염료감응 태양전지용 고효율 염료 개발 [한글번역]

소개글

염료감응 태양전지용 고효율 염료 개발

목차

금속 산화물(TiO²)으로의 전자 주입 용이성
염료의 HOMO와 LUMO 에너지 준위
염료 안정성
염료의 들뜬상태에서의 수명

유기금속 염료
1세대 염료：전하 분리 개념 및 전색체(PanchromaticSensitizers) 개념
2세대 염료：1세대 +소수성기를 이용한 안정성 향상 개념
3세대 염료：2세대 + π-Conjugation을 이용한 광흡수 향상개념

유기 염료
유기염료(Organic Dye)의 장점
유기염료(Organic Dye)의 단점

결론

참고문헌

본문내용

1980년대부터 스위스 연방공대의 Grätzel group에서 진행해오던 고효율 염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cell: DSSC)연구는 1991년에 나노 사이즈의 넓은 에너지 띠 간격(wide bandgap：3.2 eV)을 갖는 다공성 반도체 TiO²을 이용하여 nature1 지에전환효율 7.1%을 발표함으로써 본격화 되어 현재는 10%가 넘는 에너지 변환 효율을 나타내고 있다.이런 고효율 염료감응형 태양전지의 핵심 재료로는 크게 세 가지; 염료(dye),전해질(electrolyte)과 금속 산화물(metal oxide)을 들 수 있다.이 세 가지 재료의 궁합이 궁극적으로는 전체 염료감응형 태양 전지(DSSC)의 전체 효율을 좌우한다고 볼 수 있다. 그 중 염료에대해서 알아보면 DSSC용 염료는 크게 두 가지로 나누어진다.
1) 유기금속 염료(organomaetallic dye)：Grätzel system(metal complex)
2) 유기 염료(organic dye)：Arakawa system(non-metal)
(중 략)

2세대 염료：1세대 +소수성기를 이용한 안정성 향상 개념
변환 효율이 비결정 실리콘 태양전지와 비슷한 수준인 10%를 넘어서자 실제 상업성을 고려한 연구들이 진행되어지기 시작했다. 그 중에 하나가 소수성기(hydrophobic) 특성을 강조한 amphiphilic heteroleptic sensitizers의 연구이다. Z-907은16-20 bipyridyl 리간드에 두개의 소수성 알킬기를 도입하여 열적 안정성을 향상시켰다. 이와 함께 DPA(1-decylphonic acid) 또는 PPA(3-phenylpropionic acid) 등과 같은 Co-absorber와 함께 자기 조립 단층(self-assembled mono layer)으로 금속산화물에 흡착되고 점도가 높은 젤 형태의 ionic liquid 전해질을 사용하여 그림 4(a)와 같이 80도 조건하에서 변환효율이 별다른 손실 없이 1000 시간의 안정성을 보였다. 이와는 반대로 비정질 실리콘 태양전지는 Stabler-Wronski 효과로 인해 광퇴화(photodegradation)가 일어나고 이는 광전 손실로 이어지고, 그림 4의 (b)의 55도 온도 외부태양광 시물레이션 결과 역시 별다른 변환효율 손실이 없는 것을 보여준다.

참고 자료

참고문헌
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