KR101273567B1 - 염료감응 태양전지용 상대전극 및 이의 제조방법 - Google Patents

염료감응 태양전지용 상대전극 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온에서 소성한 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함한 다공질막을 포함하여, 박막에서 보다 높은 전도성을 유지하고 전해질의 이동이 원활한 염료감응 태양전지용 상대전극 및 이의 제조방법과, 이를 이용한 광전 효율이 향상된 염료감응 태양전지에 관한 것이다.

Description

염료감응 태양전지용 상대전극 및 이의 제조방법 {A counter electrodes for dye-sensitized solar cells and preparation method thereof}
본 발명은 염료감응 태양전지용 상대전극 및 이의 제조방법과, 이를 이용한 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
염료감응 태양전지(dye-sensitized photovoltaic cell)는 1991년 스위스의 그라첼(Gratzel) 등에 의하여 발표된 광전기화학 태양전지로 대표되는 것으로서, 일반적으로 가시광선을 흡수하는 감광성 염료, 넓은 밴드갭 에너지를 갖는 금속산화물 나노입자, 백금(Pt)에 의해 촉매작용을 하는 상대전극(counter electrode), 그리고 그 사이에 채워진 전해질로 구성되어 있다. 염료감응형 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지나 화합물 반도체 태양전지에 비해 그 제작비용이 저렴하고, 유기 태양전지에 비하여 그 효율이 높으며 이 외에도 친환경적이고 여러가지 색을 구현할 수 있다는 장점을 가진다.
특히 플렉서블 염료감응 태양전지는 휴대폰, 웨어러블 PC 등 차세대 PC 산업에 필요한 전원의 자가 충전이나 옷, 모자, 자동차 유리, 건물 등에 부착해 활용할 수 있다는 점에서 더욱 관심의 초점이 되고 있다.
한편, 상기 염료감응 태양전지에 사용되는 상대 전극의 제작에 필요한 백금촉매는 현재 진공 공정이 필요한 스퍼터링 방법을 통해 증착을 하고 있다. 또한 종래 방법은 백금 화합물을 고온에서 소성하여 백금나노입자를 만들거나 또는 TCO 기판위에 탄소 기반 재료(카본, 카본나노튜브, 그라펜)을 올려 백금 촉매 대신 사용하여 상대전극을 제조하고 있다.
그러나 이러한 방법에서는 고가의 TCO 전극을 사용해야 하고, 진공 공정이나 고온공정이 필요하다. 또한 상기 탄소기반 재료만을 이용할 경우, 백금보다 태양전지의 광전효율이 떨어지는 문제점 등이 발생하게 된다. 더욱이, 플라스틱 유연기판에 바로 상대전극을 만들게 되면 저온에서 모든 공정을 진행해야 하므로 전극의 특성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명의 목적은 전사법을 이용하여 촉매와 전극역할을 동시에 할 수 있는 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 상대전극을 이용하여, 기판의 종류(유리기판, 유연기판, 금속기판 등)에 관계없이 염료감응 태양전지의 상대전극으로 적용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 상대전극을 이용하여, 염료감응 태양전지의 저가화가 가능하면서도 높은 광전 효율을 갖는 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명은 (a) 500 ℃ 이하의 온도에서 변형이 일어나지 않는 고온 내성을 가지는 제1 기판, 탄소 기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막, 점착층 및 제 2기판을 포함하는 A 기판을 제조하는 단계; 및
(b) 전사법으로 상기 A 기판에서 상기 고온 내성을 가지는 제1 기판을 분리하고 상기 다공질막 및 점착층을 제 2기판으로 이동시켜, 제 2기판, 상기 제 2기판 위에 형성된 점착층 및 다공질막을 포함하는 B 기판을 제조하는 단계;
를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상술한 방법으로 제조되며, 제2 기판, 상기 제 2 기판의 일면에 형성된 점착층, 및 상기 점착층 위에 형성된 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막을 포함하며, 상기 제2 기판은 금속기판, 유리기판, 유연 기판인 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판인 염료감응 태양전지용 상대전극을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 플렉서블 상대전극, 상기 상대전극과 소정의 간격을 두고 서로 마주보도록 대향 배치된 광전극, 및 상기 상대전극과 광전극 사이의 공간을 충진하는 전해질을 포함하는 플렉서블 염료감응 태양전지를 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이, 일반적으로 플렉서블 반도체 상대전극을 제조하는 종래 방법으로는 투명전도성물질 (TCO: transparent conducting oxide)이 코팅된 기판 위에 백금을 증착 방법을 이용하여 만들거나, TCO 기판위에 촉매 특성이 있는 탄소기반 재료를 백금 대신 사용하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 방법에서는 고가의 TCO 전극을 사용하고 진공 공정이 필요하며, 탄소기반 재료 산화물을 이용하는 경우에는 백금보다 태양전지의 광전효율이 떨어지는 문제점 등이 발생하였다.
본 발명에서 제시된 구조를 이용하면, 간단한 공정으로 TCO 가 필요없는 기판 위에 우수한 광전효율을 갖는 염료감응 태양전지의 상대전극을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 촉매특성이 있는 탄소기반 재료와 백금을 포함하도록 하여, 광전효율이 우수하고, TCO를 사용하지 않으며 진공공정이 불필요하여 가격이 저렴할 뿐 아니라, 기판에 관계없이 적용이 가능한 상대전극의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 기판 중에서도 유연성이 있는 기판에 적용을 하면 휴대폰, 웨어러블 PC 등 차세대 PC 산업 등에 적용하기에 더욱 효과적이다.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 이때 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 인용부호를 사용하여 나타낸다.
또한 본 발명에 있어서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상부"에 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
또한 본 발명에 있어서, 제1, 및 제2 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 구분하여 설명하기 위해 사용되지만, 이들에 한정되지 않는다. 따라서 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명의 명세서에 기재된 "나노"라는 용어는 나노 스케일을 의미하며, 마이크로 단위를 포함할 수도 있다. 또한, 명세서에 기재된 "나노 입자"라는 용어는 나노 스케일을 가진 모든 형태의 입자를 포함한다.
본 발명의 명세서에서, "상대전극"은 염료감응 태양전지에 사용될 수 있는"상대 전극"을 의미한다. 또한 본 발명에서 "탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막"은 "상대전극으로 사용하는 전극과 촉매층"을 의미한다.
한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, (a) 500 ℃ 이하의 온도에서 변형이 일어나지 않는 고온 내성을 가지는 제1 기판, 탄소 기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막, 점착층 및 제 2기판을 포함하는 A 기판을 제조하는 단계; 및 (b) 전사법으로 상기 A 기판에서 고온 내성을 가지는 제1 기판을 분리하고 상기 다공질막 및 점착층을 제 2기판으로 이동시켜, 제 2기판, 상기 제 2기판 위에 형성된 점착층 및 다공질막을 포함하는 B 기판을 제조하는 단계;를 포함하는 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법이 제공된다.
먼저, 본 발명에서 제1 기판은 400 내지 500 ℃까지의 고온을 견딜 수 있는 고온 내성 기판을 의미하며, 온도에 한정 되는 것이 아니고 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막이 고온에서 소성하여 막의 안정성과 높은 전도도를 나타내는 온도에 변형이 일어나지 않는 특징을 갖는 것을 말한다. 또한 상기 제2 기판은 점착층이 붙을 수 있는 기판을 의미하며, 이것은 점착층이 붙을 수 있는 것이면 종류에 무관하게 대체적으로 모두 사용이 가능하다.
본 발명은 고온 소성으로 고온 내성을 가지는 제1 기판 위에 형성된 탄소기반 재료와 백금 나노입자층을 포함한 다공질막을 전사법(transfer method)을 이용하여 제2 기판에 적용하는 방법을 포함한다.
즉, 본 발명은 전도성 필름이 형성되지 않은 유리 기판 등의 고온 내성을 가지는 제1 기판 위에 통상의 코팅 방법을 사용하여 소정의 두께로 탄소기반 재료와 백금 나노입자층을 포함하는 페이스트를 코팅한 후 고온 소성으로 다공질막을 형성한다. 이 후, 상기 다공질막 위에 점착층 및 제2 기판을 적용하고, 전사법으로 상기 고온 내성을 가지는 제1 기판으로부터 상기 탄소기반 재료와 백금 나노입자층을 포함한 다공질막을 분리해서, 상기 탄소기반 재료와 백금 나노입자층을 포함한 다공질막이 제 2기판 쪽으로 옮겨지도록 하여 제 2기판 위에 다공질막과 점착층이 형성된 상대 전극을 형성하는 방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 상대전극의 제조방법은 도 1에 도시된 방법에 따라 제조되는 것이 바람직하다. 도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 상대 전극의 제조방법과 상기 상대전극을 포함하는 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 고온 내성을 가지는 제1 기판(101)을 준비하고, 그 위에 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막 형성용 페이스트를 코팅한 후 고온 소성으로 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 촉매 역할을 하는 다공질막(112)을 형성한다(도 1의 (a)).
그런 다음, 본 발명에서는 상기 다공질막(112) 위에 점착층(113) 및 제 2기판(114)을 순차적으로 적층한 후 가열 압착하여 고온 내성을 가지는 제1 기판(101), 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막(112), 점착층(113) 및 제 2기판(114)을 포함하는 A 기판을 제조한다(도 1의 (b)).
이어서, HF 용액을 이용하는 전사법으로 상기 A 기판에서 고온 내성을 가지는 제1 기판(101)을 분리하고 상기 다공질막(112) 및 점착층(113)을 제 2기판 쪽으로 이동시켜 제 2기판(114), 상기 제 2기판 위에 형성된 점착층(113) 및 다공질막(112)을 포함하는 B 기판을 제조하여 상대전극의 제조를 완성한다(도 1의 (c), (d)).
상술한 방법으로 제조된 상대전극은 통상의 염료감응 태양전지로 사용될 수 있는 바, 본 발명에서는 이를 광전극과 전해질을 이용하여 염료감응 태양전지를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 플렉서블 상대전극에 대하여 소정의 간격을 두고 서로 마주보도록 광전극을 배치한 후, 전해질(120)을 주입하고 고분자 접착체(130)로 봉합하여 염료감응 태양전지를 제조할 수 있다(도 1의 (e)).
A 기판 제조
상기 A 기판을 제조하는 단계는, 고온 내성을 가지는 제1 기판(101)의 일면에 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막(112)을 형성하는 단계, 및 상기 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막(112) 상에 점착층(113) 및 제 2기판(114)을 차례로 적층하고 기판을 가열 압착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 투명 열융착 고분자 필름과 같은 점착층 및 제 2기판을 상기 다공질막 위에 적층하여 올린 후, 열과 압력을 가해 고온 내성을 가지는 제1 기판(101)-다공질막(112)-점착층(113)-제 2기판(114)의 순서로 붙어있는 A 기판을 제조한다.
본 발명에서 상기 다공질막은 탄소기반 재료, 백금 나노입자, 바인더 및 용매를 포함하는 페이스트를 고온 내성을 가지는 제1 기판의 일면에 코팅하고 450 내지 500℃의 온도에서 1~2시간 동안 열처리하여 형성할 수 있다.
또한 상기 다공질막은 전극 & 촉매층으로서 그 두께는 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게 1 내지 100 um일 수 있다.
상기 페이스트는 카본(탄소기반재료)과 백금 나노 입자의 중량비가 1:99 내지 99:1일 수 있으며, 보다 바람직하게 90:10 내지 95:5 일 수 있다.
상기 페이스트는 이 분야에 잘 알려진 방법으로 제조될 수 있으며, 그 방법이 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 페이스트는 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 용매에 혼합하여 금속산화물이 분산된 점도 5×104 내지 5×105 cps의 콜로이드 용액을 제조한 후, 바인더 수지를 첨가하여 혼합하고, 증류기로 용매를 제거하여 제조할 수 있다. 또 다른 방법으로, 페이스트는 탄소기판 재료와, 바인더 및 용매를 혼합하여 1차적으로 페이스트를 제조한 후, 여기에 백금 나노 입자를 첨가하여 제조될 수 있다. 후자의 방법이 사용되는 경우, 상기 페이스트는 5 내지 30 중량%의 탄소기반 재료, 0.01 내지 10 중량%의 바인더 및 잔량의 용매를 포함하는 페이스트 100 중량부를 기준으로, 1 내지 20 중량부의 백금 나노입자를 첨가하여 제조될 수 있다.
또한 상기 탄소기반 재료와 백금 나노입자, 바인더 수지 및 용매의 혼합 비율과 종류는 특별히 한정되지는 않고, 상술한 탄소기반 재료와 백금 나노입자의 중량비를 만족하는 조건이면, 이 분야에 잘 알려진 방법으로 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 탄소기반 재료는 활성탄, 흑연, 카본 나노튜브, 카본블랙 및 그라펜으로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한 상기 바인더 수지는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 에틸셀룰로오스 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 용매는 에탄올, 메탄올, 터피네올, 라우르산 등을 사용할 수 있다.
상기 페이스트에서 탄소기반 재료와 백금 나노입자는 입자 크기가 각각 10nm 내지 100㎛(평균 입경)인 것이 바람직하다.
또한 상기 페이스트의 코팅을 위한 고온 내성을 가지는 제1 기판(101)으로는 고온에서 소성할 수 있는 기판이면 모두 사용 가능하고, 예를 들면 금속기판, 유리기판, 또는 세라믹 기판을 사용할 수 있고, 바람직하게 유리기판을 사용한다. 또한 상기 기판 반드시 투명할 필요는 없으므로 상기 제1 기판은 전도성 필름을 포함하지 않는다.
또한 상기 제 2기판은 점착층(113)이 붙을 수 있는 기판이면 모두 사용 가능하며, 예를 들면 금속기판, 유리기판, 유연 기판인 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판이 있다. 바람직하게, 상기 제 2기판은 유연 기판인 플라스틱 기판을 사용한다. 또한 상기 제 2기판의 두께는 50 내지 500 um일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN); 폴리카보네이트(PC); 폴리프로필렌(PP); 폴리이미드(PI); 트리아세틸셀룰로오스(TAC); 폴리에테르술폰(polyethersulfone); 메틸트리에톡시실란 (MTES), 에틸트리에톡시실란 (ETES) 및 프로필트리에톡시실란 (PTES)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기금속 알콕사이드의 가수분해 및 축합반응으로 형성된 3차원 망상 구조의 유기변형 실리케이트; 이들의 공중합체; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
본 발명에서 다공질막, 점착층 등을 형성하기 위한 코팅 방법은 스크린 프린팅, 스핀 코팅, 닥터블레이트 등의 통상적인 방법을 이용할 수 있으며, 그 방법이 특별히 한정되지 않는다.
또한 상기 점착층은 열융착 고분자 필름 또는 열융착 고분자 수지를 포함하는 페이스트 또는 다공질막과 제 2기판을 붙일 수 있는 접착제를 사용하여 형성할 수 있다. 또한 점참층은 투명 또는 불투명 재료를 모두 사용할 수 있다. 바람직하게, 상기 점착층은 고분자 점착층으로서 열경화성 수지, 열가소성 수지, UV 수지, 아크릴수지계(Acrylic resin), 아크릴수지 혐기성(Acrylic resin anaerobic), 아크릴수지 에멀젼(Acrylic emulsion), 아크릴 수지계 점착테이프(Acrylic pressure-sensitive adhesive tapes), α-올레핀계(α-Olefin resin), 우레탄 수지계(Polyuretheane resin), 우레탄수지 용제형(Polyurethane solvent type), 우레탄수지 에멀젼(Urethane emulsion), 폴리우레탄수지 핫멜트(Polyurethane Hot melt, TPU), 반응성 핫멜트 접착제(R-HM), 에테르계 셀룰로오스(Ethercellulose), 에틸렌-초산비닐수지 에멀젼(Ethylene-Vinylacetate copolymer emulsion), 에틸렌-초산비닐수지 핫멜트(Ethylene-Vinylacetate copolymer Hot melt), 에폭시수지계(Epoxy resin), 에폭시수지 에멀젼(Epoxy emulsion), 염화비닐수지 용제(Polyvinyl Chloride solvent type, PVC), 초산비닐수지 에멀젼(Polyvinyl acetate emulsion), 클로로프렌 고무계(Polychloroprene rubber, CR), 시아노아크리레이트계(α-Cyanoacrylate), 실리콘계(Silicone adhesives), 변성 실리콘계(Modified Silicone adhesives), 수성고분자-이소시아네이트계 접착제(Water based polymer-isocyanate), 스틸렌-부타디엔 고무 용액계(Styrene-butadiene rubber), 스틸렌-부타디엔 고무계 라텍스(Styrene-butadiene rubber latex), 니트릴 고무계(Nitrile rubber, NBR), 니트로셀룰로오스계(Nitrocellulose), 페놀수지계(Phenolic resin), 폴리아미드수지 핫멜트(Polyamide Hot melt, PA), 폴리이미드계(Polyimide), 폴리올레핀수지 핫멜트(Polyolefin Hot melt, TPO), 폴리초산비닐수지 용제계(Polyvinyl acetate solvent type, PVAc), 폴리스티렌수지 용제계(Polystyrene solvent type, PS), 폴리비닐알코올계(Polyvinylalcohol, PVA), 폴리비닐피롤리돈 수지계(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐부티랄수지계(Polyvinylbutyral, PVB), 폴리벤즈이미다졸계(Polybenzimidazole, PBI), 폴리메타크릴레이트수지 용제계(Polymethylmethacrylate solvent type, PMMA), 멜라민수지계(Melamine resin), 우레아수지계(Urea resin, UF) 및 레조르시놀 수지계(Resorcinol resin)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 열경화성 수지나 열가소성 수지로는 설린(surlyn), 바이넬(bynel) 등이 있다. 또한, 상기 점착층은 염료감응 태양전지를 만들 때 필요한 다공질막의 면적만큼 소정의 길이로 적층하여 사용할 수 있고, 그 면적과 두께가 특별히 한정되지는 않는다.
B 기판 제조
상기 B 기판을 제조하는 단계는, 상기 A 기판을 HF 용액에 침지하여 상기 고온 내성을 가지는 제1 기판, 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막, 점착층 및 제 2기판을 포함하는 A 기판으로부터 상기 제1 기판을 분리하고 다공질막 및 점착층을 유연 기판 쪽으로 전사시키는 단계를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명은 상기 단계에서 HF의 특성 중 하나인 유리기판과 같은 제1 기판 표면을 녹이는 방법을 포함한 전사 방법을 이용하는 특징이 있다. 상기 전사법은 제1 기판 위에 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막 필름이 있는 상태에서, 이를 HF 용액에 담가두면, HF 용액이 플라스틱 기판과 같은 제 2기판이나 점착층 표면에 손상을 시키지 않으면서, 동시에 제1 기판의 표면만 녹여 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함한 다공질막과 제1 기판의 붙은 부분이 떨어져 고온 내성을 가지는 제1 기판(101)과 다공질막(112)이 분리되는 방법을 포함한다.
상기 제1 기판이 유리기판일 경우를 예를 들어 전사 방법을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 전사 방법은 B 기판이 HF 용액에 침지되면, 유리로 이루어진 제1 기판의 실리콘(Si)이 HF 용액의 F-와 친화력을 가져서 제1 기판이 녹게 되고, 이에 따라 제1 기판과 다공질막 사이의 접촉 계면이 떨어지게 된다. 또한 HF 용액에 의해 상기 다공질막의 일부도 녹게 되어 제1 기판과 접촉하고 있는 다공질막과 제1 기판 사이의 계면이 분리될 수 있다. 이러한 과정을 통해서, 상기 고온 내성을 가지는 제1 기판의 하부에 형성되었던 다공질막은 상기 제1 기판의 하부로부터 완전히 분리된다.
상기 HF 용액은 HF용액과 물의 부피 비율이 1:99 ~ 100:0, 바람직하게 1:99 내지 90:10일 수 있다. 즉, 상기 전사법에서, 경우에 따라서는 HF 용액만으로 이루어진 용액을 사용할 수 있다. 하지만, HF 용액의 농도가 진해지면 제1 기판과 다공질막 표면의 분리시간이 단축 되더라도, 사용상의 위험성과 보관의 문제 및 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막의 필름에 좋지 않은 영향을 줄 수도 있다. 따라서, 보다 바람직하게는 HF용액과 물의 부피 비율이 1:99 내지 90:10이 되도록 하는 것이 좋다. 바람직한 일례를 들면, 본 발명은 상기 A 기판을 상기 1 내지 90% 농도의 HF 용액에 1~100분 정도 담가둔다. 상기 HF 용액에 담가두면 A 기판으로부터 제1 기판은 떨어져나가고 다공질막과 점착층은 그대로 B 기판 쪽으로 이동되어, 제 2기판(114)-점착층(113)-다공질막(112)의 순으로 B 기판이 만들어진다.
또한 상기 B 기판의 다공질막 위에 적층되었던 점착층은 가열 압착에 의해 다공질막에 접착되어 있어서 다공질막이 점착층으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 또한 점착층이 필름의 전면에 접착 되어 있으므로 외부 충격에도 필름의 손상을 방지할 수 있다.
이때, 상기 다공질막 및 점착층은 염료감응 태양전지 제조시 필요한 만큼의 부분만 분리되어 고온 내성을 가지는 제1 기판으로부터 떨어져나갈 수 있다. 따라서, 상기 분리된 다공질막은 제 2기판에 적층된 점착층의 면적만큼만 분리되고, 나머지 부분의 다공질막은 투명 상기 제1 기판 위에 그대로 남아있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 방법에 의해 제조된 제2 기판, 상기 제 2 기판의 일면에 형성된 점착층, 및 상기 점착층 위에 형성된 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막을 포함하며, 상기 제2 기판은 금속기판, 유리기판, 유연 기판인 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판인 염료감응 태양전지용 상대전극이 제공된다.
또한 상기 탄소기반 재료는 상술한 활성탄, 흑연, 카본 나노튜브, 카본블랙 및 그라펜으로 이루어진 군으로부터 1종 이상이며, 상기 점착층은 열융착 고분자 필름 또는 열융착 고분자 수지를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 기판에 관계없이 적용을 할 수 있지만, 바람직하게 본 발명에서는, 제2 기판인 유연 기판(114a), 상기 유연 기판의 일면에 형성된 점착층(113), 상기 점착층 위에 형성된 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막(112)을 포함하는 염료감응 태양전지용 플렉서블 상대전극을 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상술한 상대전극, 상기 상대전극과 소정의 간격을 두고 서로 마주보도록 대향 배치된 광전극, 및 상기 상대전극과 광전극 사이의 공간을 충진하는 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지가 제공된다.
도 2은 본 발명의 일 구현예에 따른 염료감응 태양전지의 개략적인 단면 구조를 나타낸 것이다. 이때, 도 2는 고온 내성을 가지는 제1 기판으로 유리 기판을 사용하고, 제 2기판으로 유연 기판을 사용한 플렉서블 염료감응 태양전지로서, 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 염료감응 태양전지는 제2 기판인 유연 기판(114a), 점착층(113), 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막(112)을 포함하는 상대전극(110), 상기 상대전극(110)과 서로 마주보도록 배치된 광전극(100), 및 상기 두 전극 사이의 공간에 채워진 전해질(120) 및 이들을 봉합하는 고분자 접착제(130)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 염료감응 태양전지는, 상술한 본 발명의 전사 방법에 따라 제1 기판(유리기판)에 형성되었던 다공질막을 제 2기판(유연 기판)으로 전사시킴으로써, 상기 유연 기판 상에 우수한 에너지 변환효율을 갖는 상대전극을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 광전극(100)은 통상적인 방법으로 형성될 수 있으며, 제 3기판 및 염료흡착 다공질막을 포함할 수 있다.
상기 제 3기판은 금속기판, 유리기판, 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판일 수 있다. 또한 상기 제 3기판은 투명 전도성 전극 (TCO: transparent conducting oxide))을 의미하며, 예를 들면 SnO2:F 또는 ITO일 수 있다. 하지만, 상기 전도성 필름이 상기 물질에 한정되지는 않으며 이 분야에 잘 알려진 통상의 전도성 필름이 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 제 3기판은 FTO (F-doped SnO2: SnO2:F), ITO, 평균 두께가 1 내지 1000nm인 금속전극, 금속 질화물, 금속 산화물, 탄소화합물, 또는 전도성 고분자를 포함하는 전도성 필름이 코팅될 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 광전극(100)은 제 3기판(101a), 상기 제 3기판 위에 형성된 전도성 필름(102) 및 염료흡착 다공질막(103)을 포함할 수 있다.
상기 금속 질화물은 IVB족 금속원소의 질화물, VB족 금속원소의 질화물, VIB족 금속원소의 질화물, 질화알루미늄, 질화갈륨, 질화인듐, 질화실리콘, 질화게르마늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 금속산화물 나노입자는 입자 크기가 10 내지 100㎚인 것이 바람직하다. 상기 금속산화물 나노입자는 주석(Sn)산화물, 안티몬(Sb), 나이오븀(Nb) 또는 불소 도핑된 주석(Sn)산화물, 인듐(In)산화물, 주석 도핑된 인듐(In)산화물, 아연(Zn)산화물, 알루미늄(Al), 붕소(B), 갈륨(Ga), 수소(H), 인듐(In), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 실리콘(Si) 또는 주석(Sn) 도핑된 아연(Zn)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 캐드뮴(Cd)산화물, 마그네슘아연(MgZn)산화물, 인듐아연(InZn)산화물, 구리알루미늄(CuAl)산화물, 실버(Ag)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 아연주석산화물(ZnSnO), 타이타늄산화물(TiO2) 및 아연인듐주석(ZIS)산화물, 니켈(Ni)산화물, 로듐(Rh)산화물, 루세늄(Ru)산화물, 이리듐(Ir)산화물, 구리(Cu)산화물, 코발트(Co)산화물, 텅스텐(W)산화물, 티타늄(Ti)산화물, 지르코늄(Zr)산화물, 스트론튬(Sr)산화물, 란타넘(La)산화물, 바나듐(V)산화물, 몰리브데넘(Mo)산화물, 나이오븀(Nb)산화물, 알루미늄(Al)산화물, 이트늄(Y)산화물, 스칸듐(Sc)산화물, 사마륨(Sm)산화물, 스트론튬타이타늄(SrTi)산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 티타늄산화물을 사용한다.
상기 탄소화합물은 활성탄, 흑연, 카본 나노튜브, 카본블랙, 그라펜 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 전도성 고분자는 PEDOT (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))- PSS(폴리(스티렌설포네이트)), 폴리아닐린-CSA, 펜타센, 폴리아세틸렌, P3HT(폴리(3-헥실티오펜), 폴리실록산 카르바졸, 폴리아닐린, 폴리에틸렌 옥사이드, (폴리(1-메톡시-4-(0-디스퍼스레드1)-2,5-페닐렌-비닐렌), 폴리인돌, 폴리카르바졸, 폴리피리디아진, 폴리이소티아나프탈렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리비닐피리딘, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리설퍼나이트라이드, 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
한편 상기 염료흡착 다공질막(103)은 금속산화물 나노입자층 포함한 광전극을 이루는 부분을 형성하기 위해서, TiO2 등을 이용하여 나노입자 필름을 형성한 것을 의미한다. 이때 상기 광전극에 형성된 다공질막의 두께도 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게 1 내지 40 um일 수 있다.
상기 염료흡착 다공질막은 금속산화물 나노입자, 바인더 및 용매를 포함하는 페이스트와 감광성 염료를 이용하여 통상의 방법으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 광전극은 제 3기판 위에 금속산화물 나노입자, 바인더 및 용매를 포함하는 금속산화물 나노입자 페이스트를 일정 두께로 도포한 후, 450 내지 500 ℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 열처리하여 다공질막을 형성한다. 이후, 상기 다공질막 표면에 염료를 흡착하는 단계를 수행함으로써, 광전극을 제조할 수 있다.
상기 다공질막은 주석(Sn)산화물, 안티몬(Sb), 나이오븀(Nb) 또는 불소 도핑된 주석(Sn)산화물, 인듐(In)산화물, 주석 도핑된 인듐(In)산화물, 아연(Zn)산화물, 알루미늄(Al), 붕소(B), 갈륨(Ga), 수소(H), 인듐(In), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 실리콘(Si) 또는 주석(Sn) 도핑된 아연(Zn)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 캐드뮴(Cd)산화물, 마그네슘아연(MgZn)산화물, 인듐아연(InZn)산화물, 구리알루미늄(CuAl)산화물, 실버(Ag)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 아연주석산화물(ZnSnO), 타이타늄산화물(TiO2) 및 아연인듐주석(ZIS)산화물, 니켈(Ni)산화물, 로듐(Rh)산화물, 루세늄(Ru)산화물, 이리듐(Ir)산화물, 구리(Cu)산화물, 코발트(Co)산화물, 텅스텐(W)산화물, 티타늄(Ti)산화물, 지르코늄(Zr)산화물, 스트론튬(Sr)산화물, 란타넘(La)산화물, 바나듐(V)산화물, 몰리브데넘(Mo)산화물, 나이오븀(Nb)산화물, 알루미늄(Al)산화물, 이트늄(Y)산화물, 스칸듐(Sc)산화물, 사마륨(Sm)산화물, 스트론튬타이타늄(SrTi)산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 금속산화물 나노입자를 포함할 수 있다.
또한 상기 감광성 염료는 밴드갭 (Band Gap) 이 1.55 eV 내지 3.1 eV을 가져 가시광선을 흡수할 수 있는 염료를 사용할 수 있으며, 예를 들면 금속 또는 금속 복합체를 포함하는 유-무기 복합염료, 유기 염료 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 유-무기 복합염료의 예로는 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 및 이들의 복합체로 이루어지는 군에서 선택된 원소를 포함하는 유-무기 복합염료일 수 있다.
상기 전해질(120)은 도 2에서 설명의 편의상 간단히 채워진 상태로 도시되어 있지만, 실제로는 광전극(100) 및 상대전극(110) 사이의 공간에서 다공질막(112)인 탄소기반 재료와 백금 나노입자층의 내부에 균일하게 분산될 수 있다.
상기 전해질은 산화-환원에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 광전극의 염료에 전달하는 역할을 하는 산화-환원 유도체 포함하며, 통상의 염료감응 태양전지에 사용가능한 것이면 특히 한정되지 않는다. 구체적으로 산화-환원 유도체는 요오드(I)계, 브롬(Br)계, 코발트(Co)계, 황화시안(SCN-)계, 셀레늄화시안(SeCN-)계를 함유하는 전해질로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 바람직하다. 또한 상기 전해질은 폴리비닐리덴플로라이드-co-폴리헥사플루오르프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리알킬아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자를 함유할 수 있다. 또한, 상기 전해질은 실리카 및 TiO2 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기입자를 함유하는 고분자 겔 전해질일 수 있다.
또한 상기 태양전지는 상기 반도체 전극과 상대전극을 봉합하기 위한 열융착 고분자 필름 또는 페이스트인 접착제를 더욱 포함할 수 있으며, 이때 사용되는 접착제는 통상의 물질을 사용할 수 있으므로 그 종류가 특별히 한정되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 유리 기판과 같은 고온 내성을 가지는 제1 기판에 고온 소성으로 형성되었던 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막을, HF 용액을 이용한 전사법에 의해 플라스틱 기판과 같은 제 2기판으로 이동시킴으로써, 상기 제 2기판 위에 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 함유한 다공질막을 포함하는 상대전극을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명은 박막에서 보다 높은 전도성을 유지하고 전해질의 이동이 원활한 다공질 형태의 상대전극을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 기존 플라스틱 기판에서는 사용할 수 없었던 고온 소성 필름을 이용하여 보다 우수한 안정성을 가질 수 있다. 더욱이, 본 발명의 상대전극은 점착층이 필름의 전면에 접착되어 형성되어 있으므로 외부 충격에도 필름의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 고가의 투명 전도성 필름을 배제할 수 있고, 진공장비가 필요없어 가격이 저렴한 고효율의 플라스틱 기판을 이용한 유연기판 염료감응 태양전지의 상대전극을 제공할 수 있다. 또한 상기 유연 기판 대신 상술한 다양한 기판의 적용이 가능하므로, 필름 손상이 없는 고효율의 태양전지의 제공이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 상대전극의 제조방법과 상기 상대전극을 포함하는 염료감응 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 염료감응 태양전지의 단면도이다.
도 3은 기존의 진공장비를 이용하여 PEN/ITO 기판 위에 백금촉매를 올린 상대전극으로 이용한 염료감응 태양전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예１(a)과 기존 비교예 1(b)에 따른 플렉서블 상대전극의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 상대전극의 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 상대전극을 극세사에 적용한 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 염료감응 태양전지의 전류-전압 곡선을 비교하여 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명에 대한 실시예를 기재한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(광전극의 제조)
광전극용 기판으로서 전도성을 가지는 유리 기판(Philkington 회사, 재질: FTO, 두께 2.2cm, 8Ω/sq, 도 2의 101a 및 102를 포함하는 기판)을 준비하였다. 이어서, 산화티타늄 나노입자(평균입경: 20 nm) 18.5 중량%, 바인더용 고분자(에틸셀룰로오스) 0.05 중량%, 및 잔량의 용매(Terpineol)를 포함하는 금속산화물 나노입자 페이스트를 상기 유리 기판 위에 도포(닥터블레이드[doctor blade]법 이용)한 후, 기판을 500 ℃에서 30 분간 열처리하여 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막(두께: 9㎛)을 형성시켰다.
이어서, 상기 기판을 감광성 염료[Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine)2(NCS)2] 0.5 mM을 포함하는 에탄올 용액에 12 시간 동안 침지하여 다공질막의 표면에 감광성 염료를 흡착시켜 광전극을 제조하였다.
(상대전극의 제조)
상대전극용 기판으로 유리 기판(두께: 1mm)을 준비하였다. 이어서, 탄소 나노입자(평균입경 2um, 카본블랙) 18.5 중량%, 바인더용 고분자(에틸셀룰로오스) 0.05 중량%, 및 잔량의 용매(Terpineol)를 포함하는 탄소 나노입자 페이스트를 만들었다. 이 후, 50mM Pt 용액의 10 wt%를 상기 탄소 나노입자 페이스트에 넣어 2시간 정도 교반시켰다. 잘 분산된 페이스트를 상기 유리 기판 위에 도포(닥터블레이드[doctor blade]법 이용)한 후, 기판을 450 ℃에서 30 분간 열처리하여 탄소나노입자 기반 재료와 백금 나노입자 포함하는 다공질막(두께: 12㎛)을 형성시켰다. 이어서, 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막 위에 투명 점착층(surlyn, bynel, 두께 25㎛)을 올리고, 그 위에 플라스틱 기판(재질: PEN, 두께 200㎛)을 올린 후 프레스 장비(상판/하판 : 80℃/100℃, 압력 1bar)로 기판을 10초동안 가열 압착하였다. 이러한 과정으로, 유리 기판 위에 형성된 다공질막, 투명 점착층(surlyn, bynel) 및 투명 플라스틱 기판을 붙인 후, 상기 기판을 5% HF 용액에 20초 동안 담그면, 유리 기판과 접착한 부분이 떨어져 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막이 점착층을 사이에 두고 플라스틱 기판에 붙게 된다.
이러한 과정을 통해서, 플라스틱 기판 위에 상대 전극 및 촉매층을 포함하는 상대전극을 제조하였다.(도 2의 다공질막(112), 점착층(113), 제 2 기판(114a)로 이루어진 상대전극 110))
도 4는 본 발명의 실시예１(a)과 기존 비교예 1(b)에 따른 플렉서블 상대전극의 SEM 사진이다. 또한 도 5는 본 발명에 따른 플렉서블 상대전극의 사진이다. 또한 상기 상대전극은 직물이나 극세사에 적용 가능한데, 도 6은 본 발명에 따른 상대전극을 극세사에 적용하여 전도성을 띠고 있는 사진을 나타낸 것이다.
(전해질 주입 및 봉합)
앞서 제조한 광전극과 상대전극 사이의 공간에 PMII(1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 0.7M) 및 I2(0.03M)를 포함하는 아세토니트릴(acetonitrile) 전해질을 주입하고 통상의 고분자 수지로 봉합하여 도 2의 구조의 염료감응 태양전지를 제조하였다.
[비교예 1]
(광전극의 제조)
광전극용 기판으로서 전도성을 가지는 유리 기판(Philkington 회사, 재질: FTO, 두께 2.2cm, 8Ω/sq, 도 3의 101a 및 102를 포함하는 기판)을 준비하였다. 이어서, 산화티타늄 나노입자(평균입경: 20 nm) 18.5 중량%, 바인더용 고분자(에틸셀룰로오스) 0.05 중량%, 및 잔량의 용매(Terpineol)를 포함하는 금속산화물 나노입자 페이스트를 상기 유리 기판 위에 도포(닥터블레이드[doctor blade]법 이용)한 후, 기판을 500 ℃에서 30 분간 열처리하여 금속산화물 나노입자를 포함하는 다공질막(두께: 9㎛)을 형성시켰다.
이어서, 상기 기판을 감광성 염료[Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine)2(NCS)2] 0.5 mM을 포함하는 에탄올 용액에 12 시간 동안 침지하여 다공질막의 표면에 감광성 염료를 흡착시켜 광전극을 제조하였다.
(상대전극의 제조)
상대전극용 기판으로 전도성을 가지는 플라스틱 기판(Peccell Technologies 회사, 재질: PEN, 두께 188㎛, 5Ω/sq) 위에 Pt/Ti 합금(촉매층)이 30 nm 두께로 코팅된 필름을 사용하였다. (도 3의 촉매층(111), 102(전도성 필름, TCO), 유연 투명 기판(101)로 이루어진 상대전극 110).
(전해질 주입 및 봉합)
앞서 제조한 광전극과 상대전극 사이의 공간에 PMII(1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 0.7M) 및 I2(0.03M)를 포함하는 아세토니트릴(acetonitrile) 전해질을 주입하고 통상의 고분자 수지로 봉합하여 도 3의 구조의 염료감응 태양전지를 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 각각의 염료감응 태양전지에 대하여 하기와 같은 방법으로 개방전압, 광전류밀도, 에너지 변환효율(energy conversion efficiency), 및 충진계수(fill factor)를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 도 7에는 AM 1.5G 1 Sun 조건에서 얻은 실시예 1 및 비교예 1의 태양전지의 전류-전압 곡선의 그래프를 비교하여 도시하였다.
(1) 개방전압(V) 및 광전류밀도(㎃/㎠)
: 개방전압과 광전류 밀도는 Keithley SMU2400 을 이용하여 측정하였다.
(2) 에너지 변환효율(%) 및 충진계수(%)
: 에너지 변환효율의 측정은 1.5AM 100mW/cm2의 솔라 시뮬레이터(Xe 램프[1600W, YAMASHITA DENSO], AM1.5 filter, 및 Keithley SMU2400으로 구성됨)를 이용하였고, 충진계수는 앞서 얻은 변환효율 및 하기 계산식을 이용하여 계산하였다.
[계산식]
Figure 112011092518449-pat00001
상기 계산식에서, J는 변환효율 곡선의 Y축 값이고, V는 변환효율 곡선의 X축 값이며, Jsc 및 Voc는 각 축의 절편 값이다.
Jsc
(㎃/㎠)		 Voc
(V)		 FF
(％)		 효율
(％)		 Area
(㎠) 		TiO2 두께
(㎛)
실시예1 12.55 0.717 0.652 5.87 0.475 12
비교예1 12.92 0.720 0.681 6.33 0.379 12
상기 표 1 및 도 7의 결과에 나타낸 바와 같이, 고온 소성한 카본과 백금 나노입자를 유연 기판으로 전사시켜 제조한 상대 전극을 포함하는 실시예 1의 염료감응 태양전지는, 기존 PEN/ITO 기판위에 Pt를 스퍼터링 하여 만든 전극을 사용하는 비교예 1의 염료감응 태양전지보다 면적 대비 좀 더 좋은 FF를 나타내었고, 이러한 FF에 기인하여 더 좋은 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 태양전지는 고가의 투명 전도성 필름을 배제하고 유연성을 갖는 플라스틱 기판 상에 고온 소성으로 형성된 전극이 효율이 우수하고 전도도가 높은 카본과 백금 나노입자 포함하므로, 유연성을 요구하는 다양한 전자 산업이나 전원이 필요한 분야에 활용될 수 있다.
100: 광전극
101a: 제 3기판
101: 제1 기판, 투명 유연 기판
102: 전도성 필름
103: 염료흡착 다공질막
110: 상대전극
111: 촉매층
112: 탄소 기반 재료와 백금 나노 입자를 포함하는 다공질막
113: 점착층
114, 114a: 제2 기판, 유연 기판
120: 전해질
130: 고분자 접착제층

Claims (20)

  1. (a) 500 ℃ 이하의 온도에서 변형이 일어나지 않는 고온 내성을 가지는 제1 기판, 탄소 기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막, 점착층 및 제 2기판을 포함하는 A 기판을 제조하는 단계; 및
    (b) 전사법으로 상기 A 기판에서 상기 고온 내성을 가지는 제1 기판을 분리하고 상기 다공질막 및 점착층을 제 2기판으로 이동시켜, 제 2기판, 상기 제 2기판 위에 형성된 점착층 및 다공질막을 포함하는 B 기판을 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 A 기판을 제조하는 단계는,
    고온 내성을 가지는 제1 기판의 일면에 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막을 형성하는 단계, 및 상기 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막 상에 점착층 및 제 2기판을 차례로 적층하고 기판을 가열 압착하는 단계를 포함하고,
    상기 다공질막은 탄소기반 재료, 백금 나노입자, 바인더 및 용매를 포함하는 페이스트를 고온 내성을 가지는 제1 기판의 일면에 코팅하고 450 내지 500℃의 온도에서 1~2시간 동안 열처리하여 형성하는 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소기반 재료는 활성탄, 흑연, 카본 나노튜브, 카본블랙 및 그라펜으로 이루어진 군으로부터 1종 이상인 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄소기반 재료 및 백금나노입자는 입자크기가 각각 10nm 내지 100㎛인 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 B 기판을 제조하는 단계는,
    상기 A 기판을 HF 용액에 침지하여 상기 제1 고온내성기판, 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막, 점착층 및 제 2기판을 포함하는 A 기판으로부터 제1 고온내성기판을 분리하고 다공질막 및 점착층을 유연 기판 쪽으로 전사시키는 단계를 포함하는, 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 HF 용액은 HF용액과 물의 부피 비율이 1:99 ~ 100:0인 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 점착층은 열융착 고분자 필름 또는 열융착 고분자 수지를 포함하는 페이스트 또는 접착제를 포함하며,
    열경화성 수지, 열가소성 수지, UV 수지, 아크릴수지계, 아크릴수지 혐기성, 아크릴수지 에멀젼, 아크릴수지계 점착테이프, α-올레핀계, 우레탄수지계, 우레탄수지 용제, 우레탄수지 에멀젼, 폴리우레탄수지 핫멜트, 반응성 핫멜트 접착제, 에테르계 셀룰로오스, 에틸렌-초산비닐수지 에멀젼, 에틸렌-초산비닐수지 핫멜트, 에폭시수지계, 에폭시수지 에멀젼, 염화비닐수지 용제, 초산비닐수지 에멀젼, 클로로프렌 고무계, 시아노아크리레이트계, 실리콘계, 변성 실리콘계, 수성고분자-이소시아네이트계 접착제, 스틸렌-부타디엔 고무 용액계, 스틸렌-부타디엔 고무계 라텍스, 니트릴 고무계, 니트로셀룰로오스계, 페놀수지계, 폴리아미드수지 핫멜트, 폴리이미드계, 폴리올레핀수지 핫멜트, 폴리초산비닐수지 용제계, 폴리스티렌수지 용제계, 폴리비닐알코올계, 폴리비닐피롤리돈수지계, 폴리비닐부티랄수지계, 폴리벤즈이미다졸계, 폴리메타크릴레이트수지 용제계, 멜라민수지계, 우레아수지계 및 레조르시놀계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 사용하여 형성하는, 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고온 내성을 가지는 제1 기판은 금속기판, 유리기판, 또는 세라믹 기판을 사용하며,
    상기 제 2기판은 금속기판, 유리기판, 유연 기판인 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판
    을 사용하는, 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제 2기판은
    폴리에틸렌 테레프탈레이트; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리프로필렌; 폴리이미드; 트리아세틸셀룰로오스, 폴리에테르술폰, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란 및 프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기금속 알콕사이드의 가수분해 및 축합반응으로 형성된 3차원 망상 구조의 유기변형 실리케이트; 이들의 공중합체; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 플라스틱 기판을 사용하는, 염료감응 태양전지용 상대전극의 제조방법.
  11. 제1항, 및 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며,
    제2 기판,
    상기 제 2 기판의 일면에 형성된 점착층, 및
    상기 점착층 위에 형성된 탄소기반 재료와 백금 나노입자를 포함하는 다공질막을 포함하며,
    상기 제2 기판은 금속기판, 유리기판, 유연 기판인 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판인 염료감응 태양전지용 상대전극.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탄소기반 재료는 활성탄, 흑연, 카본나노튜브, 카본블랙 및 그라펜으로 이루어진 군으로부터 1종 이상이며,
    상기 점착층은 열융착 고분자 필름 또는 열융착 고분자 수지를 포함하는, 염료감응 태양전지용 상대전극.
  13. 제11항의 상대전극,
    상기 상대전극과 소정의 간격을 두고 서로 마주보도록 대향 배치된 광전극, 및
    상기 상대전극과 광전극 사이의 공간을 충진하는 전해질
    을 포함하는 염료감응 태양전지.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광전극은 제 3기판 및 염료흡착 다공질막을 포함하는 염료감응 태양전지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 3기판은 금속기판, 유리기판, 플라스틱 기판, 직물 기판, 또는 세라믹 기판인 염료감응 태양전지.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제 3기판은 FTO (F-doped SnO2: SnO2:F), ITO, 평균 두께가 1 내지 1000nm인 금속전극, 금속 질화물, 금속 산화물, 탄소화합물, 또는 전도성 고분자를 포함하는 전도성 필름이 코팅되어 있는 염료감응 태양전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 금속 질화물은 IVB족 금속원소의 질화물, VB족 금속원소의 질화물, VIB족 금속원소의 질화물, 질화알루미늄, 질화갈륨, 질화인듐, 질화실리콘, 질화게르마늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며,
    상기 금속 산화물은 주석(Sn)산화물, 안티몬(Sb), 나이오븀(Nb) 또는 불소 도핑된 주석(Sn)산화물, 인듐(In)산화물, 주석 도핑된 인듐(In)산화물, 아연(Zn)산화물, 알루미늄(Al), 붕소(B), 갈륨(Ga), 수소(H), 인듐(In), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 실리콘(Si) 또는 주석(Sn) 도핑된 아연(Zn)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 캐드뮴(Cd)산화물, 마그네슘아연(MgZn)산화물, 인듐아연(InZn)산화물, 구리알루미늄(CuAl)산화물, 실버(Ag)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 아연주석산화물(ZNSNO), 타이타늄산화물(TiO2) 및 아연인듐주석(ZIS)산화물, 니켈(Ni)산화물, 로듐(Rh)산화물, 루세늄(Ru)산화물, 이리듐(Ir)산화물, 구리(Cu)산화물, 코발트(Co)산화물, 텅스텐(W)산화물, 티타늄(Ti)산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것인 염료감응 태양전지.
  18. 제16항에 있어서, 상기 탄소화합물은 활성탄, 흑연, 카본 나노튜브, 카본블랙, 그라펜 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것인 염료감응 태양전지.
  19. 제16항에 있어서, 상기 전도성 고분자는 PEDOT (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))-PSS(폴리(스티렌설포네이트)), 폴리아닐린-CSA, 펜타센, 폴리아세틸렌, P3HT(폴리(3-헥실티오펜), 폴리실록산 카르바졸, 폴리아닐린, 폴리에틸렌 옥사이드, (폴리(1-메톡시-4-(0-디스퍼스레드1)-2,5-페닐렌-비닐렌), 폴리인돌, 폴리카르바졸, 폴리피리디아진, 폴리이소티아나프탈렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리비닐피리딘, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리설퍼나이트라이드, 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것인 염료감응 태양전지.
  20. 제14항에 있어서, 상기 다공질막은 주석(Sn)산화물, 안티몬(Sb), 나이오븀(Nb) 또는 불소 도핑된 주석(Sn)산화물, 인듐(In)산화물, 주석 도핑된 인듐(In)산화물, 아연(Zn)산화물, 알루미늄(Al), 붕소(B), 갈륨(Ga), 수소(H), 인듐(In), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 실리콘(Si) 또는 주석(Sn) 도핑된 아연(Zn)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 캐드뮴(Cd)산화물, 마그네슘아연(MgZn)산화물, 인듐아연(InZn)산화물, 구리알루미늄(CuAl)산화물, 실버(Ag)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 아연주석산화물(ZnSnO), 타이타늄산화물(TiO2) 및 아연인듐주석(ZIS)산화물, 니켈(Ni)산화물, 로듐(Rh)산화물, 루세늄(Ru)산화물, 이리듐(Ir)산화물, 구리(Cu)산화물, 코발트(Co)산화물, 텅스텐(W)산화물, 티타늄(Ti)산화물, 지르코늄(Zr)산화물, 스트론튬(Sr)산화물, 란타넘(La)산화물, 바나듐(V)산화물, 몰리브데넘(Mo)산화물, 나이오븀(Nb)산화물, 알루미늄(Al)산화물, 이트늄(Y)산화물, 스칸듐(Sc)산화물, 사마륨(Sm)산화물, 스트론튬타이타늄(SrTi)산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 금속산화물 나노입자를 포함하는 염료감응 태양전지.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180038088A (ko) 2016-10-05 2018-04-16 한국생산기술연구원 전도성 점착성 필름 및 pu-코팅된 직물을 포함하는 염료 감응형 태양전지
KR20210089805A (ko) 2020-01-08 2021-07-19 동국대학교 산학협력단 고투과성 백금 페이스트 조성물, 이를 이용한 상대전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 상대전극을 포함하는 감응형 태양전지

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8945219B1 (en) 2007-05-11 2015-02-03 SDCmaterials, Inc. System for and method of introducing additives to biological materials using supercritical fluids
US8481449B1 (en) 2007-10-15 2013-07-09 SDCmaterials, Inc. Method and system for forming plug and play oxide catalysts
US9126191B2 (en) 2009-12-15 2015-09-08 SDCmaterials, Inc. Advanced catalysts for automotive applications
US9039916B1 (en) 2009-12-15 2015-05-26 SDCmaterials, Inc. In situ oxide removal, dispersal and drying for copper copper-oxide
US8652992B2 (en) 2009-12-15 2014-02-18 SDCmaterials, Inc. Pinning and affixing nano-active material
US9149797B2 (en) 2009-12-15 2015-10-06 SDCmaterials, Inc. Catalyst production method and system
US8669202B2 (en) 2011-02-23 2014-03-11 SDCmaterials, Inc. Wet chemical and plasma methods of forming stable PtPd catalysts
CA2845129A1 (en) 2011-08-19 2013-02-28 SDCmaterials, Inc. Coated substrates for use in catalysis and catalytic converters and methods of coating substrates with washcoat compositions
US8715391B2 (en) * 2012-04-10 2014-05-06 Milliken & Company High temperature filter
US9511352B2 (en) 2012-11-21 2016-12-06 SDCmaterials, Inc. Three-way catalytic converter using nanoparticles
US9156025B2 (en) 2012-11-21 2015-10-13 SDCmaterials, Inc. Three-way catalytic converter using nanoparticles
US9586179B2 (en) 2013-07-25 2017-03-07 SDCmaterials, Inc. Washcoats and coated substrates for catalytic converters and methods of making and using same
KR20160061367A (ko) * 2013-09-23 2016-05-31 에스디씨머티리얼스, 인코포레이티드 고 표면적 촉매
CN103469555B (zh) * 2013-09-23 2015-04-22 青岛大学 一种防紫外线抗静电石墨烯涂层纺织面料的制备方法
KR20160074574A (ko) 2013-10-22 2016-06-28 에스디씨머티리얼스, 인코포레이티드 희박 NOx 트랩의 조성물
CA2926133A1 (en) 2013-10-22 2015-04-30 SDCmaterials, Inc. Catalyst design for heavy-duty diesel combustion engines
KR101706125B1 (ko) * 2013-11-14 2017-02-14 서울대학교산학협력단 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법
TWI480357B (zh) 2013-12-17 2015-04-11 Ind Tech Res Inst 導電膠組成物與電極的形成方法
WO2015100245A1 (en) * 2013-12-23 2015-07-02 University Of Houston System Flexible single-crystalline semiconductor device and fabrication methods thereof
TWI518929B (zh) * 2013-12-24 2016-01-21 財團法人工業技術研究院 染料敏化太陽能電池及其製造方法
JP6326815B2 (ja) * 2013-12-27 2018-05-23 日本ゼオン株式会社 太陽電池用電極基板
CN103819842A (zh) * 2014-01-28 2014-05-28 徐松炎 Led灯专用成形材料及制作方法
EP3119500A4 (en) 2014-03-21 2017-12-13 SDC Materials, Inc. Compositions for passive nox adsorption (pna) systems
CN106206051B (zh) * 2016-07-01 2018-11-13 浙江工业大学 一种石墨烯改性活性炭及其应用
US20180005766A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Conductive textiles and related devices
CN106750116B (zh) * 2016-11-22 2019-03-19 山东科技大学 一种聚氨酯纳米阻燃复合材料及其制备方法
CN106800777A (zh) * 2016-12-20 2017-06-06 吴中区穹窿山师匠新材料技术咨询服务部 一种聚苯硫醚‑尼龙‑石墨烯复合材料
CN107393719A (zh) * 2017-05-26 2017-11-24 大连理工大学 一种采用柚子皮衍生的生物质碳材料制备电极材料的方法
CN107545950B (zh) * 2017-07-19 2019-11-26 东阳市琰安建筑工程有限公司 一种电力导电材料
EP3473752A1 (en) 2017-10-23 2019-04-24 Fundación Imdea Materiales Carbon nanotube-based membrane for solar cells
CN107866213B (zh) * 2017-11-09 2020-05-29 南京大学（苏州）高新技术研究院 一种粉末催化材料、含酚醛树脂复合多孔纳米催化材料的制备及应用
TWI657591B (zh) * 2017-11-29 2019-04-21 住華科技股份有限公司 太陽能光學膜疊層及其製造方法
TWI645973B (zh) * 2017-12-15 2019-01-01 律勝科技股份有限公司 聚醯亞胺薄化軟性基板及其製造方法
CN109950135B (zh) * 2019-03-25 2021-10-08 深圳第三代半导体研究院 一种氧化镓纳米材料转移方法
CN110182839B (zh) * 2019-05-31 2021-07-06 哈尔滨工业大学 一种利用铜铝氧化物薄膜作为前驱体制备氧化铜纳米阵列的方法
CN113219018A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 王翔郁 非酵素型感测器、非酵素型感测元件及其制造方法
CN112808261B (zh) * 2021-02-08 2022-09-02 长江师范学院 一种鸟巢状氧化铌的制备方法
KR20220162951A (ko) * 2021-06-02 2022-12-09 주성엔지니어링(주) 태양 전지 및 그 제조 방법
CN116851007A (zh) * 2023-07-11 2023-10-10 山东交通学院 基于碳纳米管-硫化铟锌纳米片复合材料的制备与磁场辅助光催化应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070059794A (ko) * 2005-12-07 2007-06-12 삼성전자주식회사 플렉서블 반도체 전극의 제조방법 및 그에 의해 제조된반도체 전극, 이를 이용한 태양전지
KR20070078530A (ko) * 2006-01-27 2007-08-01 삼성전자주식회사 태양전지용 전극, 그의 제조방법 및 그를 포함하는태양전지
KR20090028007A (ko) * 2007-09-13 2009-03-18 삼성전자주식회사 그라펜 시트를 함유하는 투명 전극, 이를 채용한 표시소자및 태양전지
WO2011111932A2 (en) 2010-03-09 2011-09-15 Unist Academy-Industry Research Corporation Method for manufacturing graphene, transparent electrode and active layer comprising the same, and display, electronic device, optoelectronic device, battery, solar cell, and dye-sensitized solar cell including the electrode and the active layer

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999001893A2 (de) * 1997-06-30 1999-01-14 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zur herstellung von schichtartigen gebilden auf einem substrat, substrat sowie mittels des verfahrens hergestellte halbleiterbauelemente
JP2004234988A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Sony Corp 光電変換素子およびその製造方法ならびに電子装置およびその製造方法ならびに半導体層およびその製造方法
DE102006014881A1 (de) * 2005-03-30 2006-11-02 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Oxidhalbleiterelektrode, farbstoffsensibilisierte Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung
KR100722085B1 (ko) * 2005-09-12 2007-05-25 삼성전자주식회사 전기영동법으로 형성된 탄소나노튜브를 포함하는 태양 전지및 그 제조방법
EP1933343A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-18 Sony Deutschland Gmbh A method of preparing a porous semiconductor film on a substrate
US20100243020A1 (en) * 2007-06-22 2010-09-30 Washington State University Research Foundation Hybrid structures for solar energy capture
TW201025702A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Taiwan Textile Res Inst Dye-sensitized solar cell, cathode thereof, and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070059794A (ko) * 2005-12-07 2007-06-12 삼성전자주식회사 플렉서블 반도체 전극의 제조방법 및 그에 의해 제조된반도체 전극, 이를 이용한 태양전지
KR20070078530A (ko) * 2006-01-27 2007-08-01 삼성전자주식회사 태양전지용 전극, 그의 제조방법 및 그를 포함하는태양전지
KR20090028007A (ko) * 2007-09-13 2009-03-18 삼성전자주식회사 그라펜 시트를 함유하는 투명 전극, 이를 채용한 표시소자및 태양전지
WO2011111932A2 (en) 2010-03-09 2011-09-15 Unist Academy-Industry Research Corporation Method for manufacturing graphene, transparent electrode and active layer comprising the same, and display, electronic device, optoelectronic device, battery, solar cell, and dye-sensitized solar cell including the electrode and the active layer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180038088A (ko) 2016-10-05 2018-04-16 한국생산기술연구원 전도성 점착성 필름 및 pu-코팅된 직물을 포함하는 염료 감응형 태양전지
KR20210089805A (ko) 2020-01-08 2021-07-19 동국대학교 산학협력단 고투과성 백금 페이스트 조성물, 이를 이용한 상대전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 상대전극을 포함하는 감응형 태양전지
KR102333686B1 (ko) * 2020-01-08 2021-12-01 동국대학교 산학협력단 고투과성 백금 페이스트 조성물, 이를 이용한 상대전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 상대전극을 포함하는 감응형 태양전지

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