염료감응형태양전지

소개

염료감응형 태양전지제작 실험입니다.

목차

Contents

Abstract

1.Introduction
1-1. DSSC(Dye-sensitized solar cell_
1-2. TiO2 (titaniumdioxide)
1-3. 밴드갭(band gab)에너지
1-4. 염료감응형 태양전지(DSSC)의 장/단점
1-5. 태양전지 변환효율
1-6. 광감응 염료
1-7. 전해질
1-8. 닥터블레이드법

2.Experiment
2-1. 실험기구
2-2. 실험방법

3.Results&discussion
3-1. Results
3-2.Discussion

4. Conclusion

본문내용

Abstract


전문적인 실험실과 기술이 없어도 간단히 제작할 수 있는 염료감응형 태양전지에 대해서 알아보고 직접 제작해보는데 목적이 있었다.
먼저 TiO2를 표면적을 넓이고 접착성을 가지게 하기 위해서 PEG를 소량씩 첨가하여 갈고 FTO에 코팅할 면적을 제외하고는 테이프를 붙여놓았다. 그 후 잘 갈아진 TiO2를 닥터블레이드법으로 FTO에 코팅하였고 건조시킨 후에 Serine을 붙이고 ITO를 붙인후 전해질을 구멍으로 넣어주고 밀봉하여 완성 시켰다. 효율을 측정해본 결과 상당히 낮게 나온 것을 볼 수 있었으며 그 원인으로는 TiO2를 갈 때 균일하게 충분히 작은 나노크기로 갈아지지 않은것과 코팅시에 표면적 손실이 원인으로 보여진다. 이를 통해서 염료감응형 태양전지의 작동 원리와 제조법에 대해서 확실히 알 수 있었다.

1.Introduction

DSSC(dye-sensitized solar cell)란 염료에 민감한 태양 전지로서, 개발자의 이름을 이용해 “Gratzel Cell”이라고 불리기도 한다. 이는 21세기의 가장 큰 지구적 에너지 문제를 해결하기 위한 하나의 방법인 태양 에너지를 이용하기 위한 유용한 기술이다.
Figure1. DSSC.
1-1. DSSC(Dye-sensitized solar cell)
1991년부터, 이는 이론적인 관점에서나 실제적인 관점에서나 큰 관심을 받으며 연구되고 있다. DSSC는 저가(low-cost)로 높은 효율(high efficiency)을 가지도록 만들 수 있기 때문에, 단결정인 Si나, 나노 결정 구조인 박막 태양 전지에 비해 큰 장점이 있다.

가장 중심적인 아이디어는 빛을 흡수하는 공정을 전하 저장 공정과 분리한다는 것이다. 이는 자연에서 광합성(photosynthesis)의 과정을 모방한 것이다. 이 때 염료 반응물(dye sensitize)은 반도체(semiconductor)와 결합하게 된다. 이러한 응용에 사용될 수 있는 반도체 물질로는 밴드갭(band gap)이 넓으면서도 값이 싼 산화물 반도체인 TiO2가 있다.

초기의 DSSC 설계에는 전이 금속 화합물(transition metal coordinated compound)이 염료 민감제(sensitizer)로 이용되었다. 왜냐하면 그들은 높은 가시광선에 대한 흡수율을 가지며, 여기 생존시간이 길고, 금속에서 리간드로의 전하 이동 효율이 높기 때문이다. 이러한 물질들은 효율이 11%까지 발표된 바 있지만, 합성 과정에서 단가가 올라가고, 환경에 좋지 않은 영향을 주기 때문에 이를 대체할 다른 물질에 대한 연구가 필요했다.

참고자료

· [1]Murakami T, Graetzel M (2008) Inorg Chim Acta
· [2]김광현, 염료감응형 태양전지용 고효율 유기염료에 관한 연구, 인하대학교 대학원, 2009, P.5~7
· [3]김길성, TiO₂를 이용한 염료감응형 태양전지의 제조 및 특성, 한국화학공학회, 2006, P.3~7
· [4]황경준, 유승준, 노성희, 김선일, 이재욱, TiO2 전극의 구조 특성이 염료감응형 태양전지의 효율에 미치는 영향 , 한국화학공학회, P2~4
· [5]DSSC 제작기, http://kaliuma.tistory.com/65, 2009.4.1