KR20210108662A - Electrolyte of dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염료감응 태양전지의 전해질 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이드로겔을 이용한 염료감응 태양전지의 전해질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte for a dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an electrolyte for a dye-sensitized solar cell using a hydrogel and a method for manufacturing the same.
최근 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 대체 에너지원에 대한 관심이 급증하고 있으며, 그 중 태양 에너지를 이용한 태양전지는 다른 에너지원(원자력 에너지 등)과 달리 무한하고 환경 친화적이므로 각광을 받고 있다.Recently, interest in alternative energy sources that can replace existing fossil fuels is rapidly increasing, and among them, solar cells using solar energy are in the spotlight because they are infinite and environmentally friendly unlike other energy sources (nuclear energy, etc.).
태양전지는 1983년 Se 태양전지가 개발된 이후로 최근에는 실리콘 태양전지가 각광을 받고 있으나, 실리콘 태양전지는 제작 비용이 상당히 고가이어서 실용화가 어려운 문제가 있으며, 이러한 문제를 극복하기 위하여 제작 비용이 저렴한 염료감응형 태양전지에 대해 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.As for solar cells, since Se solar cells were developed in 1983, silicon solar cells have recently been in the spotlight, but silicon solar cells are very expensive to manufacture and therefore difficult to put into practical use. Research and development for inexpensive dye-sensitized solar cells is being actively carried out.
염료감응 태양 전지는 실리콘 태양 전지와는 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양 전지이다. 지금까지 알려진 염료감응 태양 전지 중 대표적인 예로는 스위스의 그라첼 등에 의해 발표된 것이 있다.Unlike silicon solar cells, dye-sensitized solar cells are mainly composed of photosensitive dye molecules that can absorb visible light to generate electron-hole pairs, and transition metal oxides that transfer the generated electrons. It is a photoelectrochemical solar cell. A representative example of the dye-sensitized solar cells known so far is the one published by Grazel et al. of Switzerland.
도 1은 종래 염료감응 태양 전지의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of a conventional dye-sensitized solar cell.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 염료감응 태양전지(1)는 작동전극(working electrode)(10)과, 상기 작동전극(10)과 대향하여 배설된 상대전극(counter electrode)(20), 그리고 작동전극(10)과 상대전극(20) 사이에 개재된 전해질(30)을 포함하되, 상기 작동전극(10)의 일측에는 광흡수층(13)이 배설될 수 있고, 광흡수층(13)은 일반적으로 황화카드뮴(CdS) 등과 같은 염료(dye)(12)를 흡착시킨 산화티타늄(TiO2)과 같은 금속산화물(11)일 수 있다.As shown in FIG. 1 , the conventional dye-sensitized
염료(12)는 각각 중성(S), 전이 상태(S*) 및 이온 상태(S+)를 나타낼 수 있으며, 태양빛이 흡수되면 염료분자는 기저상태(S/S+)에서 여기상태(S*/S+)로 전자 전이하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 이루며, 여기상태의 전자는 금속산화물의 전도띠(또는 전도대)(Conduction Band: CB)로 이동한 후 작동전극(10)으로 확산되며, 작동전극(10)에 도달한 전자는 외부회로를 거쳐 상대전극(20)으로 이동함으로써 기전력을 발생할 수 있다.The
전자를 금속산화물에 빼앗긴 염료는 전해질(30)로부터 전자를 얻어 환원될 수 있다. 전해질(30)에서는 일 예로 요오드화물이온(iodide ion)이 요오드(iodine)로 산화되어 염료에 전자를 보충하고, 요오드는 상대전극(20)에 도달한 전자를 받아 요오드화물로 다시 환원될 수 있다.The dye having lost electrons to the metal oxide may be reduced by obtaining electrons from the
전술한 산화환원과정이 반복됨으로써 태양전지가 동작하게 된다.By repeating the above-described redox process, the solar cell operates.
전술한 바와 같은 염료감응형 태양전지는 친환경적이고 유연하며, 기존의 실리콘 전지에 비하여 전력당 제조원가가 저렴하고 색상을 부여할 수 있음과 동시에 투명도를 확보할 수 있기 때문에 기존의 태양 전지를 대체할 수 있는 가능성이 있다는 점에서 주목을 받아왔다.The dye-sensitized solar cell as described above is eco-friendly and flexible, has a lower manufacturing cost per power compared to the conventional silicon cell, can provide color and at the same time can secure transparency, so it can replace the existing solar cell. It has attracted attention because of its potential.
그러나 염료감응형 태양전지는 전해질(30)에 작동전극(10) 및 상대전극(20)을 부착하기 어렵고, 액체상태 전해질은 누액이나 휘발 가능성이 있어 태양전지의 발전효율이 낮아지고, 마침내는 수명을 다하게 만드는 요인이 됨으로써, 염료감응형 태양전지의 내구성에 치명적인 문제가 되고 있는 실정이다.However, in the dye-sensitized solar cell, it is difficult to attach the working
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 기술 제시가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to present a technology for solving these problems.
본 발명은 높은 이온전도도와 높은 발전효율을 가진 액체 전해질의 장점과, 누액 가능성이 낮은 고체 전해질의 장점을 모두 가진 염료감응 태양전지의 전해질 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an electrolyte for a dye-sensitized solar cell having both advantages of a liquid electrolyte having high ionic conductivity and high power generation efficiency and a solid electrolyte having a low possibility of leakage, and a method for manufacturing the same.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 하이드로겔 막을 마련하는 단계, 상기 하이드로겔 막에 요오드화 이온이 함침되도록, 요오드 또는 요오드화물이 함유된 전해질화 용액에 상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계, 및 상기 하이드로겔 막을 건조하는 단계를 포함하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a step of preparing a hydrogel membrane, immersing the hydrogel membrane in an electrolyte solution containing iodine or iodide so that the hydrogel membrane is impregnated with iodide ions, and the hydrogel membrane It provides a method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell comprising the step of drying the gel film.
일 실시예에 따라, 상기 하이드로겔 막을 마련하는 단계는, 수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고, 몰드에 캐스팅하여 제조할 수 있다.According to one embodiment, the step of preparing the hydrogel membrane may be prepared by adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved, and casting to a mold.
일 실시예에 따라, 상기 하이드로겔 막을 마련하는 단계는, 수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고, 두 개의 판재 사이에 상기 수용액을 주입하여 제조할 수 있다. 이때 하이드로젤 막의 두께는 판재 사이에 주입하는 하이드로겔 수용액의 부피로 조절하거나 두 판재 사이의 간극을 일정하게 유지하여 조절할 수 있다. According to one embodiment, the step of preparing the hydrogel membrane may be prepared by adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved, and injecting the aqueous solution between two plates. At this time, the thickness of the hydrogel film can be adjusted by adjusting the volume of the hydrogel aqueous solution injected between the plates or by maintaining a constant gap between the two plates.
일 실시예에 따라, 상기 전해질화 용액은, 상기 요오드 또는 상기 요오드화물을 0.03 내지 2 M의 농도로 용해시킨 용액에 상기 하이드로겔 막을 침지하여 제조될 수 있다.According to an embodiment, the electrolyte solution may be prepared by immersing the hydrogel membrane in a solution in which the iodine or the iodide is dissolved at a concentration of 0.03 to 2 M.
일 실시예에 따라, 상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계는, 상기 하이드로겔 막을 상기 전해질화 용액에 침지 후 실온에서 1분 내지 30분 동안 대기할 수 있다.According to one embodiment, in the step of immersing the hydrogel membrane, the hydrogel membrane may be immersed in the electrolyte solution and then wait for 1 minute to 30 minutes at room temperature.
일 실시예에 따라, 상기 하이드로겔 막을 마련하는 단계는, 수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고, 두 개의 판재 사이에 상기 수용액을 주입하여 제조하는 것을 특징으로 하고, 상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계는, 상기 두 개의 판재 중 어느 하나를 제거한 후 상기 전해질화 용액에 침지시킨 후 실온에서 1분 내지 30분 동안 대기할 수 있다.According to one embodiment, the step of preparing the hydrogel membrane is prepared by adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved, and injecting the aqueous solution between two plate materials, In the step of immersing the hydrogel membrane, after removing any one of the two plate materials, immersion in the electrolyte solution may be waited for 1 minute to 30 minutes at room temperature.
또한 본 발명은, 하이드로겔 막에 요오드화 이온이 함침되어 제조되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrolyte for a dye-sensitized solar cell, characterized in that the hydrogel membrane is impregnated with iodide ions.
또한 본 발명은, 작동전극, 상기 작동전극과 대향하여 배설된 상대전극, 상기 작동전극과 상기 상대전극 사이에 개재되되, 상기 염료감응 태양전지용 전해질, 및 상기 작동전극과 상기 전해질 사이에 개재되되, 염료가 흡착된 금속산화물을 포함한 광흡수층을 포함하는 염료감응 태양전지를 제공한다.The present invention also provides a working electrode, a counter electrode disposed to face the working electrode, interposed between the working electrode and the counter electrode, the electrolyte for the dye-sensitized solar cell, and interposed between the working electrode and the electrolyte, Provided is a dye-sensitized solar cell comprising a light absorption layer including a metal oxide to which a dye is adsorbed.
본 발명에 따라 하이드로겔 전해질을 사용한 염료감응 태양전지는, 높은 이온전도도와 높은 발전효율을 가진 액체 전해질의 장점과, 누액 가능성이 낮은 고체 전해질의 장점을 모두 가질 수 있다.The dye-sensitized solar cell using the hydrogel electrolyte according to the present invention may have both the advantages of a liquid electrolyte having high ionic conductivity and high power generation efficiency and a solid electrolyte having a low possibility of leakage.
또한, 전해질로 하이드로겔을 사용함으로써 우수한 표면 접착력과 우수한 기계적 강도를 가져 전극과의 결합력을 높일 수 있고, 높은 투명성(또는 광투과율)과 유연성을 가질 수 있다.In addition, by using the hydrogel as an electrolyte, it has excellent surface adhesion and excellent mechanical strength, thereby increasing bonding strength with the electrode, and having high transparency (or light transmittance) and flexibility.
도 1은 종래 염료감응 태양 전지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법의 단계별 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작한 하이드로겔의 투명도, 접착력, 인장력 테스트 결과를 보여주는 사진이다.1 is a view showing the structure of a conventional dye-sensitized solar cell.
2 is a step-by-step flowchart of a method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph showing the transparency, adhesion, tensile force test results of the hydrogel produced according to an embodiment of the present invention.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, since the configuration of the embodiments described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all the technical spirit of the present invention, various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
염료감응 태양전지의 전해질 제조방법Electrolyte manufacturing method for dye-sensitized solar cell
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법의 단계별 흐름도이다.2 is a step-by-step flowchart of a method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법은, 하이드로겔 막을 마련하는 단계(S10), 상기 하이드로겔 막에 요오드 이온이 함침하도록, 요오드 또는 요오드화물이 함유된 수용액에 상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계(S20), 및 상기 하이드로겔 막을 건조하는 단계(S30)를 포함하여, 염료감응 태양전지용 전해질을 생성할 수 있다.As shown in FIG. 2 , in the method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention, preparing a hydrogel membrane (S10), iodine or iodine so that the hydrogel membrane is impregnated with iodine ions Including the step of immersing the hydrogel membrane in an aqueous solution containing a cargo (S20), and drying the hydrogel membrane (S30), it is possible to produce an electrolyte for a dye-sensitized solar cell.
즉, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지용 전해질은, 하이드로겔을 성형한 후 하이드로겔 성형체에 요오드 이온을 침투시켜 염료감응 태양전지용 전해질을 제조하게 된다.That is, in the electrolyte for a dye-sensitized solar cell according to the present invention, an electrolyte for a dye-sensitized solar cell is prepared by forming a hydrogel and then permeating iodine ions into the hydrogel molded body.
본 명세서에서 사용하는 용어 중 '하이드로겔 막'은 하이드로겔을 성형한 성형체를 가리키는 것으로, 염료감응 태양전지의 전해질로서 사용되는 하이드로겔이 박막이나 시트 따위의 형태를 갖기 때문에, 본 발명에 대한 용이한 설명을 위해 하이드로겔 막이라는 용어를 사용할 뿐, 본 발명의 범위를 막이나 시트(sheet) 따위와 같은 형태를 가진 하이드로겔에 한정하는 것은 아니다.Among the terms used in this specification, 'hydrogel membrane' refers to a molded article formed by forming a hydrogel, and since the hydrogel used as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell has the form of a thin film or sheet, the ease of the present invention Only the term hydrogel membrane is used for description, but the scope of the present invention is not limited to a hydrogel having a shape such as a membrane or a sheet.
하이드로겔 막을 마련하는 단계(S10)는, 공지된 조성물 또는 공지된 제조방법에 따른 하이드로겔 막을 준비할 수 있으나, 바람직한 본 발명의 일 실시예에 따라 염료감응 태양전지의 전해질로서 표면 접착력이 우수하고, 기계적 강도가 우수하며, 높은 광투과율 및 높은 유연성을 가질 수 있도록, 물에 수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고 이를 몰드에 캐스팅하여 성형함으로써 형성될 수 있다.In the step (S10) of preparing a hydrogel membrane, a hydrogel membrane according to a known composition or a known manufacturing method may be prepared, but according to an embodiment of the present invention, it has excellent surface adhesion as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell and , it can be formed by adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved in water, and casting it into a mold so as to have excellent mechanical strength, high light transmittance and high flexibility.
여기서, 수용성고분자는 알긴산, 키토산, 알지네이트(alginate), 덱스트란(dextran), 산화 덱스트란(oxidized dextran), 헤파란(heparan), 헤파린(heparin), 히알루론산(hyaluronic acid), 아가로스(agarose), 카라기난(carageenan), 아밀로펙틴(amylopectin), 아밀로즈(amylose), 글리코겐(glycogen), 전분, 셀룰로오스, 키틴, 헤파란 설페이트(heparan sulfate), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 데르마탄설페이트(dermatan sulfate), 케라탄 설페이트(keratan sulfate), 펙틴(pectins), 잔탄검(xanthan Gum), 카르복시메틸셀룰로오즈, 아크릴아미드의 단독 및 공중합체, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐알코올-폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리하이드록시에틸아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며, 이와 같은 천연 및 합성 수용성고분자는 바람직하게 평균분자량이 100 ~ 1,000,000 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 700 ~ 200,000의 범위 내일 수 있다.Here, the water-soluble polymer is alginic acid, chitosan, alginate, dextran, oxidized dextran, heparan, heparin, hyaluronic acid, agarose. ), carageenan, amylopectin, amylose, glycogen, starch, cellulose, chitin, heparan sulfate, chondroitin sulfate, dextran sulfate ), dermatan sulfate, keratan sulfate, pectins, xanthan gum, carboxymethylcellulose, homo and copolymers of acrylamide, polyacrylic acid, polyethylene oxide, poly It may be any one selected from the group consisting of vinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, poly(N-vinylpyrrolidone), and polyhydroxyethyl acrylate or a combination thereof, and such natural and synthetic water-soluble The polymer may preferably have an average molecular weight of 100 to 1,000,000, more preferably in the range of 700 to 200,000.
구체적인 일 실시예에 따라, 물(또는 탈이온수)에 아크릴아미드(Acrylamide)와 소듐 알지네이트(Sodium Alginate)를 용해시킬 수 있으며, 이때 물, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트는 각각 80 ~ 90 중량부, 10 ~ 15 중량부 및 0.01 ~ 0.5 중량부인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게 물, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트는 각각 각각 85 ~ 90 중량부, 12 ~ 13 중량부 및 0.4 ~ 0.5 중량부일 수 있다.According to a specific embodiment, acrylamide and sodium alginate may be dissolved in water (or deionized water), wherein 80 to 90 parts by weight of water, acrylamide and sodium alginate, respectively, 10 to 15 parts by weight and 0.01 to 0.5 parts by weight are preferable, and more preferably, water, acrylamide and sodium alginate may be 85 to 90 parts by weight, 12 to 13 parts by weight, and 0.4 to 0.5 parts by weight, respectively.
여기서, 상기 물의 함유율은, 전술한 바와 같이, 80 ~ 90 중량부인 것이 좋다. 만약 물의 함유율이 80 중량부 미만이면, 하이드로겔의 흡습성이 강해져, 하이드로겔이 경시적으로 변질되는 경우가 있고, 또 물의 함유율이 80 중량부를 초과하면, 건조에 의한 점착성 하이드로겔의 수축이나, 물성의 변화를 발생시키는 경우가 있다.Here, the content of water is preferably 80 to 90 parts by weight, as described above. If the content of water is less than 80 parts by weight, the hygroscopicity of the hydrogel becomes strong, and the hydrogel may deteriorate with time, and if the content of water exceeds 80 parts by weight, shrinkage of the adhesive hydrogel due to drying or physical properties may cause changes in
이후 상기 수용액에 중합 개시제 및 가교제를 첨가할 수 있다.Thereafter, a polymerization initiator and a crosslinking agent may be added to the aqueous solution.
중합 개시제는 광라디칼 중합 개시제 또는 열라디칼 중합 개시제일 수 있고, 여기서 광라디칼 중합 개시제는, 특별히 한정하지 않으나, 일 예로 α-히드록시케톤, α-아미노케톤, 벤질메틸케탈, 비스아실포스핀옥사이드, 메탈로센 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1-[4-(2-히드록시에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-프로판-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-메틸-1-[(메틸티오)페닐]-2-몰포리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부탄-1-온 등 일 수 있다. 이들 광라디칼 개시제는 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상이 조합되어도 좋다.The polymerization initiator may be a photo-radical polymerization initiator or a thermal radical polymerization initiator, wherein the photo-radical polymerization initiator is not particularly limited, but for example, α-hydroxyketone, α-aminoketone, benzylmethyl ketal, bisacylphosphine oxide , metallocene, etc., more specifically 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-propan-1-one, 2-hydroxy-2 -Methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-methyl-1-[(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, 2 -benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one and the like. These photoradical initiators may be used independently and 2 or more types may be combined.
또한, 열라디칼 중합 개시제 역시 특별히 한정하지 않으며, 일 예로 과산화벤조일 등의 유기 과산화물, 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조계 중합 개시제, 과황산칼륨, 과황산암모늄 등의 과황산염, 2,2-아조비스아미디노프로판이염산염 등의 아조화합물일 수 있다.In addition, the thermal radical polymerization initiator is also not particularly limited. For example, organic peroxides such as benzoyl peroxide, azo polymerization initiators such as azobisisobutyronitrile, potassium persulfate, persulfates such as ammonium persulfate, 2,2- It may be an azo compound such as azobisamidinopropane dihydrochloride.
본 발명의 일 실시예에 따라 중합 개시제의 함유율은 특별히 한정하지 않으나, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트의 상기 수용액 대비 0.01 ~ 1 중량부인 것이 바람직하다. 만약 중합 개시제의 함유율이 0.01 중량부 미만이면, 중합 반응이 충분히 진행되지 않으며, 중합 개시제의 함유율이 1 중량부를 초과하면, 중합 반응 후의 중합 개시제의 잔류물에 의해, 얻어지는 하이드로겔이 변색(황변)되거나 악취를 띠는 경우가 있다.According to an embodiment of the present invention, the content of the polymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1 part by weight compared to the aqueous solution of acrylamide and sodium alginate. If the content of the polymerization initiator is less than 0.01 parts by weight, the polymerization reaction does not proceed sufficiently, and if the content of the polymerization initiator exceeds 1 part by weight, the resulting hydrogel is discolored (yellowing) due to the residue of the polymerization initiator after the polymerization reaction. or it may have a foul odor.
보다 바람직하게 상기 중합 개시제 함유율은 0.05 ~ 0.5 중량부일 수 있다.More preferably, the content of the polymerization initiator may be 0.05 to 0.5 parts by weight.
또한, 중합 개시제 이외에 상기 수용액에 가교제를 첨가할 수 있으며, 가교제는 특별히 한정하지 않으나, 바람직한 일 실시예에 따라 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 사용하여 상기 수용액에 용해시킬 수 있다.In addition, a crosslinking agent may be added to the aqueous solution other than the polymerization initiator, and the crosslinking agent is not particularly limited, but may be dissolved in the aqueous solution using N,N'-methylenebisacrylamide according to a preferred embodiment.
가교제의 종류를 특별히 한정하지 않지만, 분자 내에 중합성을 갖는 이중 결합을 2개 이상 갖는 것이 바람직하고, 일 예로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이드, 테트라(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 및 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트 등일 수 있으며, 이들 화합물은 단독 또는 2종 이상이 조합되어도 좋다.Although the type of the crosslinking agent is not particularly limited, it is preferable to have two or more polymerizable double bonds in the molecule, and examples thereof include N,N'-methylenebisacrylamide, diethylene glycol diacrylate and dimethacrylate, Ethylene glycol diacrylate and dimethacrylate, tetra(ethylene glycol) diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, divinylbenzene, trimethylolpropane triacrylate, and poly(ethylene glycol) diacrylate etc., and these compounds may be used alone or in combination of two or more.
본 발명의 일 실시예에 따라 가교제의 함유율은, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트의 상기 수용액 대비 0.001 ~ 0.05 중량부, 더욱 바람직하게는 0.0015 ~ 0.02 중량부일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the content of the crosslinking agent may be 0.001 to 0.05 parts by weight, more preferably 0.0015 to 0.02 parts by weight, relative to the aqueous solution of acrylamide and sodium alginate.
이후, 중합 개시제로서 과황산암모늄, 그리고 가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드가 첨가된 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트의 수용액에 대하여 탈포를 수행할 수 있다. 상기 수용액이 기포를 내포하고 있으면, 성형된 하이드로겔의 기계적 강도가 떨어지기 때문이다.Thereafter, defoaming may be performed on an aqueous solution of acrylamide and sodium alginate to which ammonium persulfate as a polymerization initiator and N,N'-methylenebisacrylamide as a crosslinking agent are added. This is because, if the aqueous solution contains air bubbles, the mechanical strength of the molded hydrogel is lowered.
구체적인 일 실시예에 따라, 진공 챔버에 상기 수용액을 넣은 후 진공화를 할 수 있으며, 진공화의 시간이나 진공 챔버 내부의 잔존 기압과는 무관하게, 상기 수용액 내 기포가 제거되거나, 혹은 수용액을 담은 용기의 벽면에 기포가 부착된 상태이면 족하다. 다만, 탈포하는 과정은 용액을 혼합할 때 기포가 발생하지 않았으면 생략하여도 좋다.According to a specific embodiment, it is possible to vacuum after putting the aqueous solution in the vacuum chamber, and regardless of the vacuuming time or the residual air pressure inside the vacuum chamber, the bubbles in the aqueous solution are removed, or It is sufficient if the bubble is attached to the wall of the container. However, the defoaming process may be omitted if no bubbles are generated when the solution is mixed.
이후, 반응속도를 증가시키기 위해 첨가하는 촉매로서의 가속제를 상기 수용액에 첨가할 수 있다.Thereafter, an accelerator as a catalyst added to increase the reaction rate may be added to the aqueous solution.
가속제 역시 특별히 한정하지 않고, 바람직한 일 실시예에 따라 N,N,N',N'-테트라메틸렌디아민을 사용하여 상기 수용액에 용해시킬 수 있다.The accelerator is also not particularly limited, and according to a preferred embodiment, N,N,N',N'-tetramethylenediamine may be used and dissolved in the aqueous solution.
본 발명의 일 실시예에 따라 가속제의 함유율은 특별히 한정하지 않으나, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트의 수용액 대비 0.01 ~ 0.05 중량부, 바람직하게는 0.03 ~ 0.04 중량부일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the content of the accelerator is not particularly limited, but may be 0.01 to 0.05 parts by weight, preferably 0.03 to 0.04 parts by weight, relative to the aqueous solution of acrylamide and sodium alginate.
가속제 용해 후에는 겔(gel)화가 빠르게 이루어질 수 있어 가속제 용해 후 약 3분 이내에 몰드에 투입하여 캐스팅함으로써, 성형된 하이드로겔을 획득하는 것이 좋다.After dissolution of the accelerator, gelation can be performed quickly, so it is preferable to obtain a molded hydrogel by casting it into a mold within about 3 minutes after dissolving the accelerator.
구체적으로 아크릴 몰드에 상기 수용액을 넣어 하이드로겔 막을 임의의 두께로 성형할 수 있고, 이때 염료감응 태양전지의 전해질로서 사용하기 위해 두께 0.5 ~ 2 mm, 바람직하게는 1 mm의 하이드로겔 막으로 성형하는 것이 바람직하다. 따라서, 몰드를 이용한 하이드로겔 막 제조 방법은 필요한 막 두께가 0.5mm 이상인 경우에 사용하는 것이 적합하다.Specifically, the aqueous solution can be put into an acrylic mold to form a hydrogel membrane to an arbitrary thickness, and at this time, to be used as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell, the aqueous solution is molded into a hydrogel membrane having a thickness of 0.5 to 2 mm, preferably 1 mm. it is preferable Therefore, the method for producing a hydrogel film using a mold is suitable for use when the required film thickness is 0.5 mm or more.
또는, 두 개의 판재에 수용액을 넣어 응고시킴으로써 하이드로겔 막을 생성할 수 있으며, 하이드로겔 막의 두께는 두 개의 판재에 주입하는 수용액의 부피로 조절하거나 두 개의 판재 사이의 간극을 임의로 고정하여 조절할 수 있다. 이때 염료감응 태양전지의 전해질로서 사용하기 위해 두께는 10㎛ ~ 1000㎛, 바람직하게는 20㎛ 이내의 하이드로겔 막으로 성형하는 것이 바람직하다. 따라서, 판재를 이용한 하이드로겔 막 생성 방법은 상기 몰드 방법에 비해서 얇은 막 생성에 유리하며 필요한 막의 두께가 0.5 mm 이하인 경우에 사용하는 것이 적합하다.Alternatively, a hydrogel film can be produced by putting an aqueous solution in the two plates to solidify, and the thickness of the hydrogel film can be adjusted by adjusting the volume of the aqueous solution injected into the two plates or by arbitrarily fixing the gap between the two plates. In this case, it is preferable to form a hydrogel membrane having a thickness of 10 μm to 1000 μm, preferably within 20 μm, for use as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell. Therefore, the hydrogel film production method using a plate material is advantageous for thin film production compared to the mold method, and it is suitable to use when the required film thickness is 0.5 mm or less.
이때 가속제에 의한 겔(gel)화 반응을 촉진하기 위해 가열을 할 수 있으며, 열처리 과정 중 N,N,N',N'-테트라메틸렌디아민의 반응을 촉진하기 위해 UV 라이트를 이용하여 자외선(UV)을 조사할 수 있다.At this time, heating can be performed to promote the gelation reaction by the accelerator, and UV light is used to promote the reaction of N,N,N',N'-tetramethylenediamine during the heat treatment process. UV) can be irradiated.
상기 열처리 과정은 30 내지 60℃의 건조기에서 0.5 ~ 5시간, 바람직하게는 50℃에서 1 ~ 3시간 열처리를 할 수 있으며, 열처리 과정 중 N,N,N',N'-테트라메틸렌디아민의 반응을 촉진하기 위해 UV 라이트를 이용할 수 있다.The heat treatment process may be performed in a dryer at 30 to 60° C. for 0.5 to 5 hours, preferably at 50° C. for 1 to 3 hours, and during the heat treatment process, the reaction of N,N,N′,N′-tetramethylenediamine UV light can be used to promote
다음으로, 이러한 과정을 거쳐 마련된 하이드로겔 막 또는 시트를, 요오드 및/또는 요오드화물이 함유된 전해질화 용액에 침지(S20)시키고, 요오드 이온이 함침된 하이드로겔 막을 건조(S30)함으로써, 염료감응 태양전지의 전해질을 제조할 수 있다.Next, by immersing the hydrogel membrane or sheet prepared through this process in an electrolyte solution containing iodine and/or iodide (S20), and drying the iodine ion-impregnated hydrogel membrane (S30), dye-sensitized It is possible to prepare an electrolyte for a solar cell.
전해질은 도전성을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 하이드로겔 막이 침지되는 전해질화 용액은 요오드 및/또는 요오드화물을 물(또는 탈이온수)에 용해시킨 것으로, 요오드 및/또는 요오드화물의 전해질화 용액 중의 농도는 바람직하게는 0.03 내지 2 M, 보다 바람직하게는 0.05 내지 1 M 일 수 있다.The electrolyte is for improving conductivity, and the electrolyte solution in which the hydrogel membrane is immersed is iodine and/or iodide dissolved in water (or deionized water), and the concentration of iodine and/or iodide in the electrolyte solution is preferably Preferably, it may be 0.03 to 2 M, more preferably 0.05 to 1 M.
요오드 또는 요오드화물의 농도가 0.03 M 미만이면, 전해질의 도전성이 낮은 문제가 있고, 2M을 초과하는 농도는 고체의 요오드를 탈이온수에 용해시키기 어려운 문제가 있기 때문이다.When the concentration of iodine or iodide is less than 0.03 M, there is a problem in that the conductivity of the electrolyte is low, and when the concentration exceeds 2 M, there is a problem in that solid iodine is difficult to dissolve in deionized water.
다만, 무극성 용매에 용해할 경우 용해도가 물에 비해 매우 높고, 메탄올, 에탄올 등 기타 유기용매에 대해서도 물보다는 높은 용해도를 보이지만, 염료감응형 태양전지의 안전성과 신뢰성을 확보하기 위해 물을 주된 용매로 사용하는 것이 바람직하다.However, when dissolved in a non-polar solvent, the solubility is very high compared to water, and it shows higher solubility than water in other organic solvents such as methanol and ethanol. It is preferable to use
상기 요오드화물은 요오드화물 이온을 방출할 수 있는, 요오드화물 이온을 반대이온으로서 갖는 화합물을 함유하는 것이 바람직하며, 요오드화물 이온을 반대이온으로서 갖는 화합물은, 용액 중에 요오드화물 이온을 제공할 수 있는 화합물이면 특별히 제한되지 않으나, 요오드화물 이온의 해리도가 높은 화합물이 바람직하다.The iodide preferably contains a compound having an iodide ion as a counterion capable of releasing iodide ion, and the compound having an iodide ion as a counterion is a compound capable of providing an iodide ion in solution. Although it will not restrict|limit especially if it is a compound, A compound with a high degree of dissociation of an iodide ion is preferable.
구체적인 예로서, 요오드화물 이온을 반대이온으로서 갖는 화합물은, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨, 트리메틸암모늄 요오다이드, 테트라부틸암모늄 요오다이드, 1,3-디메틸이미다졸륨 요오다이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 요오다이드, 1-메틸-3-프로필이미다졸륨 요오다이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 요오다이드 및 1,2-디메틸-3-프로필이미다졸륨 요오다이드 등일 수 있으며, 이들 화합물은 단독 또는 2종 이상이 조합되어도 좋다.As a specific example, the compound having an iodide ion as a counterion is lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, trimethylammonium iodide, tetrabutylammonium iodide, 1,3-dimethylimidazolium iodide, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide and 1,2-dimethyl-3-propyl imidazolium iodide or the like, and these compounds may be used alone or in combination of two or more.
물에 요오드 및/또는 요오드화물의 용해 촉진을 위해 핫플레이트 따위의 가열장치를 이용하여 30 ~ 50℃로 가열하거나, 마그네틱바를 이용하여 혼합할 수 있다.In order to promote dissolution of iodine and/or iodide in water, it may be heated to 30-50° C. using a heating device such as a hot plate, or may be mixed using a magnetic bar.
이후, 상기 전해질화 용액에 하이드로겔 막을 침지하여 하이드로겔 막 내로 요오드화 이온이 충분히 침투할 수 있도록 상기 하이드로겔 막을 상기 전해질화 용액에 침지 후 실온에서 1분 내지 30분 동안 대기할 수 있다. 만약 대기 시간이 1분 미만이면 요오드화 이온이 하이드로겔 막에 충분히 침투하지 못하며, 대기 시간이 30분을 초과하면 하이드로겔 막이 과다 팽창하여 기계적강도가 떨어질 수 있다.Thereafter, the hydrogel membrane is immersed in the electrolyte solution so that iodide ions can sufficiently penetrate into the hydrogel membrane, and then the hydrogel membrane can be immersed in the electrolyte solution and then wait for 1 to 30 minutes at room temperature. If the waiting time is less than 1 minute, iodide ions do not sufficiently penetrate the hydrogel membrane, and if the waiting time exceeds 30 minutes, the hydrogel membrane may over-expand and mechanical strength may decrease.
그러나 상기 하이드로겔 막을 상기 전해질화 용액에 침지시킨 후 실온에서 1분 내지 30분 사이의 임의의 시간에 요오드화 이온이 침투된 하이드로겔 막을 꺼냄으로써, 하이드로겔 막 내 요오드화 이온의 농도를 임의로 조절할 수 있다.However, after immersing the hydrogel membrane in the electrolyte solution, the concentration of iodide ions in the hydrogel membrane can be arbitrarily controlled by taking out the hydrogel membrane permeated with iodide ions at any time between 1 minute and 30 minutes at room temperature. .
이렇게 요오드화 이온이 침투된 하이드로겔 막을 상기 전해질화 용액에서 꺼내어 실온에서 건조시킴으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 전해질을 제조할 수 있다.The electrolyte of the dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention can be prepared by taking out the hydrogel membrane permeated with iodide ions from the electrolyte solution and drying it at room temperature.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하기로 하나, 이러한 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but these examples should not be construed as limiting the scope of the present invention.
실시예 1Example 1
탈이온수, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트를 각각 87.4 중량부, 12.19 중량부, 0.41 중량부의 비율로 준비하고, 탈이온수에 아크릴아미드와 소듐 알지네이트를 용해한 다음, 상기 용액 대비 0.12 중량부의 과황산암모늄과 상기 용액 대비 0.018 중량부를 추가로 용해하고, 진공챔버 내에 용액 내 기포가 제거될 때까지 유지하였다.Deionized water, acrylamide and sodium alginate were prepared in a ratio of 87.4 parts by weight, 12.19 parts by weight, and 0.41 parts by weight, respectively, and acrylamide and sodium alginate were dissolved in deionized water, and then 0.12 parts by weight of ammonium persulfate and the solution compared to the solution An additional 0.018 part by weight of the contrast was dissolved and maintained in a vacuum chamber until air bubbles in the solution were removed.
진공화가 완료된 상기 용액에 N,N,N',N'-테트라메틸렌디아민을 탈이온수, 아크릴아미드 및 소듐 알지네이트 혼합 용액 대비 0.034 중량부를 추가로 용해 후 5cm×5cm×5cm 아크릴 몰드에 5ml를 넣고, 50℃ 건조기에서 2시간 동안 열처리를 하되, 열처리 과정 중 UV 라이트를 조사하여, 두께 1mm의 하이드로겔 막을 성형하였다.After dissolving 0.034 parts by weight of N,N,N',N'-tetramethylenediamine compared to the mixed solution of deionized water, acrylamide and sodium alginate in the solution after evacuation is completed, 5ml is placed in a 5cm×5cm×5cm acrylic mold, Heat treatment was performed in a dryer at 50° C. for 2 hours, and UV light was irradiated during the heat treatment process to form a hydrogel film having a thickness of 1 mm.
한편, 탈이온수에 요오드 0.025M의 농도로, 요오드화 리튬을 0.025M의 농도로, 즉 탈이온수에 요오드와 요오드화 리튬을 0.05M의 농도로 용해하고, 용해 촉진을 위해 핫플레이트를 이용하여 40℃로 가열함과 동시에 마그네틱 바를 이용하여 저어주었다.Meanwhile, iodine and lithium iodide are dissolved in deionized water at a concentration of 0.025M and lithium iodide at a concentration of 0.025M, that is, iodine and lithium iodide are dissolved in deionized water at a concentration of 0.05M, and heated to 40° C. using a hot plate to promote dissolution. It was heated and stirred using a magnetic bar at the same time.
요오드와 요오드화 리튬이 용해된 전해질화 용액에 상기 성형된 하이드로겔 막을 침지시켜 20분 동안 담궈둔 후에 이를 꺼내어 실온에서 물기가 제거될 때까지 건조하였다.The molded hydrogel membrane was immersed in an electrolyte solution in which iodine and lithium iodide were dissolved and immersed for 20 minutes, and then it was taken out and dried at room temperature until the water was removed.
실험예Experimental example 1 One
위 실시예 1에 따라 제조한 하이드로겔 막은 이온전도도의 경우 같은 농도의 액체 전해질을 비교했을 때 50% ~ 100%의 이온 전도도를 나타내었다.In the case of ionic conductivity, the hydrogel membrane prepared according to Example 1 exhibited ionic conductivity of 50% to 100% when compared to a liquid electrolyte of the same concentration.
또한, 광투과성에 대하여 분광광도법을 이용하여 파장 600 nm에서 흡광도를 측정했을 때 하이드로겔 막 두께 2 mm에 대하여 광투과율 99.3 %을 보였다(도 3(a) 참조).In addition, when the absorbance was measured at a wavelength of 600 nm using a spectrophotometric method for light transmittance, the light transmittance was 99.3% for a hydrogel film thickness of 2 mm (see Fig. 3(a)).
또한, 접착력의 경우 40 g/cm2 이상을 보여줬으며, 신장력은 단면적 5cm2, 길이 5cm의 하이드로겔 필름과 비교해 보았을 때 3배 ~ 10배의 신장력 향상이 있음을 알 수 있었다(도 3(b) 참조).In addition, in the case of adhesion, 40 g/cm 2 It showed the above, and the elongation force was found to have an improvement in elongation force of 3 to 10 times when compared with a hydrogel film having a cross-sectional area of 5 cm 2 and a length of 5 cm (see FIG. 3(b)).
염료감응 태양전지의 제조방법Method for manufacturing dye-sensitized solar cell
본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 염료감응 태양전지의 전해질은 표면 접착력을 가져, 기 공지된 방법에 따라 제조된 작동전극(10)과 상대전극(20) 사이에 상기 염료감응 태양전지의 전해질을 개재하고, 상기 작동전극(10)과 상대전극(20)을 상호 압착함으로써, 염료감응 태양전지(1)는 제조될 수 있다.The electrolyte of the dye-sensitized solar cell prepared according to an embodiment of the present invention has surface adhesion, and thus the electrolyte of the dye-sensitized solar cell is between the working
이때, 상기 작동전극(10)은 기판 위에 전도성 물질(일 예로서 FTO 등)이 코팅된 전도성 기판의 일측 표면에 염료(일 예로서 N-719 등)(12)가 코팅된 금속산화물(11)을 포함한 광흡수층(13)을 가질 수 있다.At this time, the working
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. The description of the present invention is for illustrative purposes, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concept of the claims are included in the scope of the present invention. should be interpreted
1: 염료감응 태양전지
10: 작동전극
11: 금속산화물
12: 염료
13: 광흡수층
20: 상대전극
30: 전해질1: Dye-sensitized solar cell 10: Working electrode
11: metal oxide 12: dye
13: light absorption layer 20: counter electrode
30: electrolyte
Claims (8)
상기 하이드로겔 막에 요오드화 이온이 함침되도록, 요오드 또는 요오드화물이 함유된 전해질화 용액에 상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계; 및
상기 하이드로겔 막을 건조하는 단계;
를 포함하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법.providing a hydrogel membrane;
immersing the hydrogel membrane in an electrolyte solution containing iodine or iodide so that the hydrogel membrane is impregnated with iodide ions; and
drying the hydrogel membrane;
A method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell comprising a.
상기 하이드로겔 막을 마련하는 단계는,
수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고, 몰드에 캐스팅하여 제조하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법.The method of claim 1,
The step of preparing the hydrogel membrane,
A method for producing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell, characterized in that it is prepared by adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved, and casting to a mold.
상기 하이드로겔 막을 마련하는 단계는,
수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고, 두 개의 판재 사이에 상기 수용액을 주입하여 제조하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법.The method of claim 1,
The step of preparing the hydrogel membrane,
A method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell, comprising adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved, and injecting the aqueous solution between two plate materials.
상기 전해질화 용액은,
상기 요오드 또는 상기 요오드화물을 0.03 내지 2 M의 농도로 용해시킨 용액에 상기 하이드로겔 막을 침지시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법.The method of claim 1,
The electrolyte solution is
Method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell, characterized in that it is prepared by immersing the hydrogel membrane in a solution in which the iodine or the iodide is dissolved at a concentration of 0.03 to 2 M.
상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계는,
상기 하이드로겔 막을 상기 전해질화 용액에 침지시킨 후 실온에서 1분 내지 30분 동안 대기하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법.5. The method of claim 4,
The step of immersing the hydrogel membrane,
The method for preparing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell, characterized in that after immersing the hydrogel membrane in the electrolyte solution and waiting for 1 to 30 minutes at room temperature.
상기 하이드로겔 막을 마련하는 단계는,
수용성고분자와 가교제가 용해된 수용액에 중합개시제 및 가속제를 첨가하고, 두 개의 판재 사이에 상기 수용액을 주입하여 제조하는 것을 특징으로 하고,
상기 하이드로겔 막을 침지시키는 단계는,
상기 두 개의 판재 중 어느 하나를 제거한 후 상기 전해질화 용액에 침지시킨 후 실온에서 1분 내지 30분 동안 대기하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 전해질 제조방법.5. The method of claim 4,
The step of preparing the hydrogel membrane,
It is characterized in that it is prepared by adding a polymerization initiator and an accelerator to an aqueous solution in which a water-soluble polymer and a crosslinking agent are dissolved, and injecting the aqueous solution between two plates,
The step of immersing the hydrogel membrane,
Method for producing an electrolyte for a dye-sensitized solar cell, characterized in that after removing any one of the two plate materials, immersing in the electrolyte solution, and waiting for 1 minute to 30 minutes at room temperature.
상기 작동전극과 대향하여 배설된 상대전극;
상기 작동전극과 상기 상대전극 사이에 개재되되, 상기 제 5 항에 따른 전해질; 및
상기 작동전극과 상기 전해질 사이에 개재되되, 염료가 흡착된 금속산화물을 포함한 광흡수층;
을 포함하는 염료감응 태양전지.working electrode;
a counter electrode disposed to face the working electrode;
interposed between the working electrode and the counter electrode, the electrolyte according to claim 5; and
a light absorption layer interposed between the working electrode and the electrolyte, the light absorbing layer including a metal oxide to which a dye is adsorbed;
A dye-sensitized solar cell comprising a.
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| KR1020200023515A KR102399761B1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Electrolyte of dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102399761B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023140455A1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | 숙명여자대학교산학협력단 | Electrolyte for dye-sensitized solar cell, and preparation method therefor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006073487A (en) | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Erekuseru Kk | Counterelectrode for dye-sensitized solar cell, manufacturing method thereof, and dye-sensitized solar cell |
| KR100722085B1 (en) | 2005-09-12 | 2007-05-25 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell comprising CNTs formed by using electrophoretic deposition and its fabrication method |
| JP2012021212A (en) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Fujimori Kogyo Co Ltd | Electron supplier |
| KR20190015642A (en) | 2014-12-19 | 2019-02-13 | 커먼웰쓰 사이언티픽 앤 인더스트리알 리서치 오거니제이션 | Process of forming a photoactive layer of an optoelectronic device |
-
2020
- 2020-02-26 KR KR1020200023515A patent/KR102399761B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006073487A (en) | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Erekuseru Kk | Counterelectrode for dye-sensitized solar cell, manufacturing method thereof, and dye-sensitized solar cell |
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| KR20190015642A (en) | 2014-12-19 | 2019-02-13 | 커먼웰쓰 사이언티픽 앤 인더스트리알 리서치 오거니제이션 | Process of forming a photoactive layer of an optoelectronic device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| H. Koo et al., ‘Regenerable Photovoltaic Devices with a Hydrogel-Embedded Microvascular Network’, SCIENTIFIC REPORTS, DOI:10.1038 (2013.08.05.) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023140455A1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | 숙명여자대학교산학협력단 | Electrolyte for dye-sensitized solar cell, and preparation method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102399761B1 (en) | 2022-05-18 |
| KR102399761B9 (en) | 2022-12-05 |
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