[논문]<tex> $TiO_2$</tex>의 소결조건의 변화가 염료감응 태양전지의 효율에 미치는 영향

정웅재; 박미주; 윤덕용; 이성욱; 김형진; 홍병유

$TiO_2$의 소결조건의 변화가 염료감응 태양전지의 효율에 미치는 영향
Influence on DSSC efficiency with different sintering conditions of $TiO_2$ 원문보기

정웅재 (성균관대학교 정보통신공학부) , 박미주 (성균관대학교 정보통신공학부) , 윤덕용 (성균관대학교 정보통신공학부) , 이성욱 (성균관대학교 정보통신공학부) , 김형진 (성균관대학교 정보통신공학부) , 홍병유 (성균관대학교 정보통신공학부)

Until now, many studies have been carried out on $TiO_2$ electrode, counter electrode, sensitizer and electrolyte to improve dye-sensitized solar cell(DSSC)'s performance. It was known that surface area of the $TiO_2$ are of paramount importance in determining the cell efficiency. In this experiment, $TiO_2$ working electrodes were sintered at four different temperatures (400, 450, 500 and $550^{\circ}C$) for 55 minutes in ambient atmosphere. Also these electrodes were sintered at four different times (40, 55, 70, 85minutes) in temperature where shows the highest efficiency. I-V characteristics of DSSC made up of different working electrodes were studied using solar simulator.

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문제 정의

본 연구에서는 DSSC의 효율향상을 위해, 소결 조건의 변화가 DSSC의 萱뮬에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 실험을 하였다. 소결과정에서 온도의 상승으로 인해 TiO₂ 의 표면결정은 마치 스티로폼 구조처럼 동그랗게 부풀어 올랐고, 이 TiO₂ 표면구조의 변화로 인해 TiCh에 흡착 가능한 염료의 양이 더 증가할 수 있게 되었다.
본 연구에서는 제조과정중 TiO₂ 소결과정에서, 소결 온도(400 ℃, 450 ℃, 500 ℃, 550 ℃)와 소결시간(40분, 55분, 70분, 85분)의 변화에 따른 각각의 TiCh의 표면변화를 관찰하고 이에 따른 전지의 宣율 변화를 알아보는 실험을 하였다. □ 결과 500 ℃의 온도에서 70분간 소결과정을 실시했을 패 가장 좋은 효율이 나타나는 것을 관찰 할 수 있었는데, 이는 이 조건에서의 소결과정이 효율적인 면에서 가장 좋은 TiO₂ 표면상태가 만들어진다고 볼 수 있다.

제안 방법

진햄하였다. TiCh소결을 위해 먼저 TiO고를 바른 상부 전극을 열풍기에 넣고, 각각 아래와 같이 400 ℃, 450 ℃, 500 ℃, 550 ℃에서 55분간 열을 가하였다. Pt를 떨어뜨린 하부전극도 이와 같은 소결과정을 실시하였다.
2.실험

실험과정은 상부 전극용 글래스에 닥터 블레이드 기법을 이용해 TiCh를 일정한 두께로 바른 뒤, TiOz의 소결 과정을 진햄하였다. TiCh소결을 위해 먼저 TiO고를 바른 상부 전극을 열풍기에 넣고, 각각 아래와 같이 400 ℃, 450 ℃, 500 ℃, 550 ℃에서 55분간 열을 가하였다.
이렇게 해서 가장 좋은 金율이 나타난 소결온도를 찾아낸 뒤, 아래와 같이 같은 온도에서 소결시간을 각각 40 분, 55분, 70분, 85분으로 같은 과정을 실시하여 가장 좋은 萱율을 보이는 소결시간을 찾아낸다.
염료(NJ에 담가 놓는다. 이어서 이것을 하부전극과 합착하고 전해액을 주입한 후, 전해액의 누수를 방지하기 위해 주입구멍 부위를 막아 DSSC를 제조한다. 이후, 어떤 온도의 소결과정에서 DSSC가 가장 좋은 효율을 나타내는지 알아보기 위해 Solar 시뮬레이터를 이용해 V-I 곡선을 측정하였다.
이어서 이것을 하부전극과 합착하고 전해액을 주입한 후, 전해액의 누수를 방지하기 위해 주입구멍 부위를 막아 DSSC를 제조한다. 이후, 어떤 온도의 소결과정에서 DSSC가 가장 좋은 효율을 나타내는지 알아보기 위해 Solar 시뮬레이터를 이용해 V-I 곡선을 측정하였다.

성능/효과

DSSC의 萱율은 각각 2.3 %, 2.9 %, 3.9 %, 3.15 %로 70분간 소결 과정을 시행했을 패 가장 높은 효율이 보이는 것을 관찰할 수 있었다.
□ 결과 500 ℃의 온도에서 70분간 소결과정을 실시했을 패 가장 좋은 효율이 나타나는 것을 관찰 할 수 있었는데, 이는 이 조건에서의 소결과정이 효율적인 면에서 가장 좋은 TiO₂ 표면상태가 만들어진다고 볼 수 있다.
즉, 이는 태양광을 더욱 효과적으로 받아들일 수 았으며, 전자의 흐릉을 원활하게 하여 광전류롤 증가시키는데 도움을 주어, 염료감응형 태양전지의 전체적인 基율을 상승시키는 결과 B 가져왔다. 본 실험을 통해 소결과정에서의 적정한 온도와 시간은 Ti6의 표면구조에 영향을 주고, 이 TiO₂의구조적 특성이 염료감응형 태양전지의 효율에 밀접한 영향을 주는 것을 알 수 있었다
소결온도와 소결시간의 변화에 마른 각각의 전류 발생량을 S이ar 시뮬레이터롤 이용해 측정한 결과, Z1림1의 결과에서 볼 수 았듯이 450 ℃의 소결온도에서 전지의 효율은 400 ℃일패에 비해 2.25 %에서 2.9 %로 향상되는 것을 볼 수 있었다. Z2리고 이런 盗蚤의 증가는 소결온도가 500 ℃로 증가될 때까지 계속되다가 550° C의 소결 온도에서는 효율이 다시 3.

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