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제안 방법
- 그런 다음 제조된 용액을 초음파 진동자(1.6 MHz)가 장착된 분무통으로 옮긴 후, FTO 글라스(Pilkington, 8 Ω/□) 위에 TiO2차단층의 도입을 실시하였다.
- 준비된 페이스트를 스퀴즈 프린팅법을 이용하여 TiO2 차단층이 코팅된 FTO glass 위에 코팅한 후 500°C에서 1시간 동안 소결하였으며, 그런 다음 에탄올 용매에 0.5 mM N719(Ru(dcbpy)2(NCS)2, Solaronix)가 용해되어 있는 용액에 24시간동안 침지시켜 TiO2에 염료를 흡착시켰다.
- 이 때, TiO2 차단층의 두께를 정밀하게 제어하기 위하여 증착 시간을 0분, 20분, 60분 및 100분으로 조절하였으며 이에 따른 TiO2 차단층의 두께가 각각 0 nm, 42.0±5.2 nm, 72.0±6.5 nm 및 105.1±8.1 nm로 측정되었다.
- TiO2의 균일한 코팅을 위하여 반응로 내의 온도와 FTO 글라스의 회전속도는 각각 420°C 및 5 rpm으로 유지하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 초음파분무열분해법을 이용하여 TiO2 차단층을 제조하였으며 그들의 두께를 정밀하게 조절하여 구조적, 형태적 분석 및 광변환 효율 측정을 통해 TiO2 차단층의 두께를 최적화하였다.
- TiO2의 균일한 코팅을 위하여 반응로 내의 온도와 FTO 글라스의 회전속도는 각각 420°C 및 5 rpm으로 유지하였다. 운반가스로는 일반 air(N2 80%/O2 20%)를 사용하였으며 가스의 순환을 일정하게 하기 위하여 가스 주입 속도 및 흡입 속도를 각각 15 L/min 및 10 L/min으로 고정하였다. 이러한 조건에서 분무통 내의 TiO2 용액을 초음파로 분무시켜 최종적으로 TiO2 차단층을 제조하였다.
- 상대전극으로 사용되는 백금전극은 2-propanol(Aldrich) 용매에 5 mM chloroplatinic acid hydrate(H2PtCl·xH2O, Aldrich)가 용해된 용액을 FTO 글라스 위에 스핀코팅법으로 코팅한 후 450°C에서 30분간 열처리하여 제조하였다. 마지막으로 완성된 작업전극과 상대전극을 샌드위치 형태로 접합하고 그 사이에 요오드계 전해질을 주입하여 염료감응형 태양전지를 제작하였다.
- 제조된 TiO2 차단층의 형태 및 구조적 분석을 실시하기 위해 주사 전자 현미경(field-emission scanning electron microscopy, FESEM, Hitachi S-4800)을 이용하였고, 결정구조와 결정성을 알아보기 위하여 X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD, Rigaku Rint 2500)을 사용하였다. opencircuit voltage decay(OCVD)는 전위차계(poteniostat/galvanostat, PGST302N, Eco chemie)를 이용하여 측정하였고 측정된 OCVD 데이터를 통하여 전자 수명을 계산하였다.
- 차단층의 형태 및 구조적 분석을 실시하기 위해 주사 전자 현미경(field-emission scanning electron microscopy, FESEM, Hitachi S-4800)을 이용하였고, 결정구조와 결정성을 알아보기 위하여 X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD, Rigaku Rint 2500)을 사용하였다. opencircuit voltage decay(OCVD)는 전위차계(poteniostat/galvanostat, PGST302N, Eco chemie)를 이용하여 측정하였고 측정된 OCVD 데이터를 통하여 전자 수명을 계산하였다. 또한 TiO2 차단층 샘플들의 염료감응형 태양전지의 광 변환 효율은 인공태양 모사장치(solar simulator, HS Technologies, PEC-L01)를 이용하여 국제 표준광원 AM 1.
- opencircuit voltage decay(OCVD)는 전위차계(poteniostat/galvanostat, PGST302N, Eco chemie)를 이용하여 측정하였고 측정된 OCVD 데이터를 통하여 전자 수명을 계산하였다. 또한 TiO2 차단층 샘플들의 염료감응형 태양전지의 광 변환 효율은 인공태양 모사장치(solar simulator, HS Technologies, PEC-L01)를 이용하여 국제 표준광원 AM 1.5 조건에서 비교 측정되었다.
- 따라서 모든 샘플의 전자 재결합의 정도를 정량적으로 비교분석하기 위하여 OCVD결과를 바탕으로 염료감응형 태양전지의 전자 수명(τn)을 다음 계산식으로부터 계산하였다[18].
- 차단층의 두께를 최적화하기 위하여 초음파분무열분해법을 이용한 TiO2 차단층의 증착 시간을 제어하여 0 nm(pure FTO), 42.0±5.2 nm(TiO2 BL40 nm), 72.0±6.5 nm(TiO2 BL-70 nm), 105.1±8.1 nm(TiO2 BL-100 nm)의 두께의 균일한 TiO2 차단층을 제조하였으며, 그들의 구조적 및 형상적 특성을 통해 염료감응형 태양전지의 광변환 효율 향상을 규명하였다.
- 본 연구에서는 초음파분무열분해법을 이용하여 균일한 TiO2 차단층을 제조하였다. 차단층의 두께를 최적화하기 위하여 초음파분무열분해법을 이용한 TiO2 차단층의 증착 시간을 제어하여 0 nm(pure FTO), 42.
대상 데이터
- 상대전극으로 사용되는 백금전극은 2-propanol(Aldrich) 용매에 5 mM chloroplatinic acid hydrate(H2PtCl·xH2O, Aldrich)가 용해된 용액을 FTO 글라스 위에 스핀코팅법으로 코팅한 후 450°C에서 30분간 열처리하여 제조하였다.
- 1 nm로 측정되었다. 따라서 본 연구에서 제작된 TiO2 차단층의 두께에 따라 pure FTO, TiO2 BL-40 nm, TiO2 BL-70 nm, TiO2 BL-100 nm로 언급될 것이다.
- 작업전극용 페이스트는 증류수 내에 TiO2 나노입자(P25, Degussa), 바인더의 역할을 하는 hydroxypropyl cellulose(HPC, MW = ~80,000 g/mol), 분산제로 사용되는 acetyl acetone(Aldrich)를 첨가한 후, 페이스트 믹서를 통해 혼합하여 제조하였다. 준비된 페이스트를 스퀴즈 프린팅법을 이용하여 TiO2 차단층이 코팅된 FTO glass 위에 코팅한 후 500°C에서 1시간 동안 소결하였으며, 그런 다음 에탄올 용매에 0.
- 4. Voltage-Current density curves obtained from DSSCs assembled with pure FTO, TiO2 BL-40 nm, TiO2 BL-70 nm, and TiO2 BL-100 nm as working electrodes.
이론/모형
- TiO2 차단층은 초음파분무열분해법을 이용하여 제조되었다. 먼저, 에탄올(C2H5OH, DUCKSAN) 용매에 0.
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