물리화학실험 실험 1112 나노결정 태양전지의 제작 예비

목차

1. 제목
2. 실험 일시
3. 학과, 학번, 조, 이름
4. 실험 목표
5. 이론
6. 기구 및 시약
7. 실험 방법

본문내용

실험 목표
: 이번 실험에서는 염료 분자에 의한 반도체의 감응을 이용하는 나노결정(nanocrystalline) 태양전지를 제작한다.

이론
1) 도체(금속)
도체는 원자가띠(valence band)와 전도띠(conduction band) 사이의 간격이 없고 중첩되어 있다. 전자가 원자가띠에서 전도띠로 이동하는 경우 원자가띠는 (+) 성질을 띠며 정공의 역할을 하는데, 도체의 경우 전자의 이동이 자유롭기 때문에 높은 전기 전도성을 가진다.

2) 부도체(절연체)
부도체와 반도체에는 원자가띠와 전도띠 사이의 간격, 즉 띠간격(band gap)이 존재한다. 부도체의 경우 간격이 매우 넓기 때문에 전자가 전도띠로 이동하는 현상이 거의 일어나지 않는다. 따라서 전류가 흐르지 않으므로 절연체라고 부른다.

3) 반도체
반도체는 부도체보다 좁은 띠간격을 가지므로 가열하거나 특정 불순물을 첨가하면 전류가 흐를 수 있다. 14족 원소인 Si(실리콘) 또는 Ge(게르마늄) 등을 사용한다. 이때 4개의 원자가전자는 모두 결합에 참여한다.

(1) p형 반도체(anode)
p형 반도체를 만들기 위해서는 Al(알루미늄), Ga(갈륨), In(인듐) 등의 13족 원소를 사용한다. 3개의 원자가전자를 가지고 있기 때문에 1개의 전자가 부족한 정공(hole)이 발생된다. 이러한 정공은 양전하 운반체로 작동하며 전도 전자를 제공받아 빈자리가 채워진다.

(2) n형 반도체(cathode)
n형 반도체를 만들기 위해서는 P(인), As(비소), Sb(안티모니) 등의 15족 원소를 사용한다. 5개의 원자가전자를 가지고 있기 때문에 1개의 여분의 전도 전자(conduction electron)가 발생된다. 이러한 전도 전자는 결정 사이를 자유롭게 움직이며 전자를 제공한다.

(3) 다이오드(diode)
n형 반도체와 p형 반도체를 접합하여 p-n 구조의 다이오드를 만든다. 전류는 p형 반도체에서 n형 반도체의 방향으로만 흐르며 전자의 에너지는 빛에너지로 변환된다.

참고 자료

없음