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기 술 명
나노구조체 어레이 기판, 그 제조방법 및 이를 이용한 염료 감응 태양전지
연 구 자
정건영(신소재공학부)
등록번호
10-1304491-00-00
출원번호
10-2011-0070783
문 의 처
문희곤062-715-3077hgmoon@gist.ac.kr
발명정보

나노구조체 어레이 기판, 그 제조방법 및 이를 이용한 염료감응 태양전지를 제공한다. 상기 나노구조체 어레이 기판은, 기판으로부터 수직 배향되고 서로 분리된 복수개의 산화금속 나노구조체를 포함하며, 상기 산화금속 나노구조체는 산화아연 코어/산화타이타늄 쉘 구조의 나노로드 또는 산화타이타늄 나노튜브인 것을 특징으로 한다. 상기 나노구조체 어레이 기판의 제조방법은, 기판 상에 형성된 씨드층으로부터 수직 배향된 산화아연 나노로드를 형성하는 단계; 및 상기 산화아연 나노로드 상에 산화타이타늄 졸을 코팅한 후 소결하여 산화아연 코어/산화타이타늄 쉘 구조의 나노로드를 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 기판의 투명성 및 유연성 확보가 용이하며, 염료감응 태양전지의 광전극으로 사용하여 전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있다.

발명효과

본 발명에 따르면, 나노구조체들이 기판 상에 수직한 방향으로 서로 분리되어 위치하므로 기판의 투명성을 확보하기가 용이하다. 또한, 기판을 구부리더라도 나노구조체들이 서로 부딪쳐 부서질 확률이 적기 때문에 가요성 기판의 사용이 용이하며, 소자의 유연성을 효과적으로 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 나노구조체 어레이 기판이 적용된 염료감응 태양전지의 경우, 종래의 염료감응 태양전지의 광전극에서 사용되는 산화타이타늄 입자로 구성된 다공성 층에 비해 전자의 이동 경로를 단축시킬 수 있다. 특히, 상기 나노구조체로서 산화아연 코어/산화타이타늄 쉘 구조의 나노로드를 사용하는 경우, 염료의 광 흡수에 의해 생성된 전자가 산화타이타늄 쉘의 전도대 및 산화아연 코어의 전도대를 경유해 음극으로 용이하게 수집될 수 있다. 또한, 상기 나노구조체로서 산화타이타늄 나노튜브를 사용하는 경우, 상기 나노튜브의 외주면 및 내주면에 모두 염료가 흡착될 수 있으므로 높은 염료 흡착량을 구현할 수 있으며, 염료감응 태양전지의 개방회로 전압 및 광전류의 증가에 의해 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

대표청구항

기판 상에 산화아연 씨드층을 형성하는 단계; 상기 산화아연 씨드층 상에 상기 씨드층의 일부가 노출되도록 복수의 홀을 구비한 패턴층을 형성하는 단계; 상기 노출된 씨드층으로부터 수직 배향된 산화아연 나노로드를 형성하는 단계; 상기 산화아연 나노로드의 상단을 음이온성 유기물로 캡핑하는 단계; 상기 패턴층을 제거하는 단계; 상기 음이온성 유기물로 캡핑된 산화아연 나노로드 상에 산화타이타늄 졸을 코팅한 후 소결하여 산화아연 코어/산화타이타늄 쉘 구조의 나노로드를 형성하는 단계; 및 상기 산화타이타늄 쉘의 상단을 플라즈마 식각한 후, 상기 산화아연 코어를 습식 식각하여 산화타이타늄 나노튜브를 형성하는 단계를 포함하는 나노구조체 어레이 기판 제조방법.