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KR20180093422A - Quantum dot solar cell integrated electrochromic device and method of preparing transmissivity changeable device - Google Patents

Quantum dot solar cell integrated electrochromic device and method of preparing transmissivity changeable device Download PDF

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KR20180093422A
KR20180093422A KR1020170019479A KR20170019479A KR20180093422A KR 20180093422 A KR20180093422 A KR 20180093422A KR 1020170019479 A KR1020170019479 A KR 1020170019479A KR 20170019479 A KR20170019479 A KR 20170019479A KR 20180093422 A KR20180093422 A KR 20180093422A
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South Korea
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solar cell
quantum dot
electrochromic
electrochromic device
layer
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KR1020170019479A
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최영우
전윤기
권대훈
유현우
박성진
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(주)엘지하우시스
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Abstract

Provided is a quantum dot-sensitized solar cell integrated electrochromic device which includes a working electrode; a counter electrode; an electrochromic layer positioned on one side of the working electrode facing the counter electrode; a light absorbing nanowire disposed on at least a part of one side of the electrochromic layer facing the counter electrode; a counter material layer positioned on one side of the counter electrode facing the working electrode; and an electrolyte. Accordingly, the present invention can be used as an energy storage system.

Description

양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자 및 그 제조 방법{QUANTUM DOT SOLAR CELL INTEGRATED ELECTROCHROMIC DEVICE AND METHOD OF PREPARING TRANSMISSIVITY CHANGEABLE DEVICE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrochromic device incorporating a quantum dot-responsive solar cell and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
To an electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell and a method of manufacturing the same.

전기변색 소자 (Electrochromic Device: ECD)는 전압 인가 시 전기적인 산화 환원 반응에 의해 착색되는 물질을 이용하여 광 투과도를 변화시키는 전기변색 현상을 이용한 장치이다. 상기 전기변색 소자를 활용한 응용 제품 중 가장 성공적인 제품으로는 야간에 후면에서의 빛의 눈부심을 자동으로 조절해 주는 자동차용 후사경, 빛의 강도에 따라 자동적으로 조절될 수 있는 창문인 스마트 윈도우(smart window)가 있다. 스마트 윈도우는 일사량이 많을 경우 빛의 양을 줄이기 위해서 더 어두운 색조로 변하게 되며, 흐린 날에는 밝은 색조로 변화함으로써 에너지 절약 효율이 뛰어난 특성이 있다. 또한 전광판 또는 전자북 (e-book) 등의 디스플레이 등에 응용하고자 하는 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
An electrochromic device (ECD) is a device using an electrochromic phenomenon that changes light transmittance by using a substance that is colored by an electric oxidation-reduction reaction when a voltage is applied. The most successful products utilizing the above-mentioned electrochromic devices include a rearview mirror for automatically controlling the glare of light at the rear at night, a smart window (smart window, which can be automatically controlled according to the intensity of light) window. The smart window has a characteristic that it changes into a darker color tone in order to reduce the amount of light when the amount of solar radiation is large, and the energy saving efficiency is changed by changing to a bright color tone on a cloudy day. In addition, development is being continuously carried out for applications such as electric sign boards or e-book displays.

본 발명의 일 구현예는 추가 전력 공급원을 필요로 하지 않는 간단한 구조이면서, 에너지 저장 시스템으로 사용 가능한 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제공한다.One embodiment of the present invention provides an electrochromic device having a simple structure that does not require an additional power source, but also incorporates a quantum dot sensitive solar cell usable as an energy storage system.

본 발명의 다른 구현예는 상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자의 제조 방법을 제공한다.
Another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing an electrochromic device in which the quantum dot-sensitive solar cell is integrated.

본 발명의 일 구현예에서, 작업 전극; 상대 전극; 상기 상대 전극과 대향하는 상기 작업 전극의 일면 상에 위치하는 전기변색층; 상기 상대 전극과 대향하는 상기 전기변색층의 일면의 적어도 일부에 배치된 광흡수 나노 와이어; 상기 작업 전극과 대향하는 상기 상대 전극의 일면 상에 위치하는 카운터 물질층; 및 전해질;을 포함하는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the working electrode; A counter electrode; An electrochromic layer positioned on one surface of the working electrode facing the counter electrode; A light absorbing nanowire disposed on at least a part of one surface of the electrochromic layer opposed to the counter electrode; A counter material layer positioned on one side of the counter electrode facing the working electrode; And an electrolyte, wherein the quantum dot-sensitive solar cell is integrated with the electrochromic device.

본 발명의 다른 구현예에서, 작업 전극으로서 준비된 제1 투명 전도성 금속 산화물 기판 상에 전기변색 물질을 증착하여 전기변색층을 형성하는 단계; 상기 전기변색층 상에 광흡수 물질로 광흡수 나노 와이어를 성장시키는 단계; 상대 전극으로서 준비된 제2 투명 전도성 금속 산화물 기판 상에 카운터 물질을 증착하여 카운터 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수 나노 와이어 및 상기 전기변색층이 형성된 상기 작업 전극과 상기 카운터 물질층이 형성된 상기 상대 전극 사이에 전해질을 개재하는 단계;를 포함하는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법을 제공한다.
In another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: depositing an electrochromic material on a first transparent conductive metal oxide substrate prepared as a working electrode to form an electrochromic layer; Growing a light absorbing nanowire with a light absorbing material on the electrochromic layer; Depositing a counter material on a second transparent conductive metal oxide substrate prepared as a counter electrode to form a counter material layer; And a step of interposing an electrolyte between the working electrode on which the light absorbing nanowire and the electrochromic layer are formed and the counter electrode on which the counter material layer is formed, and an electrochromic device incorporating the quantum dot- . ≪ / RTI >

상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자는 추가 전력 공급원을 필요로 하지 않는 간단한 구조이면서, 에너지 저장 시스템으로 사용 가능하다.
The electrochromic device incorporating the quantum dot-sensitive solar cell has a simple structure that does not require an additional power source, and can be used as an energy storage system.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자의 단면을 모식적으로 나타낸다.
도 2는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자의 변색 시 작동 매커니즘을 도식화한 단면도이다.
도 3은 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자의 탈색 시 작동 매커니즘을 도식화한 단면도이다.1 schematically shows a cross-section of an electrochromic device incorporating a quantum dot-sensitive solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an operation mechanism of the electrochromic device incorporating a quantum dot-sensitive solar cell. FIG.
3 is a cross-sectional view illustrating an operation mechanism of the electrochromic device incorporating a quantum dot-sensitive solar cell.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In the drawings, the thicknesses are enlarged to clearly indicate layers and regions. In the drawings, for the convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.

이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)” 또는 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the formation of any structure in the "upper (or lower)" or the "upper (or lower)" of the substrate means that any structure is formed in contact with the upper surface (or lower surface) of the substrate However, the present invention is not limited to not including other configurations between the substrate and any structure formed on (or under) the substrate.

본 발명의 일 구현예에서, In one embodiment of the invention,

작업 전극; Working electrode;

상대 전극;A counter electrode;

상기 상대 전극과 대향하는 상기 작업 전극의 일면 상에 위치하는 전기변색층;An electrochromic layer positioned on one surface of the working electrode facing the counter electrode;

상기 상대 전극과 대향하는 상기 전기변색층의 일면의 적어도 일부에 배치된 광흡수 나노 와이어;A light absorbing nanowire disposed on at least a part of one surface of the electrochromic layer opposed to the counter electrode;

상기 작업 전극과 대향하는 상기 상대 전극의 일면 상에 위치하는 카운터 물질층; 및 A counter material layer positioned on one side of the counter electrode facing the working electrode; And

전해질;Electrolyte;

을 포함하는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제공한다.The present invention provides an electrochromic device incorporating a quantum dot-sensitive solar cell including a photovoltaic cell.

상기 전기변색 소자는 양자점 태양전지의 구조가 통합된 구조로서, 양자점 태양전지의 구조에 의해 발생되는 전력을 전기변색 소자의 작동에 이용할 수 있다. 즉, 상기 전기변색 소자는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시킨 후, 이를 이용해 전기변색 소자를 작동시켜 광 투과율을 변화시킨다. The electrochromic device is a structure in which the structure of a quantum dot solar cell is integrated, and power generated by the structure of the quantum dot solar cell can be used for operation of the electrochromic device. That is, the electrochromic device converts solar energy into electrical energy, and then operates the electrochromic device to change the light transmittance.

상기 전기변색 소자는 통합된 양자점 태양전지의 구조에 의해 전력 공급을 충족하기 때문에 별도의 추가적인 전력 공급원이 필요하지 않을 수 있다. Since the electrochromic device satisfies the power supply by the structure of the integrated quantum dot solar cell, a separate additional power supply may not be required.

상기 전기변색 소자는 별도의 추가적인 전력 공급원 장착시에 함께 요구되는 전기 배선 또한 필요로 하지 않는다. 따라서, 상기 전기변색 소자는 복잡한 전기 배선을 제거할 수 있는 잇점이 있다.The electrochromic device does not require the electric wiring required together with a separate additional power supply. Therefore, the electrochromic device has an advantage that complicated electric wiring can be removed.

상기 전기변색 소자는 양자점 태양전지의 구조를 이용한 에너지 저장이 가능하다.
The electrochromic device can store energy using the structure of a quantum dot solar cell.

도 1은 상기 전기변색 소자(100)의 단면을 모식적으로 나타낸다. 도 1에서, 상기 전기변색 소자(100)은 작업 전극(10); 전기변색층(30), 광흡수 나노 와이어(40), 카운터 물질층(50), 전해질(60) 및 상대 전극(20)을 포함한다. Fig. 1 schematically shows a cross-section of the electrochromic device 100. Fig. 1, the electrochromic device 100 includes a working electrode 10; A light absorbing nanowire 40, a counter material layer 50, an electrolyte 60,

상기 작업 전극(10) 및 상기 상대 전극(20)은 각각 독립적으로 투명 전도성 금속 산화물일 수 있다.The working electrode 10 and the counter electrode 20 may each independently be a transparent conductive metal oxide.

구체적으로, 상기 투명 전도성 금속 산화물이 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), 알루미늄 도핑된 아연 옥사이드(AZO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
Specifically, the transparent conductive metal oxide is selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), fluorine doped tin oxide (FTO), aluminum doped zinc oxide (AZO) Lt; / RTI >

상기 전기변색층(30)은 WO3, Nb2O5, V2O5 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전기변색 물질을 포함할 수 있다.The electrochromic layer 30 may include at least one electrochromic material selected from the group consisting of WO 3 , Nb 2 O 5 , V 2 O 5, and combinations thereof.

상기 전기변색층(30)의 두께가 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 상기 전기변색층(30)의 두께에 따라 변색되는 색 조절이 가능하다. 예를 들어, 상기 전기변색층(30)의 두께가 두꺼워질수록 어두운 청색을 얻을 수 있으나 너무 두꺼우면 탈색 시 투명도를 유지하기 어렵다. 상기 범위의 두께에서는 상기 전기변색층(30)이 탈색 시 투명도를 잘 유지할 수 있다.
The thickness of the electrochromic layer 30 may be 10 [mu] m to 50 [mu] m. The color of the electrochromic layer 30 can be adjusted according to the thickness of the electrochromic layer 30. For example, dark blue can be obtained as the thickness of the electrochromic layer 30 becomes thick, but it is difficult to maintain transparency when the electrochromic layer 30 is discolored. When the thickness of the electrochromic layer 30 is within the above range, transparency of the electrochromic layer 30 can be maintained when the electrochromic layer 30 is discolored.

상기 광흡수 나노 와이어(40)는 광을 흡수하여 전자와 정공을 생성하는 광흡수 물질을 포함한다.The light absorbing nanowire 40 includes a light absorbing material that absorbs light to generate electrons and holes.

상기 광흡수 나노 와이어(40)는 코어, 내층 및 외층을 포함하는 다층 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 코어는 ZnO, TiO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 내층은 CdS, ZnS 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 외층은 CdSe, CdTe, PbS 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The light absorbing nanowires 40 may be formed in a multi-layer structure including a core, an inner layer, and an outer layer. Specifically, the core comprises one selected from the group consisting of ZnO, TiO 2, and combinations thereof, and the inner layer comprises one selected from the group consisting of CdS, ZnS, and combinations thereof, and the outer layer comprises CdSe, CdTe, PbS, and combinations thereof.

상기 광흡수 나노 와이어(40)의 코어는 수열합성법으로 나노 와이어를 합성하여 형성될 수 있고, 다층 구조의 광흡수 나노 와이어의 기본적인 뼈대 역할을 할 수 있다. 상기 전기변색 소자(100)는 나노 와이어 구조를 가짐으로써 평평한 구조에 비해 넓은 표면적을 갖기 때문에 더 많은 양자점을 코팅할 수 있다. 또한, 수 nm 내지 수십 nm 정도의 짧은 나노 와이어는 굴절율의 구배를 주어 빛의 투과율을 높일 수 있어서 투명한 상태에서 더 높은 투과율을 부여할 수 있다.The core of the light absorbing nanowire 40 can be formed by synthesizing nanowires by a hydrothermal synthesis method, and can serve as a basic skeleton of a multi-layered light absorbing nanowire. Since the electrochromic device 100 has a nanowire structure, the electrochromic device 100 has a larger surface area than that of a flat structure, so that more quantum dots can be coated. In addition, a short nanowire of several nanometers to several tens of nanometers can be given a gradient of refractive index to increase the transmittance of light, so that a higher transmittance can be imparted in a transparent state.

상기 광흡수 나노 와이어(40)의 내층은 코어층 위에 형성되고, 외층에 대하여 시드층으로 작용하여 외층이 코팅되는 양을 늘릴 수 있으며, 외층과 코어층 간의 밴드갭 위치 (Band gap position)의 차이가 크기 때문에 계단구조의 밴드 (band) 구조를 만드는 역할을 한다. 또한, 내층 자체도 빛을 흡수하여 전자를 생성하는 역할을 하나 밴드갭이 커 자외선 영역대의 빛만 흡수 할 수 있어 전자 생성량이 부족할 수 있으므로 외층의 도움이 필요하다. The inner layer of the light absorbing nanowire 40 is formed on the core layer and acts as a seed layer on the outer layer to increase the coating amount of the outer layer. The difference in band gap position between the outer layer and the core layer So that it forms the band structure of the step structure. In addition, the inner layer itself absorbs light to generate electrons. However, since the band gap is large and the light of the ultraviolet region can be absorbed, the amount of electrons generated may be insufficient.

상기 광흡수 나노 와이어(40)의 외층은 앞서 설명한 바와 같이 내층 만으로는 전자 생성량이 작기 때문에, 외층을 함께 형성하여 전자 생성량을 증가시킨다. 즉, 외층은 자외선 영역뿐만 아니라 가시광선 영역대의 빛을 흡수하여 전자를 생성하는 역할을 한다.
As described above, since the outer layer of the light absorbing nanowire 40 has a small electron generation amount only by the inner layer, the outer layer is formed together to increase the electron generation amount. That is, the outer layer absorbs light in the visible ray region as well as the ultraviolet region, thereby generating electrons.

상기 광흡수 나노 와이어(40)의 길이는 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다. 상기 광흡수 나노 와이어(40)의 길이가 길어지면 광투과율이 낮아지기 때문에 적절한 길이의 나노와이어 생성이 중요하다. 상기 광흡수 나노 와이어(40)는 상기 범위의 길이를 가지는 경우, 태양광 조사 시 효율적으로 전자와 정공을 생성할 수 있으면서도 투과율이 광투과율을 적절한 수준으로 확보할 수 있다.The length of the light absorbing nanowires 40 may be between 1 μm and 10 μm. When the length of the light absorbing nanowire 40 is increased, the light transmittance is lowered. Therefore, generation of a nanowire having an appropriate length is important. When the light absorbing nanowire 40 has a length in the above range, electrons and holes can be efficiently generated upon irradiation with sunlight, and the light transmittance can be ensured at an appropriate level.

전술한 다층 구조의 상기 광흡수 나노 와이어에서, 상기 코어의 직경은 50nm 내지 150nm 일 수 있고, 상기 내층의 두께는 1nm 내지 10nm 일 수 있고, 상기 외층의 두께는 1nm 내지 10nm 일 수 있다. 상기 광흡수 나노 와이어(40)는 상기 범위의 코어의 직경, 내층 및 외층의 두께를 가지는 경우, 태양광 조사 시 효율적으로 전자와 정공을 생성할 수 있으면서도 투과율이 광투과율을 적절한 수준으로 확보할 수 있다.
In the light absorbing nanowire of the multi-layer structure described above, the core may have a diameter of 50 nm to 150 nm, the thickness of the inner layer may be 1 nm to 10 nm, and the thickness of the outer layer may be 1 nm to 10 nm. When the light absorbing nanowire 40 has the diameter of the core in the above range, the thickness of the inner layer and the outer layer, it is possible to efficiently generate electrons and holes when irradiated with sunlight, and to secure the light transmittance at an appropriate level have.

상기 전해질(40)은 액체형, 용융염 형 또는 고체형일 수 있다.The electrolyte (40) may be liquid, molten salt or solid.

일 구현예에서, 상기 전해질(40)은 리튬폴리설파이드 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 수용액일 수 있다.
In one embodiment, the electrolyte 40 may be an aqueous solution comprising one selected from the group consisting of lithium polysulfide, and combinations thereof.

상기 카운터 물질층(50)은 상기 작업 전극(10)과 대향하는 상대 전극(20)의 일면 상에 형성된다. 상기 카운터 물질층(50)에 포함되는 상기 카운터 물질은 전자의 전달이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 도와주고, 전기화학적으로 산화, 환원 반응이 보다 효율적으로 수행되게 하며, 그에 따라 광 투과율 변화율을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 카운터 물질은 금, 백금 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
The counter-material layer 50 is formed on one surface of the counter electrode 20 facing the working electrode 10. The counter material included in the counter material layer 50 facilitates the smooth transfer of electrons and allows the oxidation and reduction reactions to be carried out electrochemically more efficiently, thereby further improving the rate of change in light transmittance . For example, the counter material may comprise gold, platinum, and combinations thereof.

상기 작업 전극(10)과 상기 상대 전극(20)을 전기적으로 연결하는 연결 수단 및 개폐 스위치를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 수단은 도선이고, 상기 개폐 스위치를 연결하거나 분리하여 상기 작업 전극(10)과 상기 상대 전극(20)은 전기적으로 연결되거나 분리될 수 있다.
A connecting means for electrically connecting the working electrode 10 and the counter electrode 20, and an opening / closing switch. Specifically, the connecting means is a wire, and the working electrode 10 and the counter electrode 20 may be electrically connected or disconnected by connecting or disconnecting the opening / closing switch.

도 2는 상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자가 변색하는 작동 매커니즘을 나타낸다.Fig. 2 shows an operation mechanism in which the electrochromic device incorporating the quantum dot-sensitive solar cell is discolored.

도 3은 상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자가 탈색하는 작동 매커니즘을 나타낸다.
FIG. 3 shows an operation mechanism in which the electrochromic device incorporating the quantum dot-sensitive solar cell decolorizes.

도 2를 참고하면, 상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자 (200)에서, 상기 개폐 스위치(70)를 분리하고(off) 태양광 조사 시, 태양광에 의해 상기 광흡수 나노 와이어(40)가 전자와 정공을 생성하고, 생성된 전자는 상기 전기변색층(30)으로 이동하여 전기변색 물질이 음전하로 대전되어 전하를 저장한다. 생성된 정공은 전해질과 산화환원 반응한다. 전해질의 양이온은 음전하로 대전된 전기변색층(30)으로 확산 이동하고, 상기 전기변색 물질과 반응하여, 상기 전기변색 물질이 변색된다. 예를 들어, 전해액이 리튬폴리설파이드 수용액이고, 전기변색층(30)이 WO3 박막인 경우, 리튬 이온이 WO3 박막으로 확산 이동하여 WO3 와 반응하여 진한 푸른 색의 LixW(V) yW(IV)1- yO3 를 생성하여 변색된다. Referring to FIG. 2, in the electrochromic device 200 incorporating the quantum dot-sensitive solar cell, when the open / close switch 70 is disconnected (turned off), the light absorbing nanowires 40 generate electrons and holes, and the generated electrons move to the electrochromic layer 30 so that the electrochromic material is negatively charged to store charges. The resulting holes react with the electrolyte in a redox reaction. The positive ions of the electrolyte migrate to the negatively charged electrochromic layer 30 and react with the electrochromic material to cause discoloration of the electrochromic material. For example, the electrolyte is lithium poly a sulfide solution, the electrochromic layer 30, a WO 3, lithium ions are WO 3 thin film diffusion movement by Li x W (V) of a dark blue color by reaction with the WO 3 in the case of a thin film y W (IV) 1 - y O 3 .

도 3을 참고하면, 상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자 (200)에서, 상기 개폐 스위치(70)를 연결하고(on) 암전되면, 전기변색층(30)에 저장된 전자가 도선(연결 수단, 80)을 타고 상대 전극(20)으로 이동하게 되고, 전해질 양이온과 전기변색 물질의 반응의 역반응이 일어나, 전해질 양이온이 다시 전해질로 분리되고 전기변색 물질은 탈색된다. 예를 들어, 상기 생성된 LixW(V) yW(IV)1- yO3은 다시 WO3가 되면서 탈색된다. 상대 전극(20)으로 이동해 온 전자는 전해질과 다시 산화환원 반응한다.3, when the on / off switch 70 is connected and turned on in the electrochromic device 200 incorporating the quantum dot-sensitive solar cell, electrons stored in the electrochromic layer 30 The electrolyte solution is transferred to the counter electrode 20 via the connecting means 80. The counteraction of the reaction between the electrolytic cation and the electrochromic material occurs and the electrolytic cation is separated again into the electrolyte and the electrochromic material is decolorized. For example, the generated Li x W (V) y W (IV) 1 - y O 3 is again decolorized as WO 3 . The electrons transferred to the counter electrode 20 react with the electrolyte again.

본 발명의 다른 구현예에서, In another embodiment of the present invention,

작업 전극으로서 준비된 제1 투명 전도성 금속 산화물 기판 상에 전기변색 물질을 증착하여 전기변색층을 형성하는 단계;Depositing an electrochromic material on a first transparent conductive metal oxide substrate prepared as a working electrode to form an electrochromic layer;

상기 전기변색층 상에 광흡수 물질로 광흡수 나노 와이어를 성장시키는 단계;Growing a light absorbing nanowire with a light absorbing material on the electrochromic layer;

상대 전극으로서 준비된 제2 투명 전도성 금속 산화물 기판 상에 카운터 물질을 증착하여 카운터 물질층을 형성하는 단계;Depositing a counter material on a second transparent conductive metal oxide substrate prepared as a counter electrode to form a counter material layer;

상기 광흡수 나노 와이어 및 상기 전기변색층이 형성된 상기 작업 전극과 상기 카운터 물질층이 형성된 상기 상대 전극 사이에 전해질을 개재하는 단계; Interposing an electrolyte between the working electrode on which the light absorbing nanowire and the electrochromic layer are formed and the counter electrode on which the counter material layer is formed;

를 포함하는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of fabricating an electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.

상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법에 의해서 전술한 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조할 수 있다. 따라서, 상기 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자의 각 구성 요소에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.The electrochromic device incorporating the above-described quantum dot-sensitive solar cell can be manufactured by a method of manufacturing the electrochromic device incorporating the quantum point sensitive solar cell. Therefore, detailed description of each component of the electrochromic device incorporating the quantum dot-sensitive solar cell is as described above.

상기 전기변색층은 상기 전기변색 물질을 스퍼터링법, 화학증기증착법, 원자층증착법에 의해 증착할 수 있다. The electrochromic material may be deposited by the sputtering method, the chemical vapor deposition method, or the atomic layer deposition method.

상기 광흡수 나노 와이어는 수열합성법, 화학증기증착법 등에 의해 형성될 수 있다.
The light absorbing nanowire may be formed by a hydrothermal synthesis method, a chemical vapor deposition method, or the like.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

10: 작업 전극
20: 상대 전극
30: 전기변색층
40: 광흡수 나노 와이어
50: 카운터 물질층
60: 전해질
70: 연결 수단
80: 개폐 스위치
100, 200: 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자10: working electrode
20: counter electrode
30: electrochromic layer
40: light absorbing nanowire
50: counter material layer
60: electrolyte
70: connecting means
80: Open / close switch
100, 200: electrochromic device integrated with a quantum dot sensitive solar cell

Claims (19)

작업 전극;
상대 전극;
상기 상대 전극과 대향하는 상기 작업 전극의 일면 상에 위치하는 전기변색층;
상기 상대 전극과 대향하는 상기 전기변색층의 일면의 적어도 일부에 배치된 광흡수 나노 와이어;
상기 작업 전극과 대향하는 상기 상대 전극의 일면 상에 위치하는 카운터 물질층; 및
전해질;
을 포함하는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
Working electrode;
A counter electrode;
An electrochromic layer positioned on one surface of the working electrode facing the counter electrode;
A light absorbing nanowire disposed on at least a part of one surface of the electrochromic layer opposed to the counter electrode;
A counter material layer positioned on one side of the counter electrode facing the working electrode; And
Electrolyte;
Wherein the quantum dot-sensitive solar cell is integrated with the electrochromic device.
제1항에 있어서,
상기 전기변색층은 WO3, Nb2O5, V2O5 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전기변색 물질을 포함하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the electrochromic layer comprises at least one electrochromic material selected from the group consisting of WO 3 , Nb 2 O 5 , V 2 O 5, and combinations thereof
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 전기변색층의 두께가 10㎛ 내지 50㎛인
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the electrochromic layer is 10 mu m to 50 mu m
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 광흡수 나노 와이어는 광을 흡수하여 전자와 정공을 생성하는 광흡수 물질을 포함하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
The light absorbing nanowire includes a light absorbing material that absorbs light to generate electrons and holes
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 광흡수 나노 와이어는 코어, 내층 및 외층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 코어는 ZnO, TiO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 내층은 CdS, ZnS 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 외층은 CdSe, CdTe, PbS 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
The light absorbing nanowire is a multi-layer structure comprising a core, an inner layer and an outer layer, wherein the core comprises one selected from the group consisting of ZnO, TiO 2, and combinations thereof, and the inner layer comprises CdS, ZnS, Wherein the outer layer comprises one selected from the group consisting of CdSe, CdTe, PbS, and combinations thereof.
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 광흡수 나노 와이어의 길이는 1㎛ 내지 10㎛인
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
The length of the light absorbing nanowire is 1 to 10 [micro] m
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제5항에 있어서,
상기 광흡수 나노 와이어에서, 상기 코어의 직경은 50nm 내지 150nm 이고, 상기 내층의 두께는 1nm 내지 10nm 이고, 상기 외층의 두께는 1nm 내지 10nm 인
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
6. The method of claim 5,
In the light absorbing nanowire, the core has a diameter of 50 nm to 150 nm, the thickness of the inner layer is 1 nm to 10 nm, and the thickness of the outer layer is 1 nm to 10 nm
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 작업 전극 및 상기 상대 전극은 각각 독립적으로 투명 전도성 금속 산화물인
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the working electrode and the counter electrode are each independently a transparent conductive metal oxide
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제8항에 있어서,
상기 투명 전도성 금속 산화물이 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), 알루미늄 도핑된 아연 옥사이드(AZO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
9. The method of claim 8,
Wherein the transparent conductive metal oxide is selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), fluorine doped tin oxide (FTO), aluminum doped zinc oxide (AZO)
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 카운터 물질층은 금, 백금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 카운터 물질을 포함하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the counter material layer comprises a counter material selected from the group consisting of gold, platinum, and combinations thereof
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 리튬폴리설파이드를 포함하는 수용액인
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
The electrolyte is an aqueous solution containing lithium polysulfide
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제1항에 있어서,
상기 작업 전극과 상기 상대 전극을 전기적으로 연결하는 연결 수단 및 개폐 스위치를 더 구비한
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
The method according to claim 1,
A connecting means for electrically connecting the working electrode and the counter electrode, and an opening / closing switch
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제12항에 있어서,
상기 개폐 스위치 분리하고 태양광 조사시 상기 전기변색층이 변색되는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
13. The method of claim 12,
When the opening / closing switch is disconnected and the electrochromic layer is discolored
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제12항에 있어서,
상기 개폐 스위치가 연결시, 상기 전기변색층이 탈색되는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자.
13. The method of claim 12,
When the opening / closing switch is connected, the electrochromic layer is discolored
An electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
작업 전극으로서 준비된 제1 투명 전도성 금속 산화물 기판 상에 전기변색 물질을 증착하여 전기변색층을 형성하는 단계;
상기 전기변색층 상에 광흡수 물질로 광흡수 나노 와이어를 성장시키는 단계;
상대 전극으로서 준비된 제2 투명 전도성 금속 산화물 기판 상에 카운터 물질을 증착하여 카운터 물질층을 형성하는 단계; 및
상기 광흡수 나노 와이어 및 상기 전기변색층이 형성된 상기 작업 전극과 상기 카운터 물질층이 형성된 상기 상대 전극 사이에 전해질을 개재하는 단계;
를 포함하는 양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법.
Depositing an electrochromic material on a first transparent conductive metal oxide substrate prepared as a working electrode to form an electrochromic layer;
Growing a light absorbing nanowire with a light absorbing material on the electrochromic layer;
Depositing a counter material on a second transparent conductive metal oxide substrate prepared as a counter electrode to form a counter material layer; And
Interposing an electrolyte between the working electrode on which the light absorbing nanowire and the electrochromic layer are formed and the counter electrode on which the counter material layer is formed;
The method comprising the steps of: forming a quantum dot sensitive solar cell on a substrate;
제15항에 있어서,
상기 전기변색층은 상기 전기변색 물질을 스퍼터링법, 화학증기증착법, 원자층증착법에 의해 증착하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법.
16. The method of claim 15,
The electrochromic layer may be formed by depositing the electrochromic material by a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or an atomic layer deposition method
A method for fabricating an electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제15항에 있어서,
상기 전기변색 물질은 WO3, Nb2O5, V2O5 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the electrochromic material comprises at least one selected from the group consisting of WO 3 , Nb 2 O 5 , V 2 O 5, and combinations thereof
A method for fabricating an electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제15항에 있어서,
상기 광흡수 나노 와이어는 수열합성법에 의해 형성되는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법.
16. The method of claim 15,
The light absorbing nanowire is formed by hydrothermal synthesis
A method for fabricating an electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
제15항에 있어서,
상기 광흡수 나노 와이어는 광을 흡수하여 전자와 정공을 생성하는 광흡수 물질을 포함하는
양자점 감응형 태양전지가 통합된 전기변색 소자를 제조하는 방법.
16. The method of claim 15,
The light absorbing nanowire includes a light absorbing material that absorbs light to generate electrons and holes
A method for fabricating an electrochromic device incorporating a quantum dot sensitive solar cell.
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