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TiO2-Nb2O5 반도체 산화물을 이용한 염료 감응 태양전지 특성개선연구

A Study on the Characteristics of TiO2-Nb2O5 Semiconductor Oxides Using Dye-Sensitized Solar Cell

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.23 no.2, 2019년, pp.538 - 542  

김해마로 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-Eui University) ,  이돈규 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-Eui University)

초록
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광 전환 효율에 관여하는 $TiO_2$와 같은 반도체 산화물은 염료 감응 태양전지(Dye-sensitized solar cell, DSSC)의 주요 요소이며, 효율을 개선하기 위해 서로 다른 반도체 산화물을 혼합하여 Pastes를 제조해 사용하는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 $TiO_2-Nb_2O_5$ 혼합 반도체 산화물을 제조하여 염료 감응 태양전지의 특성을 분석하였다. 혼합 반도체 산화물이 광 전환 효율에 미치는 전기적인 특성을 분석하기 위해서 $Nb_2O_5$을 서로 다른 비율로 첨가하여 태양전지를 제작하였다. 이에 $Nb_2O_5$가 첨가됨에 따라 전해질과의 접촉에 의한 재결합 현상보다 전도성이 겅화되어 태양전지의 단락 전류, 개방전압, 변환 효율 등이 개선되는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Semiconductor oxides such as $TiO_2$ involved in light conversion efficiency are the main elements of dye-sensitized solar cells (DSSC) and are used to mix different semiconductor oxides to improve efficiency. In this research, characteristics of the dye-sensitive solar cell are studied u...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 41배 향상되었다. 본 논문에서 수행한 연구결과와 평면형태의 태양전지 표면을 변화시켜 적용했을 때 염료 감응 태양전지의 단락 전류 및 에너지 변환 효율이 향상되는지에 대한 연구가 사료된다.
  • 본 논문에서는 서로 다른 반도체 산화물인 TiO2와 Nb2O5을 혼합하여 DSSC를 제작해 최적의 조건을 알아보았다. TiO2-Nb2O5을 혼합하여 사용하는 이유는 TiO2의 전도대 전위보다 낮은 전도대전위를 가지는 Nb2O5가 차단막 역할을 하게 됨으로써 전자가 반도체 산화물에 주입되는 속도와 통과되는 속도의 차로 일어나는 재결합 현상이 줄어들고 그로 인해 전자는 증가하게 되고 DSSC 전류 역시 상승하여 에너지 변환 효율이 향상될 것으로 보여 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Si계 태양전지가 가지고 있는 문제점은? Si계 태양전지는 비교적 높은 에너지 변환 효율로 많이 사용되고 있다. 하지만 원재료의 수급이 불균형하고, 복잡한 공정과정 등의 문제를 해결하기 위한 새로운 차세대 태양전지의 개발과 빠른 상용화가 시급하다. 이에 따라서 주목받는 것이 M.
염료 감응 태양전지는 어떠한 구조인가? 그림 1과 같이 광 전극과 상대 전극의 샌드위치구조로 되어있는 염료 감응 태양전지를 제작함에 앞서 광 전극에 도포할 TiO2, Nb2O5 혼합 반도체 산화물 제조는 다음과 같다. TiO2 1[g] 기준으로Nb2O5을 넣고, Acetic Acid 0.
염료 감응 태양전지의 장점은? 이에 따라서 주목받는 것이 M.Grätzel교수가 고안한 염료 감응 태양전지(Dye-sensitizedsolar cell, DSSC)로 낮은 발전단가, 환경친화성, 투명한 태양전지, 다양한 색상 구현 가능, 유연성 등의 우수한 경쟁력을 갖춰 많은 연구가 이루어지고있다. DSSC는 반도체 산화물, 투명전극, 염료, 백금, 전해질로 나누어진 구조를 가졌으며, 광 전환효율을 증대시키기 위한 나노입자 산화물 연구가DSSC의 연구에서 주목받고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. D. Zhang, T. Yoshida, T. Oekermann, K. Furuta, H. Minoura, "Room-Temperature Synthesis of Porous Nanoparticulate $TiO_2$ Films for Flexible Dye-Sensitized Solar Cells," Adv. Funct Mater. Vol.16, pp.1228, 2006. DOI: 10.1002/adfm.200500700 

  2. Hyunwoong Seo, Minkyu Son, Kyoungjun Lee, Jinju Jang, Jitae Hong, Heeje Kim, "The Characterisitc Analysis of the Dye-sensitized Solar Cells as the Change of Incident Angle," Journal of KSNRE, pp.124-127, 2008. 

  3. J. Xia, N. Masaki, K. Jiang, and S. Yangida, "Sputtered $Nb_2O_5$ as a Novel Blocking Layer at Conducting Glass/ $TiO_2$ Interfaces in Dye-Sensitized Ionic Liquid Solar Cells," J.Phys. Chem. C, Vol. 111, pp.8092-8097, 2007. DOI: 10.1021/jp0707384 

  4. B. Kos'cielska, "Electrical conductivity of NbN-.SiO2 films obtained by ammonolysis of Nb2O5-SiO2 sol-gel derived coatings," Journal of Non-Crystalline Solids, Vol.354, pp.1549-1552, 2008. 

  5. Don-Kyu Lee, "A Study on the Characteristics of Semiconductor Oxides with $V_2O_5$ ," j.inst.Korean.electr.eletron.eng, Vol.22, No.4, pp.965-969, 2018. DOI: 10.7471/ikeee.2018.22.4.965 

  6. Haemaro Kim, Don-Kyu Lee, "A Study on the Characteristics of Dye-Sensitized Solar Cell Using $Nb_2O_5$ Semiconductor Oxides," j.inst.Korean.electr.eletron.eng, Vol.23, No.1, pp.1330-1333, 2019. 

  7. Hishikawa, Y. Yanagida, M. Koide, N. "Performance Characterization of the dye-sensitized solar cells," IEEE 3-7, 2005. 

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