무전해 수소생산을 위한 페로브스카이트 기반 무선-태양광 물분해 장치 및 이의 제조방법
PEROVSKITE-BASED WIRELESS SOLAR WATER SPLITTING DEVICE FOR HYDROGEN PRODUCTION AND PREPARATION METHOD THEREFOR
특허 요약
본 발명은 태양에너지로부터 수소를 생산하는 장치에 관한 것으로, 무선(wireless) 구조의 태양광 물분해 장치를 구성하여 변환 효율을 높인 수소 생산 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무선 태양광 물분해 수소 생산 장치는 우수한 수소 생산 효율을 가지고, 전체 소자 비용면에서 유리하며, 무선 형태의 컴팩트한 구조적 장점을 가진다.
청구항
번호청구항
1

전도성 기판;상기 전도성 기판 상의 일측면에 형성되고, 상기 기판 상 제1광흡수층, 상기 제1광흡수층 상 제2광흡수층 및 상기 제2광흡수층 상 정공수송층을 포함하여 형성된 태양전지부;상기 태양전지부 상의 광산화전극; 상기 광산화전극과 동일한 방향에 위치하도록 상기 전도성 기판 상의 태양전지부가 형성되지 않은 다른 일측면에 형성된 광환원전극; 및상기 태양전지부와 광환원전극을 구획하고 상기 광산화전극에서 물분해 산화반응이 이루어지는 일부분을 제외한 광산화전극의 나머지 부분과 상기 태양전지부를 둘러싸도록 형성되는 절연부;를 포함하는 태양광 물분해 수소 생산 장치로,상기 광산화전극은 상기 태양전지부 상 직접 부착되어 별도의 연결선 없이 태양전지부에서 생산된 정공을 받아 물분해 산화반응이 일어나는 것이며,상기 광환원전극은 하단의 전도성 기판을 통해 별도의 연결선 없이 태양전지부에서 생산된 전자를 받아 수소 환원반응이 일어나는 것인, 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치.

2

삭제

3

제1항에 있어서,상기 제1 광흡수층은 티타늄, 철, 텅스텐 및 바나듐 중 하나 이상의 산화물을 포함하는 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치.

4

제1항에 있어서,상기 제2 광흡수층은 페로브스카이트를 포함하는 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치.

5

제1항에 있어서,상기 정공수송층은 Spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, P3HT, PTAA, V2O5, NiO, WO3, MoO3로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치.

6

제1항에 있어서,상기 태양광 물분해 수소 생산 장치는 상기 전도성 기판을 최상단으로 하여 물에 부유 가능한 것인 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치.

7

제6항에 있어서,상기 태양광 물분해 수소 생산 장치는 물에 부유하였을 때, 상기 광환원전극 및 광산화전극은 물과 접촉하는 면이 동일하게 아래쪽으로 향한 것인 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치.

8

태양광 물분해 수소 생산 장치의 제조방법으로,전도성 기판을 준비하는 단계;상기 전도성 기판 상 제1광흡수층 전구체물질을 코팅하여 제1광흡수층을 형성하는 단계, 상기 제1광흡수층 상 제2광흡수층 전구체물질을 코팅하여 제2광흡수층을 형성하는 단계 및 상기 제2광흡수층 상 정공수송층 전구체물질을 코팅하여 정공수송층을 형성하는 단계를 포함하여, 태양전지부를 상기 전도성 기판 상의 일 측면에 형성하는 단계;상기 태양전지부 상에 광산화전극 물질을 증착시켜 광산화전극을 형성하는 단계;상기 광산화전극과 동일한 방향에 위치하도록 상기 전도성 기판 상의 태양전지부가 형성되지 않은 다른 일측면에 광환원전극 물질을 증착시켜 광환원전극을 형성하는 단계; 및상기 태양전지부와 광환원전극을 구획하고 상기 광산화전극에서 물분해 산화반응이 이루어지는 일부분을 제외한 광산화전극의 나머지 부분과 상기 태양전지부를 둘러싸도록 절연물질로 코팅하는 단계;를 포함하며,상기 광산화전극은 상기 태양전지부 상 직접 부착되어 별도의 연결선 없이 태양전지부에서 생산된 정공을 받아 물분해 산화반응이 일어나는 것이며,상기 광환원전극은 하단의 전도성 기판을 통해 별도의 연결선 없이 태양전지부에서 생산된 전자를 받아 수소 환원반응이 일어나는 것인, 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치의 제조방법.

9

삭제

10

제8항에 있어서,상기 제1광흡수층 전구체 물질 및 제2광흡수층 전구체 물질에서 선택되는 어느 하나 이상의 전구체 물질의 각 코팅 단계 이후에 50 내지 500℃, 10분 내지 5시간 동안 어닐링하는 단계;를 더 포함하는 것인 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치의 제조방법.

11

제8항에 있어서,상기 제1 광흡수층은 티타늄, 철, 텅스텐 및 바나듐 중 하나 이상의 산화물을 포함하는 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치의 제조방법.

12

제8항에 있어서,상기 제2 광흡수층은 페로브스카이트를 포함하는 무선(wireless) 태양광 물분해 수소 생산 장치의 제조방법.