초록 ▼

1. 최종목표
최종목표: 고효율 염료감응 태양전지(DSSC) 핵심소재 및 요소기술개발
○ TiON 나노분말의 제조기술(10~20) nm
○ 장파장 활성 TiO2 및 paste 개발
○ 고효율 광전변환 염료 개발(흡수폭 400 nm~800 nm)
○ 염료 분리/정제 및 흡착시간 단축 공정 개발
○ 고효율 광전변환 염료감응 태양전지 제조(모듈효율 9%@100cm²)
2. 개발내용 및 결과
○ 고효율 DSSC 핵심 소재 개발
1) 황산법에 의한 다공성 티타니아(TiO2)

1. 최종목표
최종목표: 고효율 염료감응 태양전지(DSSC) 핵심소재 및 요소기술개발
○ TiON 나노분말의 제조기술(10~20) nm
○ 장파장 활성 TiO2 및 paste 개발
○ 고효율 광전변환 염료 개발(흡수폭 400 nm~800 nm)
○ 염료 분리/정제 및 흡착시간 단축 공정 개발
○ 고효율 광전변환 염료감응 태양전지 제조(모듈효율 9%@100cm²)
2. 개발내용 및 결과
○ 고효율 DSSC 핵심 소재 개발
1) 황산법에 의한 다공성 티타니아(TiO2) 수열합성 공정 개발
2) 환원분위기 질소 도핑기술 개발
3) 티타니아 나노분말의 광학적 특성변화 측정 및 평가
4) 다양한 조건으로 제조된 티타니아 나노분말의 광전변환 특성평가
5) 가시광선 흡수가 가능한 활성 TiO2분말을 이용한 paste 개발
6) 고효율 광전변환 염료 개발(흡수폭 400~800nm)
○ 고효율 DSSC 요소 기술 개발
1) 염료종류별 흡착 최적화 공정개발(IPCE지수,다이오드어레이스펙트로메터 측정)
2) 염료 분리/정제 기술
3) 염료 흡착 시간 단축 공정 개발
4) 염료 흡착기술
3. 사업성과
○ 기술적 성과
태양전지 전극으로 사용되는 TiO2 나노입자의 크기 결정상(Anatase, Rutile 상 함량)에 따른 광전환효율에 큰 영향을 미치고 있으므로 태양전지용 광전환 TiO₂ 나노입자의 결정 크기 및 결정상 제어기술 개발로 Silicon 대체 TiO2 광전환 태양전지 기술개발이 가속화될 전망이다.
○ 경제적 성과
1) 원천소재 생산기술 확보.
-특수 도료, 광촉매 코팅, 인쇄 토너용 외첨제, 도로시설물 자기정화코팅 등 다양한 응용분야를 갖는 가시광 응답형 TiO2 나노분말 합성 기술개발
2) TiON 핵심소재 합성기술 확보.
-환경정화(수질 및 대기), 에너지 발생(태양전지, 수소 제조), 탈색방지 코팅 및 첨가제, 차세대 인쇄토너용 소재 등 주요산업의 경쟁력 제고에 기여 할 핵심소재인 고성능 TiON 나노 분말 합성기술 개발
3) 고효율 염료감응 태양전지 제조기술 확보
4) 고효율 DSSC 요소 기술 개발
○ 사회적 성과(일자리 창출 등)
1) 태양 전지, 수소제조로 실리콘 태양전지 대비 1/5수준으로 에너지절감
2) 도시환경 개선용 핵심소재 기술 개발
3) 광스모그 발생감소
4) 환경 질환 감소
5) 지하철 등의 열악한 생활공간의 질을 획기적으로 개선
6) 광고물, 장식용 페인트 등의 탈색 방지로 깨끗한 도시환경 구현
7) 생활공간의 질 개선용 핵심소재 개발
8) 병원 내 감염방지를 위한 광촉매 정화시스템 구축
9) 학교, 극장 등 대중이용 시설의 공기정화
10) 차량, 가정 등에서 발생하는 휘발성 유기화합물(VOC) 제거
염료감응형 태양전지용 핵심기초소재를 개발 완료함으로서, DSC 태양전지 상용화시 신산업분야의 성정동력은 매우 클 것으로 예상되며, 산업파급효과 및 고용창출효과도 매우 큼.
4. 기술개발결과 활용계획
시판 태양전지의 대부분인 실리콘 태양전지는 가격이 비싼 약점을 갖고 있다.
저가의 고효율 태양전지 개발은 태양전지 시장의 확대에 크게 기여할 수 있을 것이다. 단위 전지의 효율이 증가 할수록 와트 피크 당 가격이 감소한다. 즉 고효율화가 관건이다.
DSSC Type태양전지는 생산단가가 저렴하고 유연하며 투명하다는 점 등의 강점이 있으나 아직 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 향후 모듈 적용실험을 확대하여 상업화하고자 한다.
5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
- 해당사항 없음
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원ž등록 실적
- 특허출원 예정

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 제출서 ... 2
• 개발결과의견서 ... 3
• 최종보고 요약서 ... 4
• 목차 ... 7
• 제 1 장 서 론 ... 9
• 제 1 절 기술개발의 개요 및 필요성 ... 9
• 1. 기술개발의 개요 ... 9
• 2. 기술개발의 필요성 ... 10
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 ... 12
• 1. 국외 기술개발 현황 ... 12
• 2. 국내 기술개발 현황 ... 13
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 15
• 제 1 절 기술자료 검토 ... 15
• 1. TiO2 제조방법 ... 15
• 제 2 절 ILMENITE(FeO.TiO2)를 황산법으로 제조한 Anatase결정상 나노-TiO2미립자 제어기술 개발 ... 21
• 1. 출발원료 ... 21
• 2. 황산법으로 제조한 Anatase TiO2 입자제어 ... 23
• 제 3 절 TiO2 나노 분말의 질소성분 도핑 기술개발 ... 35
• 1. 가스분위기 변화에 따른 TiON 합성조건 최적화 ... 35
• 2. 환원분위기 온도변화에 따른 TiON 합성조건 최적화 ... 54
• 3. TiON 나노입자의 결정도 분석 ... 63
• 4. 가시광선 흡수가 가능한 활성 TiO2분말을 이용한 paste 개발 ... 68
• 제 4 절 유.무기 하이브리드 염료 개발(흡수폭 400-800nm) ... 77
• 1. 선진 DSSC 염료 제품 분석 ... 77
• 2. 선진 DSSC 전해질 제품 분석 ... 83
• 3. 염료 종류별 흡착 최적화 공정개발 ... 94
• 제 5 절 DSSC Type 태양전지 모듈 시제품 제작 ... 101
• 1. 시제품 제작 공정도 및 제작과정 ... 101
• 제 6 절 염료감응형 태양전지용 소재 적용 광전효율시험 ... 112
• 1. 기술자료 검토 ... 112
• 2. DSSC Type 광전변환효율 실장시험 ... 113
• 3. DSSC Type 대형 판넬 상용화 시제품 제작 ... 116
• 제 7 절 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 118
• 1. 연구개발 목표 및 목표달성도 ... 118
• 제 3 장 사업 성과 ... 121
• 제 1 절 기술적 측면 ... 121
• 제 2 절 경제.산업적 측면 ... 121
• 제 4 장 결 론 ... 123
• 제 1 장 기술개발결과 활용계획 ... 123
• 1. 현 기술상태의 취약성 ... 123
• 2. 앞으로의 전망 및 향후 계획 ... 123
• 제 5 장 참고문헌 ... 125
• 부록) 개발목표에 따른 공인시험성적서 및 증빙자료 ... 127
• 끝페이지 ... 134