염료감응 태양전지의 상용화 및 BIPV적용 전망 · • Screen Printing : Ag, TiO2, Pt등의Paste를이용하여FTO 기판위에막제조 ... Sharp, 7.9% (26,5cm2) 신일본석유,

염료감응 태양전지의 상용화 및BIPV적용 전망

㈜ 다이솔티모

대표이사 문병무

Contents

1. 회사 소개

• Dyesol-Timo

• Business Model

2. 염료감응 소개

• 염료감응 태양전지란?

• DSC 공정 기술

3. 상용화 전망

• 상용화 전망

• Timo 상용화 계획

4. BIPV 적용 전망

• BIPV&BAPV란?

• BIPV 시장전망

• Why DSC?

2

1. 회사 소개

• Dyesol-Timo

• Business Model

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㈜ 다이솔티모•대표 : 문 병무

•소 재 : 경기도 성남시

•자본금 : 30억원

•주요사업 : 염료감응 태양전지 재료 및 장비 판매, 상용화 기술 개발

•보유 기술 : 대면적 고 효율 및 고 신뢰성 염료감응 태양전지 제작 기술

•경쟁력 : 다이솔의 “염료 등 재료 분야의 경쟁력”+ ㈜티모테크놀로지의 “ 국내 및 네트워크 경쟁력”

Dyesol-Timo

4

회사별 전략적 Business Model• Dyesol : DSC 원천기술 ,원재료 (15년 R&D)-호주 상장회사

• Dyesol Timo : Bridge Company Between Timo & Dyesol

• Timo : DSC 양산 장비 개발 및 대량 생산

Business Model

호주 ASX시장 상장(2005) Joint Venture (2008.8) KOSDAQ 상장 (1999)

•Commercialization

•DSC Module 제조 및 양산

•Materials

•Equipment

•IP License

•DSC R&D

•IP License

원재료 대량생산 및 판매재료 및 장비 공급

IP License염료감응 태양전지

양산

5

2. 염료감응 태양전지 소개

• 염료감응 태양전지란?

• DSC 공정 기술

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염료감응 태양전지의 발명• 염료감응 태양전지는 1991년 스위스 로잔공대의 Michael Grätzel 교수에 의해 발명

• Grätzel Cell, DSSC, DSC 라 불리기도함

염료감응 태양전지란?

인물소개

• Michael Gratzel

(스위스 로잔공대)

• 1991년 Nature에

광합성원리를 이용한

DSC 소개

Gratzel Cell

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염료감응 태양전지의 원리• Dye-sensitized Solar Cell, DSC로 줄여서 말함

• 식물의 광합성 원리를 응용, 나노 소재 적용

• 빛 에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생

-> 무공해 청정 기술

염료감응 태양전지란?

DSC 원리

- 식물의 광합성 원리를 응용

DSC 구조- 투명전극 : 전자 흡수- TiO2 : 나노 입자에 태양광 흡수- 전해질 : 환원 반응- 상대전극 : 전자 전달

DSC 전자 발생 원리- 염료의 여기현상을 통해 전기발생

엽록체의 구조

전자

투명전극

TiO2

(염료흡착)

상대전극

전해질 투명전극

상대전극

8

염료감응 태양전지의 미래• 한국과학기술기획평가원이 선정한 차세대 10대 기술로 선정 [2009.02.16]

-> Solar Cell 로는 최초로 미래 유망기술 선정

염료감응 태양전지란?

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공정 기술 - Glass Preparation• FTO Glass Cutting : 원판의 FTO Glass cutting

• Laser Scribing : 전도성 FTO 기판을 Isolation 하기 위한 작업

• Hole Drilling : 전해질 주입을 위해 Counter Electrode에 Hole Drill

• Cleaning : Working Electrode, Counter Electrode의 Dust 제거

DSC 공정 기술 (1)

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공정 기술 - 박막 제조 공정• Screen Printing : Ag, TiO2, Pt등의 Paste를 이용하여 FTO 기판 위에 막 제조

• Belt Furnace : Dry, Working Electrode, Counter Electrode의 소성을 위해 3개의 Furnace로 구성

DSC 공정 기술 (2)

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공정 기술 - 염료 및 조립 공정• Dye Applicator : 코팅된 TiO2, 막 위에 염료를 흡착하는 공정

• Dye Profiling : TiO2 막 외에 묻은 염료를 세척하는 공정

• Assembly : Working Electrode와 Counter Electrode를 조립하는 공정

• Electrolyte Filling : 조립된 DSC에 전해질을 주입하는 공정

DSC 공정 기술 (3)

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공정 기술 - 성능 및 안전성 Test• Solar Simulator : 1sun 조건에서 DSC의 I-V Curve Test

• Thermal Shock Test : -40 ~ 85oC 의 cycle을 통하여 장기 안전성 Test

• Light Socking Chamber 및 Long term Test : 0.8sun의 빛을 장시간 조사하여 DSC 장기 안전성 Test

-> 장기 안정성 테스트 설비를 통한 장기 수명 평가

DSC 공정 기술 (4)

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3. DSC 상용화 전망

• 상용화 전망

• Timo 상용화 계획

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염료감응 태양전지 연구소 및 개발 업체• Module Company : Dyesol-Timo, LG Display, Samsung SDI, Hyundai Hysco, Dongjin Semichem,

Eagon Window, Sangbo, SeAH, TG Energy

• National Institute : KIST, KERI, ETRI, KRICT, KIER

상용화 전망

Dyesol-Timo, LG Display, Samsung SDI, Hyundai Hysco,

Dongjin Semichem, Eagon Window,

KIST

Sangbo, SeAH, TG Energy

ETRI, KRICT, KIER

KERI

서울특별시

대전광역시

대구광역시

광주광역시

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국내 업체 상용화 계획

상용화 전망

4% 6% 8% 10% 11%

상보, 7% (금속기판)

Dyesol-Timo, 11%Dongjin, 11%Samsung SDI, 11%Kist, 11%

ETRI, 9% (금속기판)

KIST, 5.3% (플라스틱 기판)

10*10

15*15

30*30

상보, 4% (금속기판)

티지에너지, 3.9%(Glass)

Timo, 6%(Glass)

Samsung SDI, 8%(Glass)

기술 수준

2010 2011 2012 2013 2014

양산 계획

50MW, Glass type(2m2), 변환효율 7% 목표,대면적 고정세 PDP 인쇄기술 적용, BIPV Products

30MW/ yr, Glass type(200cm2), 변환효율 9% 목표,BIPV Products

1MW/ yr, Flexible type 계획그라비아 인쇄방식, Mobile Charger

Glass type 계획 중, 변환효율 6%유리 온실등

Pilot Line 구축을 통한 20MW 설비 구축 계획Glass Type (225cm2), 변환 효율 목표 8% 이상

Dyesol-Timo, 7%(Glass)

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해외 업체 상용화 계획

상용화 전망

4% 6% 8% 10% 11%

Peccell, ~6%(Flexible)

EPFL, 11.04%Sharp, 11.1%

Sony, 10.1%(겔 전해질)

Sony, 9.5% (10cm*10cm)

Fujikura, 8.1% (20cm*20cm)

Sharp, 7.9% (26,5cm2)

신일본석유, 7.25 ( 10cm*10cm)

기술 수준

2008 2009 2010 2011 2012

양산 계획

1MW/yr, Flexible type, Curtain wall and Mobile charger

Glass type 계획 중, 실내 동작용

Glass type 계획중BIPV or Roof type

Glass or Flexible type 계획 중, 자사보유 전자제품에 적용

5MW/yr flexible type Mass Production For Mobile charger

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G24i, ~3%(B5 Size)

Peccell, ~3% (B5 Size)

염료감응 태양전지 개발 진행 현황

Timo 상용화 계획

Cell

Production

Panel

~1m2

-> 2.88m2

225cm2

-> A4 Size

Batch -> In-line process

현 재 상용화

15cmX15cm A4 Size

1mX1m 2.4mX1.2m

Pilot Line (2009.5) Commercial production (2012.7)

구 분

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4. DSC BIPV

• BIPV&BAPV란?

• BIPV 시장전망

• Why DSC?

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BIPV• PV를 건축물의 외피 마감재료로 대체하여 건물 통합형 또는 건물 일체화 PV (Building Integrated PV) 기술

- Window / Glazing

- Facades

- Roofs

- Atrium Glass

- Skylights

BIPV&BAPV란?

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• 현존하는 건축물에 PV기능을 추가하기 위해 건물 일형이 아닌 부착형 PV (Building Applied PV) 기술

- Rooftop PV Panels

- Internal Blinds

- External Shading

- Non Load Bearing wall Panel

BAPV

BIPV Market Size• 현재 많은 PV Module이 건축물에 설치 되고 있음

• BIPV 시장은 지속적으로 증가할 것으로 전망

• 하지만 전체 PV 시장 중 BIPV가 차지하는 시장은 미비함

BIPV 시장 전망

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Pike Research report

염료감응 태양전지의 우수성

• 결정질 태양전지 대비 경제성과 활용 가능성 우수

-> 양산시 낮은 제조 가격

-> 투명성, Flexible, 다양한 Color

구 분 DSC Silicon Solar Cell 비 고

1. 경제성(Market Price)

약 $ US 70~80 약 $ 250~300 1m2 크기

2. 전력 생산량 순간적인 효율은 낮으나, 복사각의 입사각 및일사량에 덜 민감하기 때문에, 해가 떠 있는동안에는 하루 종일 전력 생산이 가능하므로,총 전력 생산량이 SSC에 비해 많음.

순간적인 효율은 높으나, 직사광선에서만 반응.

일일, 월간, 년간 총 전력 생산량 기준

3. 활용 가능(TFC Standard)

TFC Standard 충족→ BIPV 영역 확장 가능

TFC Standard 미충족→ BIPV 영역 확장 어려움

TFC : Transparency,Flexibility,Colour

- 투명성(Transparency)

유리를 비롯한 마감재를 대체할 수 있음. X

- 휘어짐(Flexibility)

휘어짐이 가능한 플라스틱 기판에 제작시, 건물의 곡선면에도 적용 가능.

X

- 염료색 이용(Colour)

다양한 색상과 빛 투과율을 조정할 수 있어디자인 영역으로 확장 가능

X

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Why DSC?

염료감응 태양전지 (DSC)의 높은 일일 전력 생산량

• 낮은 입사각에서도 발전 가능

• 상온에서 높은 발전 효율

• 그림자에 따른 전력 생산량 감소가 적음

Why DSC?

23Source: FujikuraChiba, Japan

염료감응 태양전지 BIPV 장점

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Why DSC?

Less Sensitive to angle of IncidencePower output from façade panels throughout a day

Test Date : 8/04/09, Queanbyean, facing North

Gavin Tulloch, Dyesol

염료감응 태양전지 BIPV 장점

• 낮은 입사각에서도 발전 가능

• 투명하게 제작 가능

•10 kW system of Si or DSC module panels -> 1.6 times larger on a north side wall !!

p-Si 10KW System DSC 10KW System

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Why DSC?

NEDO, Japan

DSC BIPV : Roof Type

건너편의 건물이 보임↓

투명함

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Why DSC?

DSC BIPV : Curtain Wall

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Why DSC?

감 사 합 니 다.