어려운 단점을 가지고 있다.
한국공개특허공보 제10-2017-0044982호에는 이차전지 기능 복합형 전기변색 소자로서, 태양전지, 전기변색소자 및 이차전지의 기능이 복합된 소자를 개시하고 있다. 하지만 이차전지 기능 복합형 전기변색 소자는 태양전지, 전기변색소자 및 이차전지가 동일 평면 상에 수평 방향으로 배열된 구조를 갖기 때문에, 융합소자이기는 하지만 소자의 면적의 커지는 문제를 가지고 있다. 또한 이차전지 기능 복합형 전기변색 소자는 세가지 기능을 구현하기는 하지만, 전기변색소자가 단독으로 동작하기 때문에 단일 소자와 같이 하나의 구조에서 세가지 기능을 구현하지는 못한다.
따라서 본 발명의 목적은 단일 소자와 같이 하나의 구조에서 세가지 기능을 구현할 수 있는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 낮에는 태양광 에너지를 받아 전기에너지를 생산하면서 적외선을 차단하여 에너지 효율을 높이고, 밤에는 저장된 전기에너지를 사용할 수 있도록 하여 에너지 절약 효과를 극대화시킬 수 있는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일면에 염료가 코팅된 금속산화물을 함유하는 활성층이 형성된 광전극; 상기 광전극과 대향하며, 상기 활성층에 마주보는 면에 전기변색층이 형성된 대향전극; 및 상기 광전극과 대향전극 사이에 충전되는 리튬염을 함유하는 전해액;을 포함하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자를 제공한다.
상기 광전극은 일면에 반대되는 타면으로 입사되는 태양광 에너지로 상기 활성층이 전자를 생산하여 외부의 충전 회로를 통해 상기 대향전극에 제공한다.
상기 대향전극의 전기변색층은 전자를 저장하는 동시에 전기변색한다.
상기 광전극과 상기 대향전극 간에 외부의 방전 회로를 통해 부하가 연결되면, 상기 전기변색층에 저장된 전자가 상기 방전 회로를 통해 상기 부하로 제공된다.
상기 광전극은, 광투과성을 갖는 제1 투명 기판; 상기 대향전극과 마주보는 상기 제1 투명 기판의 일면에 형성된 제1 투명 전극층; 및 상기 제1 투명 전극층 위에 형성된 상기 활성층;을 포함한다.
상기 활성층은 염료가 Ru-dye이고, 금속산화물이 티타늄산화물(TiO2)일 수 있다.
상기 활성층은 상기 제1 투명 전극층 위에 염료가 코팅된 금속산화물을 스크린 프린팅하여 형성할 수 있다.
상기 대향전극은, 광투과성을 갖는 제2 투명 기판; 상기 광전극과 마주보는 상기 제2 투명 기판의 일면에 형성된 제2 투명 전극층; 및 상기 제2 투명 전극층 위에 형성된 상기 전기변색층;을 포함한다.
상기 전기변색층은 텅스텐산화물(WO3)층과 백금(Pt)층이 적층된 구조를 가질 수 있다.
상기 전기변색층은, 상기 제2 투명 전극층 위에 전착(electro-deposition)하여 형성된 텅스텐산화물(WO3)층; 및 상기 텅스텐산화물(WO3)층 위에 스퍼터링으로 형성된 백금(Pt)층;을 포함할 수 있다.
그리고 상기 리튬염은 LiI, LiCl, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2x+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 활성층으로 사용되는 광전극, 광전극의 반대극으로 전기변색층으로 사용되는 대향전극, 및 리튬염을 함유하는 전해액을 포함함으로써, 태양광 에너지를 받아 전자를 생산하는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능과, 생산한 전자를 활용해서 전극을 변색하여 빛을 차단하는 전기변색소자(ECD)의 기능, 및 생산한 전자를 저장했다가 다시 꺼낼 쓸 수 있는 리튬이차전지(LIB)의 기능을 하나의 소자로 모두 구현이 가능하다.
본 발명에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자는 광전극을 통해서 전자를 생산하고, 생산한 전자를 대향전극에 저장하는 동시에 대향전극의 전기변색을 통해서 태양광을 차단하여 열 보존 효과를 얻을 수 있다.
이로 인해 본 발명에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자는 낮에는 태양광 에너지를 받아 전기에너지를 생산하면서 적외선을 차단하여 에너지 효율을 높이고, 밤에는 저장된 전기에너지를 사용할 수 있도록 하여 에너지 절약 효과를 극대화시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자는 태양광에 대한 노출 빈도가 높은 건물의 창호, 선박, 항공기 또는 자동차 등의 유리, 가변형 투명 디스플레이, 능동형 RFID, 센서 등 다양한 제품에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 융합소자가 태양광 에너지를 받아 전기에너지를 생산하여 저장하고 전기변색하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 융합소자가 저장된 전기에너지를 사용하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 전기변색 성능 평가 결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 전기변색 성능 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 태양전지 성능 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 배터리 성능 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면 본 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자(100)(이하 '일체형 융합소자'라고 함)는 태양광 에너지(80)를 받아 전자를 생산하는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능, 생산한 전자를 활용해서 전극을 변색하여 빛을 차단하는 전기변색소자(ECD)의 기능, 및 생산한 전자를 저장했다가 다시 꺼낼 쓸 수 있는 리튬이차전지(LIB)의 기능을 하나의 소자로 모두 구현하는 융합소자이다.
이러한 본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)는 광전극(10), 대향전극(20) 및 전해액(30)을 포함한다. 광전극(10)은 일면에 염료(17)가 코팅된 금속산화물(19)을 함유하는 활성층(15)이 형성된다. 대향전극(20)은 광전극(10)과 대향하며, 활성층(15)에 마주보는 면에 전기변색층(25)이 형성되어 있다. 그리고 전해액(30)은 광전극(10)과 대향전극(20) 사이에 충전되는 리튬염을 함유한다. 그 외 본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)는 봉합층(40)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)의 각 구성에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
광전극(10)은 염료감응형 태양전지(DSSC)의 활성층(15)을 포함한다. 광전극(10)은 리튬이차전지의 음극으로 사용된다. 활성층(15)은 음극의 음극활물질 기능을 함께 수행한다. 이러한 광전극(10)은 제1 투명 기판(11), 제1 투명 전극층(13) 및 활성층(15)을 포함한다. 제1 투명 기판(11)은 광투과성을 갖는다. 제1 투명 전극층(13)은 대향전극(20)과 마주보는 제1 투명 기판(11)의 일면에 형성된다. 그리고 활성층(15)은 제1 투명 전극층(13) 위에 형성된다.
여기서 제1 투명 기판(11)으로는 광투과성을 갖는 투명 무기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 투명 무기 기판의 소재로는 유리 또는 석영이 사용될 수 있다. 투명 플라스틱 기판의 소재로는 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN; polyethylene naphathalate) 등이 사용될 수 있다.
제1 투명 전극층(13)은 광전극(10)의 집전층으로서, 광투과성을 갖는 집전층이다. 이러한 제1 투명 전극층(13)의 소재로는 인듐틴옥사이드(ITO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등이 사용될 수 있다.
그리고 활성층(15)은 염료(17)가 코팅된 금속산화물(19)을 함유한다. 활성층(15)은 제1 투명 전극층(13) 위에 염료(17)가 코팅된 금속산화물(19)을 스크린 프린팅하여 형성할 수 있다.
염료(17)는 태양광을 흡수함으로써 기저상태에서 여기상태로 전자 전이하여 전자-정공(홀) 쌍을 이루게 되며, 여기상태의 전자는 활성층(15)으로 주입된 후 제1 투명 전극층(13)으로 이동하여 기전력을 발생하게 된다.
이러한 염료(17)로는 태양전지 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으나, Ru-dye와 같은 루테늄착물이 사용될 수 있다. 그 외 Ru-dye 이외의 염료(17)로는 로다민 B, 로즈벤갈, 에오신, 에리스로신 등의 크산틴계 색소, 퀴노시아닌, 크립토시아닌 등의 시아닌계 색소, 페노사프라닌, 카르비블루, 티오신, 메틸렌블루 등의 염기성 염료, 클로로필, 아연 포르피린, 마그네슘 포르피린 등의 포르피린계 화합물, 기타 아조 색소, 프탈로시아닌 화합물, Ru 트리스비피리딜 등의 착화합물, 안트라퀴논계 색소, 다환퀴논계 색소 등이 사용될 수 있다. 전술한 염료(17)는 단독 또는 두가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
금속산화물(19)로는 티타늄 산화물(TiO2), 니오븀 산화물, 하프늄 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물 및 아연 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다. 금속산화물(19)로는 주로 티타늄 산화물이 사용된다.
예컨대 활성층(15)은 염료(17)가 Ru-dye이고, 금속산화물(19)이 티타늄산화물(TiO2)일 수 있다.
대향전극(20)은 전기변색, 이온저장 및 염료감응형 태양전지(DSSC)의 반대극 기능을 담당한다. 이러한 대향전극(20)은 광투과성을 갖는 제2 투명 기판(21), 제2 투명 전극층(23) 및 전기변색층(25)을 포함한다. 제2 투명 전극층(23)은 광전극(10)과 마주보는 제2 투명 기판(21)의 일면에 형성된다. 그리고 전기변색층(25)은 제2 투명 전극층(23) 위에 형성된다.
제2 투명 기판(21) 및 제2 투명 전극층(23)의 소재로는 제1 투명 기판(11) 및 제1 투명 전극층(13)으로 사용되는 소재가 사용될 수 있다.
전기변색층(25)은 텅스텐산화물(WO3)층(27)과 백금(Pt)층(29)이 적층된 구조를 갖는다. 텅스텐산화물(WO3)층(27)은 전기변색 및 이온저장(양극활물질)의 기능을 담당한다. 그리고 백금(Pt)층(29)은 염료감응형 태양전지(DSSC)의 반대극 기능을 담당하는 층으로서, 염료감응형 태양전지(DSSC)의 촉매반응을 유도한다.
이러한 전기변색층(25)은 제1 투명 전극층(13) 위에 텅스텐산화물(WO3)을 전착(electro-deposition)하여 텅스텐산화물(WO3)층(27)을 형성한 후, 텅스텐산화물(WO3)층(27) 위에 스퍼터링으로 백금(Pt)을 증착하여 백금(Pt)층(29)을 형성하여 제조할 수 있다.
한편 본 실시예에 따른 전기변색층(25)은 텅스텐산화물(WO3)층(27) 위에 백금(Pt)층(29)이 형성된 구조로 예시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 전기변색층(25)은 백금(Pt)층(29) 위에 텅스텐산화물(WO3)층(27)이 형성된 구조를 가질 수 있다.
전해액(30)은 광전극(10)과 대향전극(20) 사이에 이온 이동을 가능하도록 한다. 이러한 전해액(30)은 용매와 전해질인 리튬염을 포함한다. 전해액(30)은 리튬이온의 삽입/탈리와, 리튬염에 포함된 음이온의 산화ㅇ환원을 통하여 충방전을 수행한다.
여기서 용매로는 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 설포란, γ-부틸로락톤, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 1,2-디메톡시 에탄, 또는 테트라하이드로푸란이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
리튬염으로는 LiI, LiCl, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2x+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다.
그리고 봉합층(40)은 광전극(10)과 대향전극(20)의 마주보는 가장자리 부분을 따라서 형성되어, 광전극(10)과 대향전극(20) 사이에 충전된 전해액(30)이 누액되는 것을 방지한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능과, 생산한 전자를 활용해서 전극을 변색하여 빛을 차단하는 전기변색소자(ECD)의 기능, 및 생산한 전자를 저장했다가 다시 꺼낼 쓸 수 있는 리튬이차전지(LIB)의 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1의 일체형 융합소자(100)가 태양광 에너지(80)를 받아 전기에너지를 생산하여 저장하고 전기변색하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광전극(10)과 대향전극(20)이 외부의 충전 회로(50)를 통해 연결되는 경우, 광전극(10)은 일면에 반대되는 타면으로 입사되는 태양광 에너지(80)로 활성층(15)이 전자를 생산하여 외부의 충전 회로(50)를 통해 대향전극(20)에 제공한다. 대향전극(20)은 전기변색층(25)이 전자를 저장하는 동시에 전기변색한다.
도 3은 도 1의 일체형 융합소자(100)가 저장된 전기에너지를 사용하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광전극(10)과 대향전극(20)이 외부의 방전 회로(60)를 통해 부하(70)가 연결되는 경우, 전기변색층(25)에 저장된 전자가 방전 회로(60)를 통해 부하(70)로 제공한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 일체형 복합 소자는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 활성층(15)으로 사용되는 광전극(10), 광전극(10)의 반대극으로 전기변색층(25)으로 사용되는 대향전극(20), 및 리튬염을 함유하는 전해액(30)을 포함함으로써, 태양광 에너지(80)를 받아 전자를 생산하는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능과, 생산한 전자를 활용해서 전극을 변색하여 빛을 차단하는 전기변색소자(ECD)의 기능, 및 생산한 전자를 저장했다가 다시 꺼낼 쓸 수 있는 리튬이차전지(LIB)의 기능을 하나의 소자로 모두 구현이 가능하다.
본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)는 광전극(10)을 통해서 전자를 생산하고, 생산한 전자를 대향전극(20)에 저장하는 동시에 대향전극(20)의 전기변색을 통해서 태양광을 차단하여 열 보존 효과를 얻을 수 있다.
이로 인해 본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)는 낮에는 태양광 에너지(80)를 받아 전기에너지를 생산하면서 자외선을 차단하여 열손실을 억제하고, 밤에는 저장된 전기에너지를 사용할 수 있도록 하여 에너지 절약 효과를 극대화시킬 수 있다.
[일체형 융합소자의 전기변색, 태양전지 및 배터리 성능 평가]
이와 같은 본 실시예에 따른 일체형 융합소자(100)의 전기변색, 태양전지 및 배터리 특성을 확인하기 위해서, 실시예에 따른 시료를 제조한 후 전기변색, 태양전지 및 배터리 성능 평가를 진행하였다.
시료는 다음과 같이 제조하였다.
광전극 및 대향전극의 기판으로는 표면에 FTO층이 형성된 유리 기판을 사용하였다. 활성층으로는 표면에 Ru-dye이 코팅된 티타늄산화물(TiO2)을 사용하였다. 활성층은 표면에 Ru-dye이 코팅된 티타늄산화물(TiO2)을 유리 기판의 FTO층 위에 스크린 프린팅하여 제조하였다.
전기변색층으로는 Pt30/a-WO3 적층하여 사용하였다. 전기변색층은 유리 기판의 FTO층 위에 전착으로 비정질의 텅스텐산화물을 증착하여 a-WO3 층을 형성한 후, a-WO3 층 위에 30초 동안 백금(Pt)을 스퍼터링하여 Pt30 층을 형성하여 제조하였다.
그리고 광전극 및 대향전극 사이에 LiI를 포함하는 전해액을 충전할 수 있도록, 광전극과 대향전극의 가장자리 부분을 봉합층으로 봉합하여 본 실시예에 따른 시료를 제조하였다.
이와 같이 제조된 시료는 전체 크기가 2×2cm이고, 봉합층 안쪽의 크기가 1.3×1.3cm가 되도록 제조하였다. 즉 시료는 활성면적이 약 1cm2가 되도록 제조하였다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 전기변색 성능 평가 결과를 보여주는 사진이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 전기변색 성능 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4에서 Pt30/WO3-stack은 시료의 전기변색층을 나타낸다. 도 5에서 TSP06//Iodyte//Pt30/WO3에 있어서, "TSP05"은 시료의 활성층을 나타내고, "Iodyte"은 LiI을 포함하는 전해액을 나타낸다. 그리고 "Pt30/WO3"는 전기변색층을 나타낸다.
Ex-situ coloration은 시료의 전기변색 성능 평가 방식을 나타낸다. 즉 시료의 전기변색 성능 평가는 시료에 태양광을 조사하기 전에 전기변색을 측정한 다음, 시료에 태양광을 조사한 후에 전기변색을 측정하는 방식으로 진행하였다.
시료는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 전원의 인가 없이 태양광만을 조사해주면 2분내로 투과율 변화량이 41.8%로 변색되는 것을 확인할 수 있다. 즉 시료가 염료감응형 태양전지(DSSC)로서의 기능과 전기변색소자(ECD)로서의 기능을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 태양전지 성능 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 시료는 태양전지로서 Jsc값이 9 mA/cm2이고, 태양광 효율은 1.35%로 측정되었다. 즉 시료가 염료감응형 태양전지(DSSC)로서의 기능을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자의 배터리 성능 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 시료에 5분간 태양광을 조사하여 충전한 후 정전류법으로 1㎂의 부하를 걸어 방전용량을 측정하였을 때, 약 66.1 mAh/g의 무게당 방전용량을 갖는 이차전지로 구동됨을 확인할 수 있다. 즉 시료가 리튬이차전지(LIB)로서의 기능을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 시료는 활성면적이 약 1 cm2으로, 1sun의 태양광 에너지를 받아 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능으로 얻은 전자를 소비하여 전기변색소자(ECD)의 기능으로 변색률 41.8%를 보이고, 배터리 기능으로 단위 무게당 방전용량 66.1 mAh/g을 저장할 수 있는 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.
즉 본 실시예에 따른 일체형 융합소자는 태양광 에너지를 받아 전자를 생산하는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 기능과, 생산한 전자를 활용해서 전극을 변색하여 빛을 차단하는 전기변색소자(ECD)의 기능, 및 생산한 전자를 저장했다가 다시 꺼낼 쓸 수 있는 리튬이차전지(LIB)의 기능을 하나의 소자로 모두 구현이 가능하다.
이와 같은 본 실시예에 따른 일체형 융합소자는 태양광에 대한 노출 빈도가 높은 건물의 창호, 선박, 항공기 또는 자동차 등의 유리, 가변형 투명 디스플레이, 능동형 RFID, 센서 등 다양한 제품에 적용 가능하며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 본 실시예에 따른 일체형 융합소자가 건물유리에 스마트 윈도우로 적용된다면, 태양광 에너지를 받아서 에너지를 절약할 수 있는 스마트 윈도우가 작동되고, 충분한 변색이 이루어진 이후로는 사용 가능한 형태로 에너지를 저장하여 작동전원으로서의 기능도 수행할 수 있다. 본 실시예에 따른 일체형 융합소자가 자동차 선루프 유리에 스마트 글라스로 적용된다면, 주간 주행 시 또는 야외 주차 시 외부전원 없이 스마트 글라스가 작동되어 열 및 자외선 차단 기능을 하며, 저장된 에너지는 자동차의 긴급전원으로 사용할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
[부호의 설명]
10 : 광전극 11 : 제1 투명 기판
13 : 제1 투명 전극층 15 : 활성층
17 : 염료 19 : 금속산화물
20 : 대향전극 21 : 제2 투명 기판
23 : 제2 투명 전극층 25 : 전기변색층
27 : 텅스텐산화물(WO3)층 29 : 백금(Pt)층
30 : 전해액 40 : 봉합층
50 : 충전 회로 60 : 방전 회로
70 : 부하 80 : 태양광 에너지
100 : 일체형 융합소자

Claims (10)

  1. 일면에 염료가 코팅된 금속산화물을 함유하는 활성층이 형성된 광전극;
    상기 광전극과 대향하며, 상기 활성층에 마주보는 면에 전기변색층이 형성된 대향전극; 및
    상기 광전극과 대향전극 사이에 충전되는 리튬염을 함유하는 전해액;
    을 포함하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광전극은 일면에 반대되는 타면으로 입사되는 태양광 에너지로 상기 활성층이 전자를 생산하여 외부의 충전 회로를 통해 상기 대향전극에 제공하고,
    상기 대향전극의 전기변색층은 전자를 저장하는 동시에 전기변색하는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광전극과 상기 대향전극 간에 외부의 방전 회로를 통해 부하가 연결되면, 상기 전기변색층에 저장된 전자가 상기 방전 회로를 통해 상기 부하로 제공되는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광전극은,
    광투과성을 갖는 제1 투명 기판;
    상기 대향전극과 마주보는 상기 제1 투명 기판의 일면에 형성된 제1 투명 전극층; 및
    상기 제1 투명 전극층 위에 형성된 상기 활성층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 활성층은 염료가 Ru-dye이고, 금속산화물이 티타늄산화물(TiO2)인 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 활성층은 상기 제1 투명 전극층 위에 염료가 코팅된 금속산화물을 스크린 프린팅하여 형성한 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  7. 제4항에 있어서, 상기 대향전극은,
    광투과성을 갖는 제2 투명 기판;
    상기 광전극과 마주보는 상기 제2 투명 기판의 일면에 형성된 제2 투명 전극층; 및
    상기 제2 투명 전극층 위에 형성된 상기 전기변색층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전기변색층은 텅스텐산화물(WO3)층과 백금(Pt)층이 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전기변색층은,
    상기 제2 투명 전극층 위에 전착(electro-deposition)하여 형성된 텅스텐산화물(WO3)층; 및
    상기 텅스텐산화물(WO3)층 위에 스퍼터링으로 형성된 백금(Pt)층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 리튬염은 LiI, LiCl, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2x+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지-전기변색-배터리 일체형 융합소자.
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