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Pt solution 소성 온도에 따른 염료감응형 태양전지 특성 비교 연구
A comparative study on the characteristics of dye-sensitized solar cell according to Pt solution annealing temperature 원문보기

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.1509 - 1510  

김병만 (전자전기공학과, 부산대학교) ,  손민규 (전자전기공학과, 부산대학교) ,  김수경 (전자전기공학과, 부산대학교) ,  홍나영 (전자전기공학과, 부산대학교) ,  김희제 (전자전기공학과, 부산대학교)

초록
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염료 감응형 태양전지 동작에 있어 상대전극 표면에서 전해질의 산화, 환원 반응이 일어나기 위한 촉매의 역할이 중요하며 그 중 Pt는 촉매로써 널리 쓰이는 물질이다. Pt 도포 방식은 sputtering, Pt paste를 이용한 doctor blade, Pt solution을 이용한 spin coating 등 여러 가지가 있으며 제작 조건에 따라 그 특성도 다르게 된다. 따라서 본 연구에서는 Pt solution의 열처리에서 온도를 달리하여 그에 따른 특성을 알아보자 하였다. 그 결과 Pt solution 소성온도가 $400^{\circ}C$일 때, 가장 적절한 Pt층이 형성되기 때문에 산화, 환원반응이 활발하게 되어 높은 효율(6.8%)의 DSC 특성을 얻을 수 있었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 중 화학적 방법은 적절한 온도에서의 소성과정이 필요하며 이 조건에 따라 상대전극의 특성이 달라지므로 이에 따른 특성연구가 필요하다. 본 논문에서는 적절한 소성온도를 찾기 위해 각 200, 300, 400, 500℃에서 소성을 하여 제작한 DSC의 특성을 비교했다. 그 결과 400℃에서 가장 넓은 비표면적을 보였고 이로 인한 활발한 산화, 환원 반응으로 전자 이동 저항 성분이 줄어들어 가장 높은 효율을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실리콘 태양전지가 겪고 있는 어려움은? 화석연료 고갈과 환경오염으로 새로운 대체에너지 개발에 관심이 집중되고 있는 가운데 무제한 청정 에너지원인 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지는 안정된 미래형 에너지 기술로 각광을 받고 있다. 기존의 태양전지 기술은 실리콘 태양전지에 의해 주도되어 왔으나 고가의 제조단가로 상용화에 어려움을 겪고 있어 저비용, 간단한 제조방법, 투명성, 다양한 응용성 등의 장점을 기반으로 한 차세대 태양전지인 염료 감응형 태양전지(Dye-sensitized Solar Cell, DSC)가 실리콘 태양전지의 대체 전지로 주목을 받고 있다. 그림 1은 DSC의 작동 원리를 나타낸 것이다.
염료 감응형 태양전지의 작동원리는? 염료가 빛을 받아 안정 상태인 HOMO(highest occupied molecular orbital)에서 전자가 여기 되어 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)로 들뜨게 되고⑴, 염료의 LUMO에 들뜬 전자는 TiO2의 전도대(conduction band)로 전달되어 진다⑵. 산화된 염료는 전해질의 산화/환원 종(an iodide and tri-iodide couple)으로부터 환원 과정이 진행되어⑶ 전자를 공급받게 된다. 이 때, TiO2로 주입된 전자는 나노 입자간 계면을 통하여 투명 전도성막으로 이동하게 되지만, 산화된 염료⑷나 전해질⑸에 재결합(recombination)되어 셀 특성이 저하된다[1].
염료 감응형 태양전지의 장점은? 화석연료 고갈과 환경오염으로 새로운 대체에너지 개발에 관심이 집중되고 있는 가운데 무제한 청정 에너지원인 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지는 안정된 미래형 에너지 기술로 각광을 받고 있다. 기존의 태양전지 기술은 실리콘 태양전지에 의해 주도되어 왔으나 고가의 제조단가로 상용화에 어려움을 겪고 있어 저비용, 간단한 제조방법, 투명성, 다양한 응용성 등의 장점을 기반으로 한 차세대 태양전지인 염료 감응형 태양전지(Dye-sensitized Solar Cell, DSC)가 실리콘 태양전지의 대체 전지로 주목을 받고 있다. 그림 1은 DSC의 작동 원리를 나타낸 것이다.
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