[논문]플렉시블 염료감응 태양전지 기술

강만구; 김종대

가설 설정

: 빛에너지를 흡수한 루테늄계 염료는 기저상태 : 에서 들뜬상태로 전이한 후, 반도체 전도띠로 전 : 자를 주입하는 전자 주입 속도는 펨토-피코초의 : 매우 빠른 속도이며, 산화된 염료는 산화/환원전 : 해질로부터 수 나노초 내에 재생된다. 반면 주입 ; 된 전자가 나노입자 반도체 산화물의 표면 에너 지 ■ 준위에 머무르는 동안 산화/환원 전해질과의 재 i 결합 (Recombination 또는 Back Reaction)의 속도 : 는 마이크로~밀리초로 전자주입 속도와 염료 환 : 원 속도에 비하여 느리기 때문에 대부분의 광전자 ! 는 반도체 전도띠로 주입되고, 나노입자 산화물들 : 사이 의 전자전달이 가능하게 된다.

제안 방법

: 기존의 염료감응 태양전지는 나노입자들 간의 전 i 기적 접촉과 나노입자 박막과 기판과의 부착력을 위 : 하여 전도성 유리 기 판을 사용하여 500 P 내외의 가 : 열과정으로 산화물 반도체 박막과 백금박막을 형 성 : 하였다. 그러나 플렉시블 태양전지를 구현하기 위하 : 여서는 구부림 이 가능한 전도성 고분자 기판에 나노 : 입자 반도체 박막을 구현하여 야 하는데, 200 °C 이상 : 의 온도에서는 플렉시블 전도성 고분자 기판이 변형 : 되어 기존의 나노입자제조에 필요한가열과정이 불 : 가능하다.
: 티탄늄, 텅스텐, 아연, 스테인레스스틸, 알루미늄, : 백금, 니 켈, 코발트 금속 기판에 나노입자 산화물 박막을 구성하여 금속종류에 따른 광전기화학적 특성을 평가하였다. 티타늄, 텅스텐, 아연 그리고 스테인레스 스틸의 경우에는 전형적인 태양전지 특성을 보여주었으나, 알루미늄, 백금, 니 켈, 코발트 등의 금속 기판의 경우에는 전기적 저항체에 의한 전류-전압 특성을 보여주었다.
그림10은 경제성이 있는 금속인 스테인레스 스틸에 ITO 박막을 코팅하여 구부림이 가능한 염료감응 태 양전지 시 제품을 개발하여 소형 모터를 작동하는 것을 보여주고 있다. 최적화된 조건으로 그림11과 같이 스테 인레스 스틸을 사용하여 5 % 에너지 변환효율의 플렉시블 태양전지 제작이 가능하였다.

성능/효과

변환 효율이 증가하게 된다. 티탄늄 기판의 경우에 티탄늄 표면에 생성된 이산화티탄늄과 나노입자 TiQ가 같은 물질로 전자 이동을 위한 에너지 소지 가 가장 적 어 가장 좋은 효율을 나타내 었다. 반도체 특성 이 없는 금속 기 판의 경우에도 금속기 판에 ITO를 코팅 하여 나노입 자 TiO₂ 박막을 형 성하면 나노입자 TiQ에 주입된 전자가 ITO를 통하여 외부 회로로 전자 이동이 가능하여 태양전지 특성을 보여주게 된다.
의 신규 시장 창출이 가능할 것으로 판단된다. 플 ; 렉시블 염료감응 태양전지의 새로운 형태로 금속 기 I 판을 이용한 플렉시블 염료감응 태양전지를 성공적 : 으로 개발할 수 있었으며, 금속 종류에 따라 광전기 : 적 특성 차이가 발생하였으며, 스테인레스 스틸을 I 사용하여 5 %이상의 플렉시블 태양전지를 개발할 ; 수 있었다. ;

후속연구

차세대 신재생에너지 후보의 하나로 관심이 고조되고 있는 염료감응 태양전지의 연구는 기초 분야부터 상용화까지 다양하고 폭넓은 연구가 진행되고 있으며, 유비쿼터스 시대의 언제, 어디서나 요구되는 다양한 정보서비스에 대한 정보통신 기기의 발전에 따라 전원장치도 소형화, 박형화, 고용량화, 고효율 ; 화, 유연화, 무선충전 등의 기능을 추구할 것으로 예 : 상되어 미래사회의 보조 전원으로 플렉시블 태양전 ; 지 의 신규 시장 창출이 가능할 것으로 판단된다. 플 ; 렉시블 염료감응 태양전지의 새로운 형태로 금속 기 I 판을 이용한 플렉시블 염료감응 태양전지를 성공적 : 으로 개발할 수 있었으며, 금속 종류에 따라 광전기 : 적 특성 차이가 발생하였으며, 스테인레스 스틸을 I 사용하여 5 %이상의 플렉시블 태양전지를 개발할 ; 수 있었다.

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