염료감응 태양전지

소개

염료감응 태양전지에 대해 알아보고자 한다.

목차

염료감응 태양전지의장점
염료감응 태양전지의 작동원리
염료감응 태양전지의 전망
문제점
해결방안

본문내용

염료감응 태양전지의 장점
염료감응 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비하여 가격이 저렴하기 때문에
가격 경쟁력이 우수하며 아래 그림에서와 같이 투명하면서 다양한 색상구현이 가능하기
때문에 다양한 응용성으로 태양 전지의 효율성을 증진시킴으로써 차세대 태양 전지로
부각되고 있다. 기술력도 변환효율 11%로 세계 최고 수준(11.3%)에 비하여 손색이 없기
때문에 향후 경쟁력 면에서 우위를 점할 가능성이 높다.
< 스크린 인쇄기술로제작된 염료감응 태양전지 윈도우 >
염료감응 태양전지의 전망
연료감응 태양전지의 상용화 추진은 유럽은 INAP. Fraunhofer 연구소. Solronix. ECN 등에서. 호주는 Dyesol이 주도하고 있다. 일본에서는 연료감응형 태양전지의 상용화 기술개발이 활발하게 추진되고 있으며, 2010년 이내에 연료감응 태양전지의 실용화가 이루어질 전망이다.
실리콘 중심의 태양전지 시장규모와 전망은 다음과 같다.
< 태양전지의 시장규모 및 시장 전망 >
국내의 경우 아직 상품화를 목표로 개발하는 기업은 없으나 대기업에서 연구개발에 높은 관심을 보이고 있으며 , 일부 기업에서는 탐색 연구를 통한 산업화를 모색하고있다.
염료감응 태양 전지의 작동원리
반도체 접합 태양 전지와는 달리 광합성 원리를 이용한 고효율의 광전기화학적 태양전지가 최근 소개되었다. 1991년 스위스 Gratzel 그룹에서 보고한 염료감응 나노입자 산화물 광전기화학 태양전지는 에너지 변화 효율이 비정질 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 에너지 변화 효율과 함께 매우 저렵한 제조단가로 인하여 연구계 및 산업계의 비상한 관심을 모으고 있다.
< 연료감응태양전지구조(왼쪽) 작동원리 (오른쪽)>
위 그림은 연료감응 태양전지의 구조 및 작동원리 와 셀 구조를 나타내고 있다
표면에 염료 분자가 화학적으로 흡착된 n-형 나노입자 반도체 산화물 전극에 태양 빛 (가시광선)이 흡수되면 염료분자는 전자 - 홀 쌍을 생성하며, 전자는 반도체 산화물의 전도띠로 주입된다.
반도체 산화물 전극으로 주입된 전자는 나노입자간 계면을 통하여 투명 전도성막으로 전달되어 전류를 발생 시키게 된다. 염료 분자에 생성된 홀은 산화 - 환원 전해질에 의해 전자를 받아 다시 환원되어 염료감응 태양전지 작동과정이 완성된다. 빛에너지를 흡수한 루테뉸계 염료는 바닥상태에서 들뜬 상태로 전리 한후 두가지 과정을 거쳐 전자주입이 이루어진다. 열화되지 않은 단일항 들뜬상태로부터 반도체 전도띠로 전자주입 되는 과정과 내부 진동-이완 과정을 거쳐 삼중항 들뜬상태로 이동된 열화전자가 주입되는 과정

참고자료

· 없음