KR101074781B1 - 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지 - Google Patents

스페이서를 구비한 염료감응 태양전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101074781B1
KR101074781B1 KR1020090117072A KR20090117072A KR101074781B1 KR 101074781 B1 KR101074781 B1 KR 101074781B1 KR 1020090117072 A KR1020090117072 A KR 1020090117072A KR 20090117072 A KR20090117072 A KR 20090117072A KR 101074781 B1 KR101074781 B1 KR 101074781B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spacer
dye
grid pattern
solar cell
sensitized solar
Prior art date
Application number
KR1020090117072A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110060475A (ko
Inventor
양남철
김성수
신병철
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020090117072A priority Critical patent/KR101074781B1/ko
Priority to US12/789,206 priority patent/US20110126905A1/en
Publication of KR20110060475A publication Critical patent/KR20110060475A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101074781B1 publication Critical patent/KR101074781B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

염료감응 태양전지에 관하여 개시된다. 개시된 염료감응 태양전지는 광전극 및 대향전극 사이의 간격을 유지하는 스페이서를 구비한다. 상기 스페이서는 상기 대향전극에 일단이 고정된다. 상기 대향전극은 그리드 패턴을 구비하며, 그리드 패턴 상에는 보호층이 형성되며, 상기 스페이서의 일단은 상기 보호층에 고정된다.

Description

스페이서를 구비한 염료감응 태양전지{Dye-sensitized solar cell having spacer}
본 발명은 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대면적 모듈에 적용이 가능한 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.
최근 화석연료를 대체하는 에너지의 원천으로서, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지에 대해 다양한 연구가 많은 주목을 받고 있다.
다양한 구동원리를 갖는 태양전지들에 대한 연구가 진행되고 있는데, 그 중에서 반도체의 p-n 접합을 이용하는 웨이퍼 형태의 실리콘 또는 결정질 태양전지는 가장 많이 보급되고 있으나, 고순도의 반도체 재료를 형성 및 취급한다는 공정의 특성상 제조단가가 높은 문제가 있다.
실리콘 태양전지와 달리, 염료감응 태양전지는 가시광을 받아 여기되어서 여기된 전자를 생성하는 감광성 염료와, 여기된 전자를 수송하는 반도체 물질, 그리고, 외부회로에서 일을 하고 돌아오는 전자와 반응하는 전해질을 주된 구성으로 한다. 염료감응 태양전지는 제조비용이 적으며, 대면적 태양전지에 적용이 가능하다.
본 발명의 목적은 대면적 모듈에 적용이 가능한 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지는,
서로 마주보게 배치된 광전극 및 대향전극;
상기 광전극 상에서 광에 의해 여기되는 감광성 염료가 흡착된 반도체층;
상기 광전극 및 상기 대향전극 사이의 간격을 유지하는 복수의 스페이서; 및
상기 광전극 및 상기 대향전극 사이를 채운 전해질;을 구비하며,
상기 복수의 스페이서는 상기 대향전극에 일단이 고정된다.
상기 대향전극은 제1 투명 도전층과 상기 제1 투명도전층 상의 촉매층 및 제1 그리드 패턴을 구비하며, 상기 대향전극 상에는 상기 제1 그리드 패턴을 덮는 제1 보호층이 형성되며, 상기 스페이서의 일단은 상기 제1 보호층 상에 고정된다.
상기 광전극은 제2 투명 도전층과 상기 제2 투명도전층 상의 제2 그리드 패턴을 구비하며, 상기 스페이서의 타단은 상기 제2 그리드패턴과 대향되게 배치된다.
상기 제2 투명도전층 상에는 상기 제2 그리드 패턴을 덮는 제2 보호층이 형성되며, 상기 스페이서의 타단의 폭은 대응되는 상기 제2 그리드 패턴과 그 양측의 상기 제2 보호층의 선폭의 합 이하일 수 있다.
상기 스페이서는 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지, 에틸렌아크릴레이트 수지 중 선택된 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 스페이서에는 무기필러를 더 포함될 수 있다.
상기 스페이서는 10-200 ㎛높이를 가질 수 있다.
상기 스페이서는 바(bar) 형상일 수 있다.
상기 스페이서는 상기 제1 보호층과 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 제1 보호층으로부터 소정 간격으로 돌출된 돌출부일 수 있다.
상기 스페이서의 타단은 상기 광전극으로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지는,
제1 그리드 패턴이 배치된 광전극;
상기 제1 그리드패턴과 대응되게 형성된 제2 그리드 패턴을 구비한 대향전극;
상기 광전극 상에서 광에 의해 여기되는 감광성 염료가 흡착된 반도체층;
상기 대향전극 상에서 상기 제2 그리드패턴을 덮으며, 일부 영역에서 상기 제1 그리드패턴을 향해 연장된 복수의 돌출부를 구비하며, 상기 광전극 및 상기 대향전극 사이의 간격을 유지하는 스페이서; 및
상기 광전극 및 상기 대향전극 사이를 채운 전해질;을 구비한다.
본 발명에 의하면, 대향전극 상에 고정되게 스페이서를 배치함으로써 대면적 모듈에서의 대향전극 및 광전극 사이의 접착을 방지할 수 있다. 또한, 스페이서를 대향전극에 고정되게 형성함으로써 스페이서 및 광전극 상의 반도체층 사이의 열융착에 의한 반도체층의 열화를 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지(100)의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 광전극(114)이 형성된 수광면 기판(110)과 대향전극(124)이 형성된 대향기판(120)이 서로 마주보게 배치되어 있다. 광전극(114) 상에는 광(VL)에 의해 여기되는 감광성 염료가 흡착된 반도체층(118)이 형성된다.
수광면 기판(110)과 대향기판(120)은 봉지재(130)를 개재하여 소정 간극을 사이에 두고 접합된다. 수광면 기판(110)과 대향기판(120) 사이에는 전해질층(150)을 구성할 전해액이 충진될 수 있다.
광전극(114)과 대향전극(124)은 도선(160)을 이용하여 외부회로(180)에 전기적으로 연결된다. 복수의 염료감응 태양전지가 직렬/병렬로 접속되어 모듈화되는 구성에서는 염료감응 태양전지들의 전극들(114, 124)이 직렬 접속 또는 병렬 접속 될 수 있고, 복수의 태양전지의 양단의 광전극(114) 및 대향전극(124)이 외부회로(180)와 연결될 수 있다.
수광면 기판(110)은 높은 광투과율을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수광면 기판(110)은 유리 또는 수지필름으로 구성될 수 있다. 수지필름은 통상 가요성을 갖기 때문에 유연성이 요구되는 용도에 적합하다. 대향기판(120)은 투명성이 반드시 요구되지는 않지만, 광전변환효율을 높이기 위한 목적으로 대향기판(120)으로부터도 광(VL)을 받을 수 있도록 투명소재로 형성될 수 있고, 수광면 기판(110)과 동일한 소재로 형성될 수 있다. 특히, 염료감응 태양전지가 창틀 등의 구조물에 설치되는 BIPV (Building integrated photovoltaic) 용도로 활용되는 경우에는 실내로 유입되는 광(VL)을 차단하지 않도록 염료감응 태양전지의 양편으로 투명성을 갖는 것이 바람직하다.
광전극(114)은 투명 도전막(111)과 투명 도전막(111) 상에 형성된 그리드 패턴(112)을 포함할 수 있다. 투명 도전막(111)은 투명성과 전기 도전성을 겸비한 소재로 형성되며, 예를 들어, ITO, FTO, ATO 등으로 형성될 수 있다. 그리드 패턴(112)은 투명 도전막(111)과 전기적인 접촉을 이루며, 투명 도전막(111)의 상대적으로 낮은 전기 전도도를 보충한다. 예를 들어, 그리드 패턴(112)은 전기 전도성이 우수한 금(Ag), 은(Au), 알루미늄(Al) 등의 금속소재로 형성될 수 있으며, 매쉬 형상으로 패턴화될 수도 있다.
광전극(114)을 통하여 입사된 광(VL)은 반도체층(118)에 흡착된 감광성 염료를 여기시키므로, 허용되는 많은 광(VL)을 입사시킴으로써 광전변환효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 개구율은 광전극(114)이 장착된 기판면적 중에서 유효하게 광이 입사될 수 있는 입사영역이 차지하는 비율을 나타낸다. 그리드 패턴(112)은 금속소재와 같은 불투명한 소재로 형성되므로, 그리드 패턴(112)이 점유하는 면적만큼 개구율이 낮아지며, 그리드 패턴(112)의 선폭은 광(VL)의 입사영역을 제한하는 것이므로, 협폭으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리드 패턴(112)의 표면에는 보호층(115)이 더 형성될 수 있다. 보호층(115)은 그리드 패턴(112)이 전해질층(150)으로부터 부식되는 등 전극 손상이 일어나는 것을 방지한다. 보호층(115)은 전해질층(150)과 반응하지 않는 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 경화성 수지물질로 구성될 수 있다.
반도체층(118) 자체는 종래 염료감응 태양전지로 사용되던 반도체 소재를 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, Cd, Zn, In, Pb, Mo, W, Sb, Ti, Ag, Mn, Sn, Zr, Sr, Ga, Si, Cr 등의 금속의 산화물로 형성될 수 있다. 반도체층(118)은 감광성 염료를 흡착함으로써 광전변환효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 반도체층(118)은 5nm ~ 1000nm 입경의 반도체 입자를 분산시킨 페이스트를 전극(114)이 형성된 기판(110) 위에 도포한 후, 소정의 열 또는 압력을 적용하는 가열 처리 또는 가압 처리를 거쳐 형성할 수 있다.
반도체층(118)에 흡착된 감광성 염료는 수광면 기판(110)을 투과하여 입사된 광(VL)을 흡수하여, 감광성 염료의 전자는 여기된다. 여기된 전자는 반도체층(118)의 전도대로 이송된 후, 반도체층(118)을 통하여 광전극(114)에 도달하고, 광전극(114)을 통하여 외부로 인출됨으로써 외부회로(180)를 구동하는 구동전류를 형성하게 된다.
감광성 염료는 액상, 반 고체의 겔 형상, 고체 형태 중의 어느 한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 반도체층(118)에 흡착되는 감광성 염료로는 루테늄(ruthenium) 계의 감광성 염료가 사용될 수 있다. 감광성 염료를 포함하는 용액 속에 반도체층(118)이 형성된 기판(110)을 침지시키는 방식으로, 감광성 염료를 흡착한 반도체층(118)을 얻을 수 있다.
전해질층(150)으로는 한 쌍의 산화체와 환원체를 포함하는 레독스(Redox) 전해질을 포함할 수 있고, 고체형 전해질, 겔상 전해질, 액체형 전해질 등이 모두 사용될 수 있다.
대향전극(124)은 기판(120) 상의 투명 도전막(121)과, 투명 도전막(121) 상의 촉매층(123)과, 촉매층(123) 상에 형성된 그리드 패턴(122)을 포함할 수 있다. 촉매층(123)은 투명 도전막(121) 상에서 투명 도전막(121)을 노출되게 얇게 형성될 수 있다. 촉매층(123)은 그리드 패턴(122)을 형성한 후 그리드 패턴(122)을 덮도록 투명 도전막(121) 상에 형성될 수도 있다.
투명 도전막(121)은 투명도전막(111)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 촉매층(123)은 전해질층(150)에 전자를 제공하며, 예를 들어, 백금(Pt), 금(Ag), 은(Au), 동(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속이나, 산화주석 등의 금속 산화물, 또는 그라파이트(graphite) 등의 카본계 물질로 형성될 수 있다.
그리드 패턴(122)은 촉매층(123) 위에 직접 형성되어 촉매층(123)과 전기적인 접촉을 이루며, 촉매층(123)의 전기적 특성을 보충하고, 대향전극(124)의 저항 을 낮출 수 있다. 그리드 패턴(122)은 그리드 패턴(112, 광전극의 그리드 패턴)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
그리드 패턴(122)의 표면에는 보호층(125)이 더 형성될 수 있다. 보호층(125)은 그리드 패턴(122)이 전해질층(150)과 접촉하여 반응함으로써 그리드 패턴(122)이 부식되는 등 전극 손상이 일어나는 것을 방지한다. 보호층(125)은 전해질층(150)과 반응하지 않는 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 경화성 수지물질로 구성될 수 있다.
스페이서(190)는 광전극(114) 및 대향전극(124) 사이의 간격을 유지한다. 스페이서(190)는 그 일단이 대향전극(124)에 융착되어 형성될 수 있다. 스페이서(190)의 타단은 자유단일 수 있다. 스페이서(190)는 그리드 패턴(122)의 보호층(125)에 융착되어서 그 일단이 보호층(125)에 고정될 수 있다. 태양전지(100)의 제조시, 스페이서(190)를 대향전극(124) 및 광전극(114) 사이에 고정시키기 위해 열적 처리(예를 들어 핫프레싱)를 하는 경우, 반도체층(118)이 물리적 손상을 입을 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 대향전극(124)에만 스페이서(190)가 융착되므로, 광전극(114) 및 반도체층(118)이 스페이서(190)의 열적 처리로 열적 손상을 입지 않게 된다.
스페이서(190)는 그 일단이 대향전극(124)에 고정되며, 타단이 광전극(114)을 향한다. 스페이서(190)의 타단은 광전극(114)과 접촉하거나 또는 광전극(114)과 소정의 갭을 두고 형성될 수 있다. 스페이서(190)는 탄성을 가진 물질로 형성될 수 있다. 스페이서(190)는 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지, 에틸렌아크릴레이트 수지 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 스페이서(190)는 무기필러를 더 포함할 수도 있다.
스페이서(190)는 10㎛-200㎛ 높이로 형성될 수 있다. 10 ㎛의 높이는 스페이서로서 광전극(114)과 대향전극(124) 사이의 접촉을 방지하기 위한 최소 높이일 수 있으며, 200 ㎛ 높이는 광전극(114) 및 대향전극(124) 사이의 갭에 의해 제한된다.
도 2는 도 1의 일부 확대도이다. 도 2를 참조하면, 스페이서(190)의 타단의 폭(W1)은 그리드 패턴(112)과 보호층(115)을 합한 선폭(W2) 이하로 형성될 수 있다. 이러한 폭(W1)의 제한은 개구율을 감소시키지 않도록 하여 광전변환효율을 증가시키기 위한 것이다.
스페이서(190)는 바(bar) 형상이며, 따라서, 태양전지(100)는 하나의 소자 내에서 전해질이 스페이서(190)에 관계없이 유통된다.
스페이서(190)는 도 1 및 도 2에서 보면 그 타단이 광전극(114) 상의 반도체층(118)과 접촉되게 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 스페이서(190)는 대향전극(124)에 일단이 고정된 상태에서 기판(110) 및 기판(120) 사이의 결합시 스페이서(190)의 타단이 반도체층(118)과 이격될 수 있으며, 또한, 탄성물질로 제조된 경우, 반도체층(118) 또는 광전극(114)와 접촉되어서 일부가 휠 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 일부 평면도이다. 도 3을 참조하면, 그리드 패턴(122)은 스트라이프 형상의 복수의 제1패턴(122a)과 복 수의 제1패턴(122a)의 일단들을 연결하는 제2패턴(122b)을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지(100)는 대면적으로 형성되면서도 스페이서(190)의 배치로 광전극 및 대향전극 사이의 갭이 유지된다. 또한, 스페이서가 대향전극에 일단이 고정되며 타단은 광전극을 향하여 배치되므로, 태양전지의 제조시 열처리로 광전극 및 반도체층의 열화를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지(200)의 일부 단면도이다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 광전극(114) 및 대향전극(124) 사이에는 이들 사이의 거리를 유지하는 스페이서(290)가 형성되어 있다. 스페이서(290)는 그리드 패턴(122)을 커버하며 일부영역에서는 돌출부(292)를 구비한다. 즉, 스페이서(290)는 도 1의 보호층(125) 및 스페이서(190)가 일체형으로 형성된 구조를 가진다.
도 5는 도 4의 일부 평면도이다. 도 5를 참조하면, 스페이서(290)는 그리드 패턴(122)을 덮으면서도 일부영역에서 돌출된다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 스페이서(290)의 돌출부(292)는 그 단이 그리드 패턴(112)과 접촉되거나 또는 소정의 갭을 두고 형성된다. 돌출부(292)는 그리드패턴(112)과 보호층(115)의 양측 폭을 합한 폭 이하로 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지(200)는 스페이서가 대향전극 상에 돌출되게 형성되며 보호층의 역할을 함께 한다. 연료감응 태양전지(200)는 대면적으로 형성되면서도 스페이서(290)의 배치로 광전극 및 대향전극 사이의 갭이 유지된다. 또한, 스페이서가 대향전극에 일단이 고정되며 타단은 광전극을 향하여 배치되므로, 태양전지의 제조시 열처리로 광전극 및 반도체층의 열화를 방지할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 개략적 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부 확대도이다.
도 3은 도 1의 일부 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 일부 단면도이다.
도 5는 도 4의 일부 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200: 염료감응 태양전지 111, 121: 투명 도전막
112, 122: 그리드 패턴 114: 광전극
123: 촉매층 124: 대향전극
115,125: 보호층 130: 봉지재
150: 전해질층 160: 도선
180: 외부회로 190, 290: 스페이서

Claims (17)

  1. 서로 마주보게 배치된 광전극 및 대향전극;
    상기 광전극 상에서 광에 의해 여기되는 감광성 염료가 흡착된 반도체층;
    상기 광전극 및 상기 대향전극 사이의 간격을 유지하는 복수의 스페이서; 및
    상기 광전극 및 상기 대향전극 사이를 채운 전해질;을 구비하며,
    상기 복수의 스페이서는 일단이 상기 대향전극에 고정되고 타단이 자유단인 것을 특징으로 하는 스페이서를 구비한 염료감응형 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대향전극은 제1 투명 도전층과 상기 제1 투명도전층 상의 촉매층 및 제1 그리드 패턴을 구비하며,
    상기 대향전극 상에는 상기 제1 그리드 패턴을 덮는 제1 보호층이 형성되며,
    상기 스페이서의 일단은 상기 제1 보호층 상에 고정된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광전극은 제2 투명 도전층과 상기 제2 투명도전층 상의 제2 그리드 패턴을 구비하며, 상기 스페이서의 타단은 상기 제2 그리드패턴과 대향되게 배치된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 투명도전층 상에는 상기 제2 그리드 패턴을 덮는 제2 보호층이 형성되며, 상기 스페이서의 타단의 폭은 대응되는 상기 제2 그리드 패턴과 그 양측의 상기 제2 보호층의 선폭의 합 이하인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지, 에틸렌아크릴레이트 수지 중 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스페이서는 무기필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 10-200 ㎛높이를 가진 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 바(bar) 형상인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서의 타단은 상기 광전극으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  10. 제1 그리드 패턴이 배치된 광전극;
    상기 제1 그리드패턴과 대응되게 형성된 제2 그리드 패턴을 구비한 대향전극;
    상기 광전극 상에서 광에 의해 여기되는 감광성 염료가 흡착된 반도체층;
    상기 대향전극 상에서 상기 제2 그리드패턴을 덮으며, 상기 제1 그리드패턴을 향해 일부 영역에서 연장된 복수의 돌출부를 구비하며, 상기 광전극 및 상기 대향전극 사이의 간격을 유지하는 스페이서; 및
    상기 광전극 및 상기 대향전극 사이를 채운 전해질;을 구비하며,
    상기 제2 그리드패턴을 덮는 상기 스페이서의 일단은 고정되고, 상기 제1그리드패턴을 향해 일부 영역에서 연장된 복수의 돌출부의 끝단은 자유단인 것을 특징으로 하는 스페이서를 구비한 염료감응형 태양전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광전극은 제1 투명 도전층과 상기 제1 투명도전층 상의 제1 그리드 패턴을 구비하며,
    상기 돌출부의 끝단은 상기 제1 그리드패턴과 대향되게 배치된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 투명도전층 상에는 상기 제1 그리드 패턴을 덮는 보호층이 형성되며, 상기 돌출부의 끝단의 폭은 대응되는 상기 제1 그리드 패턴과 그 양측의 상기 보호층의 선폭의 합의 이하인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 스페이서는 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지, 에틸렌아크릴레이트 수지 중 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스페이서는 무기필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 스페이서는 10-200 ㎛높이를 가진 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 돌출부는 바(bar) 형상인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 스페이서의 타단은 상기 광전극으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.
KR1020090117072A 2009-11-30 2009-11-30 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지 KR101074781B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090117072A KR101074781B1 (ko) 2009-11-30 2009-11-30 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지
US12/789,206 US20110126905A1 (en) 2009-11-30 2010-05-27 Dye-sensitized solar cell including spacers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090117072A KR101074781B1 (ko) 2009-11-30 2009-11-30 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110060475A KR20110060475A (ko) 2011-06-08
KR101074781B1 true KR101074781B1 (ko) 2011-10-19

Family

ID=44067932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090117072A KR101074781B1 (ko) 2009-11-30 2009-11-30 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20110126905A1 (ko)
KR (1) KR101074781B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101177716B1 (ko) 2012-05-15 2012-08-28 주식회사 상보 이중 코팅 금속 기판을 이용한 금속 플렉시블 염료감응 태양전지 및 그 제조방법
KR101192981B1 (ko) 2012-05-15 2012-10-19 주식회사 상보 금속 플렉시블 염료감응 태양전지 및 그 제조방법
KR101220169B1 (ko) * 2012-09-28 2013-01-11 주식회사 상보 폴리싱 처리된 코팅 금속기판을 구비한 금속 플렉시블 염료감응 태양전지 및 그 제조방법
KR101335020B1 (ko) * 2012-01-18 2013-12-02 영남대학교 산학협력단 이산화티탄과 금 혼합 페이스트를 포함하는 염료감응형 태양전지 및 이의 제조 방법
WO2018038533A1 (ko) * 2016-08-23 2018-03-01 울산과학기술원 광전지화학 셀 및 그 제조방법, 물 전기분해 시스템 및 그 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5486996B2 (ja) * 2010-04-13 2014-05-07 株式会社フジクラ 色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100648273B1 (ko) 2005-12-21 2006-11-27 고려대학교 산학협력단 염료감응태양전지 및 그 제조방법
KR100659831B1 (ko) 2005-10-19 2006-12-19 삼성전자주식회사 염료감응형 태양 전지 및 그 태양 전지용 전극기판의제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7586035B2 (en) * 2004-02-19 2009-09-08 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic cell with spacers
EP1528580B2 (en) * 2003-01-15 2015-07-01 Nippon Shokubai Co., Ltd. Dye-sensitized type solar cell
WO2005034276A1 (ja) * 2003-10-06 2005-04-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. 色素増感型太陽電池
CN1816938A (zh) * 2003-10-06 2006-08-09 日本特殊陶业株式会社 染色敏化型太阳能电池
KR100578798B1 (ko) * 2003-12-12 2006-05-11 삼성에스디아이 주식회사 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법
KR101001548B1 (ko) * 2004-06-29 2010-12-17 삼성에스디아이 주식회사 광전변환소자를 이용한 염료감응 태양전지
KR101159567B1 (ko) * 2004-10-13 2012-06-26 데이진 가부시키가이샤 색소 증감형 태양 전지용 적층체, 색소 증감형 태양 전지용전극 및 그 제조 방법
KR20080079894A (ko) * 2007-02-28 2008-09-02 삼성에스디아이 주식회사 염료감응 태양전지 및 이의 제조방법
JP4488034B2 (ja) * 2007-06-29 2010-06-23 株式会社日立製作所 色素増感太陽電池
JP2009245705A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Koito Mfg Co Ltd 色素増感型太陽電池
TWI415271B (zh) * 2009-02-09 2013-11-11 Ind Tech Res Inst 染料敏化太陽能電池
KR101030014B1 (ko) * 2009-11-09 2011-04-20 삼성에스디아이 주식회사 광전변환소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100659831B1 (ko) 2005-10-19 2006-12-19 삼성전자주식회사 염료감응형 태양 전지 및 그 태양 전지용 전극기판의제조방법
KR100648273B1 (ko) 2005-12-21 2006-11-27 고려대학교 산학협력단 염료감응태양전지 및 그 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101335020B1 (ko) * 2012-01-18 2013-12-02 영남대학교 산학협력단 이산화티탄과 금 혼합 페이스트를 포함하는 염료감응형 태양전지 및 이의 제조 방법
KR101177716B1 (ko) 2012-05-15 2012-08-28 주식회사 상보 이중 코팅 금속 기판을 이용한 금속 플렉시블 염료감응 태양전지 및 그 제조방법
KR101192981B1 (ko) 2012-05-15 2012-10-19 주식회사 상보 금속 플렉시블 염료감응 태양전지 및 그 제조방법
KR101220169B1 (ko) * 2012-09-28 2013-01-11 주식회사 상보 폴리싱 처리된 코팅 금속기판을 구비한 금속 플렉시블 염료감응 태양전지 및 그 제조방법
WO2018038533A1 (ko) * 2016-08-23 2018-03-01 울산과학기술원 광전지화학 셀 및 그 제조방법, 물 전기분해 시스템 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110060475A (ko) 2011-06-08
US20110126905A1 (en) 2011-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101030014B1 (ko) 광전변환소자
KR101108187B1 (ko) 염료감응 태양전지
KR101065310B1 (ko) 광전변환모듈
KR101074781B1 (ko) 스페이서를 구비한 염료감응 태양전지
US8742248B2 (en) Photoelectric conversion module and method of manufacturing the same
KR101050471B1 (ko) 광전 변환 모듈
JP5253476B2 (ja) 光電変換素子
KR101174898B1 (ko) 광전 변환 모듈
KR101174890B1 (ko) 광전변환모듈
US20120012158A1 (en) Photoelectric conversion module and method of manufacturing the same
KR101117700B1 (ko) 광전변환소자
KR101156546B1 (ko) 광전변환모듈
US8710356B2 (en) Photoelectric conversion module
US8519261B2 (en) Photoelectric conversion device
US20130125957A1 (en) Photoelectric conversion device
EP2381454A2 (en) Photoelectric module

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee