무기화학실험 Preparation of-Dye-Sensitized Solar Cell 결과보고서

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문서 내 토픽

• 1. 태양전지

  태양전지는 태양에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 반도체 소자를 말한다. 태양전지는 광기전 효과를 이용하여 빛에너지가 전기에너지로 바뀌며, 유기 태양전지와 무기 태양전지로 구분된다. 유기 태양전지는 탄소 기반의 전도성 광 흡수 유기재료를 사용하고, 무기 태양전지는 실리콘 반도체 재료로 만들어진다.

• 2. 염료감응형 태양전지(DSSC)

  DSSC는 금속산화물인 TiO₂ 표면에 특수한 염료를 흡착시키고, 흡착된 특수 염료가 태양빛을 흡수해 광전기화학적 반응을 일으키는 전지이다. DSSC는 투명 전도성 기판, 작업전극, 염료, 전해질, 촉매상대전극으로 구성되며, 광흡수, 전자주입, carrier 이동, 전류 수집의 4단계로 작동한다. DSSC의 효율은 1 cm2 이하 cell에서 10~12%, 100 cm2 이하 cell에서 6~8%이다.

• 3. DSSC 제작 및 특성

  본 실험에서는 DSSC를 제작하고 전류를 측정하였다. TiO2 슬러리를 ITO 기판에 도포하고 가열하여 광전극을 제작하였으며, 블루베리 즙으로 염색하였다. 두 ITO 기판을 엇갈리게 배치하고 KI 용액을 넣어 완성하였다. TiO2의 점도와 입자 크기, 두께 등이 DSSC 효율에 영향을 미치며, 셀 면적이 증가할수록 효율이 감소한다. 본 실험에서는 중간 정도의 결과를 얻었는데, TiO2 도포가 충분하지 않고 공기 유입 등의 문제가 있었을 것으로 추정된다.

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• 1. 태양전지

  태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 화석 연료 사용을 줄이고 친환경적인 에너지 생산을 가능하게 합니다. 태양전지는 실리콘 기반의 결정질 태양전지와 박막 태양전지 등 다양한 종류가 있으며, 지속적인 기술 발전을 통해 효율성과 경제성이 향상되고 있습니다. 태양전지는 가정용 전력 공급, 산업용 전력 공급, 우주 및 항공 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 향후 신재생 에너지 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

• 2. 염료감응형 태양전지(DSSC)

  염료감응형 태양전지(DSSC)는 기존 실리콘 태양전지와는 다른 작동 원리를 가지고 있습니다. DSSC는 염료로 감응된 산화물 반도체 전극과 전해질 사이의 광전기화학적 반응을 통해 전기를 생산합니다. DSSC는 저렴한 제조 비용, 다양한 색상 구현, 유연성 등의 장점이 있어 건축물 외장재, 태양전지 창문 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 하지만 아직 낮은 효율과 내구성 문제가 해결되어야 하며, 이를 위한 지속적인 연구개발이 필요할 것으로 보입니다.

• 3. DSSC 제작 및 특성

  DSSC 제작 및 특성에 대해서는 다음과 같은 내용을 고려해볼 수 있습니다. DSSC는 투명 전도성 기판, 광전극, 염료, 전해질, 대향전극 등의 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 각 구성 요소의 재료 선택과 제작 공정이 DSSC의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어 광전극 물질의 종류, 염료의 흡수 특성, 전해질의 이온 전도도 등이 중요합니다. 또한 DSSC는 태양광 흡수, 전자-정공 쌍 생성, 전자 주입 및 수송, 전해질 산화-환원 반응 등의 복잡한 광전기화학적 과정을 거치므로 이에 대한 이해와 최적화가 필요합니다. 향후 DSSC의 효율 및 내구성 향상을 위한 지속적인 연구개발이 기대됩니다.