염료감응형 태양전지 DYE

소개

염료감응형 태양전지는 나노입자의 티타늄산화물과 태양광 흡수용 염료, 전해질, 그리고 투명전극으로 구성되어 있으며, 식물의광합성 원리를 응용한 전지이다 이 전지는 기존의 실리콘 태양전지가 반도체 내에서 동시에 태양에너지의 흡수과정과 전자-정공쌍이 분리되어 전기의 흐름을 만드는 과정인데 반해, 태양에너지의 흡수과정과 전하이동과정이 분리되어 있다 태양에너지 흡수는염료가 담당하고 있고, 전하의 이동은 전자의 형태로 반도체에서담당하고 있다

목차

1. 염료감응형 태양전지 이론적 배경
2. 염료감응형 태양전지용 염료가 갖추어야 할 조건
3. 염료감응형 태양전지의 염료 종류
4. 연구 동향

본문내용

1. 염료감응형 태양전지 이론적 배경
염료감응형 태양전지는 나노입자의 티타늄산화물과 태양광 흡수용 염료, 전해질, 그리고 투명전극으로 구성되어 있으며, 식물의광합성 원리를 응용한 전지이다 이 전지는 기존의 실리콘 태양전지가 반도체 내에서 동시에 태양에너지의 흡수과정과 전자-정공쌍이 분리되어 전기의 흐름을 만드는 과정인데 반해, 태양에너지의 흡수과정과 전하이동과정이 분리되어 있다 태양에너지 흡수는염료가 담당하고 있고, 전하의 이동은 전자의 형태로 반도체에서담당하고 있다
염료감응형 태양전지의 구조는 두개의 투명산화전극과 나노입자산화물, 염료 그리고 두 전극사이에 있는 50~100 ㎛두께의 공간을 채우고 있는 산화환원용 전해질 용액이 들어있는 형태이다
플로린이 도핑된 ITO 기판위에 나노입자 티타늄 산화물을 코팅하고 여기에 염료를 흡착시킨 부분이 광산화전극이다 상대 전극으로는 얇은 플로린이 도핑된 ITO 기판위에 백금을 코팅하여 사용한다 이 두 전극을 샌드위치모양으로 접착제를 이용해서 붙인 후 산화환원 전해질을 채워 넣은 형태이다 일반적으로 전해질은I3- / I- 산화환원 쌍을 포함한 용액을 사용한다
이 염료감응형 태양전지는 광전기화학과정의 재생을 기초에 두고 있다 또한 염료감응형 태양전지는 나노기술과 분자디바이스 같은 다양한 새로운 개념들과 물질들의 개발로 이루어진 산물로 새로운 광전지기술의 진보를 가져올 것으로 예상한다
이와 같이, 다양한 새로운 개념들과 물질들의 개발의 산물로 이루어진 염료감응형 태양전지의 작동원리는 Fig 1에 간략히 그림으로 나타내었다 염료감응형 태양전지는 나노결정의 티타늄산화물전극에 염료분자가 화학적으로 흡착되어 있고 이 염료분자가 태양빛을 받으면 염료는 바닥상태에서 들뜬상태로 전자전이가 이루어진다(식 (1), Fig 1의 (a)) 즉, 염료분자의 메탈과 리간드간의 전하이동에 의한 광전자 들뜸 과정이다.
<식>
D + hv →> D* -----(1)
D* →> D+ + e-(oxidation) -----(2)
3I- →> I3- + 2e- (oxidation) -----(3)
I3- + 2e- →> 3I- (reduction) -----(4)

참고자료

· 없음