KR102588434B1 - 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열적 안정성 및 내구성이 우수하고, 가시광선 및 근적외선 투과율 및 자외선 흡수율이 우수하여 투명하면서도 자외선을 효과적으로 차단하는, 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열적 안정성 및 내구성이 우수하고, 가시광선 및 근적외선 투과율 및 자외선 흡수율이 우수하여 투명하면서도 자외선을 효과적으로 차단하는, 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
지구온난화, 대기질, 및 지속가능한 성장의 측면에서 대두되는 쟁점 중 하나인 건물 내에서의 에너지 소비는 전체 에너지 소비량 중에서 40 %의 비중을 차지하고 있다. 특히, 건물 내에서의 에너지 소비에 있어서, 약 48 %는 건물 내부의 냉난방에 사용되고, 약 19 %는 건물 내부의 조명에 사용되고 있다.
에너지 효율적인 건물을 구현하기 위하여, 태양에너지원을 사용하는 창문, 열펌프를 이용하는 환기 시스템, 바이오매스를 사용하는 보일러, 및 이들이 결합된 하이브리드 난방 시스템 등과 같은 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 태양에너지원을 사용하는 창문의 경우, 기존의 수동형 에너지 개체로서의 창문 대비 능동적으로 에너지를 제어할 수 있어 태양에너지원을 비교적 효과적으로 사용할 수 있다.
종래에는 상기 창문을 구현하기 위하여 자외선 차단성 및 투명성을 고려하여 설계되었다. 다만, 지구온난화 및 지속가능한 성장의 측면에서는 자외선 차단성 및 투명성뿐만 아니라, 열적 안정성 및 내구성 등이 함께 고려되는 것이 바람직하므로, 이에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 열적 안정성 및 내구성이 우수하고, 가시광선 및 근적외선 투과율 및 자외선 흡수율이 우수하여 투명하면서도 자외선을 효과적으로 차단하는, 창문에 적용될 수 있는 투명히터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 창문에 적용될 수 있는 투명히터로서, 기판; 상기 기판의 하면에 배치되는 투명히터부; 및 상기 기판의 상면에 배치되는 투명태양전지부;를 포함하고, 상기 투명히터부는, 상기 기판의 하면에 적층되는 제1금속나노구조체; 및 상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물;을 포함하고, 상기 투명태양전지부는, 상기 기판의 상면에 배치되는 제1투명전극층; 상기 제1투명전극층의 상면에 배치되는 n형산화물반도체층; 상기 n형산화물반도체층의 상면에 배치되는 p형산화물반도체층; 및 상기 p형산화물반도체층의 상면에 배치되는 제2투명전극층;을 포함하고, 상기 제2투명전극층은, 상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및 상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고, 상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 제1금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 상기 제1금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제1금속산화물은 상기 제1금속나노구조체 및 상기 기판의 하면을 덮을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제1금속나노구조체는 80 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물은 20 nm이하의 두께를 갖을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제2금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 상기 제2금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제2금속산화물은 상기 제2금속나노구조체 및 상기 p형산화물반도체층의 상면을 덮을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제2금속나노구조체는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물은 20 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 n형산화물반도체층은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 1을 포함하고, 상기 p형산화물반도체층은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 1을 포함하고, 상기 n형산화물반도체층과 상기 p형산화물반도체층은 p/n 헤테로접합 구조를 형성할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 투명히터는 550 nm의 파장영역에서 55 내지 65 %의 투과율을 갖을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제2금속나노구조체는, 상기 p형산화물반도체층의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체필름을 건조하여 형성될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제2금속산화물은, 상기 제2금속나노구조체의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체를 덮도록 형성될 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 창문에 적용될 수 있는 투명히터의 제조방법으로서, 기판을 준비하는 기판 준비단계; 상기 기판의 하면에 투명히터부를 형성하는 투명히터부 형성단계; 상기 기판의 상면에 투명태양전지부를 형성하는 투명태양전지부 형성단계;를 포함하고, 상기 투명히터부 형성단계는, 상기 기판의 하면에 제1금속나노구조체를 적층하는 단계; 및 상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물을 적층하는 단계;를 포함하고, 상기 투명태양전지부 형성단계는, 상기 기판의 상면에 제1투명전극층을 배치하는 단계; 상기 제1투명전극층의 상면에 n형산화물반도체층을 배치하는 단계; 상기 n형산화물반도체층의 상면에 p형산화물반도체층을 배치하는 단계; 및 상기 p형산화물반도체층의 상면에 제2투명전극층을 배치하는 단계;를 포함하고, 상기 제2투명전극층은, 상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및 상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고, 상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서는, 상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명히터부가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있고, 투명태양전지부의 PV성능이 향상될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 투명히터부 및 투명태양전지부의 성능이 향상될 수 있고, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 투명히터를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합되는 특수한 구조에 의하여, 투명히터가 태양광에 상응하는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, n형산화물반도체층 및 p형산화물반도체층이 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성하여 투명태양전지부의 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용함에 따라, 투명히터의 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성에 의하여 건물 내에서 조명 및 난방 조절에 필요한 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 층상구조를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1금속나노구조체 및 제2금속나노구조체의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터부를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터부의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명태양전지부를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명태양전지부의 광학적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 광학적 특성, 및 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 열적 환경에서의 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터가 적용된 능동형 에너지 제어 창문에 대한 사항을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1금속나노구조체 및 제2금속나노구조체의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터부를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터부의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명태양전지부를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명태양전지부의 광학적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 광학적 특성, 및 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터의 열적 환경에서의 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터가 적용된 능동형 에너지 제어 창문에 대한 사항을 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 이 때 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터(1)의 층상구조를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창문에 적용될 수 있는 투명히터(1)로서, 기판(200); 상기 기판(200)의 하면에 배치되는 투명히터부(300); 및 상기 기판(200)의 상면에 배치되는 투명태양전지부(100);를 포함하고, 상기 투명히터부(300)는, 상기 기판(200)의 하면에 적층되는 제1금속나노구조체(310); 및 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮는 제1금속산화물(320);을 포함하고, 상기 투명태양전지부(100)는, 상기 기판(200)의 상면에 배치되는 제1투명전극층(110); 상기 제1투명전극층(110)의 상면에 배치되는 n형산화물반도체층(120); 상기 n형산화물반도체층(120)의 상면에 배치되는 p형산화물반도체층(130); 및 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 배치되는 제2투명전극층(140);을 포함하고, 상기 제2투명전극층(140)은, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체(141); 및 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 제2금속산화물(142);을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)는 상기 기판(200)의 양측면에 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100) 각각이 배치되는 형태의 구조를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 투명히터(1)는 상기 기판(200)의 하면에는 상기 투명히터부(300)가 배치되어 상기 제1금속나노구조체(310), 및 상기 제1금속산화물(320)이 차례로 적층되고, 상기 기판(200)의 상면에는 상기 투명태양전지부(100)가 배치되어 상기 제1투명전극층(110), 상기 n형산화물반도체층(120), 상기 p형산화물반도체층(130), 및 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 제2금속산화물(142)을 포함하는 상기 제2투명전극층(140)이 차례로 적층된 층상구조를 포함할 수 있다.
상기 기판(200)은 투명한 재질로 이루어질 수 있고, 상면에 배치된 상기 태양전지부를 통과한 태양광의 일부가 상기 기판(200)으로 입사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판(200)은 유리기판을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 상기 기판(200)은 빛을 투과시킬 수 있는 모든 재질을 포함할 수 있다.
상기 투명히터부(300)는, 전술한 바와 같이, 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제1금속산화물(320)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함하고, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제1금속산화물은 상기 제1금속나노구조체 및 상기 기판의 하면을 덮을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW를 포함하고, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO를 포함할 수 있다. AgNW는 투명 전극 재료로써, 투과율, 열전도도, 전기전도도, 및 플라즈모닉 효과가 뛰어난 특성이 있으며, AgNW의 플라즈모닉 효과는 표면 플라즈몬 입자의 공명에 의하여 광열을 제어할 수 있다. 또한, ZnO는 상온에서 다루기 용이하고, 친환경성 재료이며, 가시광선 및 적외선 파장영역에서 비교적 높은 투과율을 갖고, 용이하게 광전장치와 연결할 수 있는 특성이 있다.
또한, 일반적으로 금속나노구조체는 광전자 응용분야에 유리한 특성을 가지고 있는 반면, 열적 응력에 취약한 특성을 가지고 있다. 이로 인하여 금속나노구조체는 단독으로 사용되지 않고, 산화물, 전도성산화물, 전도성고분자, 및 2차원물질을 포함하는 하이브리드 구조의 형태로 사용되고 있다.
본 발명에서는 상기 제1금속산화물(320)이 상기 제1금속나노구조체(310)를 전반적으로 덮을 수 있도록 형성하였다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속산화물(320)은 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 기판(200)의 하면을 덮을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속나노구조체(310)는, 상기 기판(200)의 하면에 스핀코터를 이용하여 1500 내지 2500 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 제1금속나노구조체잉크를 스핀코팅하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속산화물(320)은, 상기 제1금속나노구조체(310)의 일면에 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 50 내지 150 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 및 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량의 공정조건 하에서 증착되어 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮도록 형성될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속나노구조체(310)는 80 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물(320)은 20 nm이하의 두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 60 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물(320)은 15 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제1금속산화물(320)은 12.5 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.
즉, 상기 투명히터부(300)는 상기 제1금속산화물(320)이 상기 제1금속나노구조체(310)를 감싸는 형태로 형성된 하이브리드구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1금속나노구조체(310)의 열적 성능이 향상되어 상기 투명히터부(300)가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에서, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명히터부(300)가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 투명태양전지부(100)는, 전술한 바와 같이, 상기 제1투명전극층(110), 상기 n형산화물반도체층(120), 상기 p형산화물반도체층(130), 및 상기 제2금속나노구조체(141)와 상기 제2금속산화물(142)을 포함하는 상기 제2투명전극층(140)을 포함할 수 있다.
상기 제1투명전극층(110)은 투명전도막(Transparent conductive oxide, TCO)으로서, 태양광의 일부를 투과시키면서 전도성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1투명전극층(110)은 FTO를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 상기 제1투명전극층(110)은 빛을 투과시키면서 전도성을 갖는 모든 재질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 1을 포함하고, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 1을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 n형산화물반도체는 ZnO를 포함하고, 상기 p형산화물반도체는 NiO를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 p/n 헤테로접합 구조를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성할 수 있다. 상기 n형산화물반도체 및 상기 p형산화물반도체의 p/n 헤테로접합 구조는 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 n형산화물반도체층(120) 및 상기 p형산화물반도체층(130)이 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성하여 상기 투명태양전지부(100)의 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 제2투명전극층(140)은, 전술한 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 제2금속산화물(142)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함하고, 상기 제2금속산화물(142)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 상기 제2금속산화물(142)은 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면을 덮을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제2금속나노구조체(141)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW를 포함하고, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2금속나노구조체(141)는, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체를 건조하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2금속산화물(142)은, 상기 제2금속나노구조체(141)의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 제2금속나노구조체(141)는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 20 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 30 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 15 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 20 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 10 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.
즉, 상기 제2투명전극층(140)은 상기 투명히터부(300)와 상응하는 구조로 형성될 수 있으나, 나노와이어의 직경 및 산화물의 두께는 서로 상이한 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 투명태양전지부(100)는 상기 제2금속산화물(142)이 상기 제2금속나노구조체(141)를 감싸는 형태로 형성된 하이브리드구조를 포함하는 상기 제2투명전극층(140)을 포함할 수 있다. 상기 하이브리드구조에 의하여, 상기 제2금속나노구조체(141)는 열적 성능이 향상되어 상기 투명태양전지부(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명태양전지부(100)의 PV성능이 향상될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)와 상기 투명태양전지부(100)는 서로 전기적으로 연결되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1투명전극층(110)과 상기 투명히터부(300)는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부(300)와 상기 제2투명전극층(140)은 서로 전기적으로 연결되어 있다.
이 경우, 상기 제2투명전극층(140) 및 상기 p형산화물반도체층(130)을 통해 상기 투명히터(1)의 내부로 투과되는 태양광의 일부에 의하여 상기 n형산화물반도체층(120)에서 여기된 광전자가 상기 제1투명전극층(110)으로 이동한 후에 상기 제1투명전극층(110)과 전기적으로 연결된 상기 투명히터부(300)로 이동할 수 있고, 상기 투명히터부(300)와 전기적으로 연결된 상기 제2투명전극층(140)으로 이동하여 상기 투명히터(1)에 전체적으로 전기가 흐를 수 있다.
상기와 같은 전기적인 연결구조에 의하여, 상기 투명태양전지부(100)는 생산된 전기에너지 및 전력을 상기 투명히터부(300)로 공급할 수 있고, 상기 투명히터부(300)는 상기 전기에너지 및 광열효과에 의하여 온도를 제어함으로써 상기 투명히터(1)가 작동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 투명히터(1)는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 20 내지 30 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 28.5 ℃의 온도까지 발열할 수 있다.
바람직하게는, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)가 하나로 결합되는 특수한 구조에 의하여, 상기 투명히터(1)가 태양광에 상응하는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 바람직하게는, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)의 성능이 향상될 수 있고, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 상기 투명히터(1)를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2(a)는 1000 W/m2의 스펙트럼 전력 밀도를 설명하는, AM 1.5G 광원(태양 스펙트럼 복사 조도; the spectral AM1.5 solar spectral irradiance)을 도시한다. 상기 AM 1.5G 광원은 자외선 파장영역(280 내지 400 nm)에서 93.9 W/m2의 전력밀도를 갖고, 가시광선 파장영역(400 내지 800 nm이고)에서 496 W/m2의 전력밀도를 갖고, 근적외선 파장영역(800 내지 1400 nm)에서 353 W/m2의 전력 밀도를 갖을 수 있다.
일반적으로 건물의 경우 피부암 및 광과민성 장애, 눈 관련 질환, 면역 억제로 인한 바이러스 감염, 생체 물질 저하 및 돌연변이 된 식물 생리 기능과 같은 광범위하게 해로운 영향을 줄 수 있어 자외선 파장영역은 차단되는 것이 바람직하다. 반면, 건물 내부 사람들의 일광 및 건물 내부 식물들의 광합성을 위하여 가시광선 파장영역은 투과되는 것이 바람직하고, 건물 내부 난방을 위하여 근적외선 파장영역 또한 투과되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 투명히터(1)를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써, 자외선 파장영역을 차단하고 가시광선 파장영역 및 근적외선 파장영역을 건물 내부로 투과시킬 수 있다. 이 경우, 태양광 복사에 의한 건물 내부 난방도 함께 구현될 수 있다.
도 2(b)는 상기 투명히터(1)를 개략적으로 도시한다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)는 자외선 파장영역을 차단하고 가시광선 파장영역을 내부로 투과시켜 일광을 유지시킬 수 있고, 열적 안전성을 확보할 수 있고, 상측에 배치되는 상기 투명태양전지부(100)에 의하여 현장에서 직접 전력을 생산할 수 있다.
바람직하게는, 상기 투명히터를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제2금속나노구조체(141)의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
전술한 바와 같이, 금속나노구조체는 열적 응력에 취약한 특성을 가지고 있다. 이에 대해, 본 발명에서는 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제2금속나노구조체(141)에 포함되는 AgNW의 열 흡수 특성을 확인하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 AgNW 네트워크 샘플을 이용하여 실험을 수행하였다. 상기 AgNW 네트워크 샘플은 복수의 AgNW가 서로 적층되어 하나의 네트워크를 이루고 있는 샘플에 해당한다.
도 3(a)은 상기 AgNW 네트워크 샘플에 0.5V의 중간 바이어스를 가한 상태에서, 실온 내지 250 ℃까지 램프를 이용하여 열을 가한 후에, 정상상태(250 ℃)를 유지하는 동안의 상기 AgNW 네트워크 샘플의 거동을 개략적으로 도시한다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상기 AgNW 네트워크 샘플을 통한 전류흐름은 실온에서 66.3 mA인 반면, 승온하는 과정에서는 상기 AgNW 네트워크 샘플의 네트워크 용접현상(the network welding) 및 줄 가열현상(Joule heating)으로 인해 전류흐름이 59 mA까지 저하되었다. 또한, 상기 전류흐름은 정상상태가 유지되는 과정에서, 상기 AgNW 네트워크 샘플의 구성을 가변시키는 온도에서 활성화되는 레일리 불안정성현상(the Rayleigh instability)으로 인하여, 50 mA까지 지속적으로 저하되었다. 이와 같이 정상상태가 지속되는 경우에는, 상기 AgNW 네트워크 샘플은 모세관 현상으로 인하여 벌크 용융온도보다 훨씬 낮은 온도에서 나노스피어로 분해될 수 있다.
다만, 전류흐름의 관점에서, 상기 AgNW 네트워크 샘플 내의 전류흐름은 수 초 이내로 급격하게 저하될 수 있고, 상기 AgNW 네트워크 샘플이 나노 구체 형상의 응집체로 분해된 경우에는 전기적으로 절연될 수 있다.
도 3(b)는 상기 AgNW 네트워크 샘플의 형상을 개략적으로 도시한다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 AgNW 네트워크 샘플은 열을 흡수함에 따라 네트워크 용접현상 및 줄 가열현상(D1), 레일리 불안정성 현상(D2), 네트워크 손실현상(D3), 및 응집현상(D4)으로 인하여 구성적으로 가변될 수 있다.
상기와 같이, AgNW는 열적 응력에 취약한 특성을 보이고 있다. 이로 인하여, 상기 투명히터부(300), 및 상기 투명태양전지부(100)에 구비된 상기 제2투명전극층(140)에 AgNW를 포함하는 금속나노구조체 각각이 단독으로 적용되는 경우에는, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)의 특성이 불안정해질 수 있고, 결과적으로 상기 투명히터(1)의 전기전도도가 불안정해질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)를 개략적으로 도시한다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)는 상기 제1금속나노구조체(310)로써 AgNW를 포함하고, 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮는 상기 제1금속산화물(320)로써 ZnO를 포함할 수 있다.
도 4(b)는 상기 투명히터부(300)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, ZnO를 포함하는 상기 제1금속산화물(320)은 20 nm이하의 두께, 바람직하게는 15 nm이하의 두께, 더욱 바람직하게는 12.5 nm이하의 두께를 갖을 수 있다.
도 4(c)는 상기 투명히터부(300)의 일부분의 HAADF 이미징(high-angle annular dark-field imaging) 및 원소 매핑 결과를 개략적으로 도시한다. 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)는 35 내지 45 nm의 직경을 갖는 AgNW 및 균일성이 우수한 두께를 갖는 나노결정질 ZnO 쉘을 포함하는 ZnO/AgNW 하이브리드구조를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명히터부(300)는 40 nm의 직경을 갖는 AgNW를 포함할 수 있다.
도 4(d)는 상기 투명히터부(300)의 일부분의 에너지분산 X-선 스펙트럼(energy-dispersive X-ray spectrum)을 개략적으로 도시한다. 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터부(300)를 이루는 Ag원소, Zn원소, 및 O원소는 각각 36.97 %, 29.4 % 및 33.62 %의 원자백분율을 포함할 수 있다.
이와 같은 상기 제1금속나노구조체(310) 및 상기 제1금속산화물(320)의 하이브리드구조에 의하여, 상기 투명히터부(300)는 우수한 능동형 가열 성능을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)의 열적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터부(300)는 3 V의 작동전압 하에서 100 ℃ 이하의 온도 차이(△T = Tfinal-Tinitial)가 발생되었고, 상승된 온도는 4분 이내로 안정될 수 있다. 한편, 상기 투명히터부(300)는 7 V의 작동전압 하에서 300 ℃를 초과하는 △T가 발생될 수 있고, 상승된 온도가 안정화되는 시간은 3 V의 작동전압 대비 비교적 빠를 수 있다.
도 5(b)는 전력 및 △T의 관점에서의 상기 투명히터(1)의 성능을 개략적으로 도시한다. 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)의 전력 및 △T의 관점에서의 성능은 4.5 W 전력 하에서 100 ℃의 △T를 구현할 수 있고, 21.7 W 전력 하에서 310 ℃의 △T를 구현할 수 있다.
도 5(c)는 상기 투명히터부(300)의 상면에 얼음을 배치시킨 후에 제빙실험을 수행한 결과를 개략적으로 도시한다. 상기 투명히터부(300)의 상면에 배치된 얼음은 상기 투명히터부(300)에 전압을 가한 이후에 제빙된 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)는 높은 투과율을 가지면서도 우수한 열적 성능을 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)를 개략적으로 도시한다.
도 6(a)는 상기 투명태양전지부(100)를 개략적으로 도시한다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 본 발병의 일 실시예에서, 상기 기판(200)은 유리기판을 포함하고, 상기 제1투명전극층(110)은 FTO를 포함하고, 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO를 포함하고, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO를 포함하고, 상기 제2투명전극층(140)은 상기 제2금속나노구조체(141)로서 AgNW, 및 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 상기 제2금속산화물(142)로서 ZnO를 포함할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 p/n 헤테로접합 구조를 형성할 수 있고, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 상온에서 대면적 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.
도 6(b)는 상기 투명태양전지부(100)의 단면 TEM 이미지를 개략적으로 도시한다. 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)의 p/n 헤테로접합 구조는 등각이고, 온전할 수 있다. 이때, ZnO는 빛을 흡수하는 역할을 하고, NiO는 이종접합파트너 역할을 할 수 있다.
또한, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 두 개의 상기 제2금속나노구조체(141)가 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 쌓여있는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 투명태양전지부(100)의 상측영역을 확대한 도 6(c)에서 보다 명확하게 확인할 수 있다.
도 6(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체(141)는 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 쌓여있고, 상기 제2금속산화물(142)은 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2금속나노구조체(141)는 40 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 20 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 30 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 15 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2금속나노구조체(141)는 20 nm 이하의 직경을 갖고, 상기 제2금속산화물(142)은 10 nm 이하의 두께를 갖을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)의 광학적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 7(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100), 및 비교예들의 광학 스펙트럼을 개략적으로 도시한다.
도 7(a)에서 초록색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)의 광학 스펙트럼을 나타내고, 빨간색 선은 상기 비교예 중 하나인 투명태양전지부(제2투명전극층(140)으로써 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141)만을 포함)의 광학 스펙트럼을 나타내고, 검은색 선은 상기 비교예 중 나머지 하나인 사람 눈의 포토픽 반응을 나타낸다. 이때, 상기 투명태양전지부(100)는 제2투명전극층(140)으로써 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141), 및 ZnO를 포함하는 제2금속산화물(142)을 포함할 수 있다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 가시광선 파장영역(400 내지 800 nm) 및 근적외선 파장영역(800 내지 1400 nm)에서, 본 발명의 상기 투명태양전지부(100)(초록색)는 62.2 %의 투과율을 나타내고, 비교예의 상기 투명태양전지부(100)(빨간색)는 51.1 %의 투과율을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 사람 눈의 포토픽 반응(검은색)은 550 nm의 파장에서 피크값을 가질 수 있으며, 상기 파장은 색상-중립 인식(color-neutral perception), 건물 통합(building intergration), 및 일광(daylighting)에 적합한 파장에 해당한다. 이때, 본 발명의 상기 투명태양전지부(100)(초록색)는 상기 550 nm의 파장에서 65.5 %의 투과율을 나타내는 반면, 비교예의 상기 투명태양전지부(빨간색)는 상기 550 nm의 파장에서 59 %의 투과율을 나타낼 수 있다.
도 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100), 및 비교예의 상기 투명태양전지부의 흡수 스펙트럼을 개략적으로 도시한다. 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 두 개의 투명태양전지부(100) 모두 자외선 파장영역에서 우수한 흡수특성을 나타낼 수 있다.
도 7(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100), 및 비교예의 상기 투명태양전지부의 사진을 도시한다. 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 투명태양전지부(100) 모두 건물 통합을 위한 창문 장치로서 적용되기에 적합한 투명한 창문으로서의 기능을 확인할 수 있다.
즉, 도 7(a) 내지 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)는, 제2금속나노구조체(141)만 적용된 비교예의 상기 투명태양전지부 대비 가시광선 파장영역 및 근적외선 파장영역에서는 비교적 우수한 투과율을 나타내는 반면, 자외선 파장영역에서는 자외선을 효과적으로 흡수하여 우수한 자외선 차단기능을 나타낼 수 있다. 이는 상기 제2투명전극층(140)의 반사율을 감소하기 위한 광학 매칭 및 단면에서의 산란이 감소된 영향을 받은 결과에 해당한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)는 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성을 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 광학적 특성, 및 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 기판(200)을 중심으로 하측에는 AgNW를 포함하는 제1금속나노구조체(310) 및 ZnO를 포함하는 제1금속산화물(320)을 포함하는 투명히터부(300)가 배치되고, 상측에는 FTO를 포함하는 제1투명전극층(110), ZnO를 포함하는 n형산화물반도체층(120), NiO를 포함하는 p형산화물반도체층(130), 및 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141) 및 ZnO를 포함하는 제2금속산화물(142)을 포함하는 제2투명전극층(140)을 포함하는 투명태양전지부(100)가 배치될 수 있다.
도 8(b)는 상기 투명히터(1)의 투과율 스펙트럼을 개략적으로 도시한다. 도 8(b)에서 빨간색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 투과율 스펙트럼을 나타내고, 검은색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명태양전지부(100)만의 투과율 스펙트럼을 나타낸다.
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)(빨간색)는 중립적인 색상 관점(neutral color viewpoint)을 갖는 550 nm의 파장영역에서 55 내지 65 %의 투과율을 갖을 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 중립적인 색상 관점(neutral color viewpoint)을 갖는 550 nm의 파장영역에서 58 내지 60 %의 투과율을 갖을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 투명히터(1)는 중립적인 색상 관점(neutral color viewpoint)을 갖는 550 nm의 파장영역에서 59.1 %의 투과율을 갖을 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 가시광선 영역에서 비교적 광대역의 투과율을 나타낼 수 있다.
도 8(c)는 AM 1.5G의 광원 하에서의 투명히터(1)의 PV(photovoltaic) 성능을 나타내는 전류-전압(I-V)특성을 개략적으로 도시한다. 도 8(c)에서 푸른색 선은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 특성을 나타내고, 빨간색 선은 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141)만을 포함하는 제2투명전극층(140)이 적용된 비교예인 투명히터(1)의 특성을 나타낸다.
도 8(c)에 도시된 바와 같이, 상기 비교예인 투명히터의 투명태양전지부(빨간색)는 0.485 V의 개방 회로 전압(open-circuit voltage; VOC), 0.422 mA/cm2의 단락 전류 밀도(short-circuit current density; JSC), 32.2 %의 충진율(fill factor; FF) 및, 0.065 %의 전력 변환 효율(power conversion efficiency; PCE)을 나타낼 수 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 상기 투명태양전지부(100)(푸른색)는 0.573 V의 개방 회로 전압(open-circuit voltage; VOC), 0.445 mA/cm2의 단락 전류 밀도(short-circuit current density; JSC), 45.4 %의 충진율(fill factor; FF) 및, 0.115 %의 전력 변환 효율(power conversion efficiency; PCE)을 나타낼 수 있다. 이는 금속나노구조체의 전도 특성 개선, 캐리어 산란 감소, 패시베이션(passivation)에 의한 상부 표면 상의 홀 재결합 감소, 및 가스 분자의 트랩핑 감소 효과에 의한 결과에 해당한다.
즉, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸면서 형성되는 제2투명전극층(140)에 의하여, 투명태양전지부(100)의 PV성능이 향상되어 투명히터(1)의 작동 안정성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 열적 환경에서의 전기적 특성에 대한 사항들을 도시한다.
도 9(a) 내지 도 9(c)는 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체만을 포함하는 제2투명전극층이 적용된 비교예인 투명히터의 I-V특성 및 형상을 개략적으로 도시한다.
이때, 상기 비교예인 투명히터에 열전대를 부착한 후에, 가열하지 않은 상태(before heating), 및 기설정된 바이어스를 적용하여 정상상태온도를 50 내지 300 ℃의 온도범위로 제어하면서 5분 동안 유지한 다음 실온에서 공냉한 상태(after heating)에서 각각 특성 및 형상을 확인하였다.
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 상기 비교예인 투명히터는 열-흡수 효과에 의하여 성능이 저하하는 것을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, JSC는 50 내지 250 ℃의 온도 범위에서 0.42에서 0.473 mA/cm2로 증가한 반면, VOC는 약간 개선된 후 0.485 V에서 0.38 V로 점차 감소한 것을 확인할 수 있다.
이는 상기 제2금속나노구조체가 열을 흡수함에 따라 발생된 결과에 해당할 수 있으며, 가열 온도 범위에 따라 네트워크 형성(50 내지 150 ℃), Rayleigh 불안정성(200 내지 250 ℃), 여과망 손실(loss of percolating network) (250 내지 300 ℃), 및 상부 전극의 응집 (300 ℃)이 차례로 발생될 수 있다. 이는 도 9(b) 및 도 9(c)에서도 확인할 수 있다. 도 9(b) 및 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체는 열을 흡수함에 따라 네트워크가 파손될 수 있다.
한편, 도 9(d) 내지 도 9(f)는 AgNW를 포함하는 제2금속나노구조체(141) 및 ZnO를 포함하는 제2금속산화물(142)을 포함하는 제2투명전극층(140)이 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 투명히터(1)의 I-V특성 및 형상을 개략적으로 도시한다.
이때, 상기 투명히터(1)는, 상기 비교예인 투명히터와 상응하도록, 열전대를 부탁한 후에, 가열하지 않은 상태(before heating), 및 기설정된 바이어스를 적용하여 정상상태온도를 50 내지 300 ℃의 온도범위로 제어하면서 5분 동안 유지한 다음 실온에서 공냉한 상태(after heating)에서 각각 특성 및 형상을 확인하였다.
도 9(d)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 열-흡수 효과에 의하여 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, JSC 및 FF는 각각 0.454 mA/cm2 및 45.2 %의 값을 나타내고, 50 내지 250 ℃의 온도 범위에서 VOC는 570 V에서 0.512 V로 감소한 것을 확인할 수 있다.
이는 도 9(e) 및 도 9(f)에서도 확인할 수 있다. 도 9(e) 및 도 9(f)에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속나노구조체(141) 및 상기 제2금속산화물(142)을 포함하는 상기 제2투명전극층(140)은 열을 흡수함에 따라 일체화될 수 있다.
도 9(g)는 열적 응력 하에서 상기 비교예인 투명히터 및 본 발명의 상기 투명히터(1)의 PCE 및 VOC 대 온도 그래프를 도시하고 있다.
도 9(g)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)의 성능이 향상될 수 있고, 상기 투명히터부(300) 및 상기 투명태양전지부(100)가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 상기 투명히터(1)를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문에 대한 사항을 도시한다.
전술한 바와 같이, 상기 투명히터(1)는 창문에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 투명히터(1)는 능동형 에너지 제어 창문을 구현할 수 있고, 건물 외부면의 난방, 김서림 방지, 및 제빙 기능을 제공할 수 있다. 도 10(a)는 이러한 상기 능동형 에너지 제어 창문을 개략적으로 도시한다.
도 10(b)는 AM 1.5G의 광원 하에서의 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 사진을 개략적으로 도시한다. 이때, 열전대(thermocouple)는 상기 광원 하에서의 온도차성능(temperature difference (△T) performance)을 얻기 위하여 부착된다.
상기 투명히터(1)에 적용될 수 있는 금속나노구조체인 AgNW는 우수한 PT(Photothermal) 효과를 포함할 수 있다. 예를들어, 532 nm의 레이저 여기 파장(laser excitation wavelength)에서 △T = 15 ℃를 얻었고, 쌍극자 공명(dipole resonance)으로 △T = 30 ℃를 얻을 수 있다. 이와 같은 AgNW의 PT효과에 의하여, 빛과 물질이 서로 상호작용하여 로컬 및 원격 가열기능을 갖는 나노스케일 히터를 구현할 수 있다. 보다 상세하게는, 빛과 물질의 상호작용에 의하여 AgNW는 표면 플라즈몬 효과가 발생될 수 있고, 이는 PT변환, 전기장의 국부적 향상, 및 핫캐리어의 생성 및 주입과 같은 영향을 줄 수 있다.
도 10(c)는 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 설계안을 개략적으로 도시한다. 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문은 상기 투명태양전지부(100)의 커플링에 의하여 에너지를 발전할 수 있으며, 줄 가열, 열화, 및 펠티에(Peltier)와 같은 다양한 열 프로세스에 의하여 통합적인 열적 성능을 구현할 수 있다.
상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 △T값을 추적하기 위하여, 도 10(d)의 상측에 도시된 바와 같이 내부 및 외부에 열전대가 부착된 상자 내부에 상기 투명태양전지부(100)를 배치하고 AM 1.5G의 광원을 조사하였다. 도 10(d)의 하측에서는 10분 동안 열전대에 기록된 △T값을 개략적으로 도시하고 있고, 이를 통해 상기 상자 내부에서 15.8 ℃까지 점차적으로 증가하는 △T값을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 ZnO/AgNW 구조가 적용됨에 따라 AgNW의 플라즈몬 효과에 의하여 에너지 및 전하를 효과적으로 전달할 수 있어, 창문에 적용되어 능동형 에너지 제어 창문을 구현할 수 있다.
도 10(e)은 10분 동안 열전대에 의하여 측정된 값을 바탕으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문의 PT+PV 성능 및 PT성능을 나타내는 △T값을 개략적으로 도시하고 있다. 도 10(e)에 도시된 바와 같이, 상기 투명히터(1)가 적용된 능동형 에너지 제어 창문은 △T가 27.9 ℃인 반면, ZnO/AgNW 구조가 적용되지 않은 일반적인 투명히터(1)가 적용된 창문은 △T가 23.2 ℃인 것으로 확인할 수 있다. 도 10(f)는 이를 정량화할 수 있도록 막대차트로 도시하였다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)는 창문에 적용되어 능동형 에너지 제어 창문을 구현하는 경우에 일광, UV차단, 현장전력생산, 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 투명히터(1)를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 투명히터(1)를 창문에 적용함에 따라, 상기 투명히터(1)의 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성에 의하여 건물 내에서 조명 및 난방 조절에 필요한 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터(1)의 제조 방법을 서술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창문에 적용될 수 있는 투명히터(1)의 제조방법으로서, 기판(200)을 준비하는 기판(200)준비단계; 상기 기판(200)의 하면에 투명히터부(300)를 형성하는 투명히터부(300)형성단계; 상기 기판(200)의 상면에 투명태양전지부(100)를 형성하는 투명태양전지부(100)형성단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판(200)준비단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 기판(200)을 아세톤, 메탄올, 및 증류수를 이용하여 초음파세척기로 각각 5 내지 15분 동안 세척한 후에, 질소 분위기에서 건조시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판(200)을 8 내지 12분 동안 세척할 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 기판(200)을 10분 동안 세척할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판(200)은 일면에 FTO가 코팅된 유리기판을 포함할 수 있다.
상기 투명히터부(300)형성단계는, 상기 기판(200)의 하면에 제1금속나노구조체(310)를 적층하는 단계; 및 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮는 제1금속산화물(320)을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1금속나노구조체(310)를 적층하는 단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판(200)의 하면에 스핀코터를 이용하여 1500 내지 2500 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 제1금속나노구조체잉크를 스핀코팅하여 상기 제1금속나노구조체(310)를 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 금속나노선을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제1금속나노구조체(310)는 AgNW를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1금속산화물(320)을 적층하는 단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1금속나노구조체(310)의 일면에 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 50 내지 150 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 및 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량의 공정조건 하에서 증착되어 상기 제1금속나노구조체(310)를 덮도록 상기 제1금속산화물(320)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제1금속산화물(320)은 ZnO를 포함할 수 있다.
상기 투명태양전지부(100)형성단계는, 상기 기판(200)의 상면에 제1투명전극층(110)을 배치하는 단계; 상기 제1투명전극층(110)의 상면에 n형산화물반도체층(120)을 배치하는 단계; 상기 n형산화물반도체층(120)의 상면에 p형산화물반도체층(130)을 배치하는 단계; 및 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 제2투명전극층(140)을 배치하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 n형산화물반도체층(120)을 배치하는 단계 및 상기 p형산화물반도체층(130)을 배치하는 단계에서는, 본 발명의 일 실시예에서, 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 박막 성장속도와 관련된 스퍼터링 파워를 제외하고는 서로 상응하는 조건으로 상기 n형산화물반도체층(120) 및 상기 p형산화물반도체층(130) 각각을 형성할 수 있다.
상기 n형산화물반도체층(120)은 6 내지 7 nm/min의 성장속도를 구현하는 250 내지 350 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 6.66 nm/min의 성장속도를 구현하는 300 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있다. 이때, 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 n형산화물반도체층(120)은 ZnO를 포함할 수 있다.
또한, 상기 p형산화물반도체층(130)은 15/1 내지 25/10 sccm의 Ar/O2 가스유량, 2 nm/min의 성장속도를 구현하는 40 내지 60 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 20/5 sccm의 Ar/O2 가스유량, 2 nm/min의 성장속도를 구현하는 50 W의 스퍼터링 파워로 형성될 수 있다. 이때, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 p형산화물반도체층(130)은 NiO를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 n형산화물반도체층(120)과 상기 p형산화물반도체층(130)은 p/n 헤테로접합 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2투명전극층(140)을 배치하는 단계에 있어서, 상기 제2투명전극층(140)은, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체(141); 및 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮는 제2금속산화물(142);을 포함할 수 있다.
상기 제2금속나노구조체(141)는, 상기 p형산화물반도체층(130)의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체를 건조하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선 또는 금속나노패터닝을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 상기 제2금속나노구조체(141)는 금속나노선을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2금속나노구조체(141)는 AgNW, 및 CuNW 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제2금속나노구조체(141)는 AgNW를 포함할 수 있다.
상기 제2금속산화물(142)은, 상기 제2금속나노구조체(141)의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체(141)를 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2금속산화물(142)은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 1을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제2금속산화물(142)은 ZnO를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 투명히터부(300)와 상기 투명태양전지부(100)는 서로 전기적으로 연결되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1투명전극층(110)과 상기 투명히터부(300)는 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 투명히터부(300)와 상기 제2투명전극층(140)은 서로 전기적으로 연결되어 있다.
상기와 같은 전기적인 연결구조에 의하여, 상기 투명태양전지부(100)는 생산된 전기에너지 및 전력을 상기 투명히터부(300)로 공급할 수 있고, 상기 투명히터부(300)는 상기 전기에너지 및 광열효과에 의하여 온도를 제어함으로써 상기 투명히터(1)가 작동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속산화물이 금속나노구조체를 감싸는 형태로 형성된 ZnO/AgNW 하이브리드구조가 금속나노구조체의 열적 성능을 향상시킴에 따라, 투명히터부가 능동형 가열 성능을 구현할 수 있고, 투명태양전지부의 PV성능이 향상될 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, ZnO/AgNW 하이브리드구조가 적용됨에 따라 투명히터부 및 투명태양전지부의 성능이 향상될 수 있고, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합됨에 따라 최대 300 ℃의 열적 환경에서도 우수한 안정성, 및 우수한 내구성을 갖는 투명히터를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, n형산화물반도체층 및 p형산화물반도체층이 n-ZnO/p-NiO 헤테로접합 구조를 형성하여 투명태양전지부의 투과율, 전력변환효율, 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터부 및 투명태양전지부가 하나로 결합되는 특수한 구조에 의하여, 투명히터가 태양광에 상응하는 AM 1.5G 광원 하에서 10분 이내에 27 내지 29 ℃의 온도범위까지 발열할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용하여 능동형 에너지 제어 창문을 구현함으로써 건물에서 태양에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명히터를 창문에 적용함에 따라, 투명히터의 가시광선 및 근적외선에 대한 우수한 투과특성 및 자외선에 대한 우수한 흡수특성에 의하여 건물 내에서 조명 및 난방 조절에 필요한 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (12)
- 창문에 적용될 수 있는 투명히터로서,
기판;
상기 기판의 하면에 배치되는 투명히터부; 및
상기 기판의 상면에 배치되는 투명태양전지부;를 포함하고,
상기 투명히터부는,
상기 기판의 하면에 적층되는 제1금속나노구조체; 및
상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물;을 포함하고,
상기 투명태양전지부는,
상기 기판의 상면에 배치되는 제1투명전극층;
상기 제1투명전극층의 상면에 배치되는 n형산화물반도체층;
상기 n형산화물반도체층의 상면에 배치되는 p형산화물반도체층; 및
상기 p형산화물반도체층의 상면에 배치되는 제2투명전극층;을 포함하고,
상기 제2투명전극층은,
상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및
상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고,
상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제1금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제1금속산화물은 상기 제1금속나노구조체 및 상기 기판의 하면을 덮는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1금속나노구조체는 80 nm 이하의 직경을 갖고,
상기 제1금속산화물은 20 nm이하의 두께를 갖는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2금속나노구조체는 AgNW, 및 CuNW 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2금속산화물은 ZnO, TiO2, NiO, Al2O3, AZO, 및 ITO 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2금속산화물은 상기 제2금속나노구조체 및 상기 p형산화물반도체층의 상면을 덮는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2금속나노구조체는 40 nm 이하의 직경을 갖고,
상기 제2금속산화물은 20 nm 이하의 두께를 갖는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 n형산화물반도체층은 ZnO, TiO2, WO3, BiVO4, 및 Fe2O3 중 어느 하나를 포함하고,
상기 p형산화물반도체층은 NiO, Co3O4, 및 SnS 중 어느 하나를 포함하고,
상기 n형산화물반도체층과 상기 p형산화물반도체층은 p/n 헤테로접합 구조를 형성하는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 투명히터는 550 nm의 파장영역에서 55 내지 65 %의 투과율을 갖는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고,
상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2금속나노구조체는,
상기 p형산화물반도체층의 상면에 캡톤테이프를 부착하여 마스킹한 후에, 핫플레이트를 이용하여 80 내지 120 ℃의 온도범위에서 제2금속나노구조체필름을 건조하여 형성되는, 투명히터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2금속산화물은,
상기 제2금속나노구조체의 일면에 20 내지 40 W의 무선주파수전력, 4 내지 6 mT의 작동압력, 45 내지 55 sccm의 Ar 가스유량, 및 4 내지 6 rpm의 회전속도의 공정조건 하에서 5 내지 15분 동안 증착되어 상기 제2금속나노구조체를 덮도록 형성되는, 투명히터.
- 창문에 적용될 수 있는 투명히터의 제조방법으로서,
기판을 준비하는 기판 준비단계;
상기 기판의 하면에 투명히터부를 형성하는 투명히터부 형성단계;
상기 기판의 상면에 투명태양전지부를 형성하는 투명태양전지부 형성단계;를 포함하고,
상기 투명히터부 형성단계는,
상기 기판의 하면에 제1금속나노구조체를 적층하는 단계; 및
상기 제1금속나노구조체를 덮는 제1금속산화물을 적층하는 단계;를 포함하고,
상기 투명태양전지부 형성단계는,
상기 기판의 상면에 제1투명전극층을 배치하는 단계;
상기 제1투명전극층의 상면에 n형산화물반도체층을 배치하는 단계;
상기 n형산화물반도체층의 상면에 p형산화물반도체층을 배치하는 단계; 및
상기 p형산화물반도체층의 상면에 제2투명전극층을 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 제2투명전극층은,
상기 p형산화물반도체층의 상면에 적층되는 제2금속나노구조체; 및
상기 제2금속나노구조체를 덮는 제2금속산화물;을 포함하고,
상기 투명히터부와 상기 투명태양전지부는 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터의 제조방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 제1투명전극층과 상기 투명히터부는 서로 전기적으로 연결되어 있고,
상기 투명히터부와 상기 제2투명전극층은 서로 전기적으로 연결되어 있는, 투명히터의 제조방법.
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