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[염료감응형 태양전지]콜로이달 템플레이트를 이용한 다공성 광전극 제조 기술
- 기술번호 : KST2014067167
- 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
- 전화번호 : 02-2155-3662
| 요약 | 본 발명은 다공성 구조의 금속산화물 박막을 갖는 고효율 염료감응 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 콜로이달 템플레이트(colloidal templates) 기술을 이용하여 2차원의 다공성 구조를 제조한다. 일 방법으로, PS나 PMMA 같은 마이크로 입자(microsphere)를 기판 위에 분산시키고, 상온에서 RF 스퍼터링 방법으로 산화티타늄 박막을 증착한 후, 고온에서의 열처리를 통해 마이크로 입자를 분해시키고 산화티타늄을 결정화시켜 다공성 구조의 박막을 얻는다. 이러한 산화티타늄의 다공성 구조는 반응 면적을 증대시키고, 또한 점도가 높은 고분자 또는 고체 전해질의 이동 경로를 제공해 줌으로써, 염료감응 태양전지의 전류밀도를 증대시키고 장기안정성을 향상시킨다.마이크로 입자, 단층, 복층, 고주파 스퍼터링, 산화티타늄 전극, 고분자 또는 고체 전해질, 염료감응 태양전지 |
|---|---|
| Int. CL | H01L 31/18 (2014.01) H01L 31/04 (2014.01) H01L 31/0224 (2014.01) |
| CPC | H01G 9/2031(2013.01) H01G 9/2031(2013.01) |
| 출원번호/일자 | 1020060113004 (2006.11.15) |
| 출원인 | 한국과학기술연구원 |
| 등록번호/일자 | 10-0830946-0000 (2008.05.14) |
| 공개번호/일자 | |
| 공고번호/일자 | (20080520) 문서열기 |
| 국제출원번호/일자 | |
| 국제공개번호/일자 | |
| 우선권정보 | |
| 법적상태 | 소멸 |
| 심사진행상태 | 수리 |
| 심판사항 | |
| 구분 | |
| 원출원번호/일자 | |
| 관련 출원번호 | |
| 심사청구여부/일자 | Y (2006.11.15) |
| 심사청구항수 | 24 |
출원인
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 한국과학기술연구원 | 대한민국 | 서울특별시 성북구 |
발명자
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 김일두 | 대한민국 | 서울 영등포구 |
| 2 | 이현정 | 대한민국 | 서울 성북구 |
| 3 | 홍재민 | 대한민국 | 서울 성북구 |
| 4 | 김준경 | 대한민국 | 서울 동대문구 |
| 5 | 양대진 | 대한민국 | 경북 영주시 휴 |
| 6 | 양수철 | 대한민국 | 부산 부산진구 |
대리인
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 박장원 | 대한민국 | 서울특별시 강남구 강남대로 ***, *층~*층 (논현동, 비너스빌딩)(박장원특허법률사무소) |
최종권리자
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 한국과학기술연구원 | 서울특별시 성북구 |
| 번호 | 서류명 | 접수/발송일자 | 처리상태 | 접수/발송번호 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 특허출원서 Patent Application |
2006.11.15 | 수리 (Accepted) | 1-1-2006-0836662-34 |
| 2 | 선행기술조사의뢰서 Request for Prior Art Search |
2007.08.03 | 수리 (Accepted) | 9-1-9999-9999999-89 |
| 3 | 선행기술조사보고서 Report of Prior Art Search |
2007.09.17 | 수리 (Accepted) | 9-1-2007-0056780-27 |
| 4 | 의견제출통지서 Notification of reason for refusal |
2007.12.07 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2007-0665908-96 |
| 5 | [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서 [Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation) |
2008.02.04 | 수리 (Accepted) | 1-1-2008-0092075-72 |
| 6 | [명세서등 보정]보정서 [Amendment to Description, etc.] Amendment |
2008.02.04 | 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) | 1-1-2008-0092079-54 |
| 7 | 등록결정서 Decision to grant |
2008.05.07 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2008-0246756-15 |
| 8 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2009.12.15 | 수리 (Accepted) | 4-1-2009-5247056-16 |
| 9 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.02.19 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5022002-69 |
| 번호 | 청구항 |
|---|---|
| 1 |
1 투명전도성 기판 위에 희생입자를 분산시켜 희생입자층을 단층 또는 복층으로 형성하는 단계;상기 희생입자층 위에 금속산화물 전극을 형성하는 단계; 및상기 금속산화물 전극을 열처리하여 상기 희생입자층을 제거함으로써 다공성 금속산화물 전극을 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 2 |
2 제 1 항에 있어서,상기 희생입자층은 상기 투명전도성 기판 위에 형성된 차단층 위에 형성하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 3 |
3 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 희생입자의 평균 크기는 100㎚ ∼ 10㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 4 |
4 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 희생입자는 고분자 유기입자 또는 무기입자인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 5 |
5 제 4 항에 있어서,상기 고분자 유기입자는 폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메싸크릴레이트(PMMA), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스타이렌-코-아크릴로나이트릴(poly(strene-co-acrylonitrile)(SAN)), 폴리염화비닐리덴-코-염화비닐(poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)), 라텍스(latex), 폴리부타디엔(poly(butadiene)), 폴리불화비닐리덴(poly(vinylidene fluoride)(PVDF)) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 6 |
6 제 4 항에 있어서,상기 무기입자는 실리카인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 7 |
7 삭제 |
| 8 |
8 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 금속산화물 전극은 RF 스퍼터링법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 9 |
9 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 열처리 후에 얻어지는 다공성 금속산화물 전극의 두께는 10㎚ ∼ 20㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 10 |
10 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 희생입자층의 형성, 상기 금속산화물 전극의 형성 및 상기 열처리 공정을 반복하여 다층 구조의 다공성 금속산화물 전극을 얻는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 11 |
11 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 열처리는 450 ∼ 550℃에서 10분 ∼ 2시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 12 |
12 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 다공성 금속산화물 전극을 사염화티탄(TiCl4) 수용액에 24 ∼ 72시간 동안 함침시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 13 |
13 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 금속산화물 전극은 산화티타늄 전극인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 14 |
14 제 2 항에 있어서,상기 차단층은 산화티타늄 타겟을 이용하여 RF 스퍼터링법으로 증착하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 15 |
15 제 2 항에 있어서,상기 차단층의 두께는 10 ∼ 500㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 16 |
16 제 2 항에 있어서,상기 차단층 위에 상기 희생입자층을 형성하고, 상기 희생입자층 위에 상기 금속산화물 전극을 형성한 다음, 상기 금속산화물 전극을 열처리하여 상기 차단층과 상기 금속산화물 전극을 함께 결정화시키는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 17 |
17 투명전도성 기판 위에 제 1 금속산화물층을 형성하는 단계;상기 제 1 금속산화물층 위에 희생입자를 분산시켜 희생입자층을 형성하는 단계;상기 희생입자층 위에 제 2 금속산화물층을 형성하는 단계; 및상기 제 2 금속산화물층을 열처리하여 상기 희생입자층을 제거함으로써 다공성 제 2 금속산화물층을 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 18 |
18 제 17 항에 있어서,상기 다공성 제 2 금속산화물층은 스캐터링(scattering) 층으로서 다공성 산화티타늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법 |
| 19 |
19 투명전도성 기판과;상기 투명전도성 기판 위에 형성된 다공성 금속산화물 전극과; 상기 금속산화물 전극과 대응하는 상대 전극과;상기 금속산화물 전극과 상기 상대 전극 사이에 충전된 전해질을 포함하며,상기 다공성 금속산화물 전극은 중공형의 반구체가 규칙적으로 배열된 미세 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 20 |
20 제 19 항에 있어서,상기 투명전도성 기판과 상기 다공성 금속산화물 전극 사이에 차단층이 개재된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 21 |
21 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,상기 중공형의 반구체는 내부에 평균 직경이 100㎚ ∼ 10㎛인 반구형 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 22 |
22 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,상기 중공형의 반구체을 이루는 막에 50∼400㎚ 크기의 버스트 홀(burst hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 23 |
23 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,상기 다공성 금속산화물 전극의 두께는 10㎚ ∼ 20㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 24 |
24 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,상기 다공성 금속산화물 전극은 다층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 25 |
25 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,상기 다공성 금속산화물 전극은 아나타제(anatase) 형의 결정성을 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 |
| 지정국 정보가 없습니다 |
|---|
| 패밀리정보가 없습니다 |
|---|
| 국가 R&D 정보가 없습니다. |
|---|
| 공개전문 정보가 없습니다 |
|---|
- 본 등록정보는 참고용으로 법적증빙자료로 사용할 수 없습니다.
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| 특허 등록번호 | 10-0830946-0000 |
|---|
권리란
| 표시번호 | 사항 |
|---|---|
| 1 |
출원 연월일 : 20061115 출원 번호 : 1020060113004 공고 연월일 : 20080520 공고 번호 : 특허결정(심결)연월일 : 20080507 청구범위의 항수 : 24 유별 : H01L 31/042 발명의 명칭 : 염료감응 태양전지 및 그 제조방법 존속기간(예정)만료일 : 20160515 |
특허권자란
| 순위번호 | 사항 |
|---|---|
| 1 |
(권리자) 한국과학기술연구원 서울 성북구... |
| 2 |
(의무자) 한국과학기술연구원 서울특별시 성북구... |
| 2 |
(권리자) 한국산업기술진흥원 서울특별시 강남구... |
| 3 |
(의무자) 한국산업기술진흥원 서울특별시 강남구... |
| 3 |
(권리자) 한국과학기술연구원 서울특별시 성북구... |
등록료란
| 제 1 - 3 년분 | 금 액 | 573,000 원 | 2008년 05월 15일 | 납입 |
| 제 4 년분 | 금 액 | 568,000 원 | 2010년 12월 30일 | 납입 |
| 제 5 년분 | 금 액 | 568,000 원 | 2011년 12월 20일 | 납입 |
| 제 6 년분 | 금 액 | 568,000 원 | 2013년 04월 30일 | 납입 |
| 제 7 년분 | 금 액 | 1,012,000 원 | 2014년 05월 07일 | 납입 |
| 제 8 년분 | 금 액 | 1,012,000 원 | 2015년 04월 30일 | 납입 |
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| 번호 | 서류명 | 접수/발송일자 | 처리상태 | 접수/발송번호 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 특허출원서 | 2006.11.15 | 수리 (Accepted) | 1-1-2006-0836662-34 |
| 2 | 선행기술조사의뢰서 | 2007.08.03 | 수리 (Accepted) | 9-1-9999-9999999-89 |
| 3 | 선행기술조사보고서 | 2007.09.17 | 수리 (Accepted) | 9-1-2007-0056780-27 |
| 4 | 의견제출통지서 | 2007.12.07 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2007-0665908-96 |
| 5 | [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서 | 2008.02.04 | 수리 (Accepted) | 1-1-2008-0092075-72 |
| 6 | [명세서등 보정]보정서 | 2008.02.04 | 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) | 1-1-2008-0092079-54 |
| 7 | 등록결정서 | 2008.05.07 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2008-0246756-15 |
| 8 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2009.12.15 | 수리 (Accepted) | 4-1-2009-5247056-16 |
| 9 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.02.19 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5022002-69 |
| 기술번호 | KST2014067167 |
|---|---|
| 자료제공기관 | 미래기술마당 |
| 기술공급기관 | 한국과학기술연구원 |
| 기술명 | [염료감응형 태양전지]콜로이달 템플레이트를 이용한 다공성 광전극 제조 기술 |
| 기술개요 |
본 발명은 다공성 구조의 금속산화물 박막을 갖는 고효율 염료감응 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 콜로이달 템플레이트(colloidal templates) 기술을 이용하여 2차원의 다공성 구조를 제조한다. 일 방법으로, PS나 PMMA 같은 마이크로 입자(microsphere)를 기판 위에 분산시키고, 상온에서 RF 스퍼터링 방법으로 산화티타늄 박막을 증착한 후, 고온에서의 열처리를 통해 마이크로 입자를 분해시키고 산화티타늄을 결정화시켜 다공성 구조의 박막을 얻는다. 이러한 산화티타늄의 다공성 구조는 반응 면적을 증대시키고, 또한 점도가 높은 고분자 또는 고체 전해질의 이동 경로를 제공해 줌으로써, 염료감응 태양전지의 전류밀도를 증대시키고 장기안정성을 향상시킨다.마이크로 입자, 단층, 복층, 고주파 스퍼터링, 산화티타늄 전극, 고분자 또는 고체 전해질, 염료감응 태양전지 |
| 개발상태 | 유사환경 테스트 |
| 기술의 우수성 |
1) 졸-겔 법으로 제조되었던 기존 역 오팔 구조의 염료감응 태양전지의 최고효율(0.6%)보다 약 600% 향상된 3.47%의 광전 변환효율 획득
2) 산화 티타늄 처리로 약 420% 증가한 2.65%의 효율 획득 3) 저온공정으로 광전극을 제조하여 광전 변환 효율을 2.25% -> 6.49%로 상승시킴 4) PVD(Physical Vapour Deposition)공정으로 제조하여 대량생산가능 5) 고다공성 나노결정형 TiO2는 높은 전환효율을 가지며, 저렴하게 생산 가능 6) Flexible 염료감응형 태양전지를 저온공정으로 생산 가능 |
| 응용분야 |
1) 연료감응 태양전지
2) 플렉서블 연료감응형 태양전지 |
| 시장규모 및 동향 |
1) 시장의 범위 - 연평균 40%로 급속 성장하고 있는 태양광에너지 산업의 핵심인 태양전지는 에너지변환 효율과 가격이라는 두 가지 측면을 고려해야 함 - 항공우주산업과 같은 특수 목적에 사용되는 경우 태양전지는 가격 보다는 에너지 변화에 초점을 맞추어야 하나 대체 에너지원으로서 사용될 수 있는 태양전지는 제조단가를 고려해야만 함 - 사용 용도에 제한은 있지만 그런 의미에서 실리콘 태양전지보다 제조단가 매우 낮은 염료감응 태양전지의 시장전망은 매우 밝음 2) 시장의 특징 - 그린 에너지개발 정책에 부합 - 유사제품 간의 치열한 경쟁 - 무한한 시장과 뛰어난 가격 경쟁 |
| 희망거래유형 | |
| 사업화적용실적 | |
| 도입시고려사항 |
| 과제고유번호 | 1350012078 |
|---|---|
| 세부과제번호 | 2E19390 |
| 연구과제명 | 차세대광전기능성박막소재개발 |
| 성과구분 | 등록 |
| 부처명 | 교육과학기술부 |
| 연구관리전문기관명 | 과학기술부 |
| 연구주관기관명 | 한국과학기술연구원 |
| 성과제출연도 | 2006 |
| 연구기간 | 200601~200612 |
| 기여율 | 0.5 |
| 연구개발단계명 | 기초연구 |
| 6T분류명 | IT(정보기술) |
| 과제고유번호 | 1415092143 |
|---|---|
| 세부과제번호 | INFRA11 |
| 연구과제명 | 특허경비지원 |
| 성과구분 | 등록 |
| 부처명 | 지식경제부 |
| 연구관리전문기관명 | 한국산업기술평가원 |
| 연구주관기관명 | 한국산업기술진흥협회 |
| 성과제출연도 | 2008 |
| 연구기간 | 200604~201103 |
| 기여율 | 0.5 |
| 연구개발단계명 | 응용연구 |
| 6T분류명 | 기타 |
| 과제고유번호 | 1350012078 |
|---|---|
| 세부과제번호 | 2E19390 |
| 연구과제명 | 차세대광전기능성박막소재개발 |
| 성과구분 | 출원 |
| 부처명 | 교육과학기술부 |
| 연구관리전문기관명 | 과학기술부 |
| 연구주관기관명 | 한국과학기술연구원 |
| 성과제출연도 | 2006 |
| 연구기간 | 200601~200612 |
| 기여율 | 0.9 |
| 연구개발단계명 | 기초연구 |
| 6T분류명 | IT(정보기술) |
| 과제고유번호 | 1410030576 |
|---|---|
| 세부과제번호 | b0008643 |
| 연구과제명 | 특허경비지원 |
| 성과구분 | 출원 |
| 부처명 | 지식경제부 |
| 연구관리전문기관명 | 한국산업기술평가원 |
| 연구주관기관명 | 한국산업기술진흥협회 |
| 성과제출연도 | 2006 |
| 연구기간 | 200604~201103 |
| 기여율 | 0.1 |
| 연구개발단계명 | 응용연구 |
| 6T분류명 | 기타 |
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