KR101002398B1 - 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈 - Google Patents

직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101002398B1
KR101002398B1 KR1020090004262A KR20090004262A KR101002398B1 KR 101002398 B1 KR101002398 B1 KR 101002398B1 KR 1020090004262 A KR1020090004262 A KR 1020090004262A KR 20090004262 A KR20090004262 A KR 20090004262A KR 101002398 B1 KR101002398 B1 KR 101002398B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
parallel
cathode
positive electrode
module
grid
Prior art date
Application number
KR1020090004262A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100084887A (ko
Inventor
문병무
김현주
서선희
Original Assignee
(주)다이솔티모
주식회사 티모테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)다이솔티모, 주식회사 티모테크놀로지 filed Critical (주)다이솔티모
Priority to KR1020090004262A priority Critical patent/KR101002398B1/ko
Priority to JP2011546215A priority patent/JP5323207B2/ja
Priority to CN2010800049588A priority patent/CN102282681A/zh
Priority to US13/145,086 priority patent/US20120017967A1/en
Priority to PCT/KR2010/000291 priority patent/WO2010082794A2/ko
Publication of KR20100084887A publication Critical patent/KR20100084887A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101002398B1 publication Critical patent/KR101002398B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/02—Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means
    • D21B1/026—Separating fibrous materials from waste
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2081—Serial interconnection of cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/02—Working-up waste paper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명은, 양극기판의 전도성투명막 상에 나열된 복수개의 양극전극과, 음극기판의 전도성투명막 상에 나열된 복수개의 음극전극과, 상기 양극전극 및 음극전극 사이에 충진되는 산화환원용 전해질과, 상기 양극기판의 전도성투명막 상에 형성되어 전자를 상기 양극전극으로 분배하는 양극그리드와, 상기 음극기판의 전도성투명막 상에 형성되어 상기 음극전극에서 발생한 전자를 포집하는 음극그리드를 포함하는 복수개의 병렬모듈; 및 상기 복수개의 병렬모듈 간을 절연하는 절연부;를 포함하되, 상기 복수개의 병렬모듈 중 어느 하나에 포함된 음극그리드는 상기 어느 하나의 병렬모듈에 이웃하여 위치하는 이웃 병렬모듈에 포함된 양극그리드와 면접촉에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈을 제공한다.
염료감응형 태양전지 모듈, 그리드, 직렬, 병렬

Description

직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈{Dye-Sensitized Solar Cell Module with mixed type of series and parallel}
본 발명은 염료감응형 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전압 및 고전류를 발생시키기 위해 복수개의 단위 스트라이프 셀(stripe cell)들을 직렬 및 병렬로 연결하여 형성한 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 더해가고 있다.
종래에는 태양전지로 단결정 또는 다결정의 실리콘 태양전지가 많이 사용되어 왔다. 그러나 실리콘 태양전지는 제조시에 대형의 고가 장비가 사용되고 원료 가격이 고가이어서 제조비용이 높고, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 변환 효율을 개선하는데도 한계가 있어 새로운 대안이 모색되었다.
실리콘 태양전지의 대안으로 저가로 제조할 수 있는 유기재료를 사용한 태양전지에 대한 관심이 집중되고 있는데, 특히 제조비용이 매우 저렴한 염료감응형 태양전지가 많은 주목을 받고 있다. 이하, 상기 염료감응형 태양전지 단위셀의 구조 를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 염료감응형 태양전지 단위셀의 일반적인 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
일반적으로 염료감응형 태양전지 단위셀은 상대 전극(10), 산화물 반도체 음극 전극(50) 및 상기 두 전극 사이의 공간에 채워진 산화환원용 전해질(90)을 포함한다. 상기 음극 전극(50)은 투명기판(52)과, 상기 투명기판(52)의 하면에 부착된 전도성투명막(54)과, 상기 전도성투명막(54)의 하면에 부착된 다공질막(56)을 포함한다. 상기 다공질막(56)은 광감응 염료가 흡착된 금속 산화물 나노입자로 이루어진다. 상기 상대 전극(10)은 투명기판(14)과, 상기 투명기판(14)의 상면에 부착된 전도성 투명막(16)과, 상기 전도성투명막(16)의 상면에 부착되고 백금 등과 같은 전도성 금속 또는 탄소나노튜브(CNT) 또는 전도성 고분자 등으로 이루어진 전도층(12)을 포함한다. 상기 전해질(90)은 음극 전극(50)과 상대 전극(10) 사이에 설치된 격벽(92)에 의해 밀폐된다. 상기 격벽(92)은 열가소성 수지, 열경화성 수지 등으로 이루어진다.
이와 같이 형성된 염료감응형 태양전지 단위셀에 태양광이 입사되면 광양자는 먼저 상기 광감응 염료에 흡수되고, 이로 인해 상기 광감응 염료의 가전대에 있는 전자가 전도대(conduction band)로 여기한다. 이 여기된 전자는 전도성투명막(54)을 통해 외부 회로로 이동한다. 한편, 상기 염료에서 빠져 나간 전자의 자리는 액체 전해질(90) 속 이온이 산화, 환원 반응을 통해 상기 전도층(12)으로부터 전자를 받아 광감응 염료로 전달함으로서 채워진다.
염료감응형 태양전지는 충분한 전기에너지가 발생될 수 있도록 앞서 설명한 바와 같은 단위셀을 직렬 및 병렬로 연결한 모듈 형태로 제조된다. 한국공개특허 제10-2005-0102854호에는 단위셀을 직렬 및 병렬로 연결하여 형성한 염료감응형 태양전지 모듈이 개시되어 있다.
위 한국공개특허에 의하면, 하나의 기판위에 음극 전극과 상대 전극이 모두 형성된다. 따라서, 음극 전극과 상대 전극을 형성하는 과정이 하나의 기판위에 음극 전극만 형성하는 경우 또는 상대 전극만 형성하는 경우에 비해 상대적으로 복잡하고 번거롭다.
또한, 위 한국공개특허에 의하면, 직렬로 연결된 단위셀들을 병렬로 연결하기 위해 리드선을 이용한다. 따라서, 모듈의 제작이 완료된 이후 리드선을 설치하는 공정이 추가로 수행되어야 하는 불편함이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 추가 공정 없이 양극기판과 음극기판의 결합 과정에서 단위 스트라이프 셀들을 직렬 및 병렬로 연결할 수 있는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 양극기판의 전도성투명막 상에 나열된 복수개의 양극전극과, 음극기판의 전도성투명막 상에 나열된 복수개의 음극전극과, 상기 양극전극 및 음극전극 사이에 충진되는 산화환원용 전해질과, 상기 양극기판의 전도성투명막 상에 형성되어 전자를 상기 양극전극으로 분배하는 양극그리드와, 상기 음극기판의 전도성투명막 상에 형성되어 상기 음극전극에서 발생한 전자를 포집하는 음극그리드를 포함하는 복수개의 병렬모듈; 및 상기 복수개의 병렬모듈 간을 절연하는 절연부;를 포함하되, 상기 복수개의 병렬모듈 중 어느 하나에 포함된 음극그리드는 상기 어느 하나의 병렬모듈에 이웃하여 위치하는 이웃 병렬모듈에 포함된 양극그리드와 면접촉에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈을 제공한다.
바람직하게, 상기 병렬모듈은 상기 산화환원용 전해질에 의해 상기 양극그리드와 음극그리드가 침식되는 현상을 방지함과 동시에 상기 양극그리드와 음극그리드를 절연시키는 실런트를 포함한다.
바람직하게, 상기 양극그리드는 상기 양극전극의 나열방향을 따라 연장되는 양극 버스바와, 상기 양극 버스바로부터 상기 복수개의 양극전극 사이로 연장되는 분배부를 포함하고, 상기 음극그리드는 상기 음극전극의 나열방향을 따라 연장되는 음극 버스바와, 상기 음극 버스바로부터 상기 복수개의 음극전극 사이로 연장되는 포집부를 포함하며, 상기 양극 버스바와 상기 음극 버스바는 상기 병렬모듈을 기준으로 반대 측면에 위치하고 반대 방향으로 연장된다.
여기서, 상기 어느 하나의 병렬모듈에 포함된 음극그리드의 음극 버스바와 상기 이웃 병렬모듈에 포함된 양극그리드의 양극 버스바는 상기 병렬모듈을 기준으로 동일 측면에 위치하고, 그 중 어느 하나는 상기 절연부를 지나 나머지 하나와 겹칠 수 있는 길이를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
바람직하게, 상기 절연부는 상기 양극기판의 전도성투명막을 식각하여 형성한 양극홈 및 상기 양극홈과 마주하도록 상기 음극기판의 전도성투명막을 식각하여 형성한 음극홈을 포함하고, 상기 양극그리드 및 음극그리드가 부착된 부위에는 형성되지 않는다. 이때, 상기 양극홈은 상기 양극기판의 좌단부터 우단까지 연장되는 가로홈 및 상기 양극기판의 상단부터 하단까지 연장되는 세로홈을 포함하되, 상기 가로홈은 상기 병렬모듈의 상하부에 형성되고, 상기 세로홈은 상기 병렬모듈 사이에 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 의하면, 단위 스트라이프 셀(stripe cell)들이 병렬로 연결되도록 형성된 복수개의 병렬모듈들이 음극기판 및 양극기판을 결합시키는 과정에서 자연 스럽게 직렬로 연결되기 때문에 양극기판 및 음극기판의 결합이 완료된 이후에 단위 스트라이프 셀들의 직병렬 연결을 완성시키기 위한 리드선을 설치하는 추가공정이 불필요하다. 따라서, 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 제작이 매우 용이하다.
이하, 본 발명에 따른 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 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 가장 바람직한 일 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.
도 2는 본 발명에 따른 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 일실시예를 도시한 투영 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 음극기판과 이에 형성되는 구성요소들을 도시한 투영 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 양극기판과 이에 형성되는 구성요소들을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 2의 A-A'에 따른 부분 단면도이고, 도 6은 도 2의 B-B'에 따른 부분 단면도이다.
본 발명에 따른 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈(100)은 서로 대향하여 위치하는 음극기판(130)과 양극기판(140)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 음극기판(130)은 투명기판(132)과 전도성투명막(134)을 포함하고 양극기판(140)은 투명기판(142)과 전도성투명막(144)을 포함한다. 상기 투명기판(132, 142)은 소다라임 글래스, 보로 실리케이트 글래스 등의 투명유리기판 또는 PET,PEN, PC, PP, PI, TAC 등의 투명플라스틱기판으로 이루어지고, 상기 전도성투명막(134, 144)은 주석 도핑 산화인듐(ITO), 불소 도핑 산화주석(FTO), 산화아연(ZnO), 안티몬 도핑 산화주석(ATO), 산화주석(TO) 등으로 이루어진다. 전도성투명막(134, 144)은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(CVD), 스프레이 열분해 증착(SPD) 등의 방법으로 투명기판(132, 142)에 코팅된다.
음극기판(130)과 양극기판(140) 사이에는 복수개의 병렬모듈(150, 250, 350)이 평행하게 나열되고, 복수개의 병렬모듈(150, 250, 350) 간은 절연부에 의해 절연된다. 도 2에는 3개의 병렬모듈(150, 250, 350)만이 도시되어 있으나, 상기 병렬모듈의 수는 이보다 많게 또는 적게 이루어질 수 있음은 당연하다. 이하, 상기 병렬모듈(150, 250, 350)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다. 이때, 복수개의 병렬모듈(150, 250, 350)의 구성은 모두 동일하므로 이중 하나(150)에 대하여만 설명한다.
상기 병렬모듈(150)은 복수개의 음극전극(152), 복수개의 양극전극(154), 산화환원용 전해질(156), 음극그리드(158), 양극그리드(160), 내부 실런트(162) 및 외부 실런트(164)를 포함한다.
복수개의 음극전극(152)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 음극기판(130)의 전도성투명막(134) 상에 평행하게 나열되고, 금속산화물(티타니아 등)의 나노입자와 그 표면에 흡착된 광감응 염료로 이루어진다. 광감응 염료로는 Al, Pt, Pd, Eu, Pb, Ir 등의 금속 복합체 형태의 화합물 또는 Ru 복합체 등의 물질이 사용된다. 상기 음극전극(152)은 금속산화물의 나노입자가 분산된 페이스트를 음극기판(130)의 전도성투명막(134) 상에 닥터 블레이드법, 스크린 프린트 등의 방법으로 도포한 후 열처리함으로써 형성된다.
복수개의 양극전극(154)은 음극전극(152)과 대향하여 위치하도록 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 양극기판(140)의 전도성투명막(144) 상에 평행하게 나열되고, 백금(Pt) 등과 같은 전도성 금속 또는 탄소나노튜브(CNT) 또는 전도성 고분자 등으로 이루어진다. 상기 양극전극(154)은 전도성 금속 또는 탄소나노튜브 또는 전도성 고분자를 전해도금, 스퍼터링, 닥터블레이드법 등과 같은 방법으로 양극기판(140)의 전도성투명막(144) 상에 도포한 후 열처리함으로써 형성된다.
도 2 내지 도 5에는 3개의 음극전극(152)과 3개의 양극전극(154)을 포함하는 병렬모듈(150)이 도시되어 있다. 그러나 상기 병렬모듈(150)은 이보다 많거나 적은 수의 음극전극(152) 및 양극전극(154)을 포함할 수 있음은 당연하다.
산화환원용 전해질(156)은 음극전극(152)과 양극전극(154) 사이에 충진된다. 상기 전해질(156)은 산화/환원 반응을 통해 상기 양극전극(154)으로부터 전자를 받아 음극전극(152)의 광감응 염료로 전달한다.
상기 음극전극(152), 양극전극(154) 및 전해질(156)은 하나의 단위 스트라이 프 셀(stripe cell)을 구성한다. 따라서, 상기 병렬모듈(150)은 복수개의 단위 스트라이프 셀을 포함하게 되고, 상기 단위 스트라이프 셀들은 병렬모듈(150) 내에서 전기적 병렬관계를 형성한다. 그러나, 병렬모듈(150)이 복수개의 단위 스트라이프 셀들만을 포함할 경우, 병렬모듈(150)이 고전류를 발생시키는데 있어서 한계가 존재하는바, 상기 병렬모듈(150)은 음극그리드(158) 및 양극그리드(160)를 포함한다.
음극그리드(158)는 음극전극(152)에서 발생한 전자를 포집하여 병렬모듈(150)의 외부로 인출하기 위해 음극기판(130)의 전도성투명막(134)에 부착된 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 포집부(158a) 및 음극 버스바(busbar)(158b)를 포함하고 전도성 물질로 형성된다. 음극 버스바(158b)는 병렬모듈(150)의 외부에서 상기 음극전극(152)의 나열방향을 따라 연장된다. 포집부(158a)는 음극 버스바(158b)로부터 상기 복수개의 음극전극(152) 사이로 연장된다. 상기 음극 버스바(158b)와 상기 병렬모듈(150)에 이웃하여 위치하는 이웃 병렬모듈(250)의 음극 버스바(258b)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 음극전극(152)을 기준으로 서로 반대 측면에 위치한다. 예컨대, 상기 음극 버스바(158b)는 상기 복수개의 음극전극(152)전극의 하부에 위치하고 상기 음극 버스바(258b)는 상기 복수개의 음극전극(152)의 상부에 위치한다. 상기 포집부(158a)에 의해 포집된 전자는 음극 버스바(158b)로 이동한다.
양극그리드(160)는 병렬모듈(150)의 외부로부터 공급된 전자를 양극전극(154)으로 분배하기 위해 양극기판(140)의 전도성투명막(144)에 부착된 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 분배부(160a) 및 양극 버스바(busbar)(160b)를 포함 하고, 전도성 물질로 이루어진다. 상기 양극 버스바(160b)는 상기 양극전극(154)의 나열방향을 따라 연장되고, 상기 분배부(160a)는 상기 양극 버스바(160b)로부터 상기 복수개의 양극전극(154) 사이로 연장된다. 여기서, 상기 양극 버스바(160b)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 병렬모듈(150)을 기준으로 상기 음극 버스바(158b)와 반대 측면에 위치하고 상기 음극 버스바(158b)의 연장 방향과 반대 방향으로 연장된다.
또한, 상기 양극 버스바(160b)와 상기 병렬모듈(150)에 이웃하여 위치하는 이웃 병렬모듈(250)의 양극 버스바(260b)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 양극전극(154)을 기준으로서로 반대 측면에 위치한다. 예컨대, 상기 양극 버스바(160b)는 상기 복수개의 양극전극(154)의 상부에 위치하고 상기 양극 버스바(260b)는 상기 복수개의 양극전극(154)의 하부에 위치한다. 상기 양극 버스바(160b)를 통해 상기 분배부(160a)로 이동한 전자는 상기 양극전극(154)으로 분배된다.
한편, 상기 음극 버스바(158b)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 병렬모듈(150)에 이웃하여 위치하는 이웃 병렬모듈(250)에 포함된 양극그리드(260)의 양극 버스바(260b)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 이웃 병렬모듈(250)은 위와 동일한 방식으로 이에 이웃하는 또 다른 병렬모듈(350)과 연결된다. 이로써, 복수개의 병렬모듈(150, 250, 350) 모두가 전기적으로 직렬관계를 형성하게 된다. 이때, 상기 음극 버스바(158b)와 양극 버스바(260b)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 면접촉에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 양극 버스바(260b) 는 절연부를 지나 상기 음극 버스바(158b)와 겹칠 수 있는 지점까지 연장된다. 이와 같은 경우, 상기 음극 버스바(158b)와 양극 버스바(260b)의 연결이 음극기판(130)과 양극기판(140)의 결합 시 가해지는 열과 압력에 의해 자연스럽게 이루어지기 때문에 모듈(100)의 제작이 완료된 이후 복수개의 병렬모듈(150, 250, 350) 간을 직렬로 연결하기 위해 리드선을 별도로 설치하는 공정이 불필요하다. 즉, 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 제작이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.
내부 실런트(162)는 도 5에 도시된 바와 같이 포집부(158a)와 분배부(160a) 사이에 위치하여 상기 전해질(156)에 의해 포집부(158a)와 분배부(160a)가 침식되는 현상을 방지함과 동시에 포집부(158a)와 분배부(160a) 간을 절연시킨다. 포집부(158a)와 분배부(160a)의 침식 방지 및 포집부(158a)와 분배부(160a) 간 절연은 공지된 타 방법에 의해 이루어질 수 있음은 당연하다. 또한, 외부 실런트(164)는 도 5에 도시된 바와 같이 음극기판(130)의 전도성투명막(134)의 테두리와 양극기판(140)의 전도성투명막(144) 테두리 사이에 위치하여 전해질(156)이 병렬모듈(150)의 외부로 누액되는 현상을 방지한다. 내부 실런트(162)와 외부 실런트(164)는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 형성된다.
절연부는 음극기판(130)의 전도성투명막(134)을 식각하여 형성한 음극홈(172)과 양극기판(140)의 전도성투명막(144)을 식각하여 형성한 양극홈(174)으로 이루어진다. 상기 홈(172, 174)은 레이져 식각법, 건식 식각법, 습식 식각법 등과 같은 방법에 의해 형성된다.
상기 양극홈(174)은 도 4에 도시된 바와 같이 양극기판(140)의 좌단부터 우 단까지 연장되는 가로홈 및 상기 양극기판의 상단부터 하단까지 연장되는 세로홈을 포함한다. 상기 가로홈은 상기 병렬모듈(150, 250, 350)의 상하부에 형성된다. 더욱 구체적으로 상기 가로홈은 상기 병렬모듈(150, 250, 350)과 상기 양극그리드(160)의 양극 버스바(160b, 260b) 사이에 형성된다. 상기 세로홈은 상기 병렬모듈(150, 250, 350) 사이에 형성된다.
상기 음극홈(172)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 양극홈(174)에 대응되게 형성된다. 상기 홈(172, 174)은 그리드(158, 160)가 부착된 부위에는 형성되지 않는다. 홈(172, 174)을 이와 같은 패턴으로 형성할 경우, 상기 패턴이 간단하므로 절연부의 형성이 용이하다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 양극기판(140)과 음극기판(130)은 서로 어긋나게 결합된다. 그리고, 외부회로와 연결되는 양극 버스바(160b)는 병렬모듈(150, 250, 350)의 상부에 위치하는 타 양극 버스바(360b)에 비해 상대적으로 양극기판(140)의 단부에 치우쳐 위치하며, 외부회로와 연결되는 음극 버스바(358b)는 병렬모듈(150, 250, 350)의 하부에 위치하는 타 음극 버스바(158b)에 비해 상대적으로 음극기판(140)의 단부에 치우쳐 위치한다. 따라서, 양극기판(140)과 음극기판(130)의 결합이 완료되더라도 외부회로와 연결되는 양극 버스바(160b)와 음극 버스바(358b)는 외부로 노출되게 되고, 이로 인해 상기 모듈(100)과 외부회로의 연결이 용이하게 이루어질 수 있다.
이하, 상기 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈(100)의 제조과정을 설명한다.
우선, 음극기판(130)의 전도성투명막(134)을 식각하여 절연부를 형성한 후에 전도성 투명막(134) 상에 음극그리드(158)와 음극전극(152)을 형성한다. 위 과정과 동시에 또는 위 과정이 수행된 후에는 양극기판(140)의 전도성투명막(144)을 식각하여 절연부를 형성하고, 전도성투명막(144) 상에 양극그리드(160)와 양극전극(154)을 형한다.
이와 같은 작업이 완료되면, 음극기판(130) 또는 양극기판(140) 상에 페이스트 상태 혹은 필름 상태 등의 내부 실런트(162)와 외부 실런트(164)를 도포하고 상기 음극기판(130)과 양극기판(140)을 정렬한다. 그리고, 이후 음극기판(130)의 측면 및 양극기판(140)의 측면을 열을 가하면서 가압한다. 열가압이 이루어지는 동안 병렬모듈(150)에 포함된 음극그리드(158)의 음극 버스바(158b)와 이웃 병렬모듈(250)에 포함된 양극그리드(260)의 양극 버스바(260b) 간에는 면접촉이 이루어지고, 이로써 병렬모듈(150)과 이웃 병렬모듈(250) 간에 전기적 직렬관계가 형성된다. 열가압 작업이 완료되면, 음극전극(152)과 양극전극(154) 사이에 전해질(156)을 삽입하고 밀봉한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 염료감응형 태양전지 단위셀의 일반적인 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 일실시예를 도시한 투영 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 음극기판과 이에 형성되는 구성요소들을 도시한 투영 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈의 양극기판과 이에 형성되는 구성요소들을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2의 A-A'에 따른 부분 단면도이다.
도 6은 도 2의 B-B'에 따른 부분 단면도이다.

Claims (6)

  1. 양극기판의 전도성투명막 상에 나열된 복수개의 양극전극과, 음극기판의 전도성투명막 상에 나열된 복수개의 음극전극과, 상기 양극전극 및 음극전극 사이에 충진되는 산화환원용 전해질과, 상기 양극기판의 전도성투명막 상에 형성되어 전자를 상기 양극전극으로 분배하는 양극그리드와, 상기 음극기판의 전도성투명막 상에 형성되어 상기 음극전극에서 발생한 전자를 포집하는 음극그리드를 포함하는 복수개의 병렬모듈; 및
    상기 복수개의 병렬모듈 간을 절연하는 절연부;를 포함하되,
    상기 복수개의 병렬모듈 중 어느 하나에 포함된 음극그리드는 상기 어느 하나의 병렬모듈에 이웃하여 위치하는 이웃 병렬모듈에 포함된 양극그리드와 면접촉에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 병렬모듈은 상기 산화환원용 전해질에 의해 상기 양극그리드와 음극그리드가 침식되는 현상을 방지함과 동시에 상기 양극그리드와 음극그리드를 절연시키는 실런트를 포함하는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양극그리드는 상기 양극전극의 나열방향을 따라 연장되는 양극 버스바와, 상기 양극 버스바로부터 상기 복수개의 양극전극 사이로 연장되는 분배부를 포함하고,
    상기 음극그리드는 상기 음극전극의 나열방향을 따라 연장되는 음극 버스바와, 상기 음극 버스바로부터 상기 복수개의 음극전극 사이로 연장되는 포집부를 포함하며,
    상기 양극 버스바와 상기 음극 버스바는 상기 병렬모듈을 기준으로 반대 측면에 위치하고 반대 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어느 하나의 병렬모듈에 포함된 음극그리드의 음극 버스바와 상기 이웃 병렬모듈에 포함된 양극그리드의 양극 버스바는 상기 병렬모듈을 기준으로 동일 측면에 위치하고, 그 중 어느 하나는 상기 절연부를 지나 나머지 하나와 겹칠 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연부는 상기 양극기판의 전도성투명막을 식각하여 형성한 양극홈 및 상기 양극홈과 마주하도록 상기 음극기판의 전도성투명막을 식각하여 형성한 음극홈을 포함하고, 상기 양극그리드 및 음극그리드가 부착된 부위에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양극홈은 상기 양극기판의 좌단부터 우단까지 연장되는 가로홈 및 상기 양극기판의 상단부터 하단까지 연장되는 세로홈을 포함하되, 상기 가로홈은 상기 병렬모듈의 상하부에 형성되고, 상기 세로홈은 상기 병렬모듈 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈.
KR1020090004262A 2009-01-19 2009-01-19 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈 KR101002398B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090004262A KR101002398B1 (ko) 2009-01-19 2009-01-19 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈
JP2011546215A JP5323207B2 (ja) 2009-01-19 2010-01-18 直列／並列混合型染料感応太陽電池モジュール
CN2010800049588A CN102282681A (zh) 2009-01-19 2010-01-18 串/并联组合型染料敏化太阳能电池模块
US13/145,086 US20120017967A1 (en) 2009-01-19 2010-01-18 Series and parallel dye-sensitized solar cell module
PCT/KR2010/000291 WO2010082794A2 (ko) 2009-01-19 2010-01-18 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090004262A KR101002398B1 (ko) 2009-01-19 2009-01-19 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100084887A KR20100084887A (ko) 2010-07-28
KR101002398B1 true KR101002398B1 (ko) 2010-12-21

Family

ID=42340225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090004262A KR101002398B1 (ko) 2009-01-19 2009-01-19 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120017967A1 (ko)
JP (1) JP5323207B2 (ko)
KR (1) KR101002398B1 (ko)
CN (1) CN102282681A (ko)
WO (1) WO2010082794A2 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080430A1 (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 주식회사 오리온 염료감응형 태양전지
US9190219B2 (en) 2011-11-30 2015-11-17 Hyundai Motor Company Dye-sensitized solar cell module and method of manufacturing the same
KR20160073627A (ko) 2014-12-17 2016-06-27 주식회사 오리온 염료감응형 태양전지
KR20170002873A (ko) 2015-06-30 2017-01-09 주식회사 오리온 염료감응형 태양전지

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101314790B1 (ko) * 2010-12-06 2013-10-08 삼성코닝정밀소재 주식회사 태양전지 모듈
KR101137380B1 (ko) 2011-03-07 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 광전변환소자 및 그 제조방법
JP5267608B2 (ja) * 2011-04-07 2013-08-21 大日本印刷株式会社 色素増感型太陽電池素子モジュール
KR101119043B1 (ko) * 2011-06-16 2012-03-16 주식회사 티모테크놀로지 직병렬 겸용 염료감응 태양전지 모듈
KR101119044B1 (ko) * 2011-06-16 2012-03-16 주식회사 티모테크놀로지 병렬형 염료감응 태양전지 모듈
GB201117112D0 (en) * 2011-10-03 2011-11-16 Solarprint Ltd Dye-sensitised solar cell module, component for a dye-sensitised solar cell module and method of manufacturing the same
US20130152991A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Hyun-Chul Kim Photoelectric module
CN102592850A (zh) * 2012-03-27 2012-07-18 上海联孚新能源科技有限公司 一种染料敏化太阳能电池及其制备方法
KR101417524B1 (ko) * 2012-12-28 2014-07-09 현대자동차주식회사 염료감응 태양전지 루프패널
JP2014143333A (ja) * 2013-01-25 2014-08-07 Ricoh Co Ltd 固体色素増感型太陽電池、固体色素増感型太陽電池モジュール
CN103680989A (zh) * 2013-09-29 2014-03-26 营口奥匹维特新能源科技有限公司 光阳极、对电极及其形成的染料敏化太阳能电池
JP6520020B2 (ja) * 2013-11-26 2019-05-29 株式会社リコー 色素増感太陽電池
KR20150141822A (ko) * 2014-06-10 2015-12-21 현대자동차주식회사 염료감응 태양전지 직/병렬 혼합 모듈 구조
CN105957914B (zh) 2016-06-23 2017-04-19 唐松 一种基于磁吸扩展电路的无限扩展太阳能电池模块
CN106847517A (zh) * 2017-03-20 2017-06-13 四川虹欧显示器件有限公司 一种染料敏化太阳能电池及其电池模块、栅电极和电池模块制造工艺方法
CN111162171B (zh) * 2018-11-08 2023-04-07 杭州纤纳光电科技有限公司 并联结构的钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN113632240A (zh) * 2019-04-10 2021-11-09 日本瑞翁株式会社 太阳能电池模块
KR102363048B1 (ko) 2020-03-05 2022-02-15 고려대학교 산학협력단 병렬 및 직렬 연결 구조를 갖는 태양전지 모듈
CN111883658B (zh) * 2020-07-31 2023-10-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种钙钛矿太阳能电池模块及其制备方法
TWI765653B (zh) * 2021-04-09 2022-05-21 凌巨科技股份有限公司 太陽能電池模組與太陽能電池顯示裝置
CN117199152B (zh) * 2023-09-11 2024-06-04 淮安捷泰新能源科技有限公司 一种太阳能电池及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005216663A (ja) 2004-01-29 2005-08-11 Optrex Corp 色素増感型太陽電池
JP2006049268A (ja) 2004-08-04 2006-02-16 Korea Electronics Telecommun 染料感応太陽電池モジュール
KR100654103B1 (ko) 2005-11-30 2006-12-06 한국전기연구원 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지 모듈

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11243224A (ja) * 1997-12-26 1999-09-07 Canon Inc 光起電力素子モジュール及びその製造方法並びに非接触処理方法
US20020092558A1 (en) * 2001-01-18 2002-07-18 Kim Seong Bae Integrated thin film cell and fabrication method thereof
KR100384893B1 (ko) * 2001-04-09 2003-05-23 한국전자통신연구원 나노입자 산화물 태양전지 및 그 제조 방법과 그를 이용한태양전지 모듈 및 투명 전기창
KR100995073B1 (ko) * 2004-04-23 2010-11-18 삼성에스디아이 주식회사 염료감응 태양전지의 모듈 및 그 제조방법
JP4696485B2 (ja) * 2004-06-29 2011-06-08 パナソニック電工株式会社 光電変換モジュールおよびその製造方法
JP5028412B2 (ja) * 2005-11-30 2012-09-19 コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュート 炭素ナノチューブ電極を利用した色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2009194177A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Hitachi Maxell Ltd 発電体、接続体及び接続体の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005216663A (ja) 2004-01-29 2005-08-11 Optrex Corp 色素増感型太陽電池
JP2006049268A (ja) 2004-08-04 2006-02-16 Korea Electronics Telecommun 染料感応太陽電池モジュール
KR100654103B1 (ko) 2005-11-30 2006-12-06 한국전기연구원 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지 모듈

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9190219B2 (en) 2011-11-30 2015-11-17 Hyundai Motor Company Dye-sensitized solar cell module and method of manufacturing the same
US9711295B2 (en) 2011-11-30 2017-07-18 Hyundai Motor Company Dye-sensitized solar cell module and method of manufacturing the same
WO2015080430A1 (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 주식회사 오리온 염료감응형 태양전지
KR20160073627A (ko) 2014-12-17 2016-06-27 주식회사 오리온 염료감응형 태양전지
KR20170002873A (ko) 2015-06-30 2017-01-09 주식회사 오리온 염료감응형 태양전지

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010082794A3 (ko) 2010-10-21
KR20100084887A (ko) 2010-07-28
US20120017967A1 (en) 2012-01-26
WO2010082794A2 (ko) 2010-07-22
CN102282681A (zh) 2011-12-14
JP2012515422A (ja) 2012-07-05
JP5323207B2 (ja) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101002398B1 (ko) 직/병렬 혼합형 염료감응형 태양전지 모듈
US9530572B2 (en) Solar cell device
US8586861B2 (en) Solar cell device
JP5165253B2 (ja) 色素増感太陽電池及びその製造方法
US20110108104A1 (en) Photoelectric conversion device
WO2015087682A1 (ja) 人工光合成モジュール
JP2007048594A (ja) 色素増感型太陽電池、その光電極基板およびその光電極基板の製造方法
KR101119044B1 (ko) 병렬형 염료감응 태양전지 모듈
US20100300523A1 (en) Dye-sensitized solar cell and method of fabricating the same
JP5013741B2 (ja) 光電変換装置及び光発電装置
JP2012079495A (ja) 色素増感太陽電池およびその製法
US8710356B2 (en) Photoelectric conversion module
JP5406434B2 (ja) 色素増感太陽電池の製造方法
JP2009099435A (ja) 色素増感太陽電池
KR20110130040A (ko) 염료감응 태양전지
CN103680979A (zh) 光伏封装结构
WO2016104047A1 (ja) 色素増感型太陽電池
WO2014132725A1 (ja) 色素増感太陽電池
KR101119042B1 (ko) 원통형 염료감응 태양전지 모듈 및 그 제조방법
KR101119041B1 (ko) 원통형 염료감응 태양전지 모듈 및 그 제조방법
KR101621552B1 (ko) 태양광 발전장치
JP2023166208A (ja) 色素増感太陽電池
JP6000808B2 (ja) 色素増感型太陽電池モジュール
KR20220163169A (ko) 광전기 분해를 위한 3중 접합 다공성 광음극 및 이의 제조 방법
KR20120005698A (ko) 염료감응 태양전지 모듈 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131213

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141107

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151106

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee