염료 감응형 태양전지 예비레포트 (2)

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) Band gap Energy (E _{g})
2) 작동원리

3. 시약 및 기구 조사

4. 실험방법

5. 주의사항

본문내용

1. 실험 목적

전해질과 천연염료를 이용하여 염료 감응형 태양전지 (Dye-Sensitized Solar Cell)을 만들어 광합성과 같은 원리를 통해 태양전지를 작동시켜본다.

2. 실험 이론

1) Band gap Energy (E _{g})

결정물질에서는 원자와 원자의 간격이 매우 작아 원자 궤도를 순환하는 전자는 인접한 원자의 영향을 받게 된다. 이러한 영향으로 인해 어떤 전자는 속도가 느려지고 어떤 전자는 탄력을 받아 속도가 증가한다. 이러한 속도의 증감은 전자의 운동 에너지를 변화시켜 결국 전자의 전체 에너지가 변하게 된다. 이로 인해 결정물질에서는 각 궤도의 전자가 가질 수 있는 에너지 값의 범위가 넓어져서 일정한 폭을 갖게 된다. 이 경향은 궤도 반경이 클수록 즉, 에너지 준위가 높을수록 넓어지게 된다. 이러한 에너지 폭을 에너지 밴드(energy band)라고 한다.

Band gap Energy는 이러한 에너지 밴드를 분리시키는 영역으로 반도체와 부도체의 경우 이 밴드 간격을 중심으로 아래쪽을 가전자대(valence band : 절대 0도에서 전자가 정상적으로 존재하는 가장 높은 전자 에너지 준위), 위쪽을 전도대(conduction band : valence band 보다 높은, 가장 낮은 에너지 준위)라 한다.

2) 작동원리

본 실험에서 사용하는 물질인 TiO2는 넒은 band-gap을 가진 물질이고, 블랙베리 염료를 전자가 이동할 수 있도록 유도한다.

참고 자료

박상진, 박장서, 원기훈, “화공생물공학실험”, 동국대학교 화공생물공학과, 2019, pp.49-53
한국화학연구소, “티탄 산화물 소재 연구”, 과학기술부, 19984
박창걸, 전승표, 박남규, “태양전지 Ubiquitous 시대의 태양전지”, 한국과학기술연보연구원, 2005