염료감응 태양전지의 상용화 및 bipv적용 전망 · • screen printing : ag, tio2,...
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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?
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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
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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
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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
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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.