KR20080024558A - Carbon nanotube composite paste with organic solvent, carbon nanotube electrode and its manufacturing method, and dye-sensitized solar cell using carbon nanotube electrode - Google Patents

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Abstract

A carbon nanotube paste composition, a carbon nanotube electrode formed by using the composition, a method for preparing the electrode, and a dye sensitive solar cell containing the electrode are provided to improve electrical conductivity and the adhesive strength to a substrate. A carbon nanotube paste composition comprises 100 parts by weight of an organic solvent; 1-20 parts by weight of a carbon nanotube; 0.01-50 parts by weight of a filler comprising a TiO2 nanoparticle; 0.5-50 parts by weight of an organic binder; and optionally 0.001-1.0 parts by weight of a dispersant. Preferably the organic solvent is alpha-terfenol; the organic binder is ethyl cellulose; and the TiO2 nanoparticle has a particle size of 0.005-10 micrometers.

Description

유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물과 이를 이용한 유계 탄소나노튜브 전극 및 그 제조방법, 그리고 그 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지{Carbon nanotube composite paste with organic solvent, carbon nanotube electrode and its manufacturing method, and dye-sensitized solar cell using carbon nanotube electrode}Oil-based carbon nanotube paste composition, an oil-based carbon nanotube electrode using the same, and a method of manufacturing the same, and a dye-sensitized solar cell using the oil-based carbon nanotube electrode {Carbon nanotube composite paste with organic solvent, carbon nanotube electrode and its manufacturing method, and dye-sensitized solar cell using carbon nanotube electrode}

도 1 - 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극의 표면을 나타낸 SEM 사진.1-SEM image showing the surface of the oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention.

도 2 - 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법을 나타낸 블럭도.2-a block diagram showing a method for manufacturing an oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention.

도 3 - 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a dye-sensitized solar cell using an oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention.

도 4 - 염료감응형 태양전지에 있어서 상대전극으로 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극과 종래의 수계 탄소나노튜브 전극을 이용한 경우의 I-V특성 곡선.4-I-V characteristic curve when the oil-based carbon nanotube electrode and the conventional aqueous carbon nanotube electrode according to the present invention are used as the counter electrode in the dye-sensitized solar cell.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>

101 : 상부 투명기판 102 : 도전성 투명전극101: upper transparent substrate 102: conductive transparent electrode

103 : 염료가 흡착된 다공질 음극전극 104 : 전해질103: porous cathode electrode adsorbed with dye 104: electrolyte

105 : 탄소나노튜브 전극막 106 : 하부 기판105: carbon nanotube electrode film 106: lower substrate

본 발명은 유기용매 및 유기결합제에 분산된 탄소나노튜브 조성물 및 이의 응용에 관한 것으로서, 특히 유기용매 및 유기결합제에 분산된 탄소나노튜브를 이용하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 제공하고, 또한 이에 의해 물성이 안정적으로 유지되면서 전기전도도 및 기판과의 접착력이 우수한 유계 탄소나노튜브 전극 및 그 제조방법, 그리고 그 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube composition dispersed in an organic solvent and an organic binder and its application, and particularly provides an oil-based carbon nanotube paste using carbon nanotubes dispersed in an organic solvent and an organic binder. The present invention relates to an oil-based carbon nanotube electrode having excellent electrical conductivity and adhesion to a substrate while being stably maintained, a method for manufacturing the same, and a dye-sensitized solar cell using the oil-based carbon nanotube electrode.

일반적으로 탄소나노튜브는 전기저항이 10-4Ωcm로 금속에 버금가는 전기전도도를 가지고 있으며, 표면적이 벌크 재료에 비해 1000배 이상 높은 재료로써, 최근 그 제조 및 응용, 적용분야에 있어서 활발히 연구되고 있다. 특히 탄소나노튜브는 형상 및 크기에 따라 금속과 같은 전기적 도체의 성질에서부터 전기가 잘 통하지 않는 반도체의 성질을 가지고 있어 각종 전자회로 분야뿐만 아니라, 화학적, 기계적으로도 매우 안정하므로 초강력 섬유나, 표면재료 분야 등 그 활용분야가 매우 다양할 것으로 기대되고 있다.In general, carbon nanotubes have electrical conductivity comparable to that of metals with an electrical resistance of 10 -4 Ωcm, and are 1000 times higher in surface area than bulk materials. have. In particular, carbon nanotubes have properties of electrical conductors, such as metals, that are difficult to conduct electricity, depending on their shape and size, and are very stable not only in various electronic circuit fields but also chemically and mechanically. It is expected that the field of application will be very diverse.

일단, 이하에서는 탄소나노튜브가 전기화학적인 목적의 전극으로 사용되는 경우, 특히 염료감응형 태양전지 분야에 사용되는 경우에 대해 살펴보고자 한다.First, when carbon nanotubes are used as electrodes for electrochemical purposes, in particular, the case of the dye-sensitized solar cell field will be described.

상기 염료감응형 태양전지는 염료의 태양광 흡수 능력을 이용하여 화학적으로 발전을 일으키는 태양전지의 일종으로, 유리 기판 위에 음극, 염료, 전해질, 상 대전극, 투명 전도성 전극 등을 구비하고 있다. 음극은 나노 다공질막의 형태로 존재하는 TiO2, ZnO, SnO2와 같은 넓은 밴드갭을 가진 n형 산화물 반도체로 구성되어 있고, 이 표면에 단분자 층의 염료가 흡착되어 있다.The dye-sensitized solar cell is a kind of solar cell that chemically generates power by using the solar absorption ability of a dye, and includes a cathode, a dye, an electrolyte, a counter electrode, a transparent conductive electrode, and the like on a glass substrate. The cathode is composed of an n-type oxide semiconductor having a wide bandgap such as TiO 2 , ZnO, and SnO 2 present in the form of a nanoporous membrane, and a dye of a single molecule layer is adsorbed on this surface.

태양광이 태양전지에 입사되면, 염료 속의 페르미 에너지 부근의 전자가 태양에너지를 흡수하여 전자가 채워지지 않은 상위 준위로 여기된다. 이때 전자가 빠져나간 하위 준위의 빈 자리는 전해질 속의 이온이 전자를 제공함으로써 다시 채워진다. 염료에 전자를 제공한 이온은 양극인 상대전극으로 이동하여 전자를 제공받게 된다. 이때 양극부의 상대전극은 전해질 속에 있는 이온의 산화환원 반응의 촉매로 작용하여 표면에서의 산화환원 반응을 통하여 전해질 속의 이온에 전자를 제공하는 역할을 한다.When sunlight enters the solar cell, electrons near the Fermi energy in the dye absorb the solar energy and are excited to an upper level where the electrons are not filled. At this time, the empty position of the lower level where the electrons are released is refilled by the ions in the electrolyte providing the electrons. Ions that provide electrons to the dye move to the counter electrode, which is the anode, to receive electrons. At this time, the counter electrode of the anode serves as a catalyst for the redox reaction of the ions in the electrolyte to provide electrons to the ions in the electrolyte through the redox reaction on the surface.

이러한 상대전극의 작용을 만족시키기 위하여 종래의 염료감응형 태양전지에서의 상대전극으로는 촉매작용이 우수한 백금박막을 주로 사용하고 있으며, 백금과 특성이 비슷한 팔라듐, 은, 금 등의 귀금속과 카본블랙, 그래파이트와 같은 탄소계 전극을 사용하기도 한다.In order to satisfy the action of the counter electrode, a platinum thin film having excellent catalytic action is mainly used as a counter electrode in a conventional dye-sensitized solar cell, and precious metals such as palladium, silver, and gold, which are similar to platinum, and carbon black are used. Carbon-based electrodes such as graphite may also be used.

그런데 백금 전극은 높은 전기전도도와 우수한 촉매특성을 지니고 있으나 가격이 고가이고, 촉매 작용이 일어나는 표면적을 높이는 데 한계가 있어 전지 전체의 촉매 반응속도를 높이는데 한계가 있다. 탄소계 전극의 경우는 가격이 저가이고, 표면적을 백금보다 높이는 것은 가능하나 백금보다 촉매반응 속도가 나쁘기 때문에 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 단점이 있다. 이에 따라 모듈이 대면적화하면 서 가격이 저렴하면서도, 표면적과 전기전도도가 높은 새로운 촉매 상대전극이 필요하다.By the way, the platinum electrode has high electrical conductivity and excellent catalytic properties, but the price is expensive, and there is a limit in increasing the surface area in which the catalytic action occurs. In the case of carbon-based electrodes, the price is low and it is possible to increase the surface area than platinum. However, since the catalytic reaction rate is worse than that of platinum, the efficiency of the solar cell is reduced. As a result, new catalyst counter electrodes are needed, which have a large surface area and low cost, but have high surface area and electrical conductivity.

또한 기존의 백금 전극의 경우, 기판으로 세라믹과 같은 절연체 기판을 사용하면, 전지가 요구하는 전기전도도를 만족하기 위하여 두꺼운 막으로 제작하여야 하고, 이 경우 고 비용이 들기 때문에 현실적으로 기판을 절연성 물질로 사용하는 것이 불가능하다.In the case of the conventional platinum electrode, if an insulator substrate such as ceramic is used as the substrate, a thick film must be manufactured to satisfy the electrical conductivity required by the battery, and in this case, high cost is required, so the substrate is used as an insulating material. It is impossible to do.

또한 태양전지의 모듈을 대면적으로 제작 시, 기존의 백금전극의 경우, 대형 스파터링 장치와 같은 고가 장비를 사용하거나 고가의 백금 화합물을 사용하여 스크린 프린팅 방법으로 제작하여야 하므로, 제작 경비의 부담이 커서 경제성이 낮아지게 된다.In addition, when manufacturing a module of a solar cell in a large area, in the case of the existing platinum electrode, it is necessary to use expensive equipment such as a large spattering device or to use screen platinum printing method using expensive platinum compound, so the burden of manufacturing cost As a result, the economy becomes low.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상대전극으로써 상기 탄소나노튜브의 사용에 대한 연구가 대두되고 있으며, 탄소나노튜브의 뛰어난 전기전도도 특성과, 넓은 표면적의 특성에 의해 상대전극의 전해질/전극 계면에서의 전해질의 산화환원 반응에 대한 촉매작용을 향상시키고, 상대전극 표면에서의 전자 전달 속도를 높이는 특징으로 가지고 있다.In order to solve this problem, research on the use of the carbon nanotubes as a counter electrode has emerged, and due to the excellent electrical conductivity and the large surface area of the carbon nanotubes, It improves the catalytic action of the redox reaction of the electrolyte and increases the electron transfer rate on the counter electrode surface.

종래기술로써, 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2005-0079092호 "광전기화학전지", 본 발명자에 의해 발명된 공개번호 10-2006-0033158호 "탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지" 등이 있다.As a prior art, Korean Patent Office Publication No. 10-2005-0079092 "photoelectrochemical cell", Publication No. 10-2006-0033158 invented by the inventor "Dye-sensitized solar cell using carbon nanotube electrode" Etc.

그러나 종래의 이러한 탄소나노튜브 전극에 대한 연구는 단순히 염료감응형 태양전지의 상대전극으로써 탄소나노튜브를 재료로써 사용할 수 있다는 것이며, 이 에 대한 구체적인 기술이 나와 있지 않을뿐더러, 이러한 탄소나노튜브를 종래의 투명한 기판 상측에 코팅시켜 실제 사용을 해보면, 분산특성이 떨어져 탄소나노튜브 자체의 우수한 전기전도도 특성에도 불구하고, 전기전도도가 떨어지는 것을 관찰할 수 있다.However, the conventional research on the carbon nanotube electrode is that the carbon nanotube can be used as a material of the dye-sensitized solar cell as a counter electrode, and there is no specific technology for this. When coated on the transparent substrate of the practical use, the dispersion properties are poor, despite the excellent electrical conductivity characteristics of the carbon nanotubes themselves, it can be observed that the electrical conductivity falls.

또한 종래의 탄소나노튜브 전극은, 탄소나노튜브 분산용액이 용매 및 결합제가 물과 물에 녹는 카복실메틸셀룰로오즈(CMC)로 형성된 수계 탄소나노튜브 페이스트로부터 제작되게 된다. 이러한 수계 탄소나노튜브 페이스트 및 이로부터 제작된 수계 탄소나노튜브 전극의 물성에 대한 안정성은 상기 용매의 증발에 따른 페이스트의 안정성과 관련이 있다.In addition, the conventional carbon nanotube electrode is made from an aqueous carbon nanotube paste in which a carbon nanotube dispersion solution is formed of carboxymethyl cellulose (CMC) in which a solvent and a binder are dissolved in water and water. The stability of the aqueous carbon nanotube paste and the aqueous carbon nanotube electrode manufactured therefrom is related to the stability of the paste as the solvent evaporates.

즉, 수계 탄소나노튜브 페이스트의 경우 용매로 물이 사용되므로 스크린 프린팅을 포함한 각종 방법으로 탄소나노튜브 전극막의 형성 시, 페이스트 중의 수분이 계속 증발하여 수분량의 차이에 따른 점성의 변화가 심하게 일어나게 된다. 따라서, 처음에 제조하려던 전극과 시간이 지날수록 그 물성의 차이가 커지게 되는 문제점이 있다.That is, in the case of the aqueous carbon nanotube paste, since water is used as a solvent, when forming the carbon nanotube electrode film by various methods including screen printing, moisture in the paste continues to evaporate, causing viscous change depending on the difference in moisture content. Therefore, there is a problem in that the difference in physical properties becomes larger as time goes by with the electrode to be manufactured initially.

또한 상기 수계 탄소나노튜브 전극은 투명한 기판과 기판 상측에 형성된 탄소나노튜브 전극막으로 이루어지게 되는게, 이러한 수계 탄소나노튜브 전극막은 기판과의 접착력이 그다지 높지 않아, 기판 상에 코팅된 후에도 탄소나노튜브 전극막이 기판으로부터 분리되거나 흐르는 등 상대전극의 수명이 단축되는 현상을 초래하며, 결과적으로 염료감응형 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한 기판이 이러한 수계 탄소나노튜브 전극막으로 이루어진 수계 탄소나노튜브 전극은 유 리기판과 같은 극성이 있는 표면에 잘 부착되는 경향이 있어, 플라스틱 기판과 같은 비극성 표면을 가지는 물질은 잘 부착되지 않아 다양한 기판에 사용하지 못할 뿐만 아니라 이에 의해 그 활용분야가 제한적으로 되는 문제점이 있다.In addition, the aqueous carbon nanotube electrode is made of a transparent substrate and a carbon nanotube electrode film formed on the substrate, the aqueous carbon nanotube electrode film is not very high adhesion to the substrate, even after coating on the substrate carbon nanotube There is a problem that the life of the counter electrode is shortened such that the electrode film is separated or flows from the substrate, and as a result, the efficiency of the dye-sensitized solar cell is reduced. In addition, the aqueous carbon nanotube electrode whose substrate is composed of such an aqueous carbon nanotube electrode film tends to adhere well to a polar surface such as a glass substrate, so that a material having a non-polar surface such as a plastic substrate does not adhere well to various Not only can not be used in the substrate there is a problem that the field of use is limited.

즉, 상기에서 살펴본 바와 같이, 근래의 탄소나노튜브를 이용한 산업분야는 탄소나노튜브의 물성이 변하지 않도록 안정적으로 기판(전자회로분야에서의 전극으로 사용될 경우) 또는 표면코팅대상물(표면코팅재료로 사용될 경우) 등에 코팅시킴으로써, 그 전기전도도 특성과 대상물과의 접착성을 더욱더 향상시킨 탄소나노튜브 전극막을 조성하여 필요에 따른 전기전도도의 개선과, 표면접착력을 개선시켜 제품의 효율을 높이며, 표면 특성을 향상시키기 위한 연구가 필요한 실정이다.That is, as described above, in recent years, industrial fields using carbon nanotubes are stably used in substrates (when used as electrodes in electronic circuit fields) or surface coating objects (surface coating materials) so that the physical properties of carbon nanotubes do not change. Case) to form a carbon nanotube electrode film that further improves its electrical conductivity and adhesion to an object, thereby improving electrical conductivity and surface adhesion as necessary, improving product efficiency, and improving surface characteristics. Research is needed to improve.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유기용매 및 유기결합제에 분산된 탄소나노튜브를 이용하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 제공하고, 또한 이에 의해 물성이 안정적으로 유지되면서 전기전도도 및 기판과의 접착력이 우수한 유계 탄소나노튜브 전극 및 그 제조방법, 그리고 그 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide an oil-based carbon nanotube paste using carbon nanotubes dispersed in an organic solvent and an organic binder, and thereby to maintain electrical properties and substrates while maintaining physical properties It is an object of the present invention to provide a dye-sensitized solar cell using an oil-based carbon nanotube electrode having excellent adhesive strength, a method for producing the same, and a method of manufacturing the oil-based carbon nanotube electrode.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 유기용매와, 상기 유기용매 100중량부에 대해 1~20중량부의 탄소나노튜브와, 상기 탄소나노튜브 100중량부에 대해 0.01~50중량부의 TiO2 나노입자를 포함하는 충진제와, 상기 유기용매 100중량 부에 대해 0.5~50중량부의 유기결합제를 포함하여 이루어진 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물 및 이를 이용한 유계 탄소나노튜브 전극 및 그 제조방법, 그리고 그 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지를 기술적 요지로 한다.The present invention for achieving the above object, an organic solvent, 1 to 20 parts by weight of carbon nanotubes with respect to 100 parts by weight of the organic solvent, 0.01 to 50 parts by weight of TiO 2 with respect to 100 parts by weight of the carbon nanotubes Oil-based carbon nanotube paste composition comprising a filler comprising nanoparticles, and 0.5 to 50 parts by weight of an organic binder with respect to 100 parts by weight of the organic solvent, an oil-based carbon nanotube electrode using the same, and a method for producing the same Dye-sensitized solar cell using nanotube electrode is a technical subject.

또한 상기 유기용매는 알파-터피놀, 상기 유기결합제는, 에틸셀룰로즈를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the organic solvent is alpha-terpinol, the organic binder, it is preferable to use ethyl cellulose.

또한, 상기 TiO2 나노입자는, 0.005~10㎛ 범위에 해당하는 입도를 가진 것이 바람직하다.In addition, the TiO 2 nanoparticles, preferably having a particle size corresponding to the range of 0.005 ~ 10㎛.

또한, 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물은, 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.001~1.0중량부의 분산제가 더 첨가되는 것이 바람직하며, 상기 분산제는, triton x -100으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the oil-based carbon nanotube paste composition, it is preferable that 0.001 to 1.0 parts by weight of a dispersant is further added to 100 parts by weight of the organic solvent, the dispersant is preferably formed of triton x -100.

또한 상기 충진제는, 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 카본나노블랙 0.1~80.0중량부가 더 첨가되는 것이 바람직하며, 상기 탄소나노튜브는 단일벽, 다중벽, 탄소나노섬유 중에 적어도 하나를 포함하여 선택되는 것이 바람직하다.In addition, the filler is preferably added 0.1 to 80.0 parts by weight of carbon nano black to 100 parts by weight of carbon nanotube powder, the carbon nanotube is selected by including at least one of single wall, multi-wall, carbon nanofibers It is preferable to be.

또한 상기 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법은, 유기용매 100중량부에 대해 0.5~50.0중량부의 유기결합제 및 0.001~1.0중량부의 분산제를 녹여 유기분산용액을 제조하는 제1단계와; 상기 유기용매 100중량부에 대해 1~20중량부의 탄소나노튜브 분말과, 상기 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 1~50중량부의 TiO2 나노입자를 포함하는 충진제를 준비하는 제2단계와; 상기 유기분산용액에 상기 탄소나노튜브 분말과 TiO2 나노입자를 투입하고 혼합하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 형 성시키는 제3단계와; 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트를 기판 상측에 코팅시켜 열처리하는 제4단계;로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the manufacturing method of the oil-based carbon nanotube electrode, the first step of preparing an organic dispersion solution by melting 0.5 to 50.0 parts by weight of the organic binder and 0.001 to 1.0 parts by weight of the dispersant with respect to 100 parts by weight of the organic solvent; A second step of preparing a filler including 1 to 20 parts by weight of carbon nanotube powder and 1 to 50 parts by weight of TiO 2 nanoparticles based on 100 parts by weight of the organic solvent; A third step of forming an oil-based carbon nanotube paste by adding and mixing the carbon nanotube powder and TiO 2 nanoparticles to the organic dispersion solution; The fourth step of the heat treatment by coating the oil-based carbon nanotube paste on the upper side of the substrate.

또한 상기 제3단계에서는, 볼밀링법, 그라인딩법, 3롤밀링법, 고에너지볼밀링법 중에 적어도 하나를 선택하여 페이스트 상태를 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 제4단계에서의 코팅은, 닥터블레이드법, 스크린프린팅법, 스프레이법, 스핀코팅법, 페인팅법, 딥핑법 중의 하나에 의해 구현되는 것이 바람직하다.In the third step, it is preferable to form a paste state by selecting at least one of a ball milling method, a grinding method, a three roll milling method, and a high energy ball milling method, and the coating in the fourth step is performed by a doctor blade. It is preferably implemented by one of a method, a screen printing method, a spray method, a spin coating method, a painting method and a dipping method.

이에 따라 유기용매 및 유기결합제에 분산된 탄소나노튜브를 이용하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 제공하고 이러한 유계 탄소나노튜브 페이스트를 이용하여 물성이 안정적으로 유지되면서 전기전도도 및 기판과의 접착력이 우수한 유계 탄소나노튜브 전극을 제공하며, 또한 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트에 의한 유계 탄소나노튜브 전극의 제조시 극성 또는 비극성의 다양한 기판에도 우수한 접착력을 보이므로써, 그 활용분야가 매우 다양할 것으로 기대되고 있다.Accordingly, by using carbon nanotubes dispersed in an organic solvent and an organic binder, an oil-based carbon nanotube paste is provided, and the oil-based carbon having excellent electrical conductivity and adhesion to a substrate while maintaining physical properties stably by using the oil-based carbon nanotube paste. It is expected to provide a nanotube electrode and show excellent adhesion to various substrates, both polar and non-polar, in the preparation of the oil-based carbon nanotube electrode by the oil-based carbon nanotube paste, and thus, it is expected that the field of application will be very diverse.

또한, 상기 탄소나노튜브에 TiO2를 충진제로써 첨가하여 탄소나노튜브의 상대밀도를 향상시켜 전기전도도 및 기판과의 접착력이 우수하여 더욱더 효율이 뛰어나며 안정한 전극을 제공할 수 있는 이점이 있으며, 또한 상기 탄소나노튜브에 TiO2뿐만 아니라 유기결합제, 분산제 등을 혼합하여 상대밀도를 더욱 향상시키며, 균질한 조성물로 기판에의 코팅이 가능하여 탄소나노튜브 전극막의 평활도가 높아 전기전도도 및 기판과의 접착력이 더욱더 향상되며, 아울러 작업성이 개선되는 이점이 있다.In addition, by adding TiO 2 to the carbon nanotubes as a filler, the relative density of the carbon nanotubes is improved, so that the electrical conductivity and adhesion to the substrate are excellent, thereby providing a more efficient and stable electrode. By adding TiO 2 as well as organic binders and dispersants to the carbon nanotubes, the relative density is further improved, and the homogeneous composition enables the coating on the substrate, which increases the smoothness of the carbon nanotube electrode film, resulting in high electrical conductivity and adhesion to the substrate. It is further improved, and workability is improved.

또한 상기 유계 탄소나노튜브 전극은 우수한 촉매 특성을 보이므로 전기화학장치에서의 음극 및 양극으로 사용할 수 있으며, 높은 화학적 안정성으로 인해 기존의 전극에 비해 수명이 긴 이점이 있으며, 또한 상기 유계 탄소나노튜브 전극은 염료감응형 태양전지의 상대전극으로 사용될 수 있으며, 고전기전도도 특성 및 우수한 기판 접착력으로 인해 다른 보조 전극 없이 자체적으로 촉매역할을 하면서도, 전기전달용 전극으로도 사용이 가능하므로, 고가의 투명전도성막을 지닌 기판을 사용하지 않아도 되므로 비용이 절감되어 태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.In addition, the oil-based carbon nanotube electrode can be used as a cathode and an anode in an electrochemical device because it exhibits excellent catalytic properties, has a long life advantage compared to conventional electrodes due to high chemical stability, and also the oil-based carbon nanotube The electrode can be used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, and because of its high electroconductivity and excellent substrate adhesion, it can be used as an electrolytic electrode without any other auxiliary electrode, and can be used as an electrode for electrotransmission. It is expected to contribute to the commercialization of solar cells by reducing the cost by not using a substrate with a film.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극의 표면을 나타낸 SEM 사진이고, 도 2는 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법을 나타낸 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 염료감응형 태양전지에 있어서 상대전극으로 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극과 종래의 수계 탄소나노튜브 전극을 이용한 경우의 I-V특성 곡선이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail for the present invention. 1 is a SEM photograph showing the surface of an oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a method of manufacturing an oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention, Figure 3 is an oil-based carbon according to the present invention 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a dye-sensitized solar cell using a nanotube electrode, and FIG. 4 illustrates an oil-based carbon nanotube electrode and a conventional water-based carbon nanotube electrode according to the present invention as a counter electrode in a dye-sensitized solar cell. IV characteristic curve when used.

본 발명은 유기용매와 유기결합제, 그리고 분산제를 녹여 형성된 유기분산용액에 탄소나노튜브 분말과 TiO2 나노입자 충진제를 균일하게 분산시켜 이루어지는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물과, 이를 기판 상측에 코팅하여 형성된 유계 탄 소나노튜브 전극과 이를 상대전극으로 이용한 염료감응형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to an organic carbon nanotube paste composition obtained by uniformly dispersing carbon nanotube powder and TiO 2 nanoparticle filler in an organic dispersion solution formed by dissolving an organic solvent, an organic binder, and a dispersant, and an oil-based coating material coated on the substrate. The present invention relates to a carbon nanotube electrode and a dye-sensitized solar cell using the same as a counter electrode.

상기 유계 탄소나노튜브 페이스트는 상술한 바와 같이 유기용매, 유기결합제, 탄소나노튜브 분말, TiO2 나노입자 충진제를 포함하여 이루어지는 조성물로 형성되며, 그리고 상기 탄소나노튜브 분말과 상기 TiO2 나노입자 충진제의 균일한 분산을 위해 분산제를 더 첨가하여 이루어진다.The oil-based carbon nanotube paste is formed of a composition comprising an organic solvent, an organic binder, a carbon nanotube powder, a TiO 2 nanoparticle filler as described above, and the carbon nanotube powder and the TiO 2 nanoparticle filler. This is accomplished by further adding a dispersant for uniform dispersion.

여기에서 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물은 상기 유기용매 100중량부에 대해 1~20중량부의 탄소나노튜브 분말과, 상기 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 0.01~50중량부의 TiO2 나노입자 충진제, 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.5~50중량부의 유기결합제의 조성비를 갖는다. 또한 상기 분산제는 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.001~1.0중량부의 조성비로 첨가된다.Here, the oil-based carbon nanotube paste composition is 1 to 20 parts by weight of carbon nanotube powder with respect to 100 parts by weight of the organic solvent, 0.01 to 50 parts by weight of TiO 2 nanoparticle filler based on 100 parts by weight of the carbon nanotube powder, It has a composition ratio of 0.5 to 50 parts by weight of the organic binder with respect to 100 parts by weight of the organic solvent. In addition, the dispersant is added in a composition ratio of 0.001 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent.

상기 유기용매로는 비교적 저렴하며 탄소나노튜브와 분산성이 우수한 알파-터피놀(α-terpineol)이 사용되며, 상기 유기결합제는 상기 알파-터피놀에 용해되어 상기 탄소나노튜브의 결합력을 향상시키기 위한 것으로 에틸셀룰로즈가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 유기용매 및 유기결합제에 분산된 탄소나노튜브 분말과 TiO2 나노입자 충진제로 이루어진 유계 탄소나노튜브 페이스트는 기저물질이 유계 특성을 지녀 용매의 증발량이 저조하며 비극성의 기판에도 부착력이 뛰어난 특징으로 보인다.As the organic solvent, alpha-terpineol, which is relatively inexpensive and has excellent dispersibility with carbon nanotubes, is used. The organic binder is dissolved in the alpha-terpineol to improve the binding force of the carbon nanotubes. For this purpose, ethyl cellulose is preferably used. The organic carbon nanotube paste composed of carbon nanotube powder and TiO 2 nanoparticle filler dispersed in the organic solvent and the organic binder is characterized by low evaporation of the solvent due to the oily properties of the base material and excellent adhesion to nonpolar substrates. .

그리고 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트를 기판 상측에 코팅시키므로써 유계 탄소나노튜브 전극을 제공하며, 상기 유계 탄소나노튜브 전극은 염료감응형 태 양전지의 상대전극으로써 사용되게 되는 것이다.The oil-based carbon nanotube paste is coated on the substrate to provide an oil-based carbon nanotube electrode, and the oil-based carbon nanotube electrode is used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell.

여기에서 기판은 종래의 도전성 기판, 고가의 투명 전도막이 코팅되어 있는 전도성 유리기판(FTO, ITO)이나 전도성 플라스틱, 저가의 도전성이 없는 유리기판, 알루미나기판, 세라믹기판을 포함하는 절연성 기판 등 종래의 모든 기판이 이에 해당된다. 특히 수계 탄소나노튜브 페이스트와는 달리 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 페이스트는 극성 표면을 가지는 유리기판뿐만 아니라 비극성 표면을 가지는 플라스틱 등에도 물성 변화없이 견고하고 안정적으로 코팅되어 다양한 기판에의 적용성이 뛰어난 이점이 있다.The substrate may be a conventional conductive substrate, a conductive glass substrate coated with an expensive transparent conductive film (FTO, ITO), a conductive plastic, a low-cost conductive glass substrate, an alumina substrate, or an insulating substrate including a ceramic substrate. All substrates fall under this category. In particular, unlike the water-based carbon nanotube paste, the oil-based carbon nanotube paste according to the present invention is not only glass substrate having a polar surface but also a plastic having a non-polar surface, etc., and is firmly and stably coated so that its applicability to various substrates is excellent. There is an excellent advantage.

상기 유계 탄소나노튜브 전극은 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트로부터 제조되게 되므로, 상기 유기용매 및 유기결합제 그리고 분산제를 포함하여 이루어진 유기분산용액이 유계 성질을 띄므로 전극막의 제조과정 동안 용매의 증발량이 거의 없어 물성변화없이 안정하고 균일한 전극막의 제조가 가능한 것이다. Since the oil-based carbon nanotube electrode is manufactured from the oil-based carbon nanotube paste, the organic dispersion solution including the organic solvent, the organic binder, and the dispersant has an oil-based property, so there is almost no evaporation of the solvent during the manufacturing process of the electrode membrane. It is possible to produce a stable and uniform electrode film without changing the physical properties.

여기에서 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 등이 사용될 수 있다. 또한 탄소나노튜브를 대량 생산하게 되면 반도체 탄소나노튜브와 금속성 탄소나노튜브가 섞이게 된다. 필요에 따라 이들 다른 탄소나노튜브를 분리하는 공정이 필요하지만, 본 발명에서는 두 종류가 혼합된 상태의 탄소나노튜브를 사용하여도 무방하므로 분리 정제의 공정이 필요가 없이, 저가의 탄소나노튜브를 사용할 수 있다.The carbon nanotubes may be single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, or the like. In addition, when mass production of carbon nanotubes, semiconductor carbon nanotubes and metallic carbon nanotubes are mixed. If necessary, a process for separating these other carbon nanotubes is required. However, in the present invention, carbon nanotubes in which the two kinds are mixed may be used, and thus a low-cost carbon nanotube is not required. Can be used.

또한 상기 탄소나노튜브는 벌크에 비해 1000배 이상의 높은 표면적을 가지는 다공질 상태를 이루므로, 전기화학적 장치에 있어서 산화환원 반응을 위한 표면적 이 극대화되어 촉매의 총 반응량을 크게 상승시켜 전기화학적 장치의 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다. In addition, since the carbon nanotubes form a porous state having a surface area of 1000 times higher than that of the bulk, the surface area for the redox reaction is maximized in the electrochemical device, thereby greatly increasing the total reaction amount of the catalyst, thereby increasing the efficiency of the electrochemical device. Will be able to improve.

그리고 상기 충진제는 다공질 상태의 탄소나노튜브 사이를 충진시키는 역할을 하며, TiO2 나노입자를 사용한다. 상기 TiO2는 일반적으로 화학적으로 안정된 세라믹으로써 산화물반도체에 해당되며, 아나타제(anatase), 루타일(rutile), 비정질(amorphous), 브룩카이트(brookite)로 4종류의 결정형을 가지고 있다.And the filler serves to fill between the carbon nanotubes in the porous state, using TiO 2 nanoparticles. Generally, TiO 2 is a chemically stable ceramic, which corresponds to an oxide semiconductor, and has four types of crystal forms: anatase, rutile, amorphous, and brookite.

또한 탄소나노튜브 분말과의 분산력 향상을 위해 0.005~10㎛ 크기의 입도를 가지는 것이 적절하며, 바람직하게는 20~100nm 크기가 가장 적절하며, 이를 적정량의 탄소나노튜브 분말과 함께 상기 용매에 혼합하여 페이스트(반죽) 상태의 조성물을 형성시킨다.In addition, it is appropriate to have a particle size of 0.005 ~ 10㎛ size, and preferably 20 ~ 100nm size is most appropriate for improving the dispersibility with the carbon nanotube powder, it is mixed with the appropriate amount of carbon nanotube powder in the solvent The composition in paste state is formed.

여기에서 TiO2는 상기 탄소나노튜브 사이에 충진되므로써 탄소나노튜브의 상대밀도를 향상시키는 역할을 하게 된다. 일반적으로 탄소나노튜브 자체가 지닌 전기저항은 10-4Ω㎝로 금속에 버금가는 높은 전기전도도를 지니고 있으나, 탄소나노튜브 전극으로 사용할 경우에는 이에 비해 낮은 전기전도도를 띄는 것으로 알려져 있으며, 이는 분산특성이 나쁨에 기인하게 되나, 상기 탄소나노튜브에 TiO2 충진제가 첨가되므로써 상대밀도가 증가되어 분산특성이 개선됨을 알 수 있다. 이는 탄소나노튜브 간이 연결되어 상대밀도를 높일 뿐만 아니라 탄소나노튜브 사이를 전기적으로 연결하는 역할도 수행하게 된다.Here, TiO 2 is filled between the carbon nanotubes and serves to improve the relative density of the carbon nanotubes. In general, the electrical resistance of carbon nanotubes itself is 10 -4 Ω㎝, which has a high electrical conductivity comparable to that of metals, but when used as a carbon nanotube electrode, it is known to have a lower electrical conductivity than that of carbon nanotubes. This is due to the poor, it can be seen that the relative density is increased by the addition of TiO 2 filler to the carbon nanotubes to improve the dispersion characteristics. This not only increases the relative density between the carbon nanotubes, but also serves to electrically connect the carbon nanotubes.

또한 상기 TiO2는 활성도가 높아 기판의 표면에 견고하게 고정되어 탄소나노튜브 전극막의 기판에의 접착력을 향상시켜, 전체적으로 탄소나노튜브 전극의 수명을 연장시키게 된다.In addition, the TiO 2 has high activity and is firmly fixed to the surface of the substrate to improve the adhesion of the carbon nanotube electrode film to the substrate, thereby extending the life of the carbon nanotube electrode as a whole.

여기에서 TiO2 나노입자는 상기 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 0.01~50중량부 정도의 범위에 해당하는 량을 사용하는 것이 탄소나노튜브 전극막의 전기전도도를 향상시켜 탄소나노튜브 전극으로 사용할 수 있으며, 만약 50~95중량비 정도의 량을 사용하게 되면 TiO2가 부도체의 역할을 하게 되어 오히려 전기전도도를 떨어뜨리므로 전자기 차폐나 기능성 촉매로써 다른 방향으로 사용할 수도 있다.The TiO 2 nanoparticles may be used as carbon nanotube electrodes by improving the electrical conductivity of the carbon nanotube electrode film by using an amount corresponding to the range of 0.01 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanotube powder. In addition, if the amount of 50 to 95 weight ratio is used, TiO 2 acts as a non-conductor, and thus lowers the electric conductivity, and thus may be used in other directions as an electromagnetic shielding or a functional catalyst.

또한 상대밀도 향상을 위해 상기 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 카본나노블랙을 0.1~80.0중량부로 더 첨가할 수 있으며, 전기전도도의 향상을 위해 0.1~20중량부로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 전극의 촉매특성이 약해도 충분히 전극의 기능을 행하는 경우에는 0.1~80.0중량부까지 첨가가 가능하다.In addition, carbon nano black powder may be further added in an amount of 0.1 to 80.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanotube powder in order to improve relative density, and 0.1 to 20 parts by weight may be added to improve electrical conductivity. However, even if the electrode has a weak catalytic characteristic, it can be added up to 0.1 to 80.0 parts by weight when fully functioning the electrode.

여기에서 상기 카본나노블랙은 전기전도성이 우수한 sp2 결합구조를 지닌 흑연계의 물질로써, 상기 탄소나노튜브 분말과 TiO2 나노입자 충진제에 적정량 첨가시켜 전기전도도를 향상시킬 수 있다.Herein, the carbon nano black is a graphite-based material having a sp2 bonding structure having excellent electrical conductivity, and an appropriate amount may be added to the carbon nanotube powder and the TiO 2 nanoparticle filler to improve electrical conductivity.

또한 상기 유기결합제는 고전기전도성 전극으로 사용할 경우에는 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.5~20중량부를 첨가하면 되고, 약전도성 또는 전자기 차폐 용, 절연성 막으로 사용하고자 할 경우에는 그 이상의 량을 첨가하여 사용목적에 따라 적절하게 사용할 수 있다. In addition, the organic binder may be added in an amount of 0.5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent when used as a high-electroconductive electrode. It can be used properly according to the purpose of use.

여기에서 상기 유기결합제는 투명전도성 막이 형성된 기판(FTO) 위에 탄소나노튜브 분말과 유기결합제만 혼합하여 페이스트 상태의 조성물을 코팅하게 되면, 고전기전도성을 띄는 범위의 전기저항(5~30Ω)을 가지는 것을 알 수 있으며, 이는 탄소나노튜브 전극으로서 사용할 수 있다. 그러나 상기 투명전도성 막이 형성되지 않은 일반적인 절연성의 유리기판 위에 코팅하게 되면, 전기저항이 ㏀ 스케일로 증가하게 되어 전극으로서 기능을 하지 못하게 된다.Here, when the organic binder is coated with the carbon nanotube powder and the organic binder only on the substrate (FTO) on which the transparent conductive film is formed to coat the composition in the paste state, the organic binder has a high electrical conductivity (5 to 30 Ω). It can be seen that it can be used as a carbon nanotube electrode. However, when coated on a general insulating glass substrate on which the transparent conductive film is not formed, the electrical resistance increases on a scale and thus does not function as an electrode.

따라서 상기 유기결합제는 투명전도성 막이 형성된 고가의 기판 상측에 소정 비율로 첨가되어 코팅된 경우에는 탄소나노튜브 전극막이 탄소나노튜브 전극으로서 기능을 할 수 있지만, 저가의 절연성의 유리기판 위에서는 그 역할을 못하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 충진제로써 TiO2를 소정 비율 첨가하게 되면 전기전도도가 향상되어 탄소나노튜브 전극으로써 사용할 수 있게 되는 것이다. 물론 전극으로 사용하지 않고 전자기 차폐막이나 절연막으로 사용하고자 하는 경우에는 기판의 선택에 따라 상기 충진제 및 유기결합제를 비율을 달리한다거나 어느 하나 만을 첨가하여 사용목적에 맞게 사용할 수 있다.Therefore, when the organic binder is added and coated at a predetermined ratio above the expensive substrate on which the transparent conductive film is formed, the carbon nanotube electrode film can function as a carbon nanotube electrode, but it plays a role on a low-cost insulating glass substrate. I can't. However, when TiO 2 is added in a predetermined ratio as the filler according to the present invention, the electrical conductivity is improved, and thus it can be used as a carbon nanotube electrode. Of course, if you want to use as an electromagnetic shielding film or insulating film without using as an electrode, the filler and the organic binder may be used in accordance with the purpose of use by varying the ratio or by adding only one according to the selection of the substrate.

또한 상기 탄소나노분말, 충진제 그리고 유기결합제의 유기용매에의 분산특성을 향상시키기 위해 분산제를 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.001~1.0중량부의 비율로 더 첨가할 수 있으며, 이는, 기판에의 코팅 시 균일한 탄소나노튜브 전 극막을 형성시켜 작업성을 좋게 하며, 탄소나노튜브 전극막의 평활도를 향상시키는 역할을 한다.In addition, in order to improve the dispersion characteristics of the carbon nano powder, the filler and the organic binder in the organic solvent, a dispersant may be further added in a ratio of 0.001 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent, which is coated on a substrate. By forming a uniform carbon nanotube electrode at the same time to improve the workability, and serves to improve the smoothness of the carbon nanotube electrode film.

상기 분산제는 중성, 음성, 양성 3종류가 있으며, 충진제 및 결합제의 종류에 따라 선택하여 사용하며, 본 발명의 경우의 TiO2 및 유기결합제가 에틸셀룰로즈인 경우에는 중성의 triton x -100을 사용하는 것이 가장 유기용매에의 분산특성을 향상시켰다.The dispersant may be neutral, negative, or positive, and may be selected according to the type of filler and binder. In the case of the present invention, when the TiO 2 and the organic binder are ethyl cellulose, neutral triton x -100 may be used. The most improved the dispersion characteristics in the organic solvent.

상술한 바와 같이 상기 탄소나노튜브 분말 및 충진제, 유기용매, 유기결합제, 분산제는 사용목적 또는 기판에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 상대밀도를 높이고 분산특성을 향상시키며, 작업성을 좋게 하는 경우에는 이들 모두가 다 첨가되는 것이 바람직하다.As described above, the carbon nanotube powder and the filler, the organic solvent, the organic binder, and the dispersant may be selected and used according to the purpose of use or the substrate, and in the case of increasing the relative density, improving the dispersion characteristics, and improving workability, It is preferable that all of them are added.

이하에서는 상기 조성물로 이루어진 페이스트를 만들고, 이를 기판 위에 코팅시켜 유계 탄소나노튜브 전극을 생성하는 제조방법에 대해 살펴보고자 한다.Hereinafter, a method of preparing a paste made of the composition and coating the same on a substrate to generate an oil-based carbon nanotube electrode will be described.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 제1단계로써, 유기용매 100중량부에 대해 0.5~50.0중량부의 유기결합제 및 0.001~1중량부의 분산제를 녹여 유기분산용액을 제조한다.As shown in FIG. 2, first, as an first step, 0.5 to 50.0 parts by weight of an organic binder and 0.001 to 1 part by weight of a dispersant are dissolved with respect to 100 parts by weight of an organic solvent to prepare an organic dispersion solution.

그리고 제2단계로써, 상기 용매 100중량부에 대해 1~20중량부의 탄소나노튜브 분말과, 상기 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 0.01~50중량부의 TiO2 나노입자를 포함하는 충진제를 준비한다.In a second step, a filler including 1 to 20 parts by weight of carbon nanotube powder and 0.01 to 50 parts by weight of TiO 2 nanoparticles is prepared based on 100 parts by weight of the solvent. .

그리고 제3단계로써, 상기 유기분산용액에 상기 탄소나노튜브 분말과 TiO2 나노입자를 투입하고 혼합하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 만든다. 여기에서 페이스트 형성 방법은, 종래의 볼밀링법(ball milling), 그라인딩법(grinding), 3롤밀링법(3 roll milling), 고에너지볼밀링법(high ball milling) 중에 사용목적에 따라 적어도 하나를 선택하여 사용한다.In a third step, the carbon nanotube powder and the TiO 2 nanoparticles are added to the organic dispersion solution and mixed to form an oil-based carbon nanotube paste. Here, the paste forming method is at least one of the conventional ball milling (grinding), grinding (grinding), three roll milling (three roll milling), high energy ball milling method (high ball milling) depending on the purpose of use Select to use.

그리고 제4단계로써 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트를 상기 기판 상측에 코팅시킨다. 여기에서 코팅방법은, 닥터블레이드법(doctor blade), 스크린프린팅법(screen printing), 스프레이법(spray), 스핀코팅법(spin coating), 페인팅법(painting), 딥핑법(dipping) 중의 하나에 의해 구현되며, 사용목적에 따라 선택하여 사용한다.In a fourth step, the oil-based carbon nanotube paste is coated on the substrate. Here, the coating method is one of a doctor blade method, a screen printing method, a spray method, a spin coating method, a spin coating method, a painting method, and a dipping method. Implemented by and used according to the purpose of use.

그리고 제5단계로써 상기 제4단계의 결과물을 기판에 따라 50~350℃의 온도에서 소성시켜 탄소나노튜브 전극막을 완성하며, 이에 의해 유계 탄소나노튜브 전극이 완성되게 된다.As a fifth step, the resultant of the fourth step is fired at a temperature of 50 to 350 ° C. according to the substrate to complete the carbon nanotube electrode film, thereby completing the oil-based carbon nanotube electrode.

상기와 같이 제조된 유계 탄소나노튜브 전극은 탄소나노튜브 전극막의 기판에의 접착력이 우수하며, 전기전도도가 향상되어 도전성 기판 외에도 저가의 다양한 기판의 사용이 가능하게 된다.The oil-based carbon nanotube electrode manufactured as described above has excellent adhesion to the substrate of the carbon nanotube electrode film, and the electrical conductivity is improved to enable the use of various inexpensive substrates in addition to the conductive substrate.

이에 의해 제조된 유계 탄소나노튜브 전극은 염료감응형 태양전지의 상대전극으로 사용할 수 있으며, 이하에서는 이에 대해 살펴보고자 한다.The organic carbon nanotube electrode thus prepared can be used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, which will be described below.

일반적으로 염료감응형 태양전지는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 투명기판(101)과, 상기 상부 투명기판(101)의 내측 표면에 형성된 도전성 투명전극(102)과, 도전성 투명전극(102) 위에 형성된 것으로 그 표면에는 염료가 흡착된 산화물반도체 다공질 음극전극(103)과 하부 기판(106) 위에 박막 또는 후막 형태로 형성된 것으로 상기 음극전극에 대응하는 양극부로서의 상대전극(105),(106)과, 상기 음극전극과 상대전극 사이에 충전된 전해질(104)이 구비됨으로써 형성된다.In general, as shown in FIG. 3, the dye-sensitized solar cell includes an upper transparent substrate 101, a conductive transparent electrode 102 formed on an inner surface of the upper transparent substrate 101, and a conductive transparent electrode 102. Formed on the surface of the oxide semiconductor porous cathode electrode 103 having a dye adsorbed thereon and on the lower substrate 106 in the form of a thin film or a thick film, and having a counter electrode 105 and 106 serving as an anode portion corresponding to the cathode electrode. And an electrolyte 104 charged between the cathode electrode and the counter electrode.

여기에서 상기 상대전극으로써 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극이 사용된다. 이에 의해 태양광이 소자에 입사되면 광감응 염료 속의 채워진 에너지 궤도에 속하는 전자가 여기되어 전자가 채워지지 않은 빈 궤도로 올라가고, 이 여기 전자는 산화물반도체 다공질 음극전극(103)과 도전성 투명전극(102)을 통하여 외부로 이동한다.Here, as the counter electrode, an oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention is used. As a result, when sunlight is incident on the device, electrons belonging to the filled energy trajectory in the photosensitive dye are excited to move up into the empty orbit where the electrons are not filled, and the excited electrons are formed on the oxide semiconductor porous cathode electrode 103 and the conductive transparent electrode 102. Move outside through).

한편, 광감응 염료에서 전자가 빠져나간 자리는 전해질 속에 있는 이온이 탄소나노튜브 전극막(105)과 투명한 하부 기판(106)으로 구성된 상대전극으로부터 전자를 전달함으로써 채워져, 상기 탄소나노튜브 전극막(105)에서 전자의 산화, 환원 반응이 일어나게 되며, TiO2를 포함하는 유기용매 및 유기결합제, 분산제 등에 의해 생성된 탄소나노튜브 전극막(105)은 물성이 안정적으로 유지되어 수명이 길며, 전기전도도가 개선되어 이러한 전자의 산화, 환원 반응도를 더욱 높이게 된다.On the other hand, the spot where electrons escape from the photosensitive dye is filled by the ions in the electrolyte by transferring electrons from the counter electrode composed of the carbon nanotube electrode film 105 and the transparent lower substrate 106, the carbon nanotube electrode film ( The oxidation and reduction of the electrons occurs in the 105), and the carbon nanotube electrode film 105 formed by the organic solvent including TiO 2 , the organic binder, and the dispersant is stably maintained in physical properties and has a long service life. Is improved to further increase the oxidation and reduction of the electrons.

여기에서 상기 탄소나노튜브 전극막(105)은 상대밀도 및 전기전도도의 향상에 의해 하부 기판(106)으로써 도전성 기판을 필요치 않으며, 그 자체로써 산화, 환원 반응의 촉매역할을 할 뿐만 아니라, 전기전달용 전극으로도 사용이 가능하여, 저비용으로 태양전지의 제조 및 설치가 가능하여 상업화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.In this case, the carbon nanotube electrode film 105 does not need a conductive substrate as the lower substrate 106 due to the improvement of relative density and electrical conductivity, and itself serves as a catalyst for oxidation and reduction reactions, as well as for electrical transfer. It can also be used as an electrode, and it is expected that solar cells can be manufactured and installed at low cost, thereby greatly contributing to commercialization.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

유기용매인 알파-터피놀 50g, 탄소나노튜브 분말 4g, TiO2 나노입자는 8g, 유기결합제인 에틸셀룰로즈 0.35g, 분산제는 0.005g을 막자 사발로 1시간 동안 믹싱한 후 그라인딩시켜 유계 탄소나노튜브 페이스트를 얻었다. 여기에서 그라인딩 시간은 5시간 정도로 하였다. 기판에의 코팅은 스크린 프링팅에 의해 구현되었으며, 스트로크(stroke)는 700, 프린팅횟수는 1회, 스냅간격은 50, 메쉬조건은 325메쉬(8㎛), 프린팅 싸이즈는 6x6으로 하였다.Organic solvent alpha-terpinol 50g, carbon nanotube powder 4g, TiO2 nanoparticles 8g, organic binder ethylcellulose 0.35g, dispersant was mixed with a mortar for 1 hour with a pestle and ground to oil-based carbon nanotube paste Got. The grinding time was about 5 hours here. The coating on the substrate was implemented by screen printing. The stroke was 700, the number of printing was once, the snap interval was 50, the mesh condition was 325 mesh (8 μm), and the printing size was 6 × 6.

여기에서 기판으로는 유리기판, FTO 기판과 플라스틱기판(PET)을 사용하였으며, 각각의 코팅공정은 동일하나 열처리를 달리하였다. 유리기판 및 FTO 기판의 경우에는 250℃에서 1시간 정도, 플라스틱기판의 경우에는 50℃에서 24시간 정도의 열처리가 이루어졌다.Here, the glass substrate, the FTO substrate and the plastic substrate (PET) were used. Each coating process was the same, but the heat treatment was different. In the case of glass substrates and FTO substrates, heat treatment was performed at 250 ° C. for about 1 hour, and plastic substrates at 50 ° C. for 24 hours.

도 1은 이에 의해 제작된 유계 탄소나노튜브 전극의 표면을 나타낸 SEM 사진으로 나타낸 것으로, 전체적으로 충진도 및 평활도가 높음을 알 수 있다.FIG. 1 is a SEM photograph showing the surface of the oil-based carbon nanotube electrode thus produced, and it can be seen that the filling and smoothness are high as a whole.

그리고 상기 탄소나노튜브 전극을 이용한 염료감응형 태양전지는, 유리로 된 상부 투명기판, 상부 투명기판의 내측(도면상으로는 하면부) 표면에 형성된 SnO2 재질의 도전성 투명전극과, 도전성 투명전극 위에(도면상으로는 하면부) 형성된 것으로 그 표면에는 염료가 흡착된 TiO2 다공질 음극전극과 하부 투명기판 위에 박막형태로 형성된 것으로 상기 다공질 음극전극에 대응하는 양극부로서의 상기의 조성물의 탄소나노튜브 전극막으로 형성된 상대전극과, 상기 음극전극과 상대전극 사이에는 p형 반도체의 역할을 담당하는 전해질로 충진하였다.In addition, the dye-sensitized solar cell using the carbon nanotube electrode includes a conductive transparent electrode made of SnO 2 formed on the inner surface of the upper transparent substrate made of glass, an inner surface of the upper transparent substrate, and a conductive transparent electrode ( It is formed in the form of a carbon nanotube electrode film of the composition as the anode portion corresponding to the porous cathode electrode formed in the form of a thin film on the TiO 2 porous cathode electrode and the lower transparent substrate on which the dye is adsorbed The counter electrode, and the cathode and the counter electrode were filled with an electrolyte that serves as a p-type semiconductor.

즉 염료감응형 태양전지의 상대전극으로써 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극을 사용하였으며, 도 4는 종래의 염료감응형 태양전지의 상대전극으로써 수계 탄소나노튜브 전극을 이용한 경우와, 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 경우의 I-V특성 곡선을 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유계 탄소나노튜브 전극을 이용한 태양전지가 높은 효율을 지닌 것을 알 수 있었다.In other words, the organic carbon nanotube electrode according to the present invention was used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, and FIG. 4 illustrates a case of using an aqueous carbon nanotube electrode as a counter electrode of a conventional dye-sensitized solar cell. IV characteristic curves when the oil-based carbon nanotube electrode was used. As shown in FIG. 4, the solar cell using the oil-based carbon nanotube electrode according to the present invention was found to have high efficiency.

상기 구성에 의한 본 발명은, 유기용매 및 유기결합제에 분산된 탄소나노튜브를 이용하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 제공하고, 이러한 유계 탄소나노튜브 페이스트를 이용하여 물성이 안정적으로 유지되면서 전기전도도 및 기판과의 접착력이 우수한 유계 탄소나노튜브 전극을 제공할 수 있는 효과가 있다.  The present invention by the above configuration, using the carbon nanotubes dispersed in the organic solvent and the organic binder to provide an oil-based carbon nanotube paste, using the organic carbon nanotube paste, while maintaining the physical properties of the electrical conductivity and substrate There is an effect that can provide an oil-based carbon nanotube electrode excellent in adhesion with the.

또한 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트에 의한 유계 탄소나노튜브 전극의 제조시 극성 또는 비극성의 다양한 기판에도 우수한 접착력을 보이므로써, 그 활용분 야가 매우 다양할 것으로 기대되고 있다.In addition, the use of the organic carbon nanotube electrode by the organic carbon nanotube paste in the production of excellent adhesion to a variety of polar or non-polar substrates, it is expected that the applications will be very diverse.

또한, 상기 탄소나노튜브에 TiO2를 충진제로써 첨가하여 탄소나노튜브의 상대밀도를 향상시켜 전기전도도 및 기판과의 접착력이 우수하여 더욱더 효율이 뛰어나며 안정한 전극을 제공할 수 있는 이점이 있으며, 또한 상기 탄소나노튜브에 TiO2뿐만 아니라 유기결합제, 분산제 등을 혼합하여 상대밀도를 더욱 향상시키며, 균질한 조성물로 기판에의 코팅이 가능하여 탄소나노튜브 전극막의 평활도가 높아 전기전도도 및 기판과의 접착력이 더욱더 향상되며, 아울러 작업성이 개선되는 이점이 있다.In addition, by adding TiO 2 to the carbon nanotubes as a filler, the relative density of the carbon nanotubes is improved, so that the electrical conductivity and adhesion to the substrate are excellent, thereby providing a more efficient and stable electrode. By adding TiO 2 as well as organic binders and dispersants to the carbon nanotubes, the relative density is further improved, and the homogeneous composition enables the coating on the substrate, which increases the smoothness of the carbon nanotube electrode film, resulting in high electrical conductivity and adhesion to the substrate. It is further improved, and workability is improved.

또한 상기 유계 탄소나노튜브 전극은 우수한 촉매 특성을 보이므로 전기화학장치에서의 음극 및 양극으로 사용할 수 있으며, 높은 화학적 안정성으로 인해 기존의 전극에 비해 수명이 긴 이점이 있으며, 또한 상기 유계 탄소나노튜브 전극은 염료감응형 태양전지의 상대전극으로 사용될 수 있으며, 고전기전도도 특성 및 우수한 기판 접착력으로 인해 다른 보조 전극 없이 자체적으로 촉매역할을 하면서도, 전기전달용 전극으로도 사용이 가능하므로, 고가의 투명전도성막을 지닌 기판을 사용하지 않아도 되므로 비용이 절감되어 태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.In addition, the oil-based carbon nanotube electrode can be used as a cathode and an anode in an electrochemical device because it exhibits excellent catalytic properties, has a long life advantage compared to conventional electrodes due to high chemical stability, and also the oil-based carbon nanotube The electrode can be used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, and because of its high electroconductivity and excellent substrate adhesion, it can be used as an electrolytic electrode without any other auxiliary electrode, and can be used as an electrode for electrotransmission. It is expected to contribute to the commercialization of solar cells by reducing the cost by not using a substrate with a film.

Claims (18)

유기용매와, 상기 유기용매 100중량부에 대해 1~20중량부의 탄소나노튜브와, 상기 탄소나노튜브 100중량부에 대해 0.01~50중량부의 TiO2 나노입자를 포함하는 충진제와, 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.5~50중량부의 유기결합제를 포함하여 이루어진 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.An organic solvent, a filler comprising 1 to 20 parts by weight of carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the organic solvent, 0.01 to 50 parts by weight of TiO 2 nanoparticles based on 100 parts by weight of the carbon nanotubes, and the organic solvent 100 An oil-based carbon nanotube paste composition comprising 0.5 to 50 parts by weight of an organic binder based on parts by weight. 제 1항에 있어서, 상기 유기용매는,The method of claim 1, wherein the organic solvent, 알파-터피놀인 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.Oil-based carbon nanotube paste composition, characterized in that alpha-terpinol. 제2항에 있어서, 상기 유기결합제는,The method of claim 2, wherein the organic binder, 에틸셀룰로즈인 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.Oil-based carbon nanotube paste composition characterized in that the ethyl cellulose. 제 1항에 있어서, 상기 TiO2 나노입자는,The method of claim 1, wherein the TiO 2 nanoparticles, 0.005~10㎛ 범위에 해당하는 입도를 가진 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.Oil-based carbon nanotube paste composition characterized by having a particle size corresponding to the range of 0.005 ~ 10㎛. 제 1항에 있어서, 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물은,The method of claim 1, wherein the oil-based carbon nanotube paste composition, 상기 유기용매 100중량부에 대해 0.001~1.0중량부의 분산제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 폐이스트 조성물.Oil-based carbon nanotube waste yeast composition, characterized in that 0.001 to 1.0 parts by weight of the dispersant is further added to 100 parts by weight of the organic solvent. 제 5항에 있어서, 상기 분산제는,The method of claim 5, wherein the dispersing agent, triton x -100으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.Oil-based carbon nanotube paste composition, characterized in that formed by triton x -100. 제 1항에 있어서, 상기 충진제는,The method of claim 1, wherein the filler 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 카본나노블랙 0.1~80.0중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.0.1 to 80.0 parts by weight of carbon nano black is further added to 100 parts by weight of carbon nanotube powder. 제 1항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는,8. The carbon nanotube of claim 1, wherein the carbon nanotube is 단일벽, 다중벽, 탄소나노섬유 중에 적어도 하나를 포함하여 선택되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물.Single-walled, multi-walled, carbon-based carbon nanotube paste composition characterized in that at least one selected from carbon nanofibers. 제 8항에 있어서 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트 조성물을 기판 상측에 코팅시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극.The oil-based carbon nanotube electrode of claim 8, wherein the oil-based carbon nanotube paste composition is formed by coating the upper surface of the substrate. 유기용매 100중량부에 대해 0.5~50.0중량부의 유기결합제 및 0.001~1.0중량부의 분산제를 녹여 유기분산용액을 제조하는 제1단계와;A first step of dissolving 0.5 to 50.0 parts by weight of an organic binder and 0.001 to 1.0 parts by weight of a dispersant based on 100 parts by weight of an organic solvent to prepare an organic dispersion solution; 상기 유기용매 100중량부에 대해 1~20중량부의 탄소나노튜브 분말과, 상기 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 0.01~50중량부의 TiO2 나노입자를 포함하는 충진제를 준비하는 제2단계와;Preparing a filler including 1 to 20 parts by weight of carbon nanotube powder and 0.01 to 50 parts by weight of TiO 2 nanoparticles based on 100 parts by weight of the organic solvent; 상기 유기분산용액에 상기 탄소나노튜브 분말과 TiO2 나노입자를 투입하고 혼합하여 유계 탄소나노튜브 페이스트를 형성시키는 제3단계와; Injecting the carbon nanotube powder and the TiO 2 nanoparticles into the organic dispersion solution and mixing them to form an oil-based carbon nanotube paste; 상기 유계 탄소나노튜브 페이스트를 기판 상측에 코팅시켜 열처리하는 제4단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법.And a fourth step of coating the oil-based carbon nanotube paste on an upper surface of the substrate to heat-treat the oil-based carbon nanotube paste. 제 10항에 있어서, 상기 TiO2 나노입자는,The method of claim 10, wherein the TiO 2 nanoparticles, 0.005~10㎛ 범위에 해당하는 입도를 가진 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법.Method for producing an oil-based carbon nanotube electrode, characterized in that having a particle size corresponding to the range of 0.005 ~ 10㎛. 제 10항에 있어서, 상기 분산제는,The method of claim 10, wherein the dispersing agent, triton x -100으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법.Process for producing an oil-based carbon nanotube electrode, characterized in that formed by triton x -100. 제 10항에 있어서, 상기 충진제는,The method of claim 10, wherein the filler, 탄소나노튜브 분말 100중량부에 대해 카본나노블랙 0.1~80.0중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법.0.1 to 80.0 parts by weight of carbon nano black is further added to 100 parts by weight of carbon nanotube powder. 제 10항에 있어서, 상기 제3단계에서는,The method of claim 10, wherein in the third step, 볼밀링법, 그라인딩법, 3롤밀링법, 고에너지볼밀링법 중에 적어도 하나를 선택하여 페이스트 상태를 형성시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전극의 제조방법.A method for producing a carbon nanotube electrode, characterized in that to form a paste state by selecting at least one of a ball milling method, grinding method, three roll milling method, high energy ball milling method. 제 10항에 있어서, 상기 제4단계에서의 코팅은,The method of claim 10, wherein the coating in the fourth step, 닥터블레이드법, 스크린프린팅법, 스프레이법, 스핀코팅법, 페인팅법, 딥핑법 중의 하나에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법.A method of manufacturing an oil-based carbon nanotube electrode, which is implemented by one of a doctor blade method, a screen printing method, a spray method, a spin coating method, a painting method, and a dipping method. 제 10항 내지 제 15항의 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는,The method according to any one of claims 10 to 15, wherein the carbon nanotubes, 단일벽, 다중벽, 탄소나노섬유 중에 적어도 하나를 포함하여 선택되는 것을 특징으로 하는 유계 탄소나노튜브 전극의 제조방법.A method for producing an oil-based carbon nanotube electrode, characterized in that it is selected, including at least one of a single wall, multiple walls, carbon nanofibers. 상부 투명기판과, 상기 상부 투명기판의 내측 표면에 형성된 도전성 투명전극과, 도전성 투명전극 위에 형성된 것으로 그 표면에는 염료가 흡착된 산화물반도체 다공질 음극전극과 하부 기판 위에 박막 또는 후막 형태로 형성된 것으로 상기 음극전극에 대응하는 양극부로서의 상대전극과, 상기 음극전극과 상대전극 사이에 충전된 전해질을 구비하는 염료감응형 태양전지에 있어서,An upper transparent substrate, a conductive transparent electrode formed on an inner surface of the upper transparent substrate, a conductive electrode formed on the conductive transparent electrode, and formed on the surface of the anode semiconductor porous cathode electrode having a dye adsorbed thereon and formed in a thin film or thick film form on the lower substrate. A dye-sensitized solar cell comprising a counter electrode serving as an anode part corresponding to an electrode, and an electrolyte filled between the cathode electrode and the counter electrode, 상기 상대전극은, 제 9항의 유계 탄소나노튜브 전극으로 형성된 것을 특징으 로 하는 염료감응형 태양전지.The counter electrode is a dye-sensitized solar cell, characterized in that formed of the oil-based carbon nanotube electrode of claim 9. 상부 투명기판과, 상기 상부 투명기판의 내측 표면에 형성된 도전성 투명전극과, 도전성 투명전극 위에 형성된 것으로 그 표면에는 염료가 흡착된 산화물반도체 다공질 음극전극과 하부 기판 위에 박막 또는 후막 형태로 형성된 것으로 상기 음극전극에 대응하는 양극부로서의 상대전극과, 상기 음극전극과 상대전극 사이에 충전된 전해질을 구비하는 염료감응형 태양전지에 있어서,An upper transparent substrate, a conductive transparent electrode formed on an inner surface of the upper transparent substrate, a conductive electrode formed on the conductive transparent electrode, and formed on the surface of the anode semiconductor porous cathode electrode having a dye adsorbed thereon and formed in a thin film or thick film form on the lower substrate. A dye-sensitized solar cell comprising a counter electrode serving as an anode part corresponding to an electrode, and an electrolyte filled between the cathode electrode and the counter electrode, 상기 상대전극은, 제 16항의 방법에 의해 제조된 유계 탄소나노튜브 전극으로 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지.The counter electrode is a dye-sensitized solar cell, characterized in that formed of an oil-based carbon nanotube electrode manufactured by the method of claim 16.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100127369A (en) * 2009-05-26 2010-12-06 삼성전자주식회사 A transparent carbon nanotube electrode and preparation method thereof
KR101013151B1 (en) * 2008-12-26 2011-02-10 포항공과대학교 산학협력단 Photosensitized electrode and preparing method thereof
KR101068949B1 (en) * 2009-04-08 2011-09-29 한국과학기술연구원 Dispersion-controlled carbon nanotube electrode and counter electrode for dye-sensitized solar cell using the same
KR101113976B1 (en) * 2010-10-27 2012-03-13 한국과학기술연구원 Composites of self-assembled electrode active material-carbon nanotube, their method of fabrication and secondary battery comprising the same
CN115216734A (en) * 2022-08-09 2022-10-21 中国科学院力学研究所 Method for improving binding force of platinum film and substrate material

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100354225B1 (en) * 2000-07-27 2002-09-27 삼성에스디아이 주식회사 Method for manufacturing emitter of field emission display device
KR100657351B1 (en) * 2003-05-28 2006-12-14 삼성코닝 주식회사 Method of dispersing carbon nano-structures
JP2005142088A (en) * 2003-11-07 2005-06-02 Dainippon Printing Co Ltd Electrode board for dye-sensitized solar cell, and the dye-sensitized solar cell
KR100569188B1 (en) * 2004-01-16 2006-04-10 한국과학기술연구원 Carbon-porous media composite electrode and preparation method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101013151B1 (en) * 2008-12-26 2011-02-10 포항공과대학교 산학협력단 Photosensitized electrode and preparing method thereof
KR101068949B1 (en) * 2009-04-08 2011-09-29 한국과학기술연구원 Dispersion-controlled carbon nanotube electrode and counter electrode for dye-sensitized solar cell using the same
KR20100127369A (en) * 2009-05-26 2010-12-06 삼성전자주식회사 A transparent carbon nanotube electrode and preparation method thereof
KR101113976B1 (en) * 2010-10-27 2012-03-13 한국과학기술연구원 Composites of self-assembled electrode active material-carbon nanotube, their method of fabrication and secondary battery comprising the same
US20120107683A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Korea Institute Of Science And Technology Composites of self-assembled electrode active material-carbon nanotube, fabrication method thereof and secondary battery comprising the same
CN115216734A (en) * 2022-08-09 2022-10-21 中国科学院力学研究所 Method for improving binding force of platinum film and substrate material
CN115216734B (en) * 2022-08-09 2024-01-26 中国科学院力学研究所 Method for improving binding force of platinum film and substrate material

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