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Carbon nano-tube as the Counter electrode for Dye-sensitized Solar cell
탄소나노튜브 상대전극을 이용한 염료감응형 태양전지 원문보기

한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17, 2004 Nov. 11, 2004년, pp.691 - 694  

Koo, Bo-Kun (KERI) ,  Lee, Dong-Yoon (KERI) ,  Kim, Hyun-Ju (KERI) ,  Lee, Won-Jae (KERI) ,  Song, Jae-Sung (KERI)

초록
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염료감응형 태양전지는 다공질 $TiO_2$ 전극막, 광감응형 염료, 전해질, 상대전극으로 구성된, 전기화학적 원리를 응용한 신형태양전지이다. 염료감응형 태양전지의 상대전극으로 주로 Pt가 사용되고 있는데 본 연구에서는 탄소나노튜브를 사용하여 상대전극으로서의 가능성을 조사하였다. 제조된 탄소나노튜브 상대전극은 cyclic voltammetry와 Impedance spectroscopy을 이용하여 전기화학적 특성을 측정하였다. 또한 탄소 나노튜브 상대 전극이 태양전지의 효율 및 그 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 단위 셀 태양전지를 제조하여 단파장 하에서의 광전특성을 측정하고, 이를 바탕으로 탄소나노튜브의 상대전극으로서의 가능성을 제시하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 4] 이 셀을 이용한 CNT의 전기화학적 특성 측정은 Gal.,anostat/Potentiostat를 이용하여 상온, 공기 중에서 Cyclic voltammogram(CV) 및 impedance spectroscopy 를 사용하여 이루어졌다.
  • 나타내었다. CNT powder, D.I water(deionized water), CMC(carboxylmethylcellose)를 목표 조성 비 에 따라 칭량한 후 혼합하여 paste를 만들었다. 혼합된 paste를 ball!-milling기를 이용하여 24시간 혼합 시켜 균일한 상태의 paste로 제조하였다.
  • 그림 7. CNT 상대전극을 이용하여 제조된 태양전지에 대한 550nm에서의 I-V 특성 및 백금 상대 전극 과 CNT 상대전극을 이용하여 제조된 태양전지에 대한 파장별 효율 특성.
  • 또한 CNT 상대전극이 태양전지의 효율 및 특성에 미치는 영향은 직접 염료감응형 태양전지를 제조하고, monochromatorKeithley 2400 source meter 를 이용하여, short-circuit photocurrent (Jsc), open- circuit voltage (Voc), fill-factor (FF) 등을 측정함으로써 조사하였다.
  • 본 연구에서는 1(广12cm 정도의 높은 전기전도, 뛰어난 전자방출 특성 및 활성화 탄소보다도 높은 표면적을 지니고 있는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)를 SnOz:F 도전성 유리 기판 위에 막상으로 성형하였고 이렇게 제조된 CNT막의 전기화학적 특성은 cyclic voltammetry와 impedance spectroscopy법으로 측정하였다, [5, 6] 또한 태양전지의 광전변환 효율 및 특성에 미치는 영향은 CNT 전극막을 이용 단위 셀 태양전지를 제조하여 단파장 하에서 직접 측정하고, 이를 바탕으로 탄소나노튜브의 상대전극 물질로서의 가능성을 제시하였다.
  • 상대전극의 전기화학적 특성 측정을 위한 셀은 CNT 상대전극을 working-electrode로 하고, 이에 상대되눈 전극으로 반대 측에 백금 전극을 놓고, 50山11의 간격을 둔 상태로 실링제 (solaronisSA, Amosil 4)를 사용하여 샌드위치형으로 접합하고, 두 전극의 사이에 있는 공간에 요오드 이온을 함유하고 있는 전해질을 주입 한 후 최종 밀봉하여 제작하였다.[그림.
  • 염료 감응 형 태양전지의 상대전극으로 탄소나 노튜브 전극을 제조 하여 Pt 상대전극의 특성 과 비교하여 탄소나노튜브의 상대전극으로서의 가능성을 조사하고 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 상대전극막은 SnO/F 기판 위에 CNT paste를 doctor-blade 법으로 코팅시켜 제조하였다. 이렇게 제조되어진 두 개의 기판을 샌드위치 형으로 조합하고, 두 기판 사이에 요오드 이온을 함유하는 전해질을 넣은 후 Solaronix SA(Amosil 4)접착제로 밀봉하여 단 위셀 염료감응형 태양전지를 만들었다.[4]

대상 데이터

  • TiO? 나노분말 과 a-terpineol을 사용하여 유계 paste를 제조하여 SnC)2:F 기판위에 6mmX6mm 크기로 스크린 프린팅 한 후 480X: 1시간 소결하여 제조하였다.》 스크린 프린트법으로 제조된 나노다공성 TiO?전극막을 Ru계(N3) 광감응형 염료에 24시간 침지 시켜 염료를 흡착시켰다.
  • 사용된 CNT powder는 (주)카본나노텍에서, Fe 촉매를 사용하여 열 화학기상증착 법으로 제조한, 평균 직경은 10~20nm 이고 평균 길이는 5/zm multi-wall 타입의 carbon nano tube 이 匸}.

이론/모형

  • 》 스크린 프린트법으로 제조된 나노다공성 TiO?전극막을 Ru계(N3) 광감응형 염료에 24시간 침지 시켜 염료를 흡착시켰다. 상대전극막은 SnO/F 기판 위에 CNT paste를 doctor-blade 법으로 코팅시켜 제조하였다. 이렇게 제조되어진 두 개의 기판을 샌드위치 형으로 조합하고, 두 기판 사이에 요오드 이온을 함유하는 전해질을 넣은 후 Solaronix SA(Amosil 4)접착제로 밀봉하여 단 위셀 염료감응형 태양전지를 만들었다.
  • 위의 방법으로 제조된 CNT 상대전극은 FE-SEM(field emission scanning electron microscope), 4-point probe법, 단차즉정기를 이용하여 상대전극의 표면상태, 면저 항 및 CNT막 두께 측정을 하였다.
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