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KR101065385B1 - Electrode substrate, manufacturing method thereof and photoelectric conversion element comprising the same - Google Patents

Electrode substrate, manufacturing method thereof and photoelectric conversion element comprising the same Download PDF

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KR101065385B1
KR101065385B1 KR1020100051311A KR20100051311A KR101065385B1 KR 101065385 B1 KR101065385 B1 KR 101065385B1 KR 1020100051311 A KR1020100051311 A KR 1020100051311A KR 20100051311 A KR20100051311 A KR 20100051311A KR 101065385 B1 KR101065385 B1 KR 101065385B1
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요시타카 테라오
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Abstract

투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극 및 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 포함하는 광전 변환 소자용 전극기판을 제공한다. 상기 피복층은 상기 집전전극의 표면에 유리 페이스트 조성물을 도포하고 소성하여 형성한 것이고, 상기 피복층의 두께를 a ㎛, 상기 소성에 의해 상기 피복층에 발생하는 기공의 최대길이를 b ㎛라 하면, b ≤ 0.5a를 만족한다.Provided is an electrode substrate for a photoelectric conversion element including a current collecting electrode provided on a transparent conductive substrate and a coating layer covering a surface of the current collecting electrode. The coating layer is formed by coating and baking a glass paste composition on the surface of the current collecting electrode, and when the thickness of the coating layer is a μm and the maximum length of pores generated in the coating layer by the firing is b μm, b ≦ 0.5a is satisfied.

Description

전극기판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광전 변환 소자{ELECTRODE SUBSTRATE, METHOD OF PREPARING THE SAME, AND PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE INCLUDING THE SAME}Electrode substrate, manufacturing method thereof, and photoelectric conversion element including the same TECHNICAL FIELD [0001] AND PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 기재는 전극기판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광전 변환 소자에 관한 것이다.The present disclosure relates to an electrode substrate, a method of manufacturing the same, and a photoelectric conversion element including the same.

최근 환경부하가 작은 클린에너지로서, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 등의 광전 변환 소자의 연구 개발이 활발하게 행하여지고 있다.In recent years, research and development of photoelectric conversion elements, such as solar cells which convert light energy into electrical energy, have been actively performed as clean energy having a small environmental load.

태양 전지로서는, 단결정 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지, 비정질 실리콘 태양 전지 등의 실리콘계 태양 전지나, 실리콘 대신 텔루륨화 카드뮴이나 셀렌화 인듐 구리 등의 화합물 반도체를 이용한 화합물 반도체 태양 전지 등이 실용화되거나, 또는 연구 개발의 대상이 되고 있다.Examples of the solar cell include silicon-based solar cells such as monocrystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, and amorphous silicon solar cells, and compound semiconductor solar cells using compound semiconductors such as cadmium telluride or indium copper selenide instead of silicon. It is targeted for research and development.

그러나, 이러한 태양 전지를 보급하기 위해서는, 제조 비용이 고가이며 원재료확보가 곤란하고, 에너지 회수 시간이 길다는 점 등의 문제점을 극복할 필요가 있다.However, in order to spread such solar cells, it is necessary to overcome problems such as high production costs, difficulty in securing raw materials, and long energy recovery time.

한편, 소자의 대면적화나 저가격화를 지향한 유기재료를 이용한 태양 전지도 지금까지 많이 제안되어 있지만, 변환 효율이나 내구성이 낮은 문제가 있었다.On the other hand, many solar cells using organic materials aiming at large area and low price of devices have been proposed so far, but there is a problem of low conversion efficiency and low durability.

이러한 상황에서, 색소에 의해 증감된 반도체 다공질체를 이용한 색소 증감 태양 전지가 개발되어 있다(예를 들면, 비특허문헌 1, 특허문헌 1 참조).In such a situation, the dye-sensitized solar cell using the semiconductor porous body sensitized with the dye is developed (for example, refer nonpatent literature 1, patent document 1).

이 색소 증감 태양 전지로서, 현재 주된 연구 개발의 대상이 되고 있는 것은, 다공성의 산화 티탄 박막의 표면에 색소를 고정한, 소위 그라첼 전지(Gratzel cell)라고 불리는 것이다.As a dye-sensitized solar cell, what is currently the subject of research and development is what is called a grazel cell which fixed the pigment | dye on the surface of the porous titanium oxide thin film.

그라첼 전지는, 루테늄 착체 색소에 의해 분광 증감된 산화 티탄 다공질 박막층을 작용 전극으로 하고, 그 위에 요소를 주체로 하는 전해질 층 및 상대 전극을 적층한 색소 증감형의 광전 변환 전지이다.A grachel battery is a dye-sensitized photoelectric conversion battery in which a porous titanium oxide thin film layer spectrally sensitized with a ruthenium complex dye is used as a working electrode, and an electrolyte layer and a counter electrode mainly composed of urea are stacked thereon.

상기 그라첼 전지의 첫번째 이점은, 산화 티탄 등의 저렴한 산화물 반도체를 이용하기 때문에, 저렴한 광전 변환 소자를 제공할 수 있다는 점이고, 두번째 이점은, 이용할 수 있는 루테늄 착체 색소가 가시광선 영역을 폭넓게 흡수함으로써, 비교적 높은 변환 효율을 얻을 수 있다는 점이다.The first advantage of the Gratzel battery is that it is possible to provide an inexpensive photoelectric conversion element because of the use of an inexpensive oxide semiconductor such as titanium oxide, and the second advantage is that the ruthenium complex dyes available can absorb a wide range of visible light. In other words, relatively high conversion efficiency can be obtained.

또한, 이러한 방식의 색소 증감 태양 전지에서는, 최근 12%를 넘는 변환 효율도 보고되어, 실리콘계 태양 전지와 비교해도 충분한 실용성이 확보되고 있다.In addition, in such a dye-sensitized solar cell, conversion efficiency exceeding 12% has also been reported recently, and sufficient practicality is ensured even when compared with a silicon-based solar cell.

그러나, 일반적으로, 태양 전지 등의 광전 변환 소자를 대면적화할 경우에는, 발생한 전류가 투명전극 등의 비교적 도전성이 낮은 기재에서 줄(Joule) 열로 변환되어버리기 때문에, 광전변환 효율이 낮아지는 문제가 생긴다.In general, however, when a large area of a photoelectric conversion element such as a solar cell is increased, the generated current is converted into Joule heat in a relatively low-conductivity substrate such as a transparent electrode, thereby reducing the photoelectric conversion efficiency. Occurs.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 은이나 구리 등의 고도전성의 금속배선을 그리드 형으로 형성해서 집전전극(그리드(grid)전극)을 구비함으로써 전기 에너지의 손실을 저감시키려는 시도가 각종 태양 전지에서 이루어지고 있다.In order to solve this problem, attempts have been made in various solar cells to reduce the loss of electrical energy by forming a highly conductive metal wiring such as silver or copper in a grid and having a collecting electrode (grid electrode). have.

다만, 이러한 집전전극을 색소 증감 태양 전지에 설치할 경우에는, 형성한 집전전극이 요소를 함유하는 전해질 용액에 의해 부식되는 것을 방지할 필요가 있다.However, when such a collector electrode is provided in a dye-sensitized solar cell, it is necessary to prevent the formed collector electrode from being corroded by the electrolyte solution containing urea.

이러한 관점에서, 집전전극을 형성한 후, 집전전극의 주위를 저융점의 유리 재료로 피복 또는 보호하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조).From such a viewpoint, after forming a collector electrode, the technique of covering or protecting the circumference | surroundings of a collector electrode with the glass material of low melting point is proposed (for example, refer patent document 2 and patent document 3).

또한, 집전전극을 피복하는 피복층을 복수개 구조로 하거나(예를 들면, 특허문헌 4 참조), 피복층을 형성하지 않고 집전전극 자체를 우수한 내전해액성을 가지는 재료로 하는(예를 들면, 특허문헌 5 참조) 기술도 제안되어 있다.Further, a plurality of coating layers covering the current collecting electrodes may be configured (for example, refer to Patent Document 4), or the current collecting electrodes themselves may be made of a material having excellent electrolyte resistance without forming a coating layer (for example, Patent Document 5). A technique is also proposed.

또한, 집전전극을 피복하는 피복층을 형성하는 유리 재료로서 기판과의 선팽창계수의 차이가 적은 재료를 이용함으로써, 피복층에 크랙(갈라짐)이 발생하지 않도록 하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 6 참조).Moreover, the technique which prevents a crack from generate | occur | producing in a coating layer is proposed by using the material with which the difference of the linear expansion coefficient with a board | substrate is small as a glass material which forms the coating layer which coats a collector electrode (for example, patent) See Document 6).

그러나, 특허문헌 2 및 3에 기재된 기술에서는 충분한 내전해액성이 얻어지지 않는 경우가 있었다.However, in the technique of patent documents 2 and 3, sufficient electrolyte resistance may not be obtained in some cases.

특허문헌 4에 기재된 기술에서는 태양 전지의 구조가 복잡해지는 문제가 있었고, 특허문헌 5에 기재된 기술에서는 우수한 내전해액성을 가지는 재료가 높은 저항을 가지기 때문에, 태양 전지의 특성을 저하하는 문제가 있었다.In the technique described in Patent Literature 4, there was a problem in which the structure of the solar cell became complicated. In the technique described in Patent Literature 5, the material having excellent electrolyte resistance had a high resistance, which caused a problem of deteriorating the characteristics of the solar cell.

또한, 특허문헌 6에 기재된 기술에서는 피복층에 사용하는 유리 재료의 소성 후에 피복층에 응력이 생겨서 크랙이 발생하는 경우가 있었다.Moreover, in the technique of patent document 6, the stress may generate | occur | produce in a coating layer after baking of the glass material used for a coating layer, and the crack may generate | occur | produce.

이와 같이 종래의 기술은 피복층에의 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 없었다.As described above, the conventional technique could not effectively prevent the occurrence of cracks in the coating layer.

특허문헌 1: 미국 특허 제4927721호 명세서Patent Document 1: US Patent No. 4927721

특허문헌 2: 일본 특허 공개 2004-164970호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2004-164970

특허문헌 3: 일본 특허 공개 2006-261090호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2006-261090

특허문헌 4: 일본 특허 공개 2006-261089호 공보Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-261089

특허문헌 5: 일본 특허 공개 2008-117782호 공보Patent Document 5: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-117782

특허문헌 6: 일본 특허 공개 2008-177022호 공보Patent Document 6: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-177022

비특허문헌 1: 미카엘 그라첼(M.Gratzel) 등, 네이처(Nature)지, 제353호, 737페이지 내지 740페이지, 1991년[Non-Patent Document 1] Michael Gratzel et al., Nature, No. 353, pp. 737-740, 1991

집전전극을 피복하는 피복층의 크랙의 발생을 방지하고, 충분한 내전해액성을 확보할 수 있는 광전 변환 소자용 전극기판을 제공한다.Provided is an electrode substrate for a photoelectric conversion element which can prevent the occurrence of cracks in a coating layer covering a current collecting electrode and ensure sufficient electrolyte resistance.

상기 광전 변환 소자용 전극기판을 포함하는 광전 변환 소자를 제공한다.Provided is a photoelectric conversion element including the electrode substrate for the photoelectric conversion element.

상기 전극 기판의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing the electrode substrate.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 피복층의 형성에 유리 재료를 사용했을 때의 크랙(유리의 갈라짐)의 발생에는 유리 재료와 기재와의 선팽창계수의 차이뿐만 아니라, 유리 재료의 소성 시에 피복층에 발생하는 기공이 크게 영향을 미치는 것을 발견했다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of repeating research in order to solve the said subject, when a glass material is used for formation of a coating layer, not only the difference of the linear expansion coefficient of a glass material and a base material but also a glass material arises in the generation of the crack (glass splitting). It was found that the pores generated in the coating layer greatly influenced upon firing.

다시 말해, 유리 재료의 소성 후에 피복층에 존재하는 기공의 크기에 따라, 이러한 기공을 기점으로 태양 전지 등의 광전 변환 소자의 제작 시에 피복층에 크랙이 생기는 경우가 있다.In other words, depending on the size of the pores present in the coating layer after firing of the glass material, cracks may occur in the coating layer during the production of photoelectric conversion elements such as solar cells starting from such pores.

이 검토 결과로, 본 발명자들은 유리 재료의 소성 시에 피복층에 발생하는 기공의 크기를 제어함으로써, 피복층의 크랙의 발생을 방지할 수 있음을 발견하고, 이에 따라 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of this study, the present inventors found that by controlling the size of pores generated in the coating layer at the time of firing the glass material, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the coating layer, thus completing the present invention.

본 발명의 일 측면에 따르면 투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극 및 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 포함하는 광전 변환 소자용 전극기판을 제공하며, 상기 피복층은 상기 집전전극의 표면에 유리 페이스트 조성물을 도포하고 소성하여 형성한 것이고, 상기 피복층의 두께를 a ㎛, 상기 소성에 의해 상기 피복층에 발생하는 기공의 최대길이를 b ㎛라 하면, b≤0.5a를 만족한다.According to an aspect of the present invention there is provided an electrode substrate for a photoelectric conversion element comprising a current collecting electrode provided on a transparent conductive substrate and a coating layer covering the surface of the current collecting electrode, the coating layer is a glass paste composition on the surface of the current collecting electrode It is formed by coating and firing. When the thickness of the coating layer is a µm and the maximum length of pores generated in the coating layer by the firing is b µm, b≤0.5a is satisfied.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극 및 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 구비하는 광전 변환 소자용 전극기판을 제공하며, 상기 피복층은 상기 집전전극의 표면에 유리 페이스트 조성물을 도포하고 소성하여 형성한 것이고, 상기 소성에 의해 상기 피복층에 발생하는 기공의 최대 길이는 10 ㎛ 이하이다.According to another aspect of the invention there is provided an electrode substrate for a photoelectric conversion element having a current collector electrode provided on the transparent conductive substrate and a coating layer covering the surface of the current collector electrode, the coating layer is a glass paste composition on the surface of the current collector electrode Is formed by coating and firing, and the maximum length of pores generated in the coating layer by the firing is 10 µm or less.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 상기 전극기판을 포함하는 광전 변환 소자를 제공한다.According to another aspect of the invention provides a photoelectric conversion element comprising the electrode substrate.

상기 광전 변환 소자는 색소 증감 태양 전지일 수 있다.The photoelectric conversion element may be a dye-sensitized solar cell.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극의 표면에, 유리 프릿, 바인더 수지 및 유기 용제를 포함하는 유리 페이스트 조성물을 도포한 후, 상기 유리 페이스트 조성물을 상기 유리 프릿의 연화점(Softening temperature, Ts)℃ 이상 연화점+40(Ts+40)℃ 미만의 온도로 소성하여 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 형성하는 단계를 포함하는 전극기판의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the invention after applying a glass paste composition comprising a glass frit, a binder resin and an organic solvent on the surface of the current collecting electrode provided on a transparent conductive substrate, the glass paste composition is a softening point of the glass frit ( Softening temperature (Ts) ℃ It provides a method for producing an electrode substrate comprising the step of baking at a temperature of less than the softening point + 40 (Ts + 40) ℃ to cover the surface of the current collecting electrode.

상기 전극기판의 제조 방법에서, 상기 소성 온도에 도달하기 전에, 상기 바인더 수지의 소실 온도(℃) 이상 상기 유리 프릿의 연화점(Ts)℃ 이하의 온도로 5분 이상 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the electrode substrate, before reaching the firing temperature, the method may further include maintaining at least 5 minutes at the temperature of the disappearance temperature (° C) of the binder resin or more below the softening point (Ts) ° C of the glass frit. have.

기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other aspects of the present invention are included in the following detailed description.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 집전전극을 포함하는 광전 변환 소자용 전극기판, 이의 제조 방법, 및 상기 광전 변환 소자용 전극기판을 포함하는 광전변환 소자에 있어서, 유리 페이스트 조성물의 소성에 의해 피복층에 발생하는 기공의 최대 길이를 피복층의 두께의 절반 이하, 또는 10 ㎛ 이하로 함으로써, 집전전극을 피복하는 피복층의 크랙의 발생을 방지하고, 충분한 내전해액성을 확보하는 것이 가능하게 된다. According to an embodiment of the present invention, in the photoelectric conversion element electrode substrate including a current collecting electrode, a method of manufacturing the same, and the photoelectric conversion element including the photoelectric conversion element electrode substrate, the coating layer by firing the glass paste composition By setting the maximum length of the pores to be less than or equal to half of the thickness of the coating layer or 10 μm or less, it is possible to prevent the occurrence of cracking of the coating layer covering the current collecting electrode and to secure sufficient electrolyte resistance.

이에 따라 이러한 전극기판을 포함하는 광전 변환 소자의 고효율화 및 긴 수명화를 달성할 수 있다.Accordingly, high efficiency and long life of the photoelectric conversion element including the electrode substrate can be achieved.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자의 전체구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 무기금속산화물 반도체에 색소가 연결된 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극기판의 구조를 나타내는 설명도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 나타낸 전극기판에 형성된 피복층의 구조를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물의 소성 프로필을 나타내는 그래프이다.
도 6a는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 6b는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 6c는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 6d는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 6e는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 6f는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도7a는 전처리 공정을 추가하지 않았을 경우의 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 7b는 전처리 공정을 추가했을 경우의 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 8a는 집전전극에 부식이 생긴 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 8b는 집전전극에 부식이 생긴 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 광전변환 셀의 변환 효율(η)과 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
1 is an explanatory view showing the overall configuration of a photoelectric conversion element according to an embodiment of the present invention.
2 is an explanatory diagram schematically showing a state in which a dye is connected to an inorganic metal oxide semiconductor.
3 is an explanatory diagram showing a structure of an electrode substrate according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are explanatory views showing the structure of the coating layer formed on the electrode substrate shown in FIG.
5 is a graph showing the firing profile of the glass paste composition according to an embodiment of the present invention.
6A is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing.
6B is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing.
6C is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing.
6D is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing.
6E is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing.
6F is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing.
Fig. 7A is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing when no pretreatment step is added.
7B is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing when a pretreatment step is added.
8A is a micrograph showing an example of a state in which corrosion occurs in the current collecting electrode.
8B is a micrograph showing an example of a state in which corrosion occurs in the current collecting electrode.
9 is a graph showing the relationship between the conversion efficiency η and time of the photoelectric conversion cells according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명이 바람직한 구현예에 대해서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described in detail, referring an accompanying drawing.

한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 중복 설명을 생략한다.In addition, in this specification and drawing, the same code | symbol is attached | subjected about the component which has a substantially same functional structure, and duplication description is abbreviate | omitted.

[제1 구현예][First Embodiment]

(광전 변환 소자의 전체구성에 대해서)(Overall Configuration of Photoelectric Conversion Element)

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전변환 소자의 전체구성에 대하여 설명한다.First, referring to Figures 1 and 2, the overall configuration of a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)의 전체구성을 나타내는 설명도이다.1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a photoelectric conversion element 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2는 무기금속산화물 반도체에 색소가 연결된 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.2 is an explanatory diagram schematically showing a state in which a dye is connected to an inorganic metal oxide semiconductor.

한편, 이하에서는 광전 변환 소자(1)로서, 도 1에 나타낸 것 같은 그라첼 전지를 포함하는 색소 증감 태양 전지를 예로 들어서 설명한다.In addition, below, the dye-sensitized solar cell containing the grachel cell as shown in FIG. 1 as a photoelectric conversion element 1 is demonstrated as an example.

도 1 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)는 2개의 기판(2), 2개의 전극기판(10), 광전극(3), 상대 전극(4), 전해질 용액(5), 스페이서(6) 및 인출 도선(7)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a photoelectric conversion element 1 according to an exemplary embodiment of the present invention includes two substrates 2, two electrode substrates 10, a photoelectrode 3, a counter electrode 4, Electrolyte solution 5, spacer 6, and lead wire 7;

<기판에 대해서><About board>

2개의 기판(2)은 소정의 간격을 두고 서로 대향해서 배치된다.The two substrates 2 are arranged to face each other at predetermined intervals.

이러한 기판(2)의 재질로서는, 광전 변환 소자(1)의 외부에서의 광(태양광 등)의 가시광선 영역으로부터 근적외선 영역에 대하여 광흡수가 적은 투명한 재료이면 특별히 한정되지 않는다.The material of the substrate 2 is not particularly limited as long as it is a transparent material having a low light absorption from the visible light region of the light (sunlight, etc.) outside the photoelectric conversion element 1 to the near infrared region.

상기 기판(2)의 재질로서는, 예를 들면, 석영, 보통 유리, BK7, 납 유리 등의 유리 기재나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐부티레이트, 폴리프로필렌, 테트라아세틸셀룰로오스, 신디오택틱 폴리스티렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리설폰, 폴리에스테르설폰, 폴리에테르이미드, 환형 폴리올레핀, 브롬화 페녹시, 염화비닐 등의 수지 기재 등을 들 수 있다.As a material of the said board | substrate 2, For example, glass base materials, such as quartz, ordinary glass, BK7, and lead glass, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, polyester, polyethylene, polycarbonate, polyvinyl butyrate Resin substrates such as polypropylene, tetraacetyl cellulose, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyester sulfone, polyetherimide, cyclic polyolefin, brominated phenoxy, vinyl chloride, and the like. have.

<전극기판에 대해서> <About electrode substrate>

전극기판(10(10A, 10B))은 2개의 기판(2) 중, 최소한 외부에서의 광이 입사 하는 쪽의 기판(2A)의 표면에 형성되어 있으며, 예를 들면, 투명도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)을 이용해서 막으로 형성된 투명전극을 가진다. 상기 투명전극에 대한 상세한 내용은 후술한다.The electrode substrate 10 (10A, 10B) is formed on the surface of the board | substrate 2A of the two board | substrates 2 on which the light from the outside at least enters, for example, a transparent conductive oxide (transparent conductive oxide) oxide, TCO) to have a transparent electrode formed into a film. Details of the transparent electrode will be described later.

광전변환 효율을 향상시키기 위해서는, 전극기판(10)의 시트저항(표면저항)은 될 수 있는 한 낮은 것이 바람직하고, 구체적으로는 20 Ω/cm2(Ω/sq.) 이하인 것이 바람직하다.In order to improve the photoelectric conversion efficiency, the sheet resistance (surface resistance) of the electrode substrate 10 is preferably as low as possible, and specifically, it is preferable that it is 20 kW / cm 2 (kW / sq.) Or less.

다만, 2개의 기판(2)중, 기판(2A)와 대향한 기판(2B)의 표면에 설치된 전극기판(10B)은 반드시 설치할 필요는 없고, 만일 전극기판(10B)을 설치한 경우에도 반드시 투명할(즉, 광전 변환 소자(1)의 외부에서의 광의 가시광선 영역으로부터 근적외선 영역에 대하여 광흡수가 적을) 필요는 없다. However, of the two substrates 2, the electrode substrate 10B provided on the surface of the substrate 2B facing the substrate 2A does not necessarily need to be installed, and is transparent even when the electrode substrate 10B is provided. It is not necessary to do (i.e., light absorption is small from the visible light region to the near infrared region of the light outside the photoelectric conversion element 1).

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극기판의 상세한 설명에 대해서는 후술한다.On the other hand, a detailed description of the electrode substrate according to an embodiment of the present invention will be described later.

<광전극에 대해서><About Photoelectrode>

광전 변환 소자(1)에서, 광전극(3)은 광전변환 기능을 가지는 무기금속산화물 반도체막으로 사용되는 것이며, 다공질의 막으로 형성되어 있다.In the photoelectric conversion element 1, the photoelectrode 3 is used as an inorganic metal oxide semiconductor film having a photoelectric conversion function, and is formed of a porous film.

보다 상세하게는, 도 1에 도시한 바와 같이, 광전극(3)은 전극기판(10)의 표면에, 복수 개의 TiO2 등의 무기금속산화물 반도체의 미립자(31)(이하, "금속산화물 미립자(31)"라고 한다.)를 적층해서 형성되고, 이렇게 적층된 금속산화물 미립자(31)의 층 내에 나노미터 단위의 기공을 포함하는 다공질체(나노포러스막)이다.More specifically, as shown in FIG. 1, the photoelectrode 3 has a plurality of fine particles 31 of an inorganic metal oxide semiconductor such as TiO 2 on the surface of the electrode substrate 10 (hereinafter referred to as “metal oxide fine particles”). (31) &quot;) is a porous body (nanoporous film) including pores in nanometer units in the layer of the metal oxide fine particles 31 thus laminated.

상기 광전극(3)은 상기와 같이 다수의 작은 기공을 포함하는 다공질체로 형성됨으로써, 광전극(3)의 표면적을 증가시킬 수 있고, 다량의 증감색소(33)를 금속산화물 미립자(31)의 표면에 연결시킬 수 있으며, 이에 따라 광전 변환 소자(1)는 높은 광전변환 효율을 가질 수 있다.Since the photoelectrode 3 is formed of a porous body including a plurality of small pores as described above, the surface area of the photoelectrode 3 can be increased, and a large amount of sensitizing dye 33 is formed on the metal oxide fine particles 31. It can be connected to the surface, thereby the photoelectric conversion element 1 can have a high photoelectric conversion efficiency.

여기에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 광전극(3)에서는 금속산화물 미립자(31)의 표면에 증감색소(33)를 연결기(35)를 개재해서 연결함으로써, 무기금속산화물 반도체가 증감된 광전극(3)이 얻어진다.Here, as shown in FIG. 2, in the photoelectrode 3, the sensitizing dye 33 is connected to the surface of the metal oxide fine particles 31 via the connector 35 so that the inorganic metal oxide semiconductor is sensitized. The electrode 3 is obtained.

한편, 여기에서 말하는 "연결"이란, 무기금속산화물 반도체와 증감색소가 화학적으로 결합 또는 물리적으로 결합(예를 들면, 흡착 등에 의해 결합)하고 있는 것을 의미한다.On the other hand, the term "connection" as used herein means that the inorganic metal oxide semiconductor and the sensitizing dye are chemically bonded or physically bonded (for example, bonded by adsorption or the like).

따라서, 여기에서 말하는 "연결기"에는, 화학적인 작용기뿐만 아니라, 앵커기나 흡착기도 포함된다.Therefore, the "linking group" as used herein includes not only chemical functional groups but also anchor groups and adsorber groups.

도 2에는 금속산화물 미립자(31)의 표면에 증감색소(33)가 1개만 연결된 상태를 나타내고 있지만, 도 2는 단순히 모식적으로 나타낸 것이며, 광전 변환 소자(1)의 전기적 출력을 향상시키기 위해서는 금속산화물 미립자(31)의 표면에 연결되는 증감색소(33)의 수는 가능한 많고, 다수의 증감색소(33)가 금속산화물 미립자(31)의 표면의 가능한 넓은 범위를 피복하고 있는 상태가 되는 것이 바람직하다.Although FIG. 2 shows a state in which only one sensitizing dye 33 is connected to the surface of the metal oxide fine particles 31, FIG. 2 is merely shown schematically. In order to improve the electrical output of the photoelectric conversion element 1, The number of sensitizing dyes 33 connected to the surface of the oxide fine particles 31 is as large as possible, and it is preferable that a number of sensitizing dyes 33 cover a wide range of the surface of the metal oxide fine particles 31 as much as possible. Do.

다만, 피복되는 증감색소(33)의 수가 많아질 경우, 근접하는 증감색소(33)끼리의 상호작용에 의해 여기 전자(excited electron)가 재결합하고, 전기 에너지로 꺼낼 수 없을 경우가 있기 때문에, 이러한 경우에는, 적당한 거리를 유지하면서 증감색소(33)가 피복될 수 있도록 디옥시콜산(deoxycholic acid) 등의 공흡착물질을 사용하면 좋다.However, when the number of the sensitizing dyes 33 to be coated increases, excitated electrons may recombine due to interaction between adjacent sensitizing dyes 33 and may not be taken out by electric energy. In this case, a co-adsorption material such as deoxycholic acid may be used so that the sensitizing dye 33 can be coated while maintaining a proper distance.

광전극(3)은 일차 입자의 수평균 입경으로 약 20 nm 내지 약 100nm의 크기를 가지는 금속산화물 미립자(31)가 복수개 층으로 적층되어 형성될 수 있다.The photoelectrode 3 may be formed by stacking a plurality of metal oxide fine particles 31 having a size of about 20 nm to about 100 nm as the number average particle diameter of the primary particles.

상기 광전극(3)의 막 두께는 수 ㎛ 단위(바람직하게는, 10 ㎛ 이하)인 것이 바람직하다.The film thickness of the photoelectrode 3 is preferably in the order of several micrometers (preferably 10 micrometers or less).

광전극(3)의 막 두께가 수 ㎛보다 얇으면, 광전극(3)을 투과하는 광이 많아지고, 증감색소(33)의 광여기가 불충분하게 되고, 유효한 광전변환 효율이 얻어지지 않을 수 있다.When the film thickness of the photoelectrode 3 is thinner than several micrometers, the light which permeate | transmits the photoelectrode 3 increases, the photoexcitation of the sensitizing dye 33 becomes inadequate, and an effective photoelectric conversion efficiency cannot be obtained. have.

한편, 광전극(3)의 막 두께가 수 ㎛보다 두꺼우면, 광전극(3)의 표면(전해질 용액(5)에 접하고 있는 측의 표면)과 전기 전도면(광전극(3)과 전극기판(10)과의 계면)과의 거리가 길어지기 때문에, 발생한 여기전자가 전기 전도면에 유효하게 전달되기 어려워지기 때문에, 양호한 변환 효율이 얻어지지 않을 수 있다.On the other hand, if the film thickness of the photoelectrode 3 is thicker than several micrometers, the surface of the photoelectrode 3 (the surface of the side in contact with the electrolyte solution 5) and the electrically conductive surface (photoelectrode 3 and the electrode substrate) Since the distance from the interface (10) is increased, it is difficult for the generated exciton electrons to be effectively transmitted to the electrically conductive surface, so that a good conversion efficiency may not be obtained.

이어서, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전극(3)에 사용할 수 있는 금속산화물 미립자(31) 및 증감색소(33)에 대해서 상세하게 설명한다.Next, the metal oxide fine particles 31 and the sensitizing dye 33 that can be used for the photoelectrode 3 according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

<금속산화물 미립자에 대해서><Metal Oxide Fine Particles>

일반적으로, 무기금속산화물 반도체는 일부의 파장영역의 광에 대해서 광전변환 기능을 소유하고 있지만, 금속산화물 미립자(31)의 표면에 증감색소(33)를 연결함으로써, 가시광선으로부터 근적외선까지의 영역의 광에 대하여 광전변환이 가능하게 된다.In general, the inorganic metal oxide semiconductor possesses a photoelectric conversion function with respect to light in a portion of the wavelength region, but by connecting the sensitizing dye 33 to the surface of the metal oxide fine particles 31, the inorganic metal oxide semiconductor has a structure in the range from visible to near infrared rays. Photoelectric conversion is possible with respect to light.

이러한 금속산화물 미립자(31)로 사용할 수 있는 화합물로서는, 증감색소(33)를 연결하는 것으로 광전변환 기능이 증감되는 것이면 특별히 제한은 되지 않지만, 예를 들면, 산화 티탄, 산화 주석, 산화 텅스텐, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 니오븀, 산화 철, 산화 니켈, 산화 코발트, 산화 스트론튬, 산화 탄탈, 산화 안티몬, 산화 란탄족 원소, 산화 이트륨, 산화 바나듐 등을 들 수 있다.The compound which can be used as the metal oxide fine particles 31 is not particularly limited as long as the photoelectric conversion function is increased or decreased by connecting the sensitizing dye 33, but for example, titanium oxide, tin oxide, tungsten oxide, and oxidation Zinc, indium oxide, niobium oxide, iron oxide, nickel oxide, cobalt oxide, strontium oxide, tantalum oxide, antimony oxide, lanthanum oxide element, yttrium oxide, vanadium oxide and the like.

여기에서, 금속산화물 미립자(31)의 표면이 증감색소(33)에 의해 증감되기 때문에, 무기금속산화물의 전도대가 증감색소(33)의 광여기 트랩으로부터 전자를 받기 쉬운 위치에 존재하고 있는 것이 바람직하다.Here, since the surface of the metal oxide fine particles 31 is sensitized by the sensitizing dye 33, it is preferable that the conduction band of the inorganic metal oxide is present at a position to receive electrons from the photoexcitation trap of the sensitizing dye 33. Do.

이러한 관점에서, 금속산화물 미립자(31)로 사용하는 화합물로서는, 예를 들면, 산화 티탄, 산화 주석, 산화 아연, 산화 니오븀 등이 바람직하다.As such a compound, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, niobium oxide, or the like is preferable as the compound used as the metal oxide fine particles 31.

또한, 가격이나 환경위생 등의 관점에서, 산화 티탄이 더욱 바람직하다.Moreover, titanium oxide is more preferable from a viewpoint of price, environmental hygiene, etc.

한편, 본 발명의 일 구현예에서는, 금속산화물 미립자(31)로서 상술한 무기금속산화물 중의 일종을 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 복수개 종을 조합해서 사용할 수도 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, as the metal oxide fine particles 31, one of the above-described inorganic metal oxides may be used alone, or a plurality of species may be used in combination.

<증감색소에 대해서> <About dark blue dye>

증감색소(33)로서는, 금속산화물 미립자(31)가 광전변환 기능을 가지지 않고 있는 영역(예를 들면, 가시광선으로부터 근적외선의 영역)의 광에 대하여 광전변환 기능을 가지고 있는 것이면 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들면, 아조계 색소, 퀴나크리돈계 색소, 디케토피로로피롤계 색소, 스쿠아릴리움계 색소, 시아닌계 색소, 메로시아닌계 색소, 트리페닐메탄계 색소, 크산텐계 색소, 포르피린계 색소, 클로로필계 색소, 루테늄 착체계 색소, 인디고계 색소, 페릴렌계 색소, 디옥사딘계 색소, 안트라퀴논계 색소, 프탈로시아닌계 색소, 나프탈로시아닌계 색소 및 이들의 유도체 등을 이용할 수 있다.The sensitizing dye 33 is not particularly limited as long as the metal oxide fine particles 31 have a photoelectric conversion function with respect to light in a region in which the metal oxide fine particles 31 do not have a photoelectric conversion function (for example, the region from visible light to near infrared light). Examples include azo dyes, quinacridone dyes, diketopyrrolopyrrole dyes, squarylium dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, triphenylmethane dyes, xanthene dyes and porphyrin dyes. Dyes, chlorophyll dyes, ruthenium complex dyes, indigo dyes, perylene dyes, dioxadine dyes, anthraquinone dyes, phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes and derivatives thereof.

증감색소(33)는 광여기된 색소의 여기 전자를 무기금속산화물의 전도대에 신속하게 전달할 수 있도록, 그 구조 중에 연결기(35)로서 금속산화물 미립자(31)의 표면에 연결하는 것이 가능한 작용기를 포함하고 있는 것이 바람직하다.The sensitizing dye 33 includes a functional group capable of connecting to the surface of the metal oxide fine particles 31 as the linking group 35 in its structure so that the excited electrons of the photoexcited dye can be quickly transferred to the conduction band of the inorganic metal oxide. It is desirable to do it.

이러한 작용기로서는 금속산화물 미립자(31)의 표면에 증감색소(33)를 연결하고, 색소의 여기 전자를 무기금속산화물의 전도대에 신속하게 전달하는 기능을 가지는 치환기이면 특별히 제한은 되지 않지만, 예를 들면, 카르복시기, 히드록시기, 히드록삼산(hydroxamic acid)기, 술폰산기, 포스폰산기, 포스파인산기 등을 들 수 있다.The functional group is not particularly limited as long as it is a substituent having a function of connecting the sensitizing dye 33 to the surface of the metal oxide fine particles 31 and rapidly transferring excitation electrons of the dye to the conduction band of the inorganic metal oxide. , Carboxyl group, hydroxy group, hydroxamic acid group, sulfonic acid group, phosphonic acid group, phosphinic acid group and the like.

<상대 전극에 대해서><About the electrode>

상대 전극(4)은 광전 변환 소자(1)의 양극으로서 기능하는 것이며, 2개의 기판(2) 중, 전극기판(10)이 설치된 기판(2)과 대향하는 기판(2)의 표면에 전극기판(10)에 대향하게 형성되어 있으며, 막으로 형성된다.The counter electrode 4 functions as an anode of the photoelectric conversion element 1, and an electrode substrate is formed on the surface of the substrate 2 facing the substrate 2 on which the electrode substrate 10 is provided, of the two substrates 2. It is formed opposite to 10 and is formed of a film.

다시 말해, 2개의 전극기판(10)과 스페이서(6)에 의해 둘러 싸여진 영역 내에는, 상대 전극(4)이 전극기판(10)의 표면에 광전극(3)과 대향하게 설치되어 있다.In other words, in the region surrounded by the two electrode substrates 10 and the spacers 6, the counter electrode 4 is provided on the surface of the electrode substrate 10 so as to face the photoelectrode 3.

이러한 상대 전극(4)의 표면(광전극(3)과 대향하는 측)에는 도전성을 소유하는 금속 촉매층이 설치되어 있다.On the surface of the counter electrode 4 (the side opposite to the photoelectrode 3), a metal catalyst layer possessing conductivity is provided.

상대 전극(4)의 금속 촉매층에 이용할 수 있는 도전성의 재료로서는, 예를 들면, 금속(백금, 금, 은, 구리, 알루미늄, 로듐, 인듐 등), 금속산화물(인듐 주석 산화물(ITO), 산화 주석(플루오르 등이 도프된 것을 포함함), 산화 아연 등), 도전성 탄소재료 또는 도전성 유기재료 등을 들 수 있다.Examples of the conductive material that can be used for the metal catalyst layer of the counter electrode 4 include metals (platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), metal oxides (indium tin oxide (ITO), and oxidation). Tin (including those doped with fluorine, etc.), zinc oxide, and the like), conductive carbon materials or conductive organic materials, and the like.

한편, 상대 전극(4)의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 약 5 nm 내지 약 10 ㎛인 것이 바람직하다.On the other hand, the film thickness of the counter electrode 4 is not particularly limited, but is preferably about 5 nm to about 10 mu m, for example.

한편, 광전극(3)이 설치되어 있는 측의 전극기판(10A) 및 상대 전극(4)에는, 인출 도선(7)이 접속되고 있어, 전극기판(10A)으로부터의 인출 도선(7)과 상대 전극(4)으로부터의 인출 도선(7)이 광전 변환 소자(1)의 외부에서 접속됨으로써, 전류회로를 형성할 수 있다.On the other hand, the lead conductor 7 is connected to the electrode substrate 10A and the counter electrode 4 on the side where the photoelectrode 3 is provided, so that the lead conductor 7 from the electrode substrate 10A is opposite to the lead conductor 7. The lead wire 7 from the electrode 4 is connected outside the photoelectric conversion element 1 to form a current circuit.

또, 전극기판(10A)과 상대 전극(4)은 스페이서(6)에 의해 소정의 간격으로 격리시킬 수 있다.In addition, the electrode substrate 10A and the counter electrode 4 can be separated by the spacer 6 at predetermined intervals.

이러한 스페이서(6)는 전극기판(10A) 및 상대 전극(4)의 외연부에 따라 형성되어 있으며, 전극기판(10A)과 상대 전극(4) 사이의 공간을 밀봉하는 역할을 할 수 있다.The spacer 6 is formed along the outer edges of the electrode substrate 10A and the counter electrode 4, and may serve to seal a space between the electrode substrate 10A and the counter electrode 4.

상기 스페이서(6)로서는 밀봉성 및 내식성이 높은 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 필름형으로 형성한 열가소성 수지, 광경화성 수지, 아이오노머 수지, 유리 프릿 등을 사용할 수 있다.It is preferable to use resin with high sealing property and corrosion resistance as said spacer 6, For example, the thermoplastic resin, photocurable resin, ionomer resin, glass frit, etc. which were formed in the film form can be used.

아이오노머 수지로서는, 예를 들면, 미쓰이 듀폰·폴리 케미칼제의 하이미란(상품명) 등을 들 수 있다.As ionomer resin, Himiran (brand name) made from Mitsui Dupont Polychemical, etc. are mentioned, for example.

<전해질 용액에 대해서><About electrolyte solution>

또한, 전극기판(10A)과 상대 전극(4) 사이의 공간에는, 전해질 용액(5)이 넣어져 스페이서(6)에 의해 밀봉되고 있다.In addition, the electrolyte solution 5 is put in the space between the electrode substrate 10A and the counter electrode 4 and sealed by the spacer 6.

전해질 용액(5)은 예를 들면, 전해질, 매체 및 첨가물을 포함하고 있다.The electrolyte solution 5 contains, for example, an electrolyte, a medium and an additive.

여기에서, 전해질로서는 I3 -/I-계, Br3 -/Br-계 등의 레독스 전해질 등을 사용할 수 있지만, 구체적인 예로서는, I2와 요오드화물(LiI, NaI, KI, CsI, MgI2, CaI2, CuI, 테트라알킬암모늄 아이오다이드, 피리디늄 아이오다이드, 이미다졸륨 아이오다이드 등)과의 혼합물, Br2와 브롬화물(LiBr등)과의 혼합물, 유기용융 염화합물 등을 이용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the electrolyte as I 3 - / I - based, Br 3 - / Br - can be used for such a redox electrolyte such as type, specific examples, I 2 and iodide (LiI, NaI, KI, CsI, MgI 2 , CaI 2 , CuI, tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide, etc.), mixture of Br 2 and bromide (LiBr, etc.), organic molten salt compounds, and the like. Although it can use, it is not limited to this.

여기서, 상기 유기용융 염화합물은 유기 양이온과 무기 또는 유기 음이온으로 이루어지는 화합물로서, 융점이 실온 이하인 것을 의미한다.Here, the organic molten salt compound is a compound composed of an organic cation and an inorganic or organic anion, and means that the melting point is room temperature or less.

유기용융 염화합물을 구성하는 유기 양이온의 구체적인 예로서는, 방향족계 양이온류로서, 예를 들면, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 양이온, N-메틸-N'-n-프로필이미다졸륨 양이온, N-메틸-N'-n-헥실이미다졸륨 양이온 등의 N-알킬-N'-알킬이미다졸륨 양이온류; N-헥실피리디늄 양이온, N-부틸피리디늄 양이온 등의 N-알킬피리디늄 양이온류 등을 들 수 있다.Specific examples of the organic cation constituting the organic molten salt compound include aromatic cations such as N-methyl-N'-ethylimidazolium cation and N-methyl-N'-n-propylimidazolium cation. N-alkyl-N'-alkylimidazolium cations such as N-methyl-N'-n-hexyl imidazolium cation; N-alkylpyridinium cations, such as an N-hexyl pyridinium cation and an N-butylpyridinium cation, etc. are mentioned.

또한, 지방족 양이온류로서, N,N,N-트리메틸-N-프로필암모늄 양이온 등의 지방족계 양이온류; N,N-메틸 피롤리디늄 등의 환형 지방족 양이온류 등을 들 수 있다.As the aliphatic cations, aliphatic cations such as N, N, N-trimethyl-N-propylammonium cation; Cyclic aliphatic cations, such as N, N-methyl pyrrolidinium, etc. are mentioned.

한편, 유기용융 염화합물을 구성하는 무기 또는 유기 음이온으로서는, 예를 들면, 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온 등의 할로겐화물 이온; 6불화 인 이온, 4불화 붕소 이온, 3불화 메탄술폰산염, 과염소산 이온, 차염소산 이온, 염소산 이온, 황산 이온, 인산 이온 등의 무기 음이온류; 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 등의 아미드계 음이온류 또는 이미드계 음이온류 등을 들 수 있다.On the other hand, examples of the inorganic or organic anion constituting the organic molten salt compound include halide ions such as chloride ions, bromide ions, and iodide ions; Inorganic anions such as phosphorus hexafluoride ion, boron tetrafluoride ion, trifluoromethane sulfonate salt, perchlorate ion, hypochlorite ion, chlorate ion, sulfate ion and phosphate ion; Amide anions such as bis (trifluoromethylsulfonyl) imide or imide anions.

한편, 유기용융 염화합물로서는, 이 외에도, Inorganic Chemistry, 35권, 1168페이지 내지 1178페이지, 1996년 기재의 것 등의 공지된 화합물을 이용할 수 있다.In addition, as the organic molten salt compound, known compounds such as Inorganic Chemistry, Vol. 35, pages 1168 to 1178, and those described in 1996 can be used.

상기 예시한 요오드화물, 브롬화물 등은 단독으로 또는 복수개 종을 조합해서 이용할 수 있다.The above-mentioned iodide, bromide, etc. can be used individually or in combination of multiple types.

이 중 특히, I2와 요오드화물의 조합(예를 들면, I2와 LiI), 피리디늄 아이오다이드 또는 이미다졸륨 아이오다이드 등을 혼합한 전해질이 바람직하게 이용되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Among these, an electrolyte in which a combination of I 2 and iodide (for example, I 2 and LiI), pyridinium iodide, imidazolium iodide, and the like is preferably used, is not limited thereto.

전해질 용액(5)의 농도는 매체 중에 I2가 약 0.01 M 내지 약0.5 M이며, 요오드화물과 브롬화물 중 어느 한 쪽 또는 쌍방 등(복수 종류의 경우는 그것들의 혼합물)이 약 0.1 M 내지 약 15 M인 것이 바람직하다.The concentration of the electrolyte solution 5 is an I 2 from about 0.01 M to about 0.5 M, either one or both of iodide and bromide such as (in the case of a plurality of types are a mixture of them) is about 0.1 M to about the medium It is preferable that it is 15M.

전해질 용액(5)에 이용할 수 있는 매체로서는 양호한 이온 전도성을 발현할 수 있는 화합물인 것이 바람직하다.As a medium which can be used for the electrolyte solution 5, it is preferable that it is a compound which can express favorable ion conductivity.

이러한 매체들 중 액체상의 것으로서는 예를 들면, 디옥산, 디에틸에테르 등의 에테르 화합물; 에틸렌글리콜 디알킬에테르, 프로필렌글리콜 디알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜 디알킬에테르 등의 쇄상 에테르류; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 프로필렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜 모노알킬에테르 등의 알코올; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린 등의 다가 알코올류; 아세토니트릴, 글루타로디니트릴, 메톡시 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 벤조니트릴 등의 니트릴 화합물; 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 카보네이트 화합물; 3-메틸-2-옥사졸리디논 등의 헤테로사이클릭 환화합물; 디메틸 설폭사이드, 설포란 등의 비프로톤 극성물질; 물 등을 이용할 수 있다.Examples of the liquid phase of these media include ether compounds such as dioxane and diethyl ether; Chain ethers such as ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether and polypropylene glycol dialkyl ether; Alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether and polypropylene glycol monoalkyl ether; Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and glycerin; Nitrile compounds such as acetonitrile, glutarodinitrile, methoxy acetonitrile, propionitrile and benzonitrile; Carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate; Heterocyclic ring compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone; Aprotic polar substances such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; Water and the like can be used.

이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 복수개 종을 조합해서 사용할 수도 있다.These may be used independently or may be used in combination of multiple types.

고체상(겔 형을 포함함)의 매체를 이용하기 위해서는, 액체상 매체에 폴리머를 넣을 수도 있다.In order to use the medium of a solid form (including gel type), a polymer may be put in a liquid medium.

이 경우, 폴리아크릴로니트릴, 폴리 불화 비닐리덴 등의 폴리머를 상기 액체상 매체 중에 첨가하거나, 에틸렌성 불포화기를 함유한 다관능성 모노머를 상기 액체상 매체 중에서 중합시키거나 해서, 매체를 고체상으로 이용할 수 있다.
In this case, a polymer such as polyacrylonitrile or polyvinylidene fluoride may be added to the liquid medium, or the polyfunctional monomer containing an ethylenically unsaturated group may be polymerized in the liquid medium to use the medium as a solid.

또한, 전해질 용액(5)에 이용할 수 있는 매체로서, 실온에서 액체가 되는 유기·무기 이온 대("이온성 액체"라고도 한다.)를 사용할 수도 있다.As a medium usable in the electrolyte solution 5, an organic-inorganic ion band (also referred to as an "ionic liquid") that becomes a liquid at room temperature may be used.

전해질 용액(5)에 이용하는 매체로서 이온성 액체를 이용하는 경우, 전해질 용액(5)의 증발을 억제할 수 있으므로, 광전 변환 소자(1)의 내구성을 높일 수 있다.When an ionic liquid is used as the medium used for the electrolyte solution 5, evaporation of the electrolyte solution 5 can be suppressed, so that the durability of the photoelectric conversion element 1 can be improved.

한편, 전해질 용액(5)으로는 이 밖에, CuI, CuSCN(이들 화합물은 액체상 매체를 필요로 하지 않는 p형 반도체이며 전해질로서 작용한다.) 등이나 Nature, 395권, 583페이지 내지 585페이지(1998년 10월 8일) 기재의 2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디-p-메톡시페닐아민)-9,9'-스피로비플루오렌과 같은 정공수송 재료 등을 사용할 수도 있다.On the other hand, as the electrolyte solution 5, CuI, CuSCN (these compounds are p-type semiconductors that do not require a liquid medium and act as an electrolyte) or the like, and Nature, 395, pages 583 to 585 (1998). October 8,) hole transport materials such as 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene You can also use

상기 전해질 용액(5)에는 광전 변환 소자(1)의 내구성이나 전기적 출력을 향상시키기 위해 각종 첨가물을 더 첨가할 수도 있다.Various additives may be further added to the electrolyte solution 5 in order to improve durability and electrical output of the photoelectric conversion element 1.

예를 들면, 내구성 향상을 위해서 요오드화 마그네슘 등의 무기염류를 첨가 할 수도 있고, 전기적 출력 향상을 위해서 t-부틸 피리딘, 2-피콜린, 2,6-루티딘 등의 아민류; 디옥시 콜산 등의 스테로이드류; 글루코오스, 글루코사민, 글루크론산 등의 단당류 및 이들의 당 알코올류; 말토오스 등의 이당류; 라피노오스 등의 직쇄상 올리고당류; 사이클로덱스트린 등의 환형 올리고당류; 락토올리고당 등의 가수분해 올리고당류 등을 첨가할 수도 있다.For example, inorganic salts, such as magnesium iodide, can be added for durability improvement, and amines, such as t-butyl pyridine, 2-picolin, 2,6- lutidine, for an electric output improvement; Steroids such as deoxycholic acid; Monosaccharides such as glucose, glucosamine and glucuronic acid, and sugar alcohols thereof; Disaccharides such as maltose; Linear oligosaccharides such as raffinose; Cyclic oligosaccharides such as cyclodextrin; Hydrolyzed oligosaccharides, such as lacto oligosaccharide, etc. can also be added.

또, 전해질 용액(5)이 넣어져 밀봉되고 있는 층의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 상대 전극(4)과 색소가 흡착한 광전극(3)이 직접 접촉하지 않을 정도의 두께로 하는 것이 바람직하다.Moreover, the thickness of the layer in which the electrolyte solution 5 is enclosed and sealed is not specifically limited, It is preferable to set it as the thickness which does not directly contact the counter electrode 4 and the photoelectrode 3 which the pigment | dye adsorb | sucked. Do.

구체적으로는, 약 0.1 ㎛ 내지 약 100 ㎛인 것이 바람직하다.Specifically, the thickness is preferably about 0.1 μm to about 100 μm.

<광전 변환 소자의 작동 원리><Working principle of photoelectric conversion element>

금속산화물 미립자(31), 및 상기 금속산화물 미립자(31)의 표면에 연결기(35)를 개재해서 연결된 증감색소(33)를 포함하는 광전극(3)에서는, 도 2 에 도시한 바와 같이, 금속산화물 미립자(31)의 표면에 연결된 증감색소(33)에 광이 접촉하면, 증감색소(33)가 여기 상태로 되고, 증감색소(33)는 광여기된 여기 전자를 방출한다.In the photoelectrode 3 including the metal oxide fine particles 31 and the sensitizing dye 33 connected to the surface of the metal oxide fine particles 31 via a connector 35, as shown in FIG. When light comes into contact with the sensitizing dye 33 connected to the surface of the oxide fine particles 31, the sensitizing dye 33 is brought into an excited state, and the sensitizing dye 33 emits photoexcited excitation electrons.

방출된 여기 전자는 연결기(35)를 통하여 금속산화물 미립자(31)의 전도대에 전달된다.The released excitation electrons are transferred to the conduction band of the metal oxide fine particles 31 through the connector 35.

금속산화물 미립자(31)에 도달한 여기 전자는 다른 금속산화물 미립자(31)에 전달되어 전극기판(10)에 도달하고, 인출 도선(7)을 통해서 광전 변환 소자(1)의 외부로 유출된다.The excitation electrons that reach the metal oxide fine particles 31 are transferred to the other metal oxide fine particles 31 to reach the electrode substrate 10, and flow out to the outside of the photoelectric conversion element 1 through the lead conductor 7.

한편, 여기 전자를 방출하여 전자가 부족한 상태가 된 증감색소(33)는 상대 전극(4)으로부터 공급되는 전자를, 전해질 용액(5) 내의 I-/I3 - 등의 전해질을 통해 수취함으로써, 전기적으로 중성의 상태로 되돌아간다.On the other hand, the sensitizing dye 33 which emits excitation electrons and becomes in an electron deficient state receives electrons supplied from the counter electrode 4 through an electrolyte such as I / I 3 − in the electrolyte solution 5, Return to the electrically neutral state.

(전극기판(10)의 구성에 대해서)(About the structure of the electrode substrate 10)

이상, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)의 전체 구성에 대하여 설명했지만, 이어서 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면서, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극기판(10)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.As mentioned above, although the whole structure of the photoelectric conversion element 1 which concerns on one Embodiment of this invention was demonstrated, next, referring to FIG. 3, FIG. 4A and FIG. 4B, the electrode substrate 10 which concerns on one Embodiment of this invention. The configuration of will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극기판(10)의 구조를 나타내는 설명도이다.3 is an explanatory view showing the structure of an electrode substrate 10 according to an embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b는 도 3에 나타낸 전극기판(10)에 설치된 피복층의 구조를 나타내는 설명도이다.4A and 4B are explanatory views showing the structure of the coating layer provided on the electrode substrate 10 shown in FIG.

도 3 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극기판(10)은 본 발명의 일 구현예에 따른 투명도전성 기판의 하나의 예로서 투명전극(110), 집전전극(120) 및 피복층(130)을 포함한다.As shown in FIG. 3, an electrode substrate 10 according to an embodiment of the present invention may be a transparent electrode 110, a current collecting electrode 120, and an example of the transparent conductive substrate according to an embodiment of the present invention. The coating layer 130 is included.

투명전극(110)은 예를 들면, 투명도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)을 이용해서 막으로 형성된다.The transparent electrode 110 is formed of a film using, for example, a transparent conductive oxide (TCO).

투명도전성 산화물로서는 예를 들면, 광전 변환 소자(1)의 외부에서의 광의 가시광선 영역으로부터 근적외선 영역에 대하여 광흡수가 적은 도전 재료라면 특별히 한정되지 않지만, 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 주석(SnO2), 플루오르 등이 도프된 산화 주석(FTO), 안티몬 함유 산화 주석(ITO/ATO), 산화 아연(ZnO2) 등의 양호한 도전성을 가지는 금속산화물이 바람직하다.The transparent conductive oxide is not particularly limited as long as it is a conductive material having low light absorption from the visible light region of the light outside the photoelectric conversion element 1 to the near infrared region, but is indium tin oxide (ITO) or tin oxide (SnO). 2 ), metal oxides having good conductivity such as tin oxide (FTO) doped with fluorine or the like, antimony-containing tin oxide (ITO / ATO), zinc oxide (ZnO 2 ), and the like are preferable.

집전전극(120)은 금속산화물 미립자(31)를 통해 전달되어 전극기판(10)에 도달한 여기 전자를 인출 도선(7)까지 전달하는 역할을 하므로, 전극기판(10)의 표면에 설치된 금속배선이다.The collecting electrode 120 transfers the excitation electrons reaching the electrode substrate 10 through the metal oxide fine particles 31 to the lead conductor 7, and thus, the metal wiring installed on the surface of the electrode substrate 10. to be.

이러한 집전전극(120)은 일반적으로 전극기판(10)의 시트 저항이 높아서(약 10Ω/sq 이상), 발생한 전류가 투명전극(110) 등의 비교적 도전성이 낮은 기재 중에서 줄(joule) 열로 변환되고, 광전변환 효율이 낮아지는 현상을 방지하기 위해서 설치된다.The current collecting electrode 120 generally has a high sheet resistance of the electrode substrate 10 (about 10? / Sq or more), and thus the generated current is converted into joule heat among relatively low conductivity substrates such as the transparent electrode 110. In order to prevent the phenomenon that the photoelectric conversion efficiency is lowered, it is provided.

이러한 관점에서, 집전전극(120)은 전극기판(10)과 전기적으로 접속되고 있으므로, 집전전극(120)을 형성하는 재료로서는 Ag, Ag/Pd, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Cr, Al 등의 고도전성의 금속 또는 합금이 바람직하다.In this respect, since the current collecting electrode 120 is electrically connected to the electrode substrate 10, the material for forming the current collecting electrode 120 may be Ag, Ag / Pd, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Cr, Highly conductive metals or alloys such as Al are preferred.

집전전극(120)의 배선 패턴으로서는 전기 에너지의 손실을 저감시킬 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않고, 격자형, 줄무늬형, 직사각형, 빗(살)형 등의 임의의 형상으로 형성할 수 있다.The wiring pattern of the current collecting electrode 120 is not particularly limited as long as it can reduce the loss of electrical energy. The wiring pattern can be formed in any shape such as a lattice shape, a stripe shape, a rectangle, and a comb shape.

여기에서, 집전전극(120)은 상술한 바와 같이, Ag, Ag/Pd, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Cr, Al 등의 금속으로 형성되어 있는 때문에, 요오드(I-/I3 - 등)를 함유하는 전해질 용액(5)에 의해 부식될 수 있다.Here, since the current collecting electrode 120 is formed of a metal such as Ag, Ag / Pd, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Cr, Al, or the like, iodine (I / I 3 −) And the like may be corroded by the electrolyte solution 5 containing the same).

이로 인해, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)는 이하에 설명하는 피복층(130)을 포함하고 있다.For this reason, the photoelectric conversion element 1 according to the embodiment of the present invention includes the coating layer 130 described below.

피복층(130)은 상기 집전전극(120)의 전해질 용액(5)에 의한 부식을 방지 내지 억제하는 역할을 하는 것으로서, 집전전극(120)의 주위를 피복하여 집전전극(120)을 전해질 용액(5)에 의한 부식으로부터 보호하는 층이며, 집전전극(120)의 표면에 저융점의 유리 페이스트 조성물을 도포하고 소성함으로써 얻어지는 것이다.The coating layer 130 serves to prevent or suppress corrosion by the electrolyte solution 5 of the current collecting electrode 120. The coating layer 130 covers the periphery of the current collecting electrode 120 to cover the current collecting electrode 120 with the electrolyte solution 5. It is a layer which protects from corrosion by), and is obtained by apply | coating and baking a low melting glass paste composition on the surface of the collector electrode 120.

상기 피복층(130)에 이용할 수 있는 유리 페이스트 조성물은 유리 프릿, 바인더 수지, 용제 및 첨가제 등을 포함하는 페이스트 형의 조성물이다.The glass paste composition which can be used for the said coating layer 130 is a paste-type composition containing glass frit, binder resin, a solvent, an additive, etc.

이하, 유리 페이스트 조성물의 각 성분에 대하여 설명한다.Hereinafter, each component of a glass paste composition is demonstrated.

본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물에 이용하는 유리 프릿으로서는, 기본적으로는 SiO2 골격, B2O3 골격 또는 P2O5 골격에, 융점의 제어 및 화학적인 안정성을 위해서 다른 금속산화물이 함유된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, SiO2-Bi2O3-MOX계, B2O3-Bi2O3-MOX계, SiO2-CaO-Na(K)2O-MO계, P2O5-MgO-MOX계(M은 1종 이상의 금속 원소이다) 등의 저융점 유리를 1종 또는 2종 이상 조합해서 사용할 수 있다.As the glass frit used in the glass paste composition according to the embodiment of the present invention, other metal oxides are basically used in the SiO 2 skeleton, the B 2 O 3 skeleton, or the P 2 O 5 skeleton for control of melting point and chemical stability. Those contained can be used, for example, SiO 2 -Bi 2 O 3 -MO X system, B 2 O 3 -Bi 2 O 3 -MO X system, SiO 2 -CaO-Na (K) 2 O-MO based, P 2 O 5 -MgO-based X MO (M is at least one metal element) can be used in combination of a low melting point glass alone or in combination of two or more of such.

본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물에 이용하는 바인더 수지로서는, 600℃ 이하에서 완전히 연소되어, 잔류물이 남지 않는 것을 사용할 수 있고, 구체적인 예로서는 에틸 셀룰로오스(EC) 수지를 들 수 있다.As a binder resin used for the glass paste composition which concerns on one Embodiment of this invention, what burns completely at 600 degrees C or less and does not leave a residue can be used, A specific example is ethyl cellulose (EC) resin.

또한, 유리 페이스트 조성물에 이용하는 바인더 수지의 다른 예로서는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 아크릴 수지, 메타크릴 수지 등을 들 수 있다.Moreover, as another example of the binder resin used for a glass paste composition, polyvinyl alcohol, polyethyleneglycol, an acrylic resin, methacryl resin, etc. are mentioned.

본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물에 이용하는 용제는 특별히 한정되지 않는다.The solvent used for the glass paste composition which concerns on one Embodiment of this invention is not specifically limited.

다만, 광전 변환 소자(1)의 제조 공정을 고려할 경우, 건조 속도가 지나치게 빠르면 제조 중에 건조해버려서 고형분의 석출 등이 일어나므로 바람직하지 않다.However, when considering the manufacturing process of the photoelectric conversion element 1, when drying speed is too fast, it will not dry because it will dry during manufacture, precipitation of solid content, etc. will not be preferable.

이러한 관점에서, 본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물에 이용하는 용제로서는, 비점이 약 150℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 180℃ 이상인 용제가 바람직하고, 이러한 용제로서 예를 들면, 테르펜계의 용제(테르피네올 등)이나 갈비톨계 용제(부틸칼비톨, 부틸칼비톨 아세테이트) 등을 사용할 수 있다.From this point of view, as the solvent used in the glass paste composition according to the embodiment of the present invention, a solvent having a boiling point of about 150 ° C. or higher, more preferably about 180 ° C. or higher is preferable, and as such a solvent, for example, a terpene-based A solvent (terpineol etc.), a galbitol type solvent (butyl carbitol, butyl carbitol acetate), etc. can be used.

본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물에는 필요에 따라 유리 프릿 또는 수지의 분산성의 향상시키거나, 또는 리올로지(rheology)의 조정 등을 위한 첨가제를 첨가할 수도 있다.In the glass paste composition according to the embodiment of the present invention, additives may be added as necessary to improve the dispersibility of the glass frit or resin, or to adjust the rheology.

이러한 첨가제로서는 예를 들면, 스크린 인쇄 등의 공정에 적정한 점도의 조정 또는 유리 프릿의 분산성의 향상을 위해 첨가되는 폴리머, 리올로지 조정을 위해 첨가되는 증점제, 분산성이 좋은 유리 페이스트 조성물의 제조를 위해 첨가되는 분산제 등을 들 수 있다.Such additives include, for example, polymers added for adjustment of a viscosity suitable for a process such as screen printing or improvement of dispersibility of glass frit, thickeners added for rheology adjustment, and production of a glass paste composition having good dispersibility. The dispersing agent etc. which are added are mentioned.

폴리머로서는 예를 들면, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 에틸 셀룰로오스(EC), 아크릴 수지, 메타크릴 수지 등을 들 수 있다.As a polymer, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, ethyl cellulose (EC), an acrylic resin, methacryl resin, etc. are mentioned, for example.

증점제로서는 예를 들면, 에틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리옥시 알킬렌 수지 등을 들 수 있다.As a thickener, cellulose resins, such as ethyl cellulose, polyoxyalkylene resins, such as polyethylene glycol, etc. are mentioned, for example.

또한, 분산제로서는 예를 들면, 질산 등의 산, 아세틸 아세톤, 폴리에틸렌글리콜, 트라이튼 (Triton) X-100 등을 들 수 있다.Examples of the dispersant include acids such as nitric acid, acetyl acetone, polyethylene glycol, Triton X-100, and the like.

한편 본 발명의 일 구현예에 따른 전극기판(10)에서와 같이, 집전전극(120)을 피복하는 피복층(130)을 저융점 유리 페이스트 조성물을 소성시킴으로써 형성했을 경우, 소성 시에 유리 페이스트 조성물 내에 바인더 수지가 잔류하고 있고, 상기 잔류하고 있는 바인더 수지가 소성 시에 연소됨으로써 피복층(130) 안에서 가스가 되고, 이러한 가스가, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 기공(131)으로서 피복층(130) 안에 존재하게 된다.Meanwhile, as in the electrode substrate 10 according to the exemplary embodiment of the present invention, when the coating layer 130 covering the current collecting electrode 120 is formed by firing the low melting glass paste composition, the glass layer may be formed in the glass paste composition upon firing. The binder resin remains, and the remaining binder resin is burned at the time of firing to become a gas in the coating layer 130, and as shown in Figs. 4A and 4B, this gas forms the coating layer (the pores 131). 130)

상기 기공(131)으로서는, 도4a에 도시한 바와 같이, 체적이 큰 가스가 발생한 결과로서 큰 사이즈가 된 기공(131a), 작은 사이즈의 기공이 복수개 응집해서 큰 사이즈가 된 기공(131b), 작은 사이즈의 기공(131c) 등의 여러가지 크기나 형상의 것들이 존재한다.As the pores 131, as shown in Fig. 4A, pores 131a having a large size as a result of the generation of gas having a large volume, pores 131b having a plurality of pores of a small size aggregated to a large size, and small There exist various sizes and shapes, such as size pores 131c.

본 발명자들이 상기 피복층(130)의 구성과 내전해액성과의 관계에 대해서 검토를 거듭한 결과, 소성 후에 피복층(130) 안에 존재하는 기공(131)의 크기가 내전해액성에 크게 영향을 미치는 것이 밝혀졌다.As a result of the present inventors examining the relationship between the structure of the coating layer 130 and the electrolyte resistance, it has been found that the size of the pores 131 existing in the coating layer 130 after firing greatly affects the electrolyte resistance. .

다시 말해, 도 4a에 도시한 바와 같이, 피복층(130) 안에 큰 사이즈의 기공(131a, 13lb 등)이 존재하면, 이러한 기공(131a, 13lb 등)을 기점으로 피복층(130)에 크랙이 발생하기 쉬워지거나, 전해질 용액(5)이 기공(131a, 13lb 등)을 통해서 집전전극(120)에 접촉하고, 그 결과, 집전전극(120)이 부식되거나 하는 것이 밝혀졌다.In other words, as shown in FIG. 4A, when large size pores (131a, 13lb, etc.) exist in the coating layer 130, cracks may occur in the coating layer 130 starting from the pores (131a, 13lb, etc.). It has been found that the electrolyte solution 5 is easily brought into contact with the current collecting electrode 120 through the pores 131a, 13lb, and the like, and as a result, the current collecting electrode 120 is corroded.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)에서는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 피복층(130)의 두께를 a ㎛, 피복층(130)에 존재하는 기공(131)의 최대 길이를 b ㎛라고 하면, b≤0.5a를 만족하도록 제어하고 있다.Therefore, in the photoelectric conversion element 1 according to the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4B, the thickness of the coating layer 130 is a μm and the maximum length of the pores 131 existing in the coating layer 130. If b is µm, control is performed to satisfy b≤0.5a.

기공(131)의 최대 길이인 b ㎛가 b>0.5a인 경우, 피복층(130)에 크랙이 발생하기 쉬워지거나, 전해질 용액(5)이 기공(131a, 13lb 등)을 통해서 집전전극(120)을 부식시킬 수 있다.When b μm, the maximum length of the pores 131, is b> 0.5a, cracks tend to occur in the coating layer 130, or the electrolyte solution 5 collects the electrode 120 through the pores 131a, 13lb, and the like. May corrode.

크랙의 발생이나 전해질 용액(5)의 기공(131a, 13lb 등)으로부터의 침입을 더욱 효과적으로 방지한다고 하는 관점에서, 기공(131)의 최대 길이인 b ㎛는 b≤0.3a를 만족하는 것이 더욱 바람직하다.From the viewpoint of more effectively preventing the occurrence of cracks and intrusion from the pores (131a, 13lb, etc.) of the electrolyte solution 5, it is more preferable that the maximum length of the pores 131 satisfies b ≦ 0.3a. Do.

한편, 기공(131)의 최대 길이인 b ㎛는 피복층(130)의 두께에 비해 작을수록 좋기 때문에, 기공(131)의 최대 길이인 b ㎛의 하한값에 대해서는 특별히 규정할 필요는 없지만, 실제로 제어 가능한 기공(131)의 최대 길이인 b ㎛의 하한값으로서는 b≥0.01a정도가 된다.On the other hand, the maximum length of the pore 131 is smaller than the thickness of the coating layer 130, so the lower limit value of the maximum length of the pore 131 is not particularly necessary, but can be controlled in practice. As a lower limit of b micrometer which is the maximum length of the pore 131, it becomes about b≥0.01a.

여기에서, 본 발명의 일 구현예에 있어서의 기공(131)의 최대 길이는 피복층(130)을 투명전극(110)에 대하여 평행한 면 또는 수직면에서 절단했을 경우에 있어서, 기공(131)의 단면의 가장 큰 부분의 길이, 즉, 기공(131)의 단면의 주상의 임의의 2개의 점을 연결한 선분의 길이 중 최대가 되는 길이(예를 들면, 기공(131)의 단면이 원인 경우는 직경, 기공(131)의 단면이 타원인 경우는 장경)를 의미한다.Here, the maximum length of the pores 131 in the embodiment of the present invention is a cross section of the pores 131 when the coating layer 130 is cut in a plane parallel or perpendicular to the transparent electrode 110. The length of the largest part of the length, that is, the maximum length of the line segment connecting any two points of the main phase of the cross section of the pore 131 (for example, the diameter when the cross section of the pore 131 is the cause) , When the cross section of the pore 131 is an ellipse, long diameter).

기공(131)의 최대 길이인 b에 대해서, 피복층(130) 안에 존재하는 모든 기공(131)이 b≤0.5a를 만족하는 것이 필요하다.For b, which is the maximum length of the pores 131, it is necessary that all the pores 131 present in the coating layer 130 satisfy b≤0.5a.

이는 예를 들면, 피복층(130) 안에 존재하는 기공(131)의 최대 길이인 b의 평균값이 0.5a 이하이더라도, b>0.5a인 기공(131)이 1개라도 있는 경우에는 이러한 기공(131)을 기점으로 피복층(130)에 크랙이 발생할 경우가 있기 때문이다.For example, even if the average value of b, which is the maximum length of the pores 131 present in the coating layer 130, is 0.5a or less, when one or more pores 131 having b> 0.5a exist, such pores 131 are formed. This is because cracks may occur in the coating layer 130 as a starting point.

다만, 실제로는 피복층(130) 안의 모든 기공(131)의 최대 길이인 b를 측정하는 것은 곤란하기 때문에, 본 발명의 일 구현예에서는 피복층의 단면 전체 면적의 0.2% 정도의 범위 내에서 상기 조건을 만족하고 있으면 좋은 것으로 한다.However, in reality, since it is difficult to measure b, which is the maximum length of all the pores 131 in the coating layer 130, in one embodiment of the present invention, the above conditions are within the range of about 0.2% of the total cross-sectional area of the coating layer. It should be good if we are satisfied.

상술한 기공(131)의 최대 길이인 b에 대해서는, 아래와 같은 방법으로 측정할 수 있다.About b which is the maximum length of the above-mentioned pore 131, it can measure by the following method.

먼저, 기공(131)을 금속현미경으로 촬영하고, 화상을 기공 부분의 형상 및 크기 등의 관찰이 용이한 화상으로 표시하는 것으로 기공(131) 부분의 형상 및 크기 등을 관찰한다. 상기 기공 형상 및 크기의 관찰이 용이한 화상으로 표시하는 방법의 예로는, 특정 기준을 정해두고, 관찰 대상이 상기 기준보다 크면 검은색으로 표시하고, 상기 기준보다 작으면 흰색으로 표시하는 방식을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이로써 기공 부분의 분포, 형상, 크기 및 개수를 용이하게 파악할 수 있다.First, the pores 131 are photographed with a metal microscope, and the shape and size of the pores 131 part are observed by displaying an image as an easy-to-observe image such as the shape and size of the pores. An example of a method of displaying the image of the pore shape and the size that is easily observed is to set a specific criterion, and to display in black when the observation target is larger than the criterion, and to display in white when the observation object is smaller than the criterion. It may be, but is not limited thereto. This makes it possible to easily grasp the distribution, shape, size and number of the pores.

한편, 상기 기공(131) 부분의 형상 및 크기는 예를 들면, 기엔스(KEYENCE)제의 「GRADING ANALYSIS」 등의 화상해석 소프트 웨어를 이용해서 자동측정함으로써, 기공 부분의 형상 및 크기의 관찰이 용이한 화상을 얻을 수 있다.On the other hand, the shape and size of the pore 131 portion is automatically measured by using image analysis software such as "GRADING ANALYSIS" manufactured by KEYENCE, thereby observing the shape and size of the pore portion. Easy image can be obtained.

이러한 화상해석 소프트 웨어를 이용함으로써, 기공 부분의 형상 및 크기의 관찰이 용이한 화상에서, 기공(131) 부분의 수, 최대 길이인 b 및 그 평균값을 측정할 수 있다.By using such image analysis software, in an image in which the shape and size of the pore portion can be easily observed, the number of pores 131 portions, b, which is the maximum length, and the average value thereof can be measured.

한편, 피복층(130)의 두께는 표면형상측정기(예를 들면, Veeco사제의 Dektak150 등)을 이용해서 측정할 수 있다.In addition, the thickness of the coating layer 130 can be measured using a surface shape measuring instrument (for example, Dektak150 by Veeco).

이상에서 설명한 바와 같은 기공(131)의 최대 길이인 b는 집전전극(120)의 표면에 도포한 유리 페이스트 조성물을 소정의 조건에서 소성함으로써 제어할 수 있다.The maximum length of the pores 131 as described above can be controlled by firing the glass paste composition applied to the surface of the current collecting electrode 120 under predetermined conditions.

상기 소성 조건의 상세한 설명은 후술한다.Detailed description of the firing conditions will be described later.

(광전변환 소자의 제조 방법에 대해서)(About the manufacturing method of a photoelectric conversion element)

이상, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)의 구성에 대해서 상세하게 설명했다.In the above, the structure of the photoelectric conversion element 1 which concerns on one Embodiment of this invention was demonstrated in detail.

이어서, 상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.Next, the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 which concerns on one Embodiment of this invention which has the above-mentioned structure is demonstrated in detail.

<양극의 제작><Production of Anode>

먼저, 상기 기판(2)의 표면에 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 주석(SnO2), 플루오르 등이 도프된 산화 주석(FTO), 안티몬 함유 산화 주석(ITO/ATO), 산화 아연(ZnO2) 등의 투명도전성 산화물(TCO)을 스퍼터링법 등에 의해 도포하고, 투명전극(110)을 형성한다.First, tin oxide (FTO) doped with indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), fluorine, etc., antimony-containing tin oxide (ITO / ATO), zinc oxide (ZnO 2) Transparent conductive oxide (TCO), such as), is applied by a sputtering method or the like to form a transparent electrode 110.

이어서, 투명전극(110) 위에 Ag, Ag/Pd, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Cr, Al 등의 고도전성의 금속 또는 합금, 수지, 용제 등을 포함하는 페이스트 조성물을 광전변환 효율이 가장 양호해지는 구조(예를 들면, 빗(살)형)가 되도록 도포한다.Subsequently, the paste composition including highly conductive metals such as Ag, Ag / Pd, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Cr, Al, alloys, resins, solvents, and the like on the transparent electrode 110 may have a photoelectric conversion efficiency. The coating is performed so as to have the best structure (for example, a comb shape).

상기 금속 또는 합금의 도포 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스크린 인쇄, 디스펜서에 의한 도포, 잉크젯 인쇄, 메탈 마스크법 등을 들 수 있다.It does not specifically limit as a coating method of the said metal or alloy, For example, screen printing, application | coating by a dispenser, inkjet printing, a metal mask method, etc. are mentioned.

도포한 페이스트 조성물을 용제가 소실하는 온도(약 80℃ 내지 약 200℃)에서 건조 후, 수지가 소실하고, 또한 상기 금속이 소결하는 온도(약 400℃ 내지 약 600℃)에서 소성함으로써, 집전전극(120)을 형성한다.The dried paste composition is dried at a temperature at which the solvent disappears (about 80 ° C to about 200 ° C), and then the resin is lost and calcined at a temperature at which the metal is sintered (about 400 ° C to about 600 ° C), whereby the current collecting electrode Form 120.

다음, 집전전극(120)의 표면을 덮는 피복층(130)을 형성한다.Next, a coating layer 130 covering the surface of the current collecting electrode 120 is formed.

구체적으로는, 상술한 유리 프릿, 이것을 결착시키는 바인더 수지 및 필요에 따라 첨가하는 첨가제를 물 또는 적당한 용제 중에 분산시켜 유리 페이스트 조성물을 제조한다.Specifically, the glass frit mentioned above, the binder resin which binds this, and the additive added as needed are disperse | distributed in water or a suitable solvent, and a glass paste composition is manufactured.

이어서, 제조한 유리 페이스트 조성물을 인출 도선(7)이 접속된 부분(인출부)을 제외한 집전전극(120)의 전체를 덮도록 도포한다.Next, the manufactured glass paste composition is apply | coated so that the whole collection electrode 120 may be covered except for the part (drawing part) to which the drawing lead 7 was connected.

상기 유리 페이스트 조성물의 도포 방법으로서는, 예를 들면, 스크린 인쇄, 디스펜서에 의한 도포, 잉크젯 인쇄 등을 들 수 있다.As a coating method of the said glass paste composition, screen printing, application | coating by a dispenser, inkjet printing etc. are mentioned, for example.

다만, 피복층(130)은 도전성이 낮은 재료로 형성되어 있기 때문에, 광전변환 효율을 향상시키기 위해서는 피복층(130)이 집전전극(120)을 충분히 덮으면서, 동시에 피복 면적이 가능한 작아지도록 유리 페이스트 조성물을 도포하는 것이 바람직하다.However, since the coating layer 130 is formed of a material having low conductivity, the glass paste composition may be formed so that the coating layer 130 covers the current collecting electrode 120 sufficiently and at the same time the coating area is as small as possible in order to improve the photoelectric conversion efficiency. It is preferable to apply.

이어서, 도포한 유리 페이스트 조성물을 용제가 소실하는 온도(약 80℃ 내지 약 200℃)에서 건조 후, 바인더 수지가 소실하고, 또한 유리 프릿이 소결하는 온도(유리 프릿의 유리 연화점 온도(Ts) 이상의 온도)에서 소성함으로써, 피복층(130)을 형성한다.Subsequently, after drying the apply | coated glass paste composition at the temperature (about 80 degreeC-about 200 degreeC) which a solvent lose | disappears, after binder resin disappears and glass frit sinters more than the glass softening point temperature (Ts) of glass frit By firing at a temperature) to form the coating layer 130.

여기서, 도 5를 참조하면서, 본 발명의 일 구현예에 있어서의 유리 페이스트 조성물의 소성 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Here, with reference to FIG. 5, the baking method of the glass paste composition in one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유리 페이스트 조성물의 소성 프로필의 일 예를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing an example of a firing profile of the glass paste composition according to the embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)의 제조방법에서는, 상술한 바와 같이 기공(131)의 최대 길이인 b가 피복층(130)의 두께 a에 대하여, b≤0.5a가 되도록 제어하기 위해서, 실온(R.T.)으로부터 유리 프릿의 Ts 이상의 온도까지 온도를 상승하고, Ts+40℃ 미만의 온도를 유지하면서, 유리 페이스트 조성물을 소성하는 것이 필요하다.As shown in FIG. 5, in the method of manufacturing the photoelectric conversion element 1 according to the exemplary embodiment of the present invention, as described above, b, which is the maximum length of the pores 131, corresponds to the thickness a of the coating layer 130. In order to control so that b <= 0.5a, it is necessary to bake a glass paste composition, raising temperature from room temperature (RT) to the temperature of Ts or more of glass frit, and maintaining temperature below Ts + 40 degreeC.

유리 페이스트 조성물의 소성 온도가 Ts+40℃ 이상인 경우, 바인더 수지가 연소해서 발생하는 가스의 기포의 크기가 지나치게 커지기 때문에, b≤0.5a를 만족하도록 제어할 수 없고, 이로 인해 피복층(130)에 크랙이 발생하기 쉬워지거나, 전해질 용액(5)이 기공(131)을 통해서 집전전극(120)을 부식시킬 수 있다.When the firing temperature of the glass paste composition is Ts + 40 ° C. or more, since the size of the bubbles of the gas generated by the burning of the binder resin becomes too large, it cannot be controlled to satisfy b ≦ 0.5a, and thus the coating layer 130 Cracking may easily occur, or the electrolyte solution 5 may corrode the current collecting electrode 120 through the pores 131.

또한, 유리 프릿이 소결하는 온도 이상으로 유리 페이스트 조성물을 소성하는 것이 필요하므로, 유리 프릿의 Ts 이상의 온도로 소성할 필요가 있다.Moreover, since it is necessary to bake a glass paste composition more than the temperature which glass frit sinters, it is necessary to bake at the temperature more than Ts of a glass frit.

다시 말해, 본 발명의 일 구현예에 있어서의 유리 페이스트 조성물의 소성 온도는 유리 프릿의 연화점(Ts)(℃) 이상 Ts+40℃ 미만으로 하는 것이 필요하다.In other words, the firing temperature of the glass paste composition in one embodiment of the present invention is required to be equal to or higher than the softening point (Ts) (° C) of the glass frit and below Ts + 40 ° C.

또한, 소성 온도를 유리 프릿의 연화점(Ts)(℃) 이상 Ts+40℃ 미만의 범위의 온도로 유지하는 시간은 바인더 수지가 소실하고, 또한 유리 프릿이 소결하는 정도이면 특별히 한정되지 않지만, 소성 온도에 따라 예를 들면, 약 5분 내지 약 60분 정도로 하면 된다.In addition, the time which keeps a baking temperature at the temperature of the softening point (Ts) (degreeC) of glass frit more than Ts + 40 degreeC is not specifically limited as long as binder resin disappears and the glass frit sinters, but baking The temperature may be, for example, about 5 minutes to about 60 minutes.

본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자(1)의 제조 방법에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상술한 소성 온도에 도달하기 전에, 바인더 수지의 소실 온도(℃) 이상 Ts(℃) 이하의 온도에서 약 5분 이상 유지시키는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 which concerns on one Embodiment of this invention, as shown in FIG. 5, before reaching the baking temperature mentioned above, the disappearance temperature (degreeC) of binder resin or more and below Ts (degreeC). It is preferable to keep at least about 5 minutes at a temperature of.

이 경우의 "유지/지지"란 바인더 수지의 소실 온도(℃) 이상 Ts(℃) 이하의 범위 내의 온도를 약 5분 이상 유지하는 경우, 온도가 상기 범위 내이면, 일정한 온도일 필요는 없고, 온도 변화가 있어도 된다.In this case, the "holding / supporting" does not need to be a constant temperature if the temperature within the above range is maintained for about 5 minutes or more when the temperature within the range of the dissipation temperature (° C) or more and Ts (° C) or less of the binder resin is used. There may be a temperature change.

이와 같이, 소성 온도에 도달하기 전에, 바인더 수지의 소실 온도(℃) 이상 Ts(℃) 이하의 온도에서 약 5분 이상 유지/지지시킴으로써, 유리 페이스트 조성물의 소성 온도에 도달하기 전, 즉, 유리 프릿이 연화 용융하기 전에, 유리 페이스트 조성물 중에 포함되는 바인더 수지나 다른 유기물을 가스화시켜서 제거할 수 있다.As such, before reaching the firing temperature, by maintaining / supporting at least about 5 minutes at the temperature of disappearance temperature (° C) or higher than Ts (° C) of the binder resin, before the firing temperature of the glass paste composition is reached, that is, glass Before the frit softens and melts, the binder resin and other organic substances contained in the glass paste composition can be removed by gasifying.

따라서, 유리 페이스트 조성물을 소성할 때, 유리 페이스트 조성물 중에 바인더 수지나 다른 유기물이 거의 잔류하지 않는 상태가 되므로, 최대 길이인 b가 큰 기공(131)의 발생을 억제할 수 있다.Therefore, when baking a glass paste composition, since the binder resin and other organic substance hardly remain in a glass paste composition, generation | occurrence | production of the big pore 131 which is the largest length b can be suppressed.

한편, 여기서 말하는 "바인더의 소실 온도(℃)"란, 공기 중에서 열중량분석-시차열분석(thermogravimetry-diffrential thermal analysis, TG-DTA)을 행했을 때에, 95% 이상의 중량이 소실되는 온도를 의미한다.On the other hand, the "disappearance temperature of the binder (° C)" used herein means a temperature at which 95% or more of weight is lost when performing thermogravimetry-diffrential thermal analysis (TG-DTA) in air. do.

상기와 같이 피복층(130)을 형성한 후, 전극기판(10) 표면의 유효면적(광전변환이 가능한 영역의 면적) 전체적으로, 금속(백금, 금, 은, 구리, 알루미늄, 로듐, 인듐 등), 금속산화물(인듐 주석 산화물(ITO), 산화 주석(플루오르 등이 도프된 것을 포함함), 산화 아연 등), 도전성 탄소재료 또는 도전성 유기재료 등을 스퍼터링법 등의 공지된 방법에 의해 처리함으로써 상대 전극(4)을 형성한다.After the coating layer 130 is formed as described above, the effective area (the area of the photoelectric conversion region) of the surface of the electrode substrate 10 is entirely formed of metal (platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), A counter electrode by treating a metal oxide (indium tin oxide (ITO), tin oxide (including those doped with fluorine, etc.), zinc oxide, etc.), a conductive carbon material or a conductive organic material by a known method such as sputtering (4) is formed.

이상과 같이 하여 양극을 제작할 수 있다.A positive electrode can be produced as mentioned above.

<음극의 제작> <Production of Cathode>

음극에 대해서는 먼저, 양극의 경우와 동일하게 하여, 기판(2)의 표면에 투명전극(110), 집전전극(120) 및 피복층(130)을 포함하는 전극기판(10)을 형성한다.As for the cathode, first, in the same manner as in the case of the anode, an electrode substrate 10 including a transparent electrode 110, a collecting electrode 120, and a coating layer 130 is formed on the surface of the substrate 2.

이어서, TiO2 등의 금속산화물 미립자(31)(바람직하게는, 나노미터 단위의 입경을 가지는 것) 및 이것을 결착시키기 위한 유기 바인더를 물 또는 적당한 유기 용제 중에 분산시켜 페이스트 조성물을 제조한다.Subsequently, a paste composition is prepared by dispersing metal oxide fine particles 31 such as TiO 2 (preferably having a particle size in nanometers) and an organic binder for binding them in water or a suitable organic solvent.

이어서, 제조한 페이스트 조성물을 전극기판(10)의 표면에 유효면적(광전변환이 가능한 영역의 면적) 전체적으로 도포한다.Subsequently, the prepared paste composition is applied to the entire surface of the electrode substrate 10 in an effective area (area of a region capable of photoelectric conversion).

상기 페이스트 조성물의 도포 방법으로서는, 예를 들면, 스크린 인쇄, 디스펜서에 의한 도포, 스핀코팅, 스퀴지를 이용한 도포, 딥 코팅, 분사에 의한 도포, 다이 코팅, 잉크젯 인쇄 등을 들 수 있다.As a coating method of the said paste composition, screen printing, application | coating by a dispenser, spin coating, application | coating using a squeegee, dip coating, application | coating by spraying, die coating, inkjet printing, etc. are mentioned, for example.

이어서, 도포된 페이스트 조성물을 용제가 소실하는 온도(약 80℃ 내지 약 200℃)에서 건조 후, 바인더 수지가 소실하고, 또한, 금속산화물 미립자(31)가 소결하는 온도(약 400℃ 내지 약 600℃)에서 소성함으로써, 금속산화물 반도체막을 형성한다.Subsequently, after the applied paste composition is dried at a temperature at which the solvent disappears (about 80 ° C. to about 200 ° C.), a temperature at which the binder resin disappears and the metal oxide fine particles 31 are sintered (about 400 ° C. to about 600) By firing at), a metal oxide semiconductor film is formed.

금속산화물 반도체막이 형성된 기판(2) 및 전극기판(10)을, 증감색소(33)를 용해시킨 용액(예를 들면, 루테늄 착체계 색소의 에탄올 용액) 중에 수 시간 동안 침지시킴으로써, 금속산화물 미립자(31)의 표면과 증감색소(33)의 연결기(35)와의 친화성을 이용하여 금속산화물 미립자(31)의 표면에 증감색소(33)를 결합시킨다.The substrate 2 and the electrode substrate 10 on which the metal oxide semiconductor film is formed are immersed in a solution in which the sensitizing dye 33 is dissolved (for example, an ethanol solution of a ruthenium complex dye) for several hours. The sensitizing dye 33 is bonded to the surface of the metal oxide fine particles 31 by using the affinity between the surface of the 31 and the connector 35 of the sensitizing dye 33.

이어서, 용제가 소실하는 온도(약 40℃ 내지 약 100℃)에서 증감색소(33)가 결합한 금속산화물 반도체막을 건조시켜 광전극(3)을 형성한다.Subsequently, at a temperature at which the solvent disappears (about 40 ° C. to about 100 ° C.), the metal oxide semiconductor film to which the sensitizing dye 33 is bonded is dried to form the photoelectrode 3.

한편, 증감색소(33)를 금속산화물 미립자(31)의 표면에 결합시키는 방법이 상기 방법에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the method of bonding the sensitizing dye 33 to the surface of the metal oxide fine particles 31 is not limited to the above method.

이상과 같이 하여 음극을 제작할 수 있다.A negative electrode can be manufactured as mentioned above.

<양극과 음극의 접합> <Junction of anode and cathode>

이상과 같이 하여 제작한 양극과 음극을 대면시키고, 각각의 기판(2)의 주변 연결부에 스페이서(6)(예를 들면, 미쓰이 듀폰·폴리 케미칼제의 하이미란(상품명) 등의 아이오노머 수지)를 배치하고, 약 120℃의 온도로 양극과 음극을 열융착시킨다.The positive electrode and the negative electrode which were produced as described above are faced to each other, and the spacer 6 (for example, ionomer resin such as Himiran (trade name) made by Mitsui DuPont Poly Chemical) is formed at the peripheral connection portion of each substrate 2. And heat-bond the positive electrode and the negative electrode at a temperature of about 120 ° C.

이어서, 전해질 용액(예를 들면, LiI와 I2를 용해한 아세토니트릴 전해질 용액)을 전해액의 주입구로 주입하여 전지의 전체로 널리 퍼지도록 함으로써 광전 변환 소자(1)를 얻을 수 있다.Then, it is possible to obtain an electrolyte solution, the photoelectric conversion element (1) by injecting into the inlet of the (e. G., The LiI and I 2 is dissolved in acetonitrile electrolyte solution), the electrolyte of the battery so as to widely spread in total.

한편, 광전 변환 소자(1)는 필요에 따라 복수 개의 광전 변환 소자(1)를 연결시켜서 조합해도 된다.In addition, the photoelectric conversion element 1 may combine and connect several photoelectric conversion element 1 as needed.

예를 들면, 복수 개의 광전 변환 소자(1)를 직렬로 조합함으로써 전체적인 발생 전압을 높게 할 수 있다.For example, by combining a plurality of photoelectric conversion elements 1 in series, the overall generated voltage can be increased.

[제2 구현예] Second Embodiment

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 광전 변환 소자는 상술한 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자와 구성은 거의 동일하지만, 피복층에 존재하는 기공의 최대 길이를 피복층의 두께와의 관계가 아니고, 기공의 최대 길이 자체로 규정한 것이다.The photoelectric conversion element according to another embodiment of the present invention has the same configuration as the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention described above, but the maximum length of pores present in the coating layer is not related to the thickness of the coating layer. The maximum length of the pores is defined by itself.

구체적으로는, 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 기공의 최대 길이는 10 ㎛ 이하인 것이 필요하다.Specifically, the maximum length of the pores according to another embodiment of the present invention needs to be 10 μm or less.

기공의 최대 길이가 10 ㎛를 초과하는 경우, 피복층에 크랙이 발생하기 쉬워지거나, 전해질 용액이 기공을 통해서 집전전극을 부식시킬 수 있다.When the maximum length of the pores exceeds 10 µm, cracks tend to occur in the coating layer, or the electrolyte solution may corrode the current collecting electrode through the pores.

또한, 광전 변환 소자의 변환 효율을 향상시키기 위해서도, 기공의 최대 길이를 10 ㎛ 이하로 하는 것이 필요하다.Moreover, also in order to improve the conversion efficiency of a photoelectric conversion element, it is necessary to make the maximum length of a pore be 10 micrometers or less.

일반적으로, 광전 변환 소자에 있어서, 셀의 갭, 즉, 애노드 및 캐소드 간의 간격을 지나치게 크게 하면, 광전 변환 소자의 변환 효율이 저하된다.In general, in the photoelectric conversion element, if the gap of the cell, that is, the gap between the anode and the cathode is made too large, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is lowered.

여기서, 본 발명자들이 확인한 셀의 갭과 변환 효율과의 관계의 하나의 예에 대하여 설명한다.Here, one example of the relationship between the gap of the cell and the conversion efficiency confirmed by the present inventors will be described.

본 발명자들은, 후술하는 실시예에 나타내는 피복층(표 4 참조)을 이용하여, 실시예와 동일한 방법으로 광전 변환 셀을 제조했다.The present inventors manufactured the photoelectric conversion cell by the method similar to an Example using the coating layer (refer Table 4) shown in the Example mentioned later.

이때, 셀의 갭을 변화시키고, 각각의 셀 갭에서의 광전 변환 셀의 변환 효율을 실시예와 동일한 방법에 의해 측정했다.At this time, the gap of the cell was changed and the conversion efficiency of the photoelectric conversion cell in each cell gap was measured by the method similar to an Example.

그 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The measurement results are shown in Table 1 below.

셀 갭(㎛)Cell gap (μm) 변환효율(%)Conversion efficiency (%) 3030 7.237.23 6060 7.167.16 9090 6.676.67 120120 6.026.02 150150 5.295.29

표 1에 도시한 바와 같이, 셀의 갭이 커질수록 변환 효율이 저하되는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, the larger the cell gap, the lower the conversion efficiency.

본 발명의 다른 일 구현예에 있어서, 피복층의 두께가 두꺼워지면 실제로 셀의 갭도 커져야 하므로, 피복층의 두께를 될 수 있는 한 작게 하는 것이 바람직하다.In another embodiment of the present invention, if the thickness of the coating layer is thick, the gap of the cell must also be large, so that the thickness of the coating layer is preferably as small as possible.

또한, 피복층의 두께에 비해 기공의 최대 길이가 너무 크면, 피복층에 크랙이 발생하기 쉬워진다.In addition, when the maximum length of the pores is too large compared to the thickness of the coating layer, cracks tend to occur in the coating layer.

따라서, 변환 효율을 향상시키기 위해서는 기공의 최대 길이를 될 수 있는 한 작게(본 발명의 다른 일 구현예에서는 약 10 ㎛ 이하) 하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to improve the conversion efficiency, it is desirable to make the maximum length of the pores as small as possible (in another embodiment of the present invention, about 10 μm or less).

한편, 기공의 최대 길이는 작을수록 좋기 때문에, 기공의 최대 길이의 하한값에 대해서는 특별히 규정할 필요는 없지만, 실제로 제어 가능한 기공의 최대 길이의 하한값은 약 0.2 ㎛ 정도이다.On the other hand, the smaller the maximum length of the pores, the better. Therefore, the lower limit of the maximum length of the pores does not need to be specifically defined, but the lower limit of the maximum length of the pores that can be actually controlled is about 0.2 μm.

한편, 기공의 최대 길이의 정의, 측정 방법 및 제어 방법에 대해서는 상기 본 발명의 제1 구현예에서 설명한 바와 같다.On the other hand, the definition of the maximum length of the pores, the measuring method and the control method are the same as described in the first embodiment of the present invention.

그 밖의 광전 변환 소자의 구성 및 광전 변환 소자의 제조 방법에 대해서도, 상기 본 발명의 제1 구현예에서 설명한 바와 같으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since the structure of the other photoelectric conversion element and the manufacturing method of the photoelectric conversion element are the same as those described in the first embodiment of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

실시예Example

이하, 실시예를 이용해서 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, this invention is demonstrated concretely using an Example.

본 실시예에서는 피복층의 전해질 용액에 대한 내구성(내전해액성)의 평가 및 색소 증감 태양 전지의 성능(광전변환 효율)의 평가를 수행했다.In the present Example, evaluation of the durability (electrolyte resistance) with respect to the electrolyte solution of the coating layer and the performance (photoelectric conversion efficiency) of the dye-sensitized solar cell were performed.

(전해질 용액에 대한 내구성의 평가)(Evaluation of Durability for Electrolyte Solution)

먼저, 피복층의 전해질 용액에 대한 내구성의 평가를 수행했다.First, durability of the electrolyte solution of the coating layer was evaluated.

<집전전극의 형성><Formation of collecting electrode>

플루오르 도프형 산화 주석층(투명전극층)을 가지는 유리 기판(아사히 유리사제, 타입 U-TCO) 위에 Ag 페이스트(다나카귀금속사제, MH1085)을 두께 10 ㎛, 폭 500 ㎛의 스트라이프 형이 되도록 스크린 인쇄법을 이용해서 패터닝하여 집전전극을 형성했다.Screen printing method to form Ag paste (MH1085, manufactured by Tanaka Precious Metals Co., Ltd., MH1085) on a glass substrate having a fluorine-doped tin oxide layer (transparent electrode layer) to a stripe shape having a thickness of 10 μm and a width of 500 μm. Patterning was performed to form a current collecting electrode.

<유리 페이스트 조성물의 제조><Production of Glass Paste Composition>

에틸 셀룰로오스 수지(소실 온도 400℃)를 5 g, 유리 프릿(B2O3-SiO2-Bi2O3계, 유리 연화점(Ts) 475℃)을 60 g, 테르피네올(간토화학제)을 30 g, 및 부틸칼비톨 아세테이트(간토화학사제) 5 g을 혼합한 후, 3롤 믹서로 충분히 분산시켜 유리 페이스트 조성물을 얻었다.5 g of ethyl cellulose resin (loss temperature 400 ° C), 60 g of glass frit (B 2 O 3 -SiO 2 -Bi 2 O 3 system, glass softening point (Ts) 475 ° C), terpineol (manufactured by Kanto Chemical) Was mixed with 30 g and 5 g of butyl carbitol acetate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and then sufficiently dispersed in a three-roll mixer to obtain a glass paste composition.

<피복층의 형성><Formation of coating layer>

상기 제조한 유리 페이스트 조성물을 이용하여, 집전전극을 완전히 피복하면서 폭 1000 ㎛의 스트라이프 형이 되도록 스크린 인쇄법에 의해 패턴 형성했다.Using the glass paste composition prepared above, a pattern was formed by screen printing so as to form a stripe having a width of 1000 µm while completely covering the current collecting electrode.

이어서, 150℃의 오븐에서 유리 페이스트 조성물 중의 용제를 건조 제거한 후, 공기분위기 하에서 30분 동안 소성해서 바인더 수지 성분을 소실시키고, 피복층을 형성했다.Subsequently, after drying and removing the solvent in a glass paste composition in 150 degreeC oven, it bakes for 30 minutes in air atmosphere, the binder resin component was lost, and the coating layer was formed.

유리 페이스트 조성물의 소성은 하기 표 2에 나타낸 각각의 온도(490℃, 500℃, 510℃, 520℃)에서 수행했다.Firing of the glass paste composition was carried out at the respective temperatures (490 ° C., 500 ° C., 510 ° C., 520 ° C.) shown in Table 2 below.

또한, 형성한 피복층에 존재하는 기공의 전체 개수, 기공의 최대 길이인 b 중의 최대값, 및 기공의 최대 길이인 b의 수평균값을 측정했다.In addition, the total number of pores which exist in the formed coating layer, the maximum value in b which is the maximum length of a pore, and the number average value of b which is the maximum length of a pore were measured.

기공의 최대 길이인 b의 값으로는 화상해석 소프트 웨어인 GRADING ANALYSIS(기엔스사제)를 이용해서 자동 측정한 값을 이용하고, 기공의 최대 길이인 b는 장치 화면상의 160 ㎛×120 ㎛의 영역 5군데에서 측정했다.As the value of the maximum length of pores, b is automatically measured using image analysis software GRADING ANALYSIS, and the maximum length of pores is 160 μm × 120 μm on the screen of the device. It measured in five places.

하기 표 2에, 형성한 피복층 각각의 소성 온도, 소성 온도까지의 승온 속도, 기공의 최대 길이인 b의 최대값, 기공의 전체 개수, 전체 기공의 최대 길이인 b의 수평균값을 나타냈다.In Table 2 below, the firing temperature of each of the formed coating layers, the heating rate up to the firing temperature, the maximum value of b as the maximum length of the pores, the total number of pores, and the number average value of b as the maximum length of all the pores are shown.

한편, 피복층의 두께는 모든 예에서 20 ㎛로 했다.In addition, the thickness of the coating layer was 20 micrometers in all the examples.

본 실시예에 있어서, 소성 온도는 소성 시의 유리 페이스트 조성물의 최고 도달 온도를 말하고, 승온 속도는 유리 페이스트 조성물의 온도가 유리 프릿의 유리 연화점 온도에 도달하고 나서, 소성 온도까지 온도를 상승할 때의 승온 속도를 의미한다.In this embodiment, the firing temperature refers to the highest achieved temperature of the glass paste composition upon firing, and the rate of temperature increase is when the temperature of the glass paste composition reaches the glass softening point temperature of the glass frit and then the temperature is raised to the firing temperature. It means the rate of temperature rise.

소성 온도
(℃)
Firing temperature
(℃)
기공 수
(개)
Pore number
(dog)
b의 최대값
(㎛)
the maximum value of b
(Μm)
b의 평균값
(㎛)
mean value of b
(Μm)
490490 19321932 10.010.0 0.990.99 500500 17501750 9.49.4 1.01.0 510510 15671567 9.99.9 0.990.99 520520 13371337 12.312.3 0.930.93

*표 2 중 승온 속도는 10℃/분이다.
* The temperature increase rate in Table 2 is 10 ° C / min.

상기 표 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 규정하고 있는 소성 온도의 조건(유리 프릿의 연화점(Ts) 이상 Ts+40℃ 이하)을 만족하면(소성 온도가 490℃, 500℃, 510℃의 예: 실시예), 기공의 최대 길이인 b의 최대값이 10 ㎛ 이하가 되어, 본 발명에서 규정하는 기공의 최대 길이인 b의 조건을 충족시킴을 알 수 있다.As shown in Table 2 above, when the conditions of the firing temperature specified in the present invention (more than the softening point (Ts) of the glass frit or less than Ts + 40 ° C) are satisfied (the firing temperature is 490 ° C, 500 ° C or 510 ° C). Example: Example) It turns out that the maximum value of b which is the maximum length of a pore becomes 10 micrometers or less, and satisfy | fills the conditions of b which is the maximum length of the pore prescribed | regulated by this invention.

한편, 소성 온도가 Ts+40℃도를 넘을 경우(소성 온도가 520℃의 예: 비교예)에는, 기공의 최대 길이인 b의 최대값이 10 ㎛를 넘어, 본 발명에서 규정하는 기공의 최대 길이인 b의 조건을 충족시키지 않음을 알 수 있다.On the other hand, when the firing temperature exceeds Ts + 40 ° C. (an example of firing temperature of 520 ° C .: comparative example), the maximum value of b, which is the maximum length of the pores, exceeds 10 μm, and the maximum of the pores defined in the present invention. It can be seen that the condition of length b is not satisfied.

<평가용 셀의 제작><Production of Evaluation Cell>

상술한 바와 같이 해서 얻어진 집전전극이 형성된 유리 기판과 FTO 유리 기판을 핫멜트 수지인 하이미란(두께 120 ㎛)을 이용해서 열압착하고, 미리 열어 둔 전해액 주입구로 전해질 용액을 주입하고, 그 후, 주입구를 하이미란 및 유리 커버를 이용해서 봉지함으로써 평가용 셀을 제작했다.The glass substrate and the FTO glass substrate on which the collecting electrode obtained as described above were formed were thermo-compressed using a high melt (120 탆) hot melt resin, and the electrolyte solution was injected into the previously opened electrolyte inlet. The cell for evaluation was produced by sealing using Himiran and a glass cover.

<내전해액성의 평가><Evaluation of electrolyte resistance>

제작한 평가용 셀을 85℃에서 1000시간 동안 방치한 후, 집전전극과 피복층의 상태/모양을 관찰했다.After leaving the produced evaluation cell at 1000C for 1000 hours, the state / shape of the current collector electrode and the coating layer was observed.

그 결과, 실시예의 셀에서는 육안 상으로 데미지(damage)가 관찰되지 않았다.As a result, no damage was observed visually in the cell of the example.

<소성 온도가 기공의 발생에 부여하는 영향>Effect of firing temperature on the generation of pores

소성 온도가 피복층에의 기공의 발생에 부여하는 영향을 조사했다.The influence which baking temperature gives on generation | occurrence | production of the pore to a coating layer was investigated.

다시 말해, 상술한 바와 같이 해서 얻어진 유리 페이스트 조성물을 플루오르 도프형 산화 주석층(투명전극층)을 가지는 유리 기판(아사히 유리사제, 타입 U-TCO)에 도포하고, 150℃의 오븐에서 유리 페이스트 조성물 중의 용제를 건조 제거한 후, 공기 분위기 하에서 소성했다.In other words, the glass paste composition obtained as described above is applied to a glass substrate (type U-TCO, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having a fluorine-doped tin oxide layer (transparent electrode layer), and the glass paste composition is The solvent was dried and then fired in an air atmosphere.

이 때, 소성 조건에 대해서는, 도 6a 내지 도 6f에 도시한 바와 같이, 소성 온도를 Ts+15℃ 내지 Ts+75℃로 변화시키고, 승온 속도를 10℃/분(도 6f의 경우만 5℃/분)으로 하고, 소성 시간을 20분으로 했다.At this time, about baking conditions, as shown to FIGS. 6A-6F, baking temperature is changed to Ts + 15 degreeC-Ts + 75 degreeC, and a temperature increase rate is 10 degreeC / min (5 degreeC only in the case of FIG. 6F). / Min), and the firing time was 20 minutes.

도 6a 내지 도 6f는 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.6A to 6F are micrographs showing an example of the state of the coating layer after firing.

그 결과, 본 발명의 일 구현예에 따른 광전 변환 소자의 제조 방법에 있어서의 소성 온도의 조건(Ts+40℃ 미만)을 만족시키는 도 6a 내지 도 6c의 예에 대해서는, 기공(사진 중이 검은 부분)의 크기가 작고, 수도 적은 것을 알 수 있다.As a result, in the examples of FIGS. 6A to 6C satisfying the conditions of the firing temperature (less than Ts + 40 ° C.) in the method of manufacturing the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention, pores (black portions in the photograph) It can be seen that the size of) is small and the number is small.

한편, 소성 온도가 Ts+40℃ 이상인 도 6d 내지 도 6f의 예에 대해서는, 기공의 크기가 큰 것을 알 수 있다.On the other hand, about the example of FIGS. 6D-6F whose baking temperature is Ts + 40 degreeC or more, it turns out that a pore size is large.

<전처리 공정이 기공의 발생에 부여하는 영향>Effect of pretreatment on the generation of pores

전처리 공정(소성 전의 온도 유지/지지 공정)이 피복층에의 기공의 발생에 부여하는 영향을 조사했다.The influence which the pretreatment process (temperature holding / supporting process before baking) has on the generation | occurrence | production of the pore to a coating layer was investigated.

다시 말해, 상술한 바와 같이 해서 얻어진 유리 페이스트 조성물을 플루오르 도프형 산화 주석층(투명전극층)을 가지는 유리 기판(아사히 유리사제, 타입 U-TCO)에 도포하고, 150℃의 오븐에서 유리 페이스트 조성물 중의 용제를 건조 제거한 후, 공기 분위기 하에서 소성했다.In other words, the glass paste composition obtained as described above is applied to a glass substrate (type U-TCO, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having a fluorine-doped tin oxide layer (transparent electrode layer), and the glass paste composition is The solvent was dried and then fired in an air atmosphere.

소성 조건은 소성 온도 500℃, 상기 소성 온도의 유지/지지 시간을 20분, 승온 속도를 10℃/분으로 했다.The firing conditions set the baking temperature of 500 degreeC, the holding / supporting time of the said baking temperature for 20 minutes, and the temperature increase rate to 10 degreeC / min.

이때, 동일한 조건으로 소성한 2 종류의 샘플 중 하나에 대해서는 소성 전에 420℃로 30분 동안 유지하는 전처리 공정을 추가하였고, 다른 하나에 대해서는 상기와 같은 전처리 공정을 추가하지 않았다.At this time, for one of the two types of samples fired under the same conditions, a pretreatment step of maintaining at 420 ° C. for 30 minutes before firing was added, and the other pretreatment step was not added.

그 결과를 도 7a 및 도 7b에 나타냈다.The results are shown in Figs. 7A and 7B.

도 7a는 전처리 공정을 추가하지 않았을 경우의 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.7A is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing when no pretreatment step is added.

도 7b는 전처리 공정을 추가했을 경우의 소성 후의 피복층의 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.7B is a micrograph showing an example of the state of the coating layer after firing when a pretreatment step is added.

전처리 공정의 유무Pretreatment Process 기공 수
(개)
Pore number
(dog)
b의 최대값
(㎛)
the maximum value of b
(Μm)
b의 평균값
(㎛)
mean value of b
(Μm)
radish 17831783 9.59.5 1.191.19 U 16881688 9.49.4 1.081.08

그 결과, 전처리 공정을 추가한 도 7b에 나타낸 예가 전처리 공정을 추가하지 않은 도 7a에 나타낸 예보다 기공(사진 중이 검은 부분)의 크기가 작고, 수도 적은 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the example shown in FIG. 7B in which the pretreatment step is added has a smaller size and smaller number of pores (black portion in the photo) than the example shown in FIG. 7A in which the pretreatment step is not added.

다시 말해, 도 7b에 나타낸 예에서는 전처리 공정을 추가한 것에 의해, 기공의 수 자체가 감소하고, 동시에 최대 길이인 b의 값이 큰 기공의 발생이 억제되며, 그 결과로, 표 3에 도시한 바와 같이, 기공의 최대 길이의 평균값이 전처리 공정을 추가한 도 7b에 나타낸 예에서 현저하게 작아진 것으로 추측된다.In other words, in the example shown in FIG. 7B, by adding a pretreatment step, the number of pores itself is reduced, and at the same time, generation of pores with a large value of b, which is the maximum length, is suppressed, and as a result, shown in Table 3 As such, it is assumed that the average value of the maximum length of the pores is significantly smaller in the example shown in FIG. 7B in which the pretreatment step is added.

<기공의 원인으로 집전전극의 부식이 생긴 예><Example of the corrosion of current collector electrodes caused by pores>

피복층에 존재하는 기공의 크기가 지나치게 큰 것이 원인으로 작용하여, 피복층에 크랙이 생기고, 집전전극에 부식이 생긴 경우의 예를 도 8a 및 도 8b에 나타낸다.8A and 8B show examples of the case where the size of pores present in the coating layer is too large, causing cracks in the coating layer and corrosion of the current collecting electrode.

한편, 도 8a 및 도 8b는 집전전극에 부식이 생긴 상태의 일 예를 나타내는 현미경 사진이다.8A and 8B are micrographs showing an example of a state where corrosion occurs in the current collecting electrode.

도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 피복층의 막 두께 a에 대하여 기공의 최대 길이인 b가, b>0.5a인 경우, 피복층의 중앙에 존재하는 큰 기공이 원인으로, 집전전극이 전해질 용액에 의해 부식되어 없어지고 있는 것을 알 수 있다(도 8a 및 도 8b의 투명부분이 집전전극이 없어지고 있는 부분).As shown in Figs. 8A and 8B, when b, the maximum length of pores with respect to the film thickness a of the coating layer, is b> 0.5a, the current collecting electrode is the electrolyte solution due to the large pores present in the center of the coating layer. It can be seen that it is corroded and disappears (the transparent part in Figs. 8A and 8B is the part where the current collecting electrode disappears).

(색소 증감 태양 전지의 성능평가)(Performance evaluation of dye-sensitized solar cell)

이어서, 색소 증감 태양 전지로서의 성능평가를 수행했다.Subsequently, performance evaluation as a dye-sensitized solar cell was performed.

<투명전극><Transparent electrode>

모든 실시예 및 비교예에 있어서, 투명전극으로서는 플루오르 도프형 산화 주석층(투명전극층)을 가지는 유리 기판(아사히 유리사제, 타입 U-TCO)을 사용했다.In all the examples and comparative examples, a glass substrate (type U-TCO manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having a fluorine-doped tin oxide layer (transparent electrode layer) was used as the transparent electrode.

<집전전극의 형성><Formation of collecting electrode>

상기 유리 기판 위에 Ag 페이스트(다나카귀금속사제, MH1085)를 두께 10 ㎛, 폭 500 ㎛의 스트라이프 형이 되도록 스크린 인쇄법을 이용해서 패터닝하여 집전전극을 형성했다.Ag paste (MH1085, manufactured by Tanaka Precious Metals Co., Ltd.) was patterned on the glass substrate by screen printing to form a stripe having a thickness of 10 μm and a width of 500 μm, thereby forming a current collecting electrode.

이때, 집전전극 간의 피치를 7,000 ㎛로 했다.At this time, the pitch between collector electrodes was 7,000 micrometers.

<피복층의 형성> <Formation of coating layer>

에틸 셀룰로오스 수지(소실 온도 400℃)을 5 g, 유리 프릿(B2O3-SiO2-Bi2O3계, 유리 연화점(Ts) 480℃)을 60 g, 테르피네올(간토화학제)을 30 g, 및 부틸칼비톨 아세테이트(간토화학사제) 5 g을 혼합한 후, 3 롤 믹서로 충분히 분산시켜 유리 페이스트 조성물을 얻었다.5 g of ethyl cellulose resin (loss temperature 400 ° C), 60 g of glass frit (B 2 O 3 -SiO 2 -Bi 2 O 3 system, glass softening point (Ts) 480 ° C), terpineol (manufactured by Kanto Chemical) After mixing 30 g of this and 5 g of butyl carbitol acetate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), the mixture was sufficiently dispersed in a three-roll mixer to obtain a glass paste composition.

얻어진 유리 페이스트 조성물을 이용하고, 이하의 소성 조건에 의해, 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 피복층이 형성된 전극기판을 제작했다.Using the obtained glass paste composition, the electrode substrate with a coating layer by the Example and comparative example of this invention was produced on the following baking conditions.

실시예의 소성 조건은 420℃로 30분 동안 유지하는 전처리 공정 후, 소성 온도를 500℃, 소성 온도 유지/지지 시간을 20분 동안으로 했다.In the firing conditions of the examples, after the pretreatment step of maintaining at 420 ° C. for 30 minutes, the firing temperature was 500 ° C. and the firing temperature holding / supporting time was 20 minutes.

비교예의 소성 조건은 전처리 공정을 추가하지 않고, 소성 온도를 550℃, 소성 온도 유지/지지 시간을 20분 동안으로 했다.The baking conditions of the comparative example did not add a pretreatment process, and made baking temperature 550 degreeC and baking temperature holding / supporting time for 20 minutes.

피복층은 실시예 및 비교예 모두에서 막 두께가 20 ㎛가 되도록 형성했다.The coating layer was formed so that the film thickness might be 20 micrometers in both the Example and the comparative example.

상기와 같이 얻어진 피복층에 대해서, 피복층의 두께 a와 기공의 최대 길이인 b과의 비교(b/a), 및 각 (b/a)의 범위의 기공 수를 측정했다.About the coating layer obtained as mentioned above, the comparison (b / a) of the thickness a of a coating layer and b which is the maximum length of a pore, and the number of pores of the range of each (b / a) were measured.

기공의 최대 길이인 b의 측정값으로는 화상해석 소프트 웨어인 GRADING ANALYSIS(기엔스사제)를 이용해서 자동 측정한 값을 이용했다.As the measured value of b, the maximum length of the pores, a value automatically measured using GRADING ANALYSIS (manufactured by Giens), which is an image analysis software, was used.

한편, 기공의 최대 길이인 b는 장치 화면상의 10 mm×50 mm의 영역 1 군데에서 측정했다.On the other hand, b, the maximum length of the pores, was measured in one region of 10 mm x 50 mm on the screen of the device.

이상의 측정 결과를 하기 표 4(실시예) 및 표 5(비교예)에 나타낸다.The above measurement results are shown in Table 4 (Examples) and Table 5 (Comparative Examples).

한편, 표 4 및 표 5 안의 "에러 개소의 수"란, 최대 길이인 b의 큰 기공에 의해 발생한 크랙에 의해 피복층에 집전전극이 데미지를 받은 개소의 수를 의미한다.On the other hand, the "number of error points" in Table 4 and Table 5 means the number of places where the current collector electrode was damaged in the coating layer by the crack caused by the large pores of b which is the maximum length.

b/ab / a 기공 수
(개)
Pore number
(dog)
에러 개소의 수
(개)
The number of error points
(dog)
0.1 이하0.1 or less 872930872930 00 0.1 초과 0.2 이하0.1 or more and 0.2 or less 985985 00 0.2 초과 0.3 이하0.2 or more and 0.3 or less 219219 00 0.3 초과 0.4 이하0.3 or more and 0.4 or less 3838 00 0.4 초과 0.5 이하0.4 or more and 0.5 or less 44 00 0.5 초과 0.6 이하More than 0.5 less than 0.6 00 -- 0.6 초과 0.7 이하0.6 or more 0.7 or less 00 -- 0.7 초과 0.8 이하0.7 or more and 0.8 or less 00 -- 0.8 초과 0.9 이하0.8 or more and 0.9 or less 00 -- 0.9 초과 1.0 이하Greater than 0.9 and less than 1.0 00 --

b/ab / a 기공 수
(개)
Pore number
(dog)
에러 개소의 수
(개)
The number of error points
(dog)
0.1 이하0.1 or less 604965604965 00 0.1 초과 0.2 이하0.1 or more and 0.2 or less 54065406 00 0.2 초과 0.3 이하0.2 or more and 0.3 or less 13951395 00 0.3 초과 0.4 이하0.3 or more and 0.4 or less 476476 00 0.4 초과 0.5 이하0.4 or more and 0.5 or less 158158 00 0.5 초과 0.6 이하More than 0.5 less than 0.6 3535 77 0.6 초과 0.7 이하0.6 or more 0.7 or less 1111 66 0.7 초과 0.8 이하0.7 or more and 0.8 or less 33 33 0.8 초과 0.9 이하0.8 or more and 0.9 or less 1One 1One 0.9 초과 1.0 이하Greater than 0.9 and less than 1.0 00 --

상기 표 4 및 표 5에 도시한 바와 같이, 실시예에 의한 피복층에서는 측정 범위 내의 모든 기공에 대해서 b/a≤0.5(b≤0.5a)를 만족하고 있어, 에러 개소는 발생하지 않았다.As shown in Table 4 and Table 5, in the coating layer according to the example, b / a ≦ 0.5 (b ≦ 0.5a) was satisfied for all the pores within the measurement range, and no error point occurred.

한편, 비교예에 의한 피복층에서는 b/a>0.5인 최대 길이 b의 큰 기공이 다수 발생하고 있어, 이러한 큰 기공에 따라 에러 개소도 다수 발생하고 있는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the coating layer by a comparative example, many large pores of the maximum length b of b / a> 0.5 generate | occur | produced, and it turns out that many error places generate | occur | produce according to such large pores.

<상대 전극><Relative electrode>

실시예 및 비교예 모두에서, 상대 전극으로서는 플루오르 도프형 산화 주석층을 가지는 유리 기판(아사히 유리사제, 타입 U-TCO)의 전기 전도층 위에 집전전극 및 피복층을 형성한 후에, 스퍼터링법에 의해 백금층(백금전극층) (두께 150 nm)을 적층한 것을 이용했다.In both Examples and Comparative Examples, after forming a current collecting electrode and a coating layer on the electrically conductive layer of a glass substrate (type U-TCO, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having a fluorine-doped tin oxide layer as a counter electrode, platinum was formed by sputtering. What laminated | stacked the layer (platinum electrode layer) (thickness 150 nm) was used.

한편, 집전전극 및 피복층의 형성 방법은 상술한 바와 같다.In addition, the formation method of a collector electrode and a coating layer is as above-mentioned.

<광전극(산화 티탄 전극)용 페이스트 조성물의 제조><Production of Paste Composition for Photoelectrode (titanium oxide electrode)>

이어서, 광전극용 페이스트 조성물을 제조했다.Next, the paste composition for photoelectrodes was manufactured.

구체적으로는, 모든 실시예 및 비교예에 있어서, 산화 티탄 미립자(일본 아에로질사제, P-25) 3 g, 아세틸 아세톤 0.2 g, 계면활성제(와코순약제, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐에테르) 0.3 g을 테르피네올 7.0 g과 함께 비즈 밀(beads mill) 처리에 의해 12시간 동안 분산을 실시했다.Specifically, in all the examples and the comparative examples, 3 g of titanium oxide fine particles (manufactured by Japan Aerosol Co., P-25), 0.2 g of acetyl acetone, and surfactant (wako pure chemicals, polyoxyethylene octylphenyl ether) 0.3 g was dispersed with 7.0 g of terpineol for 12 hours by a beads mill treatment.

얻어진 분산액에 바인더 수지로서 에틸 셀룰로오스 수지 1.0 g을 더해서 페이스트 조성물을 제조했다.1.0 g of ethyl cellulose resin was added as a binder resin to the obtained dispersion liquid, and the paste composition was produced.

페이스트 조성물의 전단 속도(Shear rate) 10 sec-1에서의 점도는 예를 들면 스크린 인쇄를 하기에 충분한 점도를 가지는 것이었다.The viscosity at the shear rate of 10 sec −1 of the paste composition was, for example, to have a viscosity sufficient for screen printing.

<산화 티탄 전극의 제작><Production of Titanium Oxide Electrode>

그 다음에, 산화 티탄 미립자를 포함하는 산화 티탄 전극을 제작했다.Next, a titanium oxide electrode containing titanium oxide fine particles was produced.

구체적으로는, 각 실시예 및 비교예에 있어서, 피복층이 형성된 전극기판의 전기 전도면에, 상술한 바와 같이 해서 제조한 페이스트 조성물을 스크린 인쇄에 의해 제막하고, 450℃의 오븐에서 1시간 동안 소결하고, 막 두께 10 ㎛, 유효면적 100 cm2의 산화 티탄 다공질막을 가지는 산화 티탄 전극을 얻었다.Specifically, in each of the Examples and Comparative Examples, the paste composition prepared as described above was formed into a film by screen printing on the electrically conductive surface of the electrode substrate on which the coating layer was formed, and then sintered in an oven at 450 ° C. for 1 hour. A titanium oxide electrode having a titanium oxide porous membrane having a thickness of 10 μm and an effective area of 100 cm 2 was obtained.

<증감색소의 흡착><Adsorption of dark dyes>

그 다음에, 상술한 바와 같이 해서 얻어진 산화 티탄 전극에 아래와 같이 해서 증감색소를 흡착시켰다.Subsequently, the titanium oxide electrode obtained as mentioned above was made to adsorb | suck a sensitizing dye as follows.

광전변환용 증감색소 N719(Solaronix사제)를 에탄올(농도 0.6 mmol/L)에 용해시켜서 색소용액을 제조하고, 상기 색소용액에 상기 산화 티탄 전극을 침지시킨 후에, 실온에서 24시간 동안 방치했다.A dye solution was prepared by dissolving photosensitive conversion dye N719 (manufactured by Solaronix) in ethanol (concentration 0.6 mmol / L), and after immersing the titanium oxide electrode in the dye solution, it was allowed to stand at room temperature for 24 hours.

착색한 산화 티탄 전극의 표면을 에탄올로 세정한 후, 4-t-부틸 피리딘의 2 mol% 알코올 용액에 30분 동안 침지시키고, 실온에서 건조시켜서, 증감색소를 흡착한 산화 티탄 다공질막을 포함하는 광전극을 얻었다.The surface of the colored titanium oxide electrode was washed with ethanol, and then immersed in a 2 mol% alcohol solution of 4-t-butyl pyridine for 30 minutes, dried at room temperature, and included a titanium oxide porous membrane adsorbed with sensitizing dyes. An electrode was obtained.

<전해질 용액의 제조>Preparation of Electrolyte Solution

그 다음에, 하기 조성의 전해질 용액을 제조했다.Next, an electrolyte solution of the following composition was prepared.

전해질을 용해시키는 용매로서는, 메톡시 아세토니트릴을 이용했다. As the solvent for dissolving the electrolyte, methoxy acetonitrile was used.

LiI: 0.1 MLiI: 0.1 M

I2: 0.05 MI 2 : 0.05 M

4-t-부틸 피리딘: 0.5 M4-t-butyl pyridine: 0.5 M

1-프로필-2,3-디메틸이미다졸륨 아이오다이드: 0.6 M1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide: 0.6 M

<광전변환 전지의 조립><Assembly of Photoelectric Conversion Battery>

그 다음에, 상술한 바와 같이 해서 제작한 광전극 및 상대 전극을 이용하고, 도 1에 나타낸 것 같은 광전 변환 전지(광전 변환 소자)의 시험 샘플을 조립했다.Then, the test sample of the photoelectric conversion battery (photoelectric conversion element) as shown in FIG. 1 was assembled using the photoelectrode and counter electrode produced as mentioned above.

다시 말해, 상기한 바와 같이 해서 제작한 광전극, 및 상기한 바와 같이 해서 제작한 상대 전극을 수지 필름제 스페이서(미쓰이 듀폰·폴리 케미칼제, 하이미란 필름(120 ㎛ 두께))를 사이에 두어서 고정하고, 그 공극에 상기 전해질 용액을 주입해서 전해질 용액층을 형성했다.In other words, the photoelectrode fabricated as described above and the counter electrode fabricated as described above were sandwiched between a resin film spacer (made by Mitsui DuPont Poly Chemicals and a Himir film (120 µm thick)). It fixed, and the electrolyte solution was inject | poured into the space | gap, and the electrolyte solution layer was formed.

유리 기판에는 각각 변환 효율 측정용의 도선을 접속했다.The conductive wire for measurement of conversion efficiency was connected to the glass substrate, respectively.

<변환 효율의 측정><Measurement of Conversion Efficiency>

이상과 같이하여 제작한 각 실시예 및 비교예에 있어서의 광전변환 전지에 대해서, 이하의 방법에 의해 변환 효율을 측정했다.The conversion efficiency was measured by the following method about the photoelectric conversion battery in each Example and comparative example produced as mentioned above.

다시 말해, ORIEL사제 솔라 시뮬레이터를 에어매스필터(air mass filter)와 조합하고, 광량계에서 100 mW/cm2의 광량으로 조정해서 측정용 광원으로 하고, 이를 광전변환 전지의 시험 샘플에 광조사를 하면서, KEITHLEY MODEL 2400 소스 미터를 사용해서 I-V커브 특성을 측정했다.In other words, a solar simulator manufactured by ORIEL is combined with an air mass filter, and adjusted to an amount of light of 100 mW / cm 2 on a photometer to be a light source for measurement, which is then irradiated with a test sample of the photoelectric conversion battery. The IV curve characteristics were measured using a KEITHLEY MODEL 2400 source meter.

변환 효율(η, %)은 I-V커브 특성 측정으로부터 얻어진 개방 전압(Voc), 단락 전류(Isc) 및 충진인자(ff)를 이용하여, 하기 변환 효율을 계산하는 수학식 1에 의해 산출했다.The conversion efficiency (η,%) was calculated by Equation 1 which calculates the following conversion efficiency using the open voltage Voc, the short circuit current Isc, and the filling factor ff obtained from the I-V curve characteristic measurement.

얻어진 변환 효율의 값의 시간에 따른 변화의 상태/모양을 도 9에 나타낸다.The state / shape of the change with time of the value of the obtained conversion efficiency is shown in FIG.

도 9는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 광전변환 전지의 변환 효율(η)과 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the relationship between the conversion efficiency (η) and time of the photoelectric conversion battery according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112010035053270-pat00001
Figure 112010035053270-pat00001

도 9 에 도시한 바와 같이, 실시예 및 비교예의 광전 변환 전지 모두에서 초기의 광전변환 효율은 6%을 넘는 높은 변환 효율이 얻어졌다(예를 들면, 경과시간 0에 있어서의 실시예의 광전 변환 전지의 변환 효율은 6.67%, 비교예의 광전변환 셀의 변환 효율은 6.75%).As shown in Fig. 9, in both the photoelectric conversion cells of the examples and the comparative examples, a high conversion efficiency of more than 6% was obtained for the initial photoelectric conversion efficiency (for example, the photoelectric conversion cell of the example at the elapsed time 0). Conversion efficiency is 6.67%, and the conversion efficiency of the photoelectric conversion cell of the comparative example is 6.75%).

그러나, 비교예의 광전변환 전지는 시간이 경과함에 따라 현저하게 변환 효율이 저하되어 가는 것에 비해, 실시예의 광전변환 전지는 시간이 경과해도 높은 변환 효율을 유지할 수 있는 것을 알 수 있었다.However, it was found that the photoelectric conversion battery of the comparative example significantly lowers the conversion efficiency with time, whereas the photoelectric conversion battery of the example can maintain high conversion efficiency even with time.

비교예의 광전변환 전지는 최대 길이가 큰 기공의 수가 많기 때문에, 피복층에 크랙이 발생한 결과, 집전전극이 전해질 용액에 의해 부식되어, 변환 효율이 저하된 것으로 생각된다.Since the photoelectric conversion battery of the comparative example has a large number of pores with a large maximum length, as a result of cracks in the coating layer, the current collecting electrode is corroded by the electrolyte solution, and it is considered that the conversion efficiency is lowered.

한편, 실시예의 광전변환 전지에서는, 피복층에 존재하는 모든 기공의 최대 길이가 피복층의 두께의 0.5배 이내이기 때문에, 피복층에의 크랙의 발생이 억제되어 집전전극의 부식이 거의 일어나지 않아서, 변환 효율을 유지할 수 있는 것으로 생각된다.On the other hand, in the photoelectric conversion battery of the embodiment, since the maximum length of all the pores present in the coating layer is within 0.5 times the thickness of the coating layer, generation of cracks in the coating layer is suppressed, and corrosion of the current collecting electrode hardly occurs, resulting in conversion efficiency. It seems to be sustainable.

이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위에 속하는 조건으로 형성한 집전전극을 피복하는 피복층을 형성하면, 피복층에 존재하는 기공의 크기도 본 발명의 범위에 속하는 것이 된다.As can be seen from the above results, when the coating layer covering the current collecting electrode formed under the conditions within the scope of the present invention is formed, the size of pores present in the coating layer also falls within the scope of the present invention.

그 결과, 피복층의 크랙(갈라짐)을 방지할 수 있고, 이에 따라 집전전극이 전해질 용액에 접촉하지 않기 때문에, 집전전극의 부식을 방지할 수 있다.As a result, cracking (cracking) of the coating layer can be prevented, and since the current collecting electrode does not contact the electrolyte solution, corrosion of the current collecting electrode can be prevented.

따라서 이러한 전극기판을 이용해서 제조한 색소 증감 태양 전지 등의 광전변환 소자는 고효율, 긴 수명 및 고내구성을 가질 수 있다.Therefore, a photoelectric conversion element such as a dye-sensitized solar cell manufactured using such an electrode substrate can have high efficiency, long life and high durability.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명이 바람직한 구현예에 대하여 설명했지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.As mentioned above, although this invention was demonstrated about preferred embodiment, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this.

본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 소유하는 자이면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 명확하므로, 이것들도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.Anyone possessing ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can clearly reach various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally also the present invention. It is understood to belong to the technical scope of the.

예를 들면, 상술한 본 발명의 구현예에서는 광전변환 기능을 가지고, 표면에 증감색소가 연결되어서 증감되는 무기반도체 미립자로서, 금속산화물 미립자(31)를 예로 들어서 설명했지만, 본 발명에 따른 무기반도체 미립자로서는, 금속산화물 미립자(31)에 한정되지 않고, 예를 들면, 금속산화물이 아닌 무기반도체 미립자이어도 된다.For example, in the above-described embodiment of the present invention, the inorganic semiconductor fine particles having a photoelectric conversion function and sensitized by being connected to a sensitizing dye on the surface thereof have been described with the metal oxide fine particles 31 as an example, but the inorganic semiconductor according to the present invention. The fine particles are not limited to the metal oxide fine particles 31 and may be, for example, inorganic semiconductor fine particles other than metal oxides.

이러한 금속산화물이 아닌 무기반도체 미립자로서 사용할 수 있는 화합물의 예로서는, 실리콘, 게르마늄, III족-V족계 반도체, 금속 칼코게나이드 등을 들 수 있다.Examples of the compound that can be used as the inorganic semiconductor fine particles other than such metal oxides include silicon, germanium, group III-V type semiconductors, and metal chalcogenides.

1: 광전 변환 소자, 2: 기판,
3: 광전극, 4: 상대 전극,
5: 전해질 용액, 6: 스페이서,
7: 인출 도선, 10: 전극기판,
31: 금속산화물 미립자, 33: 증감색소,
110: 투명전극, 120: 집전전극,
130: 피복층, 131: 기공
1: photoelectric conversion element, 2: substrate,
3: photoelectrode, 4: counter electrode,
5: electrolyte solution, 6: spacer,
7: lead wire, 10: electrode substrate,
31: metal oxide fine particles, 33: sensitizing dye,
110: transparent electrode, 120: current collecting electrode,
130: coating layer, 131: pores

Claims (6)

투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극 및 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 포함하는 광전 변환 소자용 전극기판으로서,
상기 피복층은 상기 집전전극의 표면에 유리 페이스트 조성물을 도포하고 소성하여 형성한 것이고,
상기 피복층의 두께를 a ㎛, 상기 소성에 의해 상기 피복층에 발생하는 기공의 최대길이를 b ㎛라 하면, b≤0.5a를 만족하는 것인 전극기판.
An electrode substrate for a photoelectric conversion element comprising a current collecting electrode provided on a transparent conductive substrate and a coating layer covering a surface of the current collecting electrode.
The coating layer is formed by coating and baking a glass paste composition on the surface of the current collecting electrode,
The thickness of the said coating layer is a micrometer, and when the largest length of the pore which generate | occur | produces in the said coating layer by the said baking is b micrometer, it will satisfy b <= 0.5a.
투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극 및 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 구비하는 광전 변환 소자용 전극기판으로서,
상기 피복층은 상기 집전전극의 표면에 유리 페이스트 조성물을 도포하고 소성하여 형성한 것이고,
상기 소성에 의해 상기 피복층에 발생하는 기공의 최대 길이는 10 ㎛ 이하인 것인 전극기판.
An electrode substrate for a photoelectric conversion element having a current collecting electrode provided on a transparent conductive substrate and a coating layer covering the surface of the current collecting electrode,
The coating layer is formed by coating and baking a glass paste composition on the surface of the current collecting electrode,
And the maximum length of pores generated in the coating layer by the firing is 10 m or less.
제1항 또는 제2항에 따른 전극기판을 포함하는 광전 변환 소자.
A photoelectric conversion element comprising the electrode substrate according to claim 1.
제3항에 있어서,
상기 광전 변환 소자는 색소 증감 태양 전지인 것인 광전 변환 소자.
The method of claim 3,
The photoelectric conversion element is a dye-sensitized solar cell.
투명도전성 기판 위에 설치된 집전전극의 표면에, 유리 프릿, 바인더 수지 및 유기 용제를 포함하는 유리 페이스트 조성물을 도포한 후, 상기 유리 페이스트 조성물을 상기 유리 프릿의 연화점(Softening temperature, Ts)℃ 이상 연화점+40(Ts+40)℃ 미만의 온도로 소성하여 상기 집전전극의 표면을 피복하는 피복층을 형성하는 단계를 포함하는 전극기판의 제조 방법.
After applying a glass paste composition comprising a glass frit, a binder resin, and an organic solvent on the surface of the current collecting electrode provided on the transparent conductive substrate, the glass paste composition is softened to a softening temperature (Ts) ° C or higher of the glass frit. Baking at a temperature below 40 (Ts + 40) ° C. to form a coating layer covering the surface of the current collecting electrode.
제5항에 있어서,
상기 소성 온도에 도달하기 전에, 상기 바인더 수지의 소실 온도(℃) 이상 상기 유리 프릿의 연화점(Ts)℃ 이하의 온도로 5분 이상 유지하는 단계를 더 포함하는 것인 전극기판의 제조 방법.
The method of claim 5,
The method of manufacturing an electrode substrate further comprising the step of maintaining at least the temperature of disappearance (℃) of the binder resin above the softening point (Ts) ℃ of the glass frit before reaching the firing temperature.
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