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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)솔켐 |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2013-07 |
과제시작연도 | 2012 |
주관부처 | 중소기업청 Small and Medium Business Administration |
과제관리전문기관 | 중소기업기술정보진흥원 Korea Technology & Information Promotion Agency for SMEs |
등록번호 | TRKO201400013159 |
과제고유번호 | 1425072030 |
사업명 | 창업성장-기술개발사업 |
DB 구축일자 | 2014-09-20 |
개발목표
계 획
차세대 태양전지인 염료감응형 태양전지용 고효율 태양광 흡수 염료 합성 기술 개발과 이를 이용한 고효율 염료감응형 태양전지 소자의 제작과 특성평가
고효율 태양광 흡수 및 유기 감광제 합성기술 개발
- 자료수집 및 선행기술조사
- 가시광선 전영역 평균 80%태양광 흡수를 위한 분자 구조 설계
- 고효율 태양광 흡수 유기 감광제 합성 기술 개발
- 유기 감광제의 전기화학적 특성 평가
- 유기 감광제의 광학 특성 평가
고효율 태양광 흡수 유기소재를 이용한 염료감응형 태양전지
개발목표
계 획
차세대 태양전지인 염료감응형 태양전지용 고효율 태양광 흡수 염료 합성 기술 개발과 이를 이용한 고효율 염료감응형 태양전지 소자의 제작과 특성평가
고효율 태양광 흡수 및 유기 감광제 합성기술 개발
- 자료수집 및 선행기술조사
- 가시광선 전영역 평균 80%태양광 흡수를 위한 분자 구조 설계
- 고효율 태양광 흡수 유기 감광제 합성 기술 개발
- 유기 감광제의 전기화학적 특성 평가
- 유기 감광제의 광학 특성 평가
고효율 태양광 흡수 유기소재를 이용한 염료감응형 태양전지 적용 및 평가
고효율 염료감응형 태양전지 소자의 제작기술 개발
- 유기염료에 적합한 기타소재 선택
- 광전변환 효율 10% 이상의 소자 제작 기술 개발
실 적
● 9종의 포피린계 감광제 합성기술 확보
● 9종의 포피린계 감광제를 사용한 염료감응형 태양전지 device 제작 기술 확보 및 광기전 특성평가
● 고효율 염료감응형 태양전지 소자의 제작 기술 개발
● 기개발된 7종의 포피린계 감광제 합성 및 신규 2종의 포피린계 감광제합성기술 개발
● 자료수집, 국내외 지식재산권 현황 및 선행기술조사 실시
● 신규 분자설계 know-how 확보.
● 신규 포리린계 감광제 2종의 분자구조 설계
● 신규 2종 포피린계 감광제 IPCE 특성이 80% 이상으로 우수성 확인. [EPFL 평가결과]
● 기개발된 7종의 포피린계 감광제 합성 및 신규 2종의 포피린계 감광제 합성기술 개발
● 신규 2종 포피린계 감광제 Cobalt electrolyte 적용시 10% 이상의 변환효율 확인. [당사 특성평가결과 및 DGIST, 솔베이코리아(주), 이건창호 (주) 샘플 평가 결과]
● 합성한 9종의 포피린계 감광제를 사용하여 염료감응형 태양전지 device 제작 및 광기전 특성평가 진행 정량적 목표항목 및 달성도
● UV/Vis Spectrometry를 이용한 광학 특성 평가 실시
● 기개발된 7종 및 신규 2종 포피린계 감광제를 적용한 염료감응형 태양전지 device 제작 기술 확보.
● 광기전 특성평가 관련 경험 확보.
● 안정적인 device 제작 및 평가 know-how 확보
● 합성된 9종의 포피린계 감광제를 이용하여 염료감응형 태양전지 device 제작 및 광기전 특성평가 진행.
● 신규 2종 포피린계 감광제 Iodine electrolyte 적용시에도 기존 N719, N749 염료보다 우수한 효율 특성 확인. [당사 특성평가결과]
● 포피린계 감광제에 적합한 cobalt electrolyte 도입 및 10% 이상의 고효율 염료감응형 태양전지 device 제작 기술 개발
● 포피린계 감광제에 적합한 cobalt electrolyte 도입 및 10% 이상의 고효율 염료감응형 태양전지 device 제작 기술.
● 포피린계 감광제에 적합한 Cobalt electrolyte 배합비율 선정 및 적용
● 신규 2종 포피린계 감광제 10% 이상의 변환효율 특성 확인. [당사 특성평가결과, DGIST, 솔베이코리아 (주), EPFL 이건창호(주) 샘플 평가 결과 참조, EPFL 특성평가 결과 최고 12.15% 효율 특성 확인]
● Cobalt electrolyte를 적용하여 신규 2종의 포피린계 감광제 10% 이상의 광전변환효율 달성
정량적 목표항목 및 달성도
1. pH ● 자체평가결과 PVD-Z3000B: pH = 5.00 ± 0.2 PVD-Z3000I: pH = 5.00 ± 0.2
● 솔베이코리아(주) 평가결과 PVD-Z3000B: pH = 5.02~5.12 PVD-Z3000I: pH = 4.98~5.10 /
2. 평균투과율 ● EPFL IPCE 평가결과 PVD-Z3000B: 540nm=84.1%, 550nm=83.2% PVD-Z3000I: 540nm=85.8%, 550nm=86.2% /
3. 광전압 ● 자체평가결과 PVD-Z3000B: 0.836~0.852V PVD-Z3000I: 0.791~0.799V ● DGIST 평가결과 PVD-Z3000B: 0.7881~0.7961V PVD-Z3000I: 0.7717~0.7795V ● 솔베이코리아(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 0.830~0.838V PVD-Z3000I: 0.805~0.813V ● EPFL 평가결과 PVD-Z3000B: 918.426mV PVD-Z3000I: 750.298mV ● 이건창호(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 800.3~801.9mV PVD-Z3000I: 777.6~785.3mV /
4. 광전류 ● 자체평가결과 PVD-Z3000B: 18.00~18.40mA/cm2 PVD-Z3000I: 17.62~17.80mA/cm2 ● DGIST 평가결과 PVD-Z3000B: 18.58~18.71mA/cm2 PVD-Z3000I: 18.38~18.51mA/cm2 ● 솔베이코리아(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 18.680~18.820mA/cm2 PVD-Z3000I: 18.360~18.498mA/cm2 ● EPFL 평가결과
PVD-Z3000B: 17.109mA/cm2 PVD-Z3000I: 20.316mA/cm2 ● 이건창호(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 18.41~18.62mA/cm2 PVD-Z3000I: 18.37~18.52mA/cm /
5. Fill Factor ● 자체평가결과 PVD-Z3000B: 69.13~71.16% PVD-Z3000I: 70.10~70.88% ● DGIST 평가결과 PVD-Z3000B: 68.27~68.82% PVD-Z3000I: 68.30~68.85% ● 솔베이코리아(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 73.05~73.53% PVD-Z3000I: 71.71~72.18% ● EPFL 평가결과 PVD-Z3000B: 0.773 PVD-Z3000I: 0.695 ● 이건창호(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 69.85~71.04% PVD-Z3000I: 69.11~69.59% /
6. Efficiency ● 자체평가결과 PVD-Z3000B: 10.49~11.02% PVD-Z3000I: 9.84~10.07% ● DGIST 평가결과 PVD-Z3000B: 10.07~10.21% PVD-Z3000I: 9.76~9.89% ● 솔베이코리아(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 11.38~11.54% PVD-Z3000I: 10.65~10.80% ● EPFL 평가결과 PVD-Z3000B: 12.15% PVD-Z3000I: 10.55% ● 이건창호(주) 평가결과 PVD-Z3000B: 10.35~10.53% PVD-Z3000I: 9.97~10.04%
기대효과
본 연구에서 추진한 염료감응형 태양전지 핵심 소재연구가 실험실 규모에서 성공적으로 수행되었고 향후 실용화와 산업화를 위해 scale-up 기술을 확보해야 된다. 태양전지에 관한 지속적인 연구를 통하여 소재 합성 관련 분야의 전자소자 핵심기술을 확보하게 되면 국가의 경쟁력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 기타 유기발광 소자나 유기 박막 트랜지스터와 같은 전자재료 분야에도 응용이 가능한 기술이다. 특히 유기물을 이용한 염료감응형 태양전지 분야의 경우 photosensitizer 역할을 수행하는 다양한 흡수 밴드의 염료 물질의 개발, 효율적인 electron transfer 기능을 가지 는 titanium 산화물 나노구조체, 전도성 고분자를 이용한 고체전해질 등 다양한 공정 조건에 따른 기능성과 구조를 갖는 태양전지 개발이 가능하므로 많은 특성을 추출하여 비교 분석하게 되면 염료감응형 태양전지뿐만 아니라 기타 전자재료의 설계 및 합성에 있어서도 적용이 가능하리라고 보여 진다. 또한 고분자 플라스틱 투명전극을 사용하여 태양전지를 제작하면 전지에서 적절한 역할을 수행할 수 있는 고분자 재질의 개발과 응용범위를 확대하여 연구할 수 있으므로 보다 포괄적인 학문분야로의 연구개발이 가능하고 다양한 접근방법으로 태양전지를 개발할 수 있다.
국내외에서는 아직 상업화가 안 된 차세대 핵심기술로 개발 시 파급효과가 막대할 것으로 예측 할 수 있다. 무기태양전지에 비하여 유기화합물을 사용하여 제작한 태양전지는 저비용화, 경량화 및 공정단순화를 통하여 고부가가치 산업에 응용 가능하다고 본다. 또한 태양열선의 효과적인 흡수 및 차단을 통하여 옥외 노출형 건축물 또는 정밀 장비등의 내부온도를 현저히 감소시킬 수
있어 에너지를 절감할 수 있다.
적용분야
태양광 발전, 흔히 BIPV라 불리는 태양광 건물, 태양광 자동차, 인공위성 등 대부분의 태양광 응용시스템에 적용할 수 있으며 현재 사용되고 있는 실리콘 태양전지보다 훨씬 저렴하게 제조할 수 있기 때문에 이를 대체할 수 있는 기술로서 활용가능성이 높다. 또한 기타 유기발광 소자나 유기 박막 트랜지스터와 같은 전자재료 분야에도 응용이 가능한 기술이다
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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