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염료감응 태양전지 기술 및 미래전망 원문보기

태양광발전학회 = Bulletin of the Korea Photovoltaic Society, v.3 no.1, 2017년, pp.25 - 32  

김종복 ((주) 동진쎄미켐) ,  이윤근 ((주) 동진쎄미켐) ,  이필립 (한국과학기술연구원 광전하이브리드 연구센터) ,  고민재 (한양대학교 화학공학과)

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문제 정의

  • 한국은 디스플레이 제조기술에 상당한 강점을 가지고 있다. 이러한 제조기술을 기반으로 박막태양전지에서 가장 중요한 극복 기술인 대면적 모듈 제조기술을 개발하는 것이 본 태양전지 기술개발의 중장기 주요한 과제이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
염료감응 태양전지는 어떤 원리를 이용하는가? 광전기화학적 태양전지인 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells) 는 광합성 원리를 이용하며 이것은 반도체 접합 태양전지에서는 찾아 볼 수 없는 독특한 구조이다. TiO2 나노입자를 사용하므로 반투명하면서도 다양한 색상구현이 가능하기 때문에 태양광 발전창호와 같은 BIPV(building integratedphotovoltatics) 나 자동차의 선루프로 응용이 가능하다는 뚜렷한 특징이 있다.
염료감응 태양전지의 구조는 어떠한가? 염료감응 태양전지의 구조는 다른 전기화학 기기와 마찬가지로 크게 양극(염료가 흡착된 나노구조의 다공성 TiO2 박막), 음극(Pt), 그리고 그 사이에 위치한 전해질(I-/I3-의 산화 환원 쌍)로 이루어져있다(그림 1(a)). 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.
염료감응 태양전지가 BIPV나 자동차의 선루프로의 응용이 가능한 이유는 무엇인가? 광전기화학적 태양전지인 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells) 는 광합성 원리를 이용하며 이것은 반도체 접합 태양전지에서는 찾아 볼 수 없는 독특한 구조이다. TiO2 나노입자를 사용하므로 반투명하면서도 다양한 색상구현이 가능하기 때문에 태양광 발전창호와 같은 BIPV(building integratedphotovoltatics) 나 자동차의 선루프로 응용이 가능하다는 뚜렷한 특징이 있다.
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참고문헌 (15)

  1. 2016 녹색기후기술백서, 녹색기술센터발간. 

  2. 전자신문 2015. 12. 10 기후변화대응 6대 핵심기술로 에너지 신산업 창출. 

  3. http://www.g2e.ch 

  4. http://www.caventou.com/ 

  5. Min Jae Ko et al. (2015) Completely Transparent Conducting Oxide-Free and Flexible Dye-Sensitized Solar Cells Fabricated on Plastic Substrates ACS Nano, 9, (4), pp 3760-3771 

  6. Min Jae Ko et al. (2016) Maximized performance of dye solar cells on plastic: a combined theoretical and experimental optimization approach, Energy & Environmental Science, 9, 2061-2071. 

  7. 헤럴드 경제, 2016. 04. 07 (주)오리온, 염료감응형 태양광전지 개발성공.. 연내 상용화 목표. 

  8. Tae-Hyuk Kwon and Do Hyun Ryu et al. (2016) Photoactive Thin Films: Indoline-Based Molecular Engineering for Optimizing the Performance of Photoactive Thin Films, Advanced Functional Materials, 26, (38), 6876-6887. 

  9. 충북일보, 2016. 10. 23 세종시에 '예쁘고 성능 좋은 태양전지' 설치됐다. 

  10. J Y Park et al. (2016) Copper and Nitrogen Doping on $TiO_2$ Photoelectrodes and Their Functions in Dye-Sensitized Solar Cells, DOI information, Journal of Power Source, 306, 764-771. 

  11. Jong-Beom Baek et al. (2016) Edge-selenated graphene nanoplatelets as durable metal-free catalysts for iodine reduction reaction in dye-sensitized solar cells, Science Advances, 2, (6), e1501459. 

  12. Zhong Lin Wang et al. (2016), Self-powered textile for wearable electronics by hybridizing fiber-shaped nanogenerators, solar cells, and supercapacitors, Science Advance, 2, (10), e1600097. 

  13. Daryoosh Vashaeeb et al. (2015) Titanium Oxide/Polyaniline Nanostructure Boosts Efficiency of Solar Cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, 143, 284-295. 

  14. Peter D. Lunda et al. (2016), Dye-sensitized solar cells with inkjet-printed dyes, Energy & Environmental Science, 9, 2453-2462. 

  15. Qunwei Tang et al. (2016), A Sun and Rain Bi-Triggering Solar Cell, Angewandte Chemie, 55, (17), 5243-5246. 

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