[화학공학실험] 염료 감응형 태양전지 실험 예비보고서(실험레포트)

목차

1. 주제(Title)
2. 실험목적(Experiment object)
3. 실험이론(Experiment theory)
4. 시약 및 기구(장치)조사(Reagent and Equipment)
5. 실험방법(Experiment method)
6. 주의사항(Caution)
7. 참고문헌(Reference)

본문내용

1. 주제(Title) : 염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)

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

3. 실험이론(Experiment theory)
1) 태양전지(Solar battery)
태양전지란 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치이다. 태양전지는 우리가 생활에서 흔히 사용하는 화학전지와는 다른 구조를 가지기 때문에 물리전지로 구분하며, p형반도체와 n형반도체라고 하는 2종류의 반도체를 사용해 전기를 일으킨다.
이러한 태양전지의 원리를 살펴보면 우선 태양전지에 빛을 비췄을 때 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 전하들은 각각 P극과 N극으로 이동하는데, 이 작용에 의해 P극과 N극 사이에 전위차(광기전력)가 발생하고 이때 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다. 이를 광전효과라 한다.
한편, 태양전지 모듈은 대형의 시스템에서 여러 태양전지를 직·병렬로 연결하여 전력을 꺼낸다. 셀은 전기를 일으키는 최소 단위이고, 모듈은 전기를 꺼내는 최소 단위로 현관문의 반만한 크기이다. 어레이는 직·병렬로 연결한 여러 개의 모듈을 정리한 단위이다.
태양전지의 종류로는 크게 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 것과 화합물 반도체를 재료로 사용하는 것으로 나눌 수 있다. 다시 실리콘 반도체에 의한 태양전지는 결정계와 비결정계로 분류된다. 현재 태양광 발전 시스템으로 일반적으로 사용하고 있는 것은 실리콘 반도체가 대부분으로, 특히 결정계 실리콘 반도체의 단결정 및 다결정 태양전지는 변환 효율이 좋고 신뢰성이 높아 널리 사용하고 있다.

2) Band gap Energy
결정물질에서는 원자와 원자의 간격이 매우 작아 원자 궤도를 순환하는 전자는 인접한 원자의 영향을 받게 된다.

참고 자료

화공생물공학과 공동집필, “화공생물공학실험 (2019년 1학기)”, 동국대학교, 2019, pp.49-54.
이재형, 임동건, 이준신공저 “태양전지 원론”, 홍릉과학출판사,2005, p.182~188
Douglas A. Skoog, F. James Holler, Timothy A. Nieman, “Principles of Instrumental Analysis”,5th Edition, Brooks cole, 1997, pp.106-121.
서명교, 송주영, 최용희, “화공단위조작”, 대웅 , pp.490-491.