다공성 폴리아닐린/캄포르술폰산 나노 구조체의 제조와 고성능 연료감응형 태양전지에의 응용
Fabrication of porous PANI/CSA nanostructures and its application to high-performance DSSCs
특허 요약
본 발명은 열분해가 가능한 화합물을 기공 형성제로 이용하여 다공성을 지니는 폴리아닐린/캄포르술폰산 나노 구조체의 제조에 관한 것으로, 기공 형성제(porogen)의 종류 및 양을 조절함으로써 다양한 크기 및 형태의 기공 형성이 가능한 폴리아닐린/캄포르술폰산 나노 구조체를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 연료감응형 태양전지용 상대전극으로 사용시 증가된 표면적에 의한 획기적인 성능 향상의 가능성도 제시하였다. 본 발명에 따르면, 제조 가능한 다공성 폴리아닐린/캄포르술폰산 나노 구조체는 기공 형성제의 열분해 시 발생하는 기체들로 인하여 간단한 기공의 형성이 가능할 뿐 아니라, 기공의 형성으로 인하여 전극과 레독스 전해질(redox electrolyte) 간의 접촉 표면적 (contact surface area)이 증가하게 되고, 궁극적으로는 상기의 향상된 표면적으로 인하여 전기촉매적 활동도(electro-catalytic activity) 및 광촉매적 활동도(photo-catalytic activity)가 증가된다는 장점을 갖는다. 또한 응용 분야 측면에서, 본 발명에서 제조될 수 있는 폴리아닐린/캄포르술폰산 나노구조체는 백금(Pt, platinum)을 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide) 전극 위에 도포하여 사용하는 기존의 연료감응형 태양전지용 상대전극과 비교하였을 때에, 99.7%에 ...(이하생략)
청구항
번호청구항
1

전도성 고분자에 기공 형성제를 첨가하여 유기용액에 분산 및 정제시키는 단계; 및,상기 전도성 고분자 용액을 유리 지지체 위에 박막 형태로 도포시키고, 다공성의 전도성 고분자 나노 구조체로 제조하는 단계; 및,상기 전도성 고분자 나노구조체를 연료감응형 태양전지용 상대전극으로 조립하고, 기공 형성제의 종류와 양에 따른 전기 전도도, 전기 촉매적 활동도, 광자수 대비 전자 변환 효율, 전력 변환 효율을 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료감응형 태양전지의 제조 방법.

2

제1항에 있어서, 이용하는 전도성 고분자가 폴리(3,4-에틸렌디옥시씨오펜) (PEDOT, poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜):폴리(4-스티렌술포네이트) (PEDOT:PSS, poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린, 폴리아닐린/캄포르술폰산 (PANI:CSA, polyaniline:camphorsulfonic acid), 폴리아닐린:폴리(4-스티렌술포네이트) (PANI:PSS, polyaniline:poly(4-styrenesulfonate)), 폴리피롤 (PPy, polypyrrole), 폴리싸이오펜(PT, polythiophene)인 것을 특징으로 하는 연료감응형 태양전지의 제조 방법.

3

제1항에 있어서, 이용하는 기공 형성제가 과산화벤조일,(BPO, benzoylperoxide), 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN, 2,2'-azobisisobutyronitrile), 아조비스-(2-메틸부티로니트릴) (AMBN, 2,2'-azobis-(2-methylbutyronitrile), 아조비스프로피온아마이드 디하이드로클로리드(2,2'-azobis(propionamidine) dihydrochrolide) 등의 아조화합물 및 중탄산암모늄 (AB, ammonum bicarbonate), 싸이클로덱스트린 (cyclodextrin)인 것을 특징으로 하는 연료감응형 태양전지의 제조 방법.

4

제1항에 있어서, 이용하는 기공 형성제가 과산화벤조일,(BPO, benzoylperoxide), 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN, 2,2'-azobisisobutyronitrile), 아조비스-(2-메틸부티로니트릴) (AMBN, 2,2'-azobis-(2-methylbutyronitrile), 아조비스프로피온아마이드 디하이드로클로리드(2,2'-azobis(propionamidine) dihydrochrolide) 등의 아조화합물 및 중탄산암모늄 (AB, ammonum bicarbonate), 싸이클로덱스트린 (cyclodextrin)인 것을 특징으로 하며, 첨가되는 상기의 기공 형성제의 양을 1 마이크로몰(μm, micromol) 내지 100 몰(mol)로 첨가하여 제조되는 나노구조체의 기공 크기가 약 1 에서 1000 나노미터의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 연료감응형 태양전지의 제조 방법.