염료감응 태양전지용 3차원 구조의 광전극 및 이것의 제조방법
THREE-DIMENSIONAL ELECTRODE ON DYE-SENSITIZED SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
특허 요약
본 발명은 무기물 나노입자를 포함하는 염료감응 태양전지용 광전극으로서, 상기 광전극의 표면에 3차원 구조의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극에 관한 것이다. 본 발명의 3차원 구조의 염료감응 태양전지용 광전극은 기존의 평평한 2차원 구조에서 마이크론 크기의 패턴들로 이루어진 3차원 구조로 구현함으로써, 전반사 및 빛 경로 길어짐 효과를 유발하고 빛 흡수율이 효과적으로 향상된 새로운 광전극을 제공한다.
청구항
번호청구항
1

무기물 나노입자를 포함하는 염료감응 태양전지용 광전극으로서, 상기 광전극의 표면에 3차원 구조의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

2

제1항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 규칙 형태인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

3

제1항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 불규칙 형태인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

4

제2항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 렌즈형, 원통형, 프리즘형, 피라미드형 또는 역피라미드형인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

5

제3항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 피라미드형인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

6

제1항에 있어서, 상기 무기물 나노입자는 TiO2, ZnO, SnO2, WO3, CdSe, CdS 및 GaAs로 구성된 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

7

제1항에 있어서, 상기 무기물 나노입자의 직경은 5~100 ㎚인 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지용 광전극.

8

제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전극은 그 위에 산란층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극.

9

(1) 3차원 구조의 패턴의 몰드를 제작하는 단계; (2) 무기물 나노입자 페이스트를 전도성 기판 위에 코팅하는 단계; (3) 상기 3차원 구조의 패턴의 몰드를 상기 코팅된 무기물 나노입자 페이스트 위에 임프린팅 하는 단계; (4) 상기 3차원 구조의 패턴의 몰드-무기물 나노입자 페이스트를 20 ~ 100 ℃ 온도에서 어닐링 하여 3차원 구조의 나노입자층을 형성시키는 단계; (5) 상기 3차원 구조의 패턴의 몰드를 상기 3차원 구조의 나노입자층으로부터 제거하는 단계; 및 (6) 상기 3차원 구조의 나노입자층을 약 200 ℃ 이상의 온도에서 처리하는 단계를 포함하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

10

제9항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 규칙 형태인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

11

제9항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 불규칙 형태인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

12

제10항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 렌즈형, 원통형, 프리즘형, 피라미드형 또는 역피라미드형인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

13

제11항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴은 피라미드형인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

14

제12항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴이 렌즈형 또는 원통형인 경우에, 상기 3차원 구조의 패턴의 몰드는 노광 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조방법.

15

제12항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴이 프리즘형, 피라미드형, 또는 역피라미드형인 경우에, 상기 3차원 구조의 패턴의 몰드는 마이크로 머시닝 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조방법.

16

제11항에 있어서, 상기 3차원 구조의 패턴의 몰드는 습식 식각 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

17

제9항에 있어서, 상기 무기물 나노입자 페이스트는 TiO2, ZnO, SnO2, WO3, CdSe, CdS 및 GaAs로 구성된 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

18

제9항에 있어서, 상기 무기물 나노입자의 직경은 5~100 ㎛인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

19

제9항에 있어서, (6) 단계 이후에 상기 광전극 위에 산란층을 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

20

제19항에 있어서, 상기 산란층을 추가하는 단계는, 상기 3차원 구조의 나노입자층 위에 무기물 나노입자 페이스트를 코팅하는 단계; 및 상기 무기물 나노입자 페이스트가 코팅된 3차원 구조의 나노입자층을 고온에서 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 광전극의 제조 방법.

21

제9항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조되는 염료감응 태양전지용 3차원 구조의 광전극.

22

제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 광전극을 포함하는 염료감응 태양전지.

23

제21항에 따른 광전극을 포함하는 염료감응 태양전지.