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금속산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 염료 분자가 1종 또는 2종 이상의 극소수성 화합물과 함께 흡착되고,
여기서, 상기 극소수성 화합물은 하기 일반식 (1)으로 표현되며,
(1)
여기서, 상기 X는 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 화학결합이나 물리적 흡착 반응에 의하여 고정될 수 있는 반응형 분자이며,
R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 X와 동일하거나 수소원자(-H), 할로겐원자(-Cl, -Br, -F); C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
R5 는 R1, R2, R3, R4 또는 X와 동일하며,
Y는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 또는 C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
x, y, z 는 0 또는 정수이고 x+y+z의 합은 항상 1보다 큰 것을 특징으로 하는 염료 감응 태양전지용 금속산화물 반도체 전극
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제1항에 있어서, 상기 X는 할로겐원자(-Cl, -Br), 카르복실기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 티올기(-SH), 1차 아민기(-NH2), 2차 아민기(-RNH), 인기(-PR2), 불포화 올레핀계(-CR=CH2, -CR=CHR, 또는 -CH=CR2), 메톡시기, 에톡시기에서 선택되며, 여기서 R은 수소, C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기, C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
Y는 C=C, C≡C, C≡C-C≡C, C≡C-C=C, C=C-C=C, N=N 결합을 포함하는 직선형 또는 고리형 불포화 탄소인 것을 특징으로 하는 염료 감응 태양전지용 금속산화물 반도체 전극
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제1항에 있어서, 상기 극소수성 화합물이 하기 일반식 (2)로 표현되며,
(2)
여기서, A는 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 화학결합이나 물리적 흡착 반응에 의하여 고정될 수 있는 반응형 분자를 의미하며,
R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 A와 동일하거나 수소원자(-H), 할로겐원자(-Cl, -Br, -F); C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
R10 는 R6, R7, R8, R9 또는 A와 동일하며,
x, y, z 는 0 또는 정수이고 x+y+z의 합은 항상 1보다 크며,
B는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 또는 C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중에서 1개 이상을 포함하는 아릴기인 것을 특징으로 하는 염료 감응 태양전지용 금속산화물 반도체 전극
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제 1항에 있어서,
상기 염료 분자는 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 중 1 종 이상을 포함하는 금속 복합체나 쿠마린(coumarin), 포피린(porphyrin), 키산틴(xanthene), 리보플라빈(riboflavin), 트리페닐메탄(triphenyl methane), 및 씨오펜, 삼차방향족과 이들의 유도체, 및 기존 염료와 씨오펜, 삼차방향족 및 이들의 유도체가 화학결합을 형성하고 있는 유기 염료인 것을 특징으로 하는 염료 감응 태양전지용 금속산화물 반도체 전극
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제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 반도체는 미립자형 실리콘 반도체 또는 화합물 반도체, 또는 페로브스카이트 구조를 갖는 화합물이며, 광 여기하에서 전도대 전자가 캐리어로 되어 애노드 전류를 제공하는 n형 반도체를 1종 또는 2종 이상 혼합하는 것을 특징으로 하는 염료 감응 태양전지용 금속산화물 반도체 전극
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제 8항에 있어서,
금속산화물 반도체 미립자는 TiO2, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3, 아나타제형의 TiO2 로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 염료 감응 태양전지용 금속산화물 반도체 전극
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금속산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 염료 분자가 1종 또는 2종 이상의 극소수성 화합물과 함께 흡착된 금속산화물 반도체전극을 사용하며,
여기서, 상기 극소수성 화합물은 하기 일반식 (1)으로 표현되며,
(1)
여기서, 상기 X는 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 화학결합이나 물리적 흡착 반응에 의하여 고정될 수 있는 반응형 분자이며,
R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 X와 동일하거나 수소원자(-H), 할로겐원자(-Cl, -Br, -F); C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
R5 는 R1, R2, R3, R4 또는 X와 동일하며,
Y는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 또는 C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
x, y, z 는 0 또는 정수이고 x+y+z의 합은 항상 1보다 큰 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지
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제10항에 있어서, 상기 극소수성 화합물은 접촉각이 45도 이상인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지
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제10항에 있어서, 상기 극소수성 화합물은 스테아린산 또는 그 유도체인 것을 특징으로 하는 연료감응 태양전지
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제10항에 있어서, 상기 극소수성 화합물은 트리플로로스테아린산인 것을 특징으로 하는 연료감응 태양전지
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제 1 전극;
상기 제 1 전극의 어느 한 일면에 형성되며, 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막, 및 상기 다공질 막에 염료와 극소수성 화합물이 함께 흡착된 광 흡수층;
상기 광 흡수층이 형성된 제1전극에 대향하여 배치되는 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 공간에 매립된 산화-환원 유도체를 포함하는 용액전해질, 산화/환원 유도체를 포함하는 고형 또는 고형화되는 유기물 전해질 또는 산화-환원종 없이 p-형 유기 반도체의 정공전달 물질을 포함하며,
여기서, 상기 극소수성 화합물은 하기 일반식 (1)으로 표현되며,
(1)
여기서, 상기 X는 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 화학결합이나 물리적 흡착 반응에 의하여 고정될 수 있는 반응형 분자이며,
R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 X와 동일하거나 수소원자(-H), 할로겐원자(-Cl, -Br, -F); C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
R5 는 R1, R2, R3, R4 또는 X와 동일하며,
Y는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 또는 C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
x, y, z 는 0 또는 정수이고 x+y+z의 합은 항상 1보다 큰 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지
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산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 염료분자와 극소수성 화합물이 흡착된 다공질 막을 포함하는 광흡수층과 에너지 장벽층을 형성하는 단계;
반도체전극과 상대전극 사이에 산화-환원 유도체를 포함하는 고분자 겔 전해질 조성물을 도포하여 고분자 겔 전해질을 형성하거나 p-형 유기반도체를 포함하는 조성물을 도포하여 고상의 정공전달층을 형성하는 단계; 및
상기 반도체전극에 제1전극을 위치시키고 상기 고분자 겔 전해질 조성물이나 정공전달층 위에 제 2 전극을 위치시킨 후 제 1 전극과 제 2 전극을 접합하는 단계를 포함하며,
여기서, 상기 극소수성 화합물은 하기 일반식 (1)으로 표현되며,
(1)
여기서, 상기 X는 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 화학결합이나 물리적 흡착 반응에 의하여 고정될 수 있는 반응형 분자이며,
R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 X와 동일하거나 수소원자(-H), 할로겐원자(-Cl, -Br, -F); C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
R5 는 R1, R2, R3, R4 또는 X와 동일하며,
Y는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 또는 C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
x, y, z 는 0 또는 정수이고 x+y+z의 합은 항상 1보다 큰 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법
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염료 감응형 태양전지의 제조하는 방법에 있어서, 산화물 반도체에 극소수성 화합물과 함께 염료를 흡착시키며,
여기서, 상기 극소수성 화합물은 하기 일반식 (1)으로 표현되며,
(1)
여기서, 상기 X는 산화물 반도체 미립자를 포함하는 다공질 막에 화학결합이나 물리적 흡착 반응에 의하여 고정될 수 있는 반응형 분자이며,
R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 X와 동일하거나 수소원자(-H), 할로겐원자(-Cl, -Br, -F); C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
R5 는 R1, R2, R3, R4 또는 X와 동일하며,
Y는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 또는 C1-20의 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알콕시기; C2-20의 알릴기, 알킬알릴기 또는 알릴알킬기; C3-40의 페닐기, 아릴기, 또는 질소원자, 규소원자, 산소원자, 황원자, 인원자 중 1개 이상을 포함하는 아릴기이며,
x, y, z 는 0 또는 정수이고 x+y+z의 합은 항상 1보다 큰 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지 제조 방법
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