KR101462356B1 - Dye sensitized solar cell and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 금속-셀레늄 화합물을 갖는 전극막을 포함하는 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a dye-sensitized solar cell including an electrode film having a metal-selenium compound and a manufacturing method thereof.
태양전지는 태양으로부터 방출되는 빛 에너지를 전기에너지로 전환하는 광전 에너지 변환 시스템(photovoltaic energy conversion system)이다. Solar cells are photovoltaic energy conversion systems that convert light energy emitted by the sun into electrical energy.
실리콘 태양전지는 상기 광전 에너지 변환을 위해 실리콘 내에 형성되는 p-n 접합다이오드(p-n junction diode)를 이용하지만, 전자 및 홀의 때이른 재결합(premature recombination)을 방지하기 위해서는, 사용되는 실리콘은 높은 순도 및 낮은 결함을 가져야 한다. 이러한 기술적 요구는 사용되는 재료비용의 증가를 가져오기 때문에, 실리콘 태양전지의 경우, 전력당 제조비용이 높다. 이에 더하여, 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 광자들(photons) 만이 전류를 생성하는데 기여하기 때문에, 실리콘 태양전지의 실리콘은 가능한 낮은 밴드갭(bandgap)을 갖도록 도핑된다. 하지만, 이처럼 낮춰진 밴드갭 때문에, 청색광 또는 자외선에 의해 여기된 전자들(excited electrons)은 과도한 에너지를 갖게 되어, 전류생산에 기여하기 보다는 열로써 소모된다. 또한, 광자(photon)가 캡쳐링(capturing)될 가능성을 증가시키기 위해서는, p형 층(p-type layer)은 충분히 두꺼워야 하지만, 이러한 두꺼운 p형 층은 여기된 전자가 p-n 접합에 도달하기 전에 정공과 재결합 할 가능성을 증가시키기 때문에, 실리콘 태양전지의 효율은 대략 7 내지 15% 근방에서 머무른다.Silicon solar cells use pn junction diodes formed in the silicon for the photoelectric energy conversion, but in order to prevent premature recombination of electrons and holes, the silicon used has high purity and low defectiveness . This technical requirement leads to an increase in the cost of material used, and therefore, in the case of silicon solar cells, the manufacturing cost per power is high. In addition, silicon in the silicon solar cell is doped to have as low a bandgap as only photons with energy above the bandgap contribute to the current generation. However, due to this lowered band gap, excited electrons excited by blue light or ultraviolet light have excess energy and are consumed as heat rather than contributing to current production. In addition, in order to increase the likelihood that a photon will be captured, the p-type layer must be sufficiently thick, but this thick p-type layer must be formed before the excited electrons reach the pn junction Because of the increased likelihood of recombining with holes, the efficiency of the silicon solar cell stays at about 7 to 15%.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 공개특허공보 10-2012-0018404에 개시된 것과 같이 염료감응형 태양전지 (dye-sensitized solar cells, DSSCs)가 연구개발 중이다. 하지만, 염료감응형 태양전지에 포함된 백금 상대전극의 가격이 상대적으로 높아 대량 생산시 생산 단가가 높아질 수 있다는 문제점이 있다.In order to solve such problems, dye-sensitized solar cells (DSSCs) are being researched and developed, as disclosed in Laid-Open Patent Publication No. 10-2012-0018404. However, since the cost of the platinum counter electrode included in the dye-sensitized solar cell is relatively high, there is a problem that the unit cost of production can be increased in mass production.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 광전 에너지 변환 효율이 증가된 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a dye-sensitized solar cell having increased photoelectric energy conversion efficiency and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 고신뢰성의 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell with high reliability and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 장수명의 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another aspect of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell having a long life and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 생산 단가가 감소된 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another aspect of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell having a reduced production cost and a method of manufacturing the same.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a dye-sensitized solar cell and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 제조 방법은, 전극 입자, 및 상기 전극 입자의 표면에 흡착된 염료층을 포함하는 광전 변환층을 제1기판 상에 형성하는 단계, 염기성 용액으로 제2기판을 전처리 하여, 상기 제2기판 상에 가이드 막(guide layer)을 형성하는 단계, 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 셀레늄(Se)의 화합물을 포함하는 전극막을 형성하는 단계, 및 상기 제1기판 및 상기 제2기판 사이에 전해질 용액을 주입하는 단계를 포함한다. A method of fabricating a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a photoelectric conversion layer on a first substrate including electrode particles and a dye layer adsorbed on a surface of the electrode particles, A step of forming a guide layer on the second substrate by pretreating the second substrate with a selenium (Se) layer, a step of forming a selenium (Se) layer on at least one of cobalt (Co), molybdenum (Mo) And a step of injecting an electrolyte solution between the first substrate and the second substrate.
상기 제2기판을 전처리 하는 것은, 상기 제2기판을 상기 염기성 용액에 담그는 단계, 및 상기 제2기판을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. The pretreatment of the second substrate may include immersing the second substrate in the basic solution, and drying the second substrate.
상기 염기성 용액은 수산화 칼륨 용액을 포함할 수 있다. The basic solution may comprise a potassium hydroxide solution.
상기 전극막을 형성하는 단계는, 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 갖는 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계, 및 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming the electrode film includes a step of immersing the second substrate in a solution containing a metal precursor having at least any one selected from the group consisting of cobalt (Co), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) And immersing the second substrate in the solution.
상기 전극막을 형성하는 단계는, 상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계, 및 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계를 하나의 단위 공정으로 하여, 상기 단위 공정을 복수 회 수행하는 것을 포함할 수 있다. The step of forming the electrode film may include a step of immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor and a step of immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor as one unit process, And performing the process a plurality of times.
상기 전극막을 형성하는 단계는, 상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담근 후, 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 것을 포함할 수 있다. The forming of the electrode film may include immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor and then immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor.
상기 전극막을 형성하는 단계는, 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담근 후, 상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 것을 포함할 수 있다. The forming of the electrode film may include immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor and then immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor.
상기 전극막을 형성하는 단계는, 상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후, 또는 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후, 상기 제2 기판을 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다. The step of forming the electrode film may include a step of immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor or immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor and then cleaning the second substrate .
상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후 상기 제2 기판을 세정하는 공정과, 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후 상기 제2 기판을 세정하는 공정은 서로 동일한 세정수를 사용하는 것을 포함할 수 있다. A step of cleaning the second substrate after immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor and a step of cleaning the second substrate after immersing the second substrate in the solution containing the selenium precursor, And using the same rinse water.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 염료감응형 태양 전지를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a dye-sensitized solar cell.
상기 염료감응형 태양 전지는, 제1기판 상에 배치되고, 전극 입자 및 상기 전극 입자의 표면에 흡착된 염료층을 포함하는 광전 변환층, 상기 제1기판에 대향하는 제2 기판, 상기 광전 변환층 및 제2기판 사이의 전해질 용액, 및 상기 전해질 용액 및 상기 제2기판 사이의 전극막을 포함하되, 상기 전극막은, 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 셀레늄(Se)의 화합물을 포함한다.The dye-sensitized solar cell includes a photoelectric conversion layer disposed on a first substrate and including electrode particles and a dye layer adsorbed on a surface of the electrode particles, a second substrate facing the first substrate, And an electrode film between the electrolyte solution and the second substrate, wherein the electrode film is formed of at least one selected from the group consisting of cobalt (Co), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) And selenium (Se).
상기 염료감응형 태양 전지는, 상기 제2기판 및 상기 전극막 사이의 염기성 가이드 막을 더 포함할 수 있다. The dye-sensitized solar cell may further include a basic guide film between the second substrate and the electrode film.
상기 가이드 막의 두께는 상기 전극막의 두께보다 얇은 것을 포함할 수 있다. The thickness of the guide film may be thinner than the thickness of the electrode film.
상기 가이드 막은 수산화 칼륨을 포함할 수 있다.The guide film may include potassium hydroxide.
본 발명의 실시 예에 따르면, 염기성 용액으로 제2기판을 전처리하여, 상기 제2기판 상에 가이드 막을 형성하고, 상기 가이드 막 상에 코발트, 몰리브덴, 또는 니켈 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 셀레늄의 화합물을 포함하는 전극막이 형성된다. 이로 인해, 전해질 용액에 포함된 트라이요오드화 이온(I3 -)의 환원을 효과적으로 일어날 수 있도록 하여, 광전 에너지 변환 효율이 증가되고 높은 신뢰성을 갖는 장수명의 염료감응형 태양 전지가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of pretreating a second substrate with a basic solution, forming a guide film on the second substrate, and forming at least one selected from cobalt, molybdenum, An electrode film is formed. Accordingly, the reduction of the triiodide ion (I 3 - ) contained in the electrolyte solution can be effectively performed, and thus the dye-sensitized solar cell having a long life, which has high photoelectric energy conversion efficiency and high reliability, can be provided.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 가이드 막 및 전극막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 가이드 막 및 전극막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 제조 방법에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 광전 변환 효율을 설명하기 위한 전압-전류밀도 그래프이다.
도4는 본 발명의 실시 예들에 따른 태양전지를 사용하는 태양전지 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 실시 예들에 따른 태양전지를 사용하는 태양광 발전시스템의 예를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 1A to 1C are views for explaining a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
2A is a flowchart illustrating a method of manufacturing a guide film and an electrode film of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
2B is a flowchart illustrating a method of manufacturing a guide film and an electrode film of a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
3 is a graph of voltage-current density for explaining the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell fabricated according to the method of manufacturing the dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a solar cell array using a solar cell according to embodiments of the present invention.
5 is a view for explaining an example of a solar power generation system using a solar cell according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정영역 또는 막을 다른 영역 또는 막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제 2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.In this specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate, or a third film may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content. Also, while the terms first, second, third, etc. in various embodiments of the present disclosure are used to describe various regions, films, etc., these regions and films should not be limited by these terms . These terms are only used to distinguish any given region or film from another region or film. Thus, the membrane referred to as the first membrane in one embodiment may be referred to as the second membrane in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 가이드 막 및 전극막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIGS. 1A to 1C are diagrams for explaining a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view of a guide film and an electrode film of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 is a flow chart for explaining a manufacturing method. Fig.
도 1a를 참조하면, 제1기판(100)이 제공된다. 상기 제1기판(100)은 제1면(101), 및 상기 제1면(101)에 대향하는 제2면(102)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(100)은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1기판은 FTO, ITO일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1기판(100)은 금속들 또는 금속 합금들 중의 적어도 어느 한가지를 포함하거나, 상기 제1기판(100)은 전도층이 코팅된 유리 또는 전도층이 코팅된 고분자 필름일 수 있다.Referring to FIG. 1A, a
상기 제1기판(100)의 상기 제1면(101) 상에 광전 변환층(110)이 형성된다. 상기 광전 변환층(110)을 형성하는 단계는, 상기 제1기판(100)의 상기 제1면(101) 상에 전극 입자들(112)을 형성하는 단계, 및 상기 전극 입자들(112)의 표면에 광 흡수층(114)을 흡착하는 단계를 포함할 수 있다.A
상기 전극 입자들(112)은 전이 금속 산화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 입자들(112)은 TiO2, SnO2, ZrO2, SiO2, MgO, Nb2O5, 및 ZnO중의 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
예를 들어, 상기 전극 입자들(112)이 TiO2를 포함하는 경우, 상기 전극 입자들(112)을 형성하는 단계는, Degussa 사의 P-25 3.3g을 용매에 40분간 분산시킨 후 15분간 초음파 처리(sonication)하여 TiO2 페이스트(paste)를 제조하는 단계, 및 제조된 TiO2 페이스트를 상기 제1기판(100) 상에 3회 스핀 코팅(spin coating) 후 40분간 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.For example, when the
상기 광 흡수층(114)은 입사된 태양광을 흡수한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광 흡수층(114)은 염료층일 수 있다. 이 경우, 상기 광 흡수층(114)은 루테늄 흡착체일 수 있다. 예를 들어, 상기 염료는 N719 (Ru(dcbpy)2(NCS)2 containing 2 protons)일수 있다. 또한, N712, Z907, Z910, 및 K19 등과 같은 염료들 중의 적어도 한가지일 수 있다.The light absorbing
상기 광 흡수층(114)이 상기 염료층인 경우, 상기 광 흡수층(114)을 형성하는 단계는, 상기 전극 입자(112)들이 형성된 상기 제1 기판(100)을 질산으로 전처리하는 단계, 및 상기 염료층을 상기 전극 입자(112)에 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(100)을 전처리하는 단계는, 상기 제1 기판(100)을 0.1M의 질산에 약 15분간 담그는 단계, 및 상기 제1 기판(100)을 초순수(DI water)로 세정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 염료층을 흡착시키는 단계는, 40℃에서 45분간 상기 제1 기판(100)을 0.5mM의 N719이 포함된 에탄올에 담그는 단계, 및 상기 제1 기판(100)을 에탄올로 세정하는 단계를 포함할 수 있다. When the
도 1b 및 도 2a를 참조하면, 제2기판(200)이 제공된다. 상기 제2기판(200)은 상기 제1기판(100)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2기판(200)은 제3면(203) 및 상기 제3 면(203)에 대향하는 제4면(204)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1B and 2A, a
상기 제2기판(200)은 염기성 용액으로 전처리(pretreatment)되어, 상기 제2기판(200)의 상기 제3면(203) 상에 가이드 막(210, guide layer)이 형성된다. (S110)상기 염기성 용액은 수산화 칼륨 용액을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판(200)을 전처리하는 단계는, 상기 제2기판(200)은 상기 염기성 용액에 담그는 단계, 및 상기 제2기판(200)을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2기판(200)이 0.5M의 수산화 칼륨 용액에 1시간 담겨진 후 대기 중에서 건조될 수 있다.The
상기 가이드 막(210)은 염기성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2기판(200)이 수산화 칼륨 용액으로 전처리되는 경우, 상기 가이드 막(210)은 수산화 칼륨을 포함할 수 있다.The
상기 가이드 막(210) 상에 전극막(220)이 형성된다. 상기 전극막(220)은 금속-셀레늄 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 전극막(220)은 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2), 몰리브덴 셀레늄 화합물(MoSe2), 또는 니켈 셀레늄 화합물(NiSe2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.An
상기 전극막(220)은 연속적 이온층 흡착 반응법(Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction; SILAR)으로 형성된다. 염기성 물질로 형성된 상기 가이드 막(210)에 의해, 상기 전극막(220)은 연속적 이온층 흡착 반응법으로 보다 용이하게 형성될 수 있다.The
상기 전극막(220)을 형성하는 단계는, 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 적어도 어느 하나를 갖는 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 가이드 막(210)이 형성된 상기 제2기판(200)을 담그는 단계(S120), 상기 제2 기판(200)을 세정하는 단계(S130), 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판(200)을 담그는 단계(S140), 및 상기 제2기판(200)을 세정하는 단계(S150)를 하나의 단위 공정으로 하여, 상기 단위 공정이 복수 회 수행되는 것을 포함한다. The step of forming the
상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판(200)을 담근 후 상기 제2 기판(200)을 세정하는 공정(S130)과 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판(200)을 담근 후 상기 제2 기판(200)을 세정하는 공정(S140)은 서로 동일한 세정수(예를 들어, 에탄올)가 사용될 수 있다. A step S130 of immersing the
예를 들어, 상기 전극막(220)이 코발트-셀레늄 화합물(CoSe2)로 형성되는 경우, 상기 전극막(220)을 형성하는 단계는, CoCl2 30mM이 포함된 에탄올에 상기 가이드 막(210)이 형성된 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 담그는 단계, 에탄올로 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 세정하는 단계, SeO2 30mM과 NaBH4 60mM이 포함된 에탄올에 30초 동안 상기 제2 기판(200)을 담그는 단계, 및 에탄올로 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 세정하는 단계를 하나의 단위 공정으로 하여, 상기 단위 공정이 10회 반복 수행되는 것을 포함할 수 있다. For example, when the
다른 예를 들어, 상기 전극막(220)이 몰리브덴-셀레늄 화합물(MoSe2)로 형성되는 경우, 상기 전극막(220)을 형성하는 단계는, MoCl5 30mM이 포함된 에탄올에 상기 가이드 막(210)이 형성된 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 담그는 단계, 에탄올로 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 세정하는 단계, SeO2 30mM과 NaBH4 60mM이 포함된 에탄올에 30초 동안 상기 제2 기판(200)을 담그는 단계, 및 에탄올로 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 세정하는 단계를 하나의 단위 공정으로 하여, 상기 단위 공정이 10회 반복 수행되는 것을 포함할 수 있다. For another example, the
또 다른 예를 들어, 상기 전극막(220)이 니켈-셀레늄 화합물(NiSe2)로 형성되는 경우, 상기 전극막(220)을 형성하는 단계는, NiCl2 30mM이 포함된 에탄올에 상기 가이드 막(210)이 형성된 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 담그는 단계, 에탄올로 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 세정하는 단계, SeO2 30mM과 NaBH4 60mM이 포함된 에탄올에 30초 동안 상기 제2 기판(200)을 담그는 단계, 및 에탄올로 상기 제2 기판(200)을 30초 동안 세정하는 단계를 하나의 단위 공정으로 하여, 상기 단위 공정이 10회 반복 수행되는 것을 포함할 수 있다.As another example, the
상기 전극막(220)을 형성하는 단계는, 상기 제2기판(200)을 세정하는 단계(S150) 후, 상기 가이드 막(210) 상에 상기 전극막(220)의 두께가 균일한지 판단하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다. 상기 전극막(220)의 두께가 균일한 경우, 상기 전극막(220)을 형성하는 단계는 종료된다. 상기 전극막(220)의 두께가 균일하지 않은 경우, 상술된 단계 S120~S150가 다시 반복하여 수행될 수 있다.The step of forming the
상술된 도 2a를 참조하여 설명된 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양 전지의 전극막(220)의 형성 방법과 달리, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 가이드 막(210)이 형성된 상기 제2 기판(200)이 담겨진 후, 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판(200)이 담겨질 수 있다. 이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 염료감응형 태양전지의 제조 방법이 설명된다. According to another embodiment of the present invention, unlike the method of forming the
도 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 가이드 막 및 전극막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2B is a flowchart illustrating a method of manufacturing a guide film and an electrode film of a dye-sensitized solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 2b를 참조하면, 상기 전극막(220)을 형성하는 단계는, 상기 제2기판(200) 상에 상기 가이드막(210)을 형성한 후, 상기 제2기판(200)을 셀레늄 전구체 포함 용액에 담그는 단계(S122), 상기 제2 기판(200)을 세정하는 단계(S130), 상기 제2기판(200)을 금속 전구체 포함 용액에 담그는 단계(S142), 및 상기 제2기판(200)을 세정하는 단계(150)를 하나의 단위 공정으로 하여, 상기 단위 공정이 복수 회 수행되는 것을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the forming of the
계속해서, 도 1c를 참조하면, 상기 제1기판(100) 및 상기 제2기판(200)이 조립된다. 상기 제1기판(100) 및 상기 제2기판(200) 사이에 전해질 용액(250)이 주입된다. 1C, the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전해질 용액(250)은 요오드계 산화화원 전해질(redox iodide electrolyte)일 수 있다. 예를 들면, 상기 전해질 용액(250)은 0.6M butylmethylimidazolium, 0.02M I2, 0.1M Guanidiniumthiocyanate, 0.5M 4-tertbutylpyridine를 포함하는 아세토니트릴(acetonitrile) 용액일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 실시 예에 따르면, 코발트, 몰리브덴, 또는 니켈 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 금속과 셀레늄의 화합물로 상기 전극막(220)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 백금(Pt)을 대신하여 금속 셀레늄의 표면에서 전해질 용액에 포함된 트라이요오드화 이온(I3 -)의 환원이 효과적으로 일어나, 고효율, 고신뢰성, 및 장수명의 염료감응형 태양 전지가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
상술된 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 제조 방법에 따라 제조된 염료감응형 태양 전지가 설명된다.The dye-sensitized solar cell manufactured according to the method of manufacturing the dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention described above will be described.
도 1c를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태양 전지는 서로 대향하는 제1및 제2기판들(100, 200), 상기 제1기판(100) 상의 광전 변환층(110), 상기 제2기판(200) 상의 전극막(220), 상기 제2기판(200) 및 상기 전극막(220) 사이의 가이드 막(210, guide layer), 및 상기 광전 변환층(110) 및 상기 제2기판(200) 사이의 전해질 용액(250)을 포함한다.1C, a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a
상기 광전 변환층(110)은 상기 제1기판(100) 상에 배치된다. 상기 광전 변환층(110)은 상기 제1기판(100) 상의 전극입자들(112) 및 상기 전극 입자들의 표면에 흡착된 광 흡수층(114)을 포함한다. 상기 광 흡수층(114)은 염료층일 수 있다.The
상기 가이드 막(210)은 상기 제2기판(200) 상에 배치된다. 상기 가이드 막(210)은 염기성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 막(210)은 수산화 칼륨(KOH)을 포함할 수 있다.The
상기 전극막(220)은 상기 가이드 막(210) 상에 배치된다. 상기 전극막(220)은, 코발트, 몰리브덴, 또는 니켈 중에서 선택된 어도 어느 하나와 셀레늄(Se)의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 전극막(220)의 두께는 상기 가이드 막(210)의 두께보다 두꺼울 수 있다.The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양 전지의 제조 방법에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 광전 변환 효율을 설명하기 위한 전압-전류밀도 그래프이다.3 is a graph of voltage-current density for explaining the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell fabricated according to the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 실시 예 1 내지 실시 예 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따라 니켈 셀레늄 화합물(NiSe2)로 형성된 전극막, 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2)로 형성된 전극막, 및 몰리브덴 셀레늄 화합물(MoSe2)로 형성된 전극막을 갖는 염료감응형 태양 전지의 전압-전류밀도를 나타낸다. 비교 예 1은 백금(Pt)으로 형성된 전극막을 갖는 염료감응형 태양전지의 전압-전류밀도를 나타내고, 비교 예 2 내지 비교 예 6은 각각 텅스텐 셀레늄 화합물(WSe2), 비스무트 셀레늄 화합물(Bi2Se3), 구리 셀레늄 화합물(Cu1.8Se), 망간 셀레늄 화합물(MnSe), 및 납 셀레늄 화합물(PbSe)로 형성된 전극막을 갖는 염료감응형 태양전지의 전압-전류밀도를 나타낸다. Referring to FIG. 3, Examples 1 to 3 show electrode films formed of nickel selenium compounds (NiSe 2 ), electrode films formed of cobalt selenium compounds (CoSe 2 ), and molybdenum selenium compounds Current density of a dye-sensitized solar cell having an electrode film formed of (MoSe 2 ). Comparative Example 1 shows the voltage-current density of a dye-sensitized solar cell having an electrode film formed of platinum (Pt), Comparative Examples 2 to 6 show tungsten selenium compound (WSe 2 ), bismuth selenium compound (Bi 2 Se 3 shows a voltage-current density of a dye-sensitized solar cell having an electrode film formed of a copper selenium compound (Cu 1.8 Se), a manganese selenium compound (MnSe), and a lead selenium compound (PbSe).
실시 예 1 내지 실시 예 3 및 비교 예1 내지 비교 예 6에 따라 제조된 염료감응형 태양전지의 합선 전류 밀도, 개방 전압, 곡선인자(Fill Factor, FF), 및 광전 변환 효율은 아래의 <표 1>과 같이 측정되었다.The short-circuit current density, the open-circuit voltage, the fill factor (FF), and the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6 were measured according to the following Table 1 >.
<표 1>을 참조하면, 염료감응형 태양 전지의 전극막으로 백금(Pt)을 사용하는 것과 비교하여, 본 발명의 실시 예에 따라 염료감응형 태양 전지의 전극막으로 니켈 셀레늄 화합물(NiSe2), 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2), 및 몰리브덴 셀레늄 화합물(MoSe2)을 사용하는 경우, 광전 변환 효율이 유사하게 측정되었다. 특히, 니켈 셀레늄 화합물(NiSe), 및 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2)을 전극막으로 사용하는 경우, 백금(Pt)을 전극막으로 사용하는 것보다 더 높은 광전 변환효율을 갖는 것으로 측정되었다. 이에 따라, 백금(Pt)을 대신하여 트라이요오드화 이온(I3 -)의 환원을 효과적으로 일어날 수 있게 하는 니켈 셀레늄 화합물(NiSe2), 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2), 및 몰리브덴 셀레늄 화합물(MoSe2)이 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in comparison with the case where platinum (Pt) is used as an electrode film of a dye-sensitized solar cell, a nickel-selenium compound (NiSe 2 ), Cobalt selenium compound (CoSe 2 ), and molybdenum selenium compound (MoSe 2 ), photoelectric conversion efficiencies were measured similarly. Particularly, when a nickel selenium compound (NiSe) and a cobalt selenium compound (CoSe 2 ) were used as an electrode film, it was measured to have higher photoelectric conversion efficiency than using platinum (Pt) as an electrode film. Thus, a nickel selenium compound (NiSe 2 ), a cobalt selenium compound (CoSe 2 ), and a molybdenum selenium compound (MoSe 2 ), which enable reduction of the triiodide ion (I 3 - ) to occur effectively instead of the platinum Can be used.
또한, 텅스텐 셀레늄 화합물(WSe2), 비스무트 셀레늄 화합물(Bi2Se3), 구리 셀레늄 화합물(Cu1.8Se), 망간 셀레늄 화합물(MnSe), 및 납 셀레늄 화합물(PbSe)을 전극막으로 사용한 것과 비교하여, 본 발명의 실시 예에 따라 염료감응형 태양 전지의 전극막으로 니켈 셀레늄 화합물(NiSe2), 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2), 및 몰리브덴 셀레늄 화합물(MoSe2)을 사용하는 경우, 광전 변환 효율이 현저하게 높게 측정된 것을 확인할 수 있다. Compared with the use of tungsten selenium compound (WSe 2 ), bismuth selenium compound (Bi 2 Se 3 ), copper selenium compound (Cu 1.8 Se), manganese selenium compound (MnSe), and lead selenium compound (PbSe) (NiSe 2 ), cobalt selenium compound (CoSe 2 ), and molybdenum selenium compound (MoSe 2 ) are used as an electrode film of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention, the photoelectric conversion efficiency Can be confirmed to be remarkably high.
상술된 실시 예들 및 비교 예들에 따르면, 염료감응형 태양 전지의 전극막으로 사용되던 백금(Pt)이 니켈 셀레늄 화합물(NiSe2), 코발트 셀레늄 화합물(CoSe2), 및 몰리브덴 셀레늄 화합물(MoSe2)로 대체 가능한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 고가의 백금(Pt) 전극을 대체하여 경제성, 장수명, 고신뢰성, 및 고효율의 염료감응형 태양 전지가 제공될 수 있다.(NiSe 2 ), a cobalt selenium compound (CoSe 2 ), and a molybdenum selenium compound (MoSe 2 ), which are used as an electrode film of a dye-sensitized solar cell, As shown in FIG. Accordingly, a dye-sensitized solar cell having economical efficiency, long life, high reliability, and high efficiency can be provided instead of an expensive platinum (Pt) electrode.
본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양전지의 적용 예가 설명된다. 도4는 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양전지를 사용하는 태양전지 어레이를 설명하기 위한 도면이다.An application example of the dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention will be described. 4 is a view illustrating a solar cell array using a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도4를 참조하면, 태양전지 어레이(700)는 메인프레임(미도시)에 적어도 하나의 태양전지모듈들(720)을 설치하여 구성될 수 있다. 상기 태양전지 모듈들(720)은 복수의 태양전지(710)를 포함할 수 있다. 상기 태양전지(710)는 본 발명의 실시 예들에 따른 태양전지일 수 있다. 상기 태양전지 어레이(700)는 태양광을 잘 쪼이도록 남쪽을 향해서 일정한 각도를 갖도록 설치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
전술한 태양전지 모듈 또는 태양전지 어레이는 자동차, 주택, 건물, 배, 등대, 교통신호체계, 휴대용 전자기기 및 다양한 구조물상에 배치되어 사용될 수 있다.The above-described solar cell module or solar cell array can be disposed and used on an automobile, a house, a building, a ship, a lighthouse, a traffic signal system, a portable electronic device, and various structures.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 염료감응형 태양전지를 사용하는 태양광 발전시스템의 예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining an example of a solar power generation system using a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
도5를 참조하면, 상기 태양광 발전시스템은 상기 태양전지 어레이(700) 및 상기 태양전지 어레이(700)로부터 전력을 공급받아 외부로 송출하는 전력제어장치(800)를 포함할 수 있다. 상기 전력제어장치(800)는 출력장치(810), 축전장치(820), 충방전 제어장치(830), 시스템제어장치(840)를 포함할 수 있다. 상기 출력장치(810)는 전력변환장치(812)를 포함할 수 있다.5, the photovoltaic power generation system may include a
상기 전력변환장치(Power Conditioning System: PCS, 812)는 상기 태양전지 어레이(700)로 부터의 직류전류를 교류전류로 변환하는 인버터일 수 있다. 태양광은 밤에는 존재하지 않고 흐린 날에는 적게 비추기 때문에, 발전전력이 감소할 수 있다. 상기 축전장치(820)는 발전전력이 일기에 따라 변화되지 않도록 전기를 저장할 수 있다. 상기 충방전 제어장치(830)는 상기 태양전지 어레이(700)로 부터의 전력을 상기 축전장치(820)에 저장하거나, 상기 축전장치(820)에 저장된 전기를 상기 출력장치(810)로 출력할 수 있다. 상기 시스템제어장치(840)는 상기 출력장치(810), 상기 축전장치(820) 및 상기 충방전 제어장치(830)를 제어할 수 있다.The power conditioning system (PCS) 812 may be an inverter that converts a direct current from the
전술한 바와 같이, 변환된 교류전류는 자동차, 가정과 같은 다양한 AC 부하(910)로 공급되어 사용될 수 있다. 나아가, 상기 출력장치(810)는 계통연계장치(grid connect system, 814)를 더 포함할 수 있다. 상기 계통연계장치(814)는 다른 전력계통(920)과의 접속을 매개하여, 전력을 외부로 송출할 수 있다.As described above, the converted alternating current can be supplied to various AC loads 910 such as an automobile, a home, and the like. Furthermore, the
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
100: 제1기판 110: 광전 변환층
112: 전극 입자들 114: 광 흡수층
200: 제2기판 210: 가이드 막(guide layer)
220: 전극막 250: 전해질100: first substrate 110: photoelectric conversion layer
112: electrode particles 114: light absorbing layer
200: second substrate 210: guide layer:
220: electrode film 250: electrolyte
Claims (13)
염기성 용액으로 제2기판을 전처리 하여, 상기 제2기판 상에 가이드 막(guide layer)을 형성하는 단계;
코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 셀레늄(Se)의 화합물을 포함하는 전극막을 형성하는 단계; 및
상기 제1기판 및 상기 제2기판 사이에 전해질 용액을 주입하는 단계를 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
Forming a photoelectric conversion layer on the first substrate, the photoelectric conversion layer including electrode particles and a dye layer adsorbed on the surface of the electrode particles;
Pretreating the second substrate with a basic solution to form a guide layer on the second substrate;
Forming an electrode film including at least one selected from cobalt (Co), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) and selenium (Se); And
And injecting an electrolyte solution between the first substrate and the second substrate.
상기 제2기판을 전처리 하는 것은,
상기 제2기판을 상기 염기성 용액에 담그는 단계; 및
상기 제2기판을 건조시키는 단계를 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The pre-processing of the second substrate may include:
Immersing the second substrate in the basic solution; And
And drying the second substrate. The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to claim 1,
상기 염기성 용액은 수산화 칼륨 용액을 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the basic solution comprises a potassium hydroxide solution.
상기 전극막을 형성하는 단계는,
코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 갖는 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계; 및
셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계를 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein forming the electrode film comprises:
Immersing the second substrate in a solution containing a metal precursor having at least one selected from the group consisting of cobalt (Co), molybdenum (Mo), and nickel (Ni); And
And immersing the second substrate in a solution containing a selenium precursor.
상기 전극막을 형성하는 단계는,
상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계, 및 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 단계를 하나의 단위 공정으로 하여,
상기 단위 공정을 복수 회 수행하는 것을 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein forming the electrode film comprises:
Immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor, and immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor as one unit process,
Wherein the unit process is performed a plurality of times.
상기 전극막을 형성하는 단계는,
상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담근 후, 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 것을 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein forming the electrode film comprises:
Immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor, and then immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor.
상기 전극막을 형성하는 단계는,
상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담근 후, 상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2기판을 담그는 것을 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein forming the electrode film comprises:
Immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor, and then immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor.
상기 전극막을 형성하는 단계는,
상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후, 또는 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후, 상기 제2 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein forming the electrode film comprises:
Further comprising the step of immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor or immersing the second substrate in a solution containing the selenium precursor and then cleaning the second substrate, ≪ / RTI >
상기 금속 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후 상기 제2 기판을 세정하는 공정과, 상기 셀레늄 전구체를 포함하는 용액에 상기 제2 기판을 담근 후 상기 제2 기판을 세정하는 공정은 서로 동일한 세정수를 사용하는 것을 포함하는 염료감응형 태양 전지의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
A step of cleaning the second substrate after immersing the second substrate in a solution containing the metal precursor and a step of cleaning the second substrate after immersing the second substrate in the solution containing the selenium precursor, Wherein the same cleaning water is used.
상기 제1기판에 대향하는 제2 기판;
상기 광전 변환층 및 제2기판 사이의 전해질 용액; 및
상기 전해질 용액 및 상기 제2기판 사이의 전극막을 포함하되,
상기 전극막은, 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 셀레늄(Se)의 화합물을 포함하는 염료감응형 태양 전지.
A photoelectric conversion layer disposed on the first substrate and including electrode particles and a dye layer adsorbed on a surface of the electrode particles;
A second substrate facing the first substrate;
An electrolyte solution between the photoelectric conversion layer and the second substrate; And
And an electrode film between the electrolyte solution and the second substrate,
Wherein the electrode film comprises at least one selected from the group consisting of cobalt (Co), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) and selenium (Se).
상기 제2기판 및 상기 전극막 사이의 염기성 가이드 막을 더 포함하는 염료감응형 태양 전지.
11. The method of claim 10,
And a basic guide film between the second substrate and the electrode film.
상기 가이드 막의 두께는 상기 전극막의 두께보다 얇은 것을 포함하는 염료감응형 태양 전지.
12. The method of claim 11,
Wherein the thickness of the guide film is thinner than the thickness of the electrode film.
상기 가이드 막은 수산화 칼륨을 포함하는 염료감응형 태양 전지.12. The method of claim 11,
Wherein the guide film comprises potassium hydroxide.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020016069A (en) * | 2000-08-24 | 2002-03-04 | 민경윤 | An oral composition of a macrolide antibiotic and a process for preparing same |
| KR101746951B1 (en) * | 2015-10-12 | 2017-06-14 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Method for manufacturing a cobalt sulfide based on MOF(Metal Organic Framework), and method for manufacturing a dye sensitized solar cell using same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080006735A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell using catalyst supporting carbon nanotube and method for producing the same |
| KR20110132926A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method of the same |
| KR20120126571A (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-21 | 재단법인대구경북과학기술원 | Dye-Sensitized Solar Cell and Method for the same |
| KR20120137943A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-24 | 엘지이노텍 주식회사 | Solar cell and manufacturing method of the same |
-
2013
- 2013-11-25 KR KR1020130144157A patent/KR101462356B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080006735A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell using catalyst supporting carbon nanotube and method for producing the same |
| KR20110132926A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method of the same |
| KR20120126571A (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-21 | 재단법인대구경북과학기술원 | Dye-Sensitized Solar Cell and Method for the same |
| KR20120137943A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-24 | 엘지이노텍 주식회사 | Solar cell and manufacturing method of the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020016069A (en) * | 2000-08-24 | 2002-03-04 | 민경윤 | An oral composition of a macrolide antibiotic and a process for preparing same |
| KR101746951B1 (en) * | 2015-10-12 | 2017-06-14 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Method for manufacturing a cobalt sulfide based on MOF(Metal Organic Framework), and method for manufacturing a dye sensitized solar cell using same |
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