초록 ▼

본 연구는 전도성 고분자를 이용한 투명 유연 전극을 제조하여 염료감응형 태양전지에 응용 및 투명 유연 전극 특성 향상을 위한 전도성 고분자의 모폴로지, 전기적 특성에 대한 연구와 TCO free, Pt free 염료감응형 태양전지 제조에 대한 연구이다.
1. 폴리에틸렌디옥시티오펜 (PEDOT)를 나노파이버 형태로 제조하여 상대전극 물질로써 적용하는 연구를 실시하였다. 계면활성제 sodium dodecyl sulfate (SDS)를 이용한 마이크로 에멀젼 중합법을 실시함으로써, 10~50 nm의 직경을 가지는 PEDOT 나노파이

본 연구는 전도성 고분자를 이용한 투명 유연 전극을 제조하여 염료감응형 태양전지에 응용 및 투명 유연 전극 특성 향상을 위한 전도성 고분자의 모폴로지, 전기적 특성에 대한 연구와 TCO free, Pt free 염료감응형 태양전지 제조에 대한 연구이다.
1. 폴리에틸렌디옥시티오펜 (PEDOT)를 나노파이버 형태로 제조하여 상대전극 물질로써 적용하는 연구를 실시하였다. 계면활성제 sodium dodecyl sulfate (SDS)를 이용한 마이크로 에멀젼 중합법을 실시함으로써, 10~50 nm의 직경을 가지는 PEDOT 나노파이버를 얻었다. 제조된 나노파이버는 100 이상의 종횡비를 가지고 있었으며, 이러한 구조는 나노파이버가 서로 연결되는 1차원적 네트워크 구조를 형성함으로써 전자 전달이 용이하였고, 나노파이버 자체의 사슬간 결합이 구조적으로 강화되어 전기 전도도가 향상 되었다. 이렇게 합성된 나노파이버를 메탄올과 dimethylsulfoxide(DMSO)를 이용하여 코팅 솔루션으로 제조하고, 상대전극을 제조하여 셀 특성을 평가하였다.
2. 시중에 판매되고 있는 polyaniline emeraldine base (PANI-EB) powder를 camphosulfonic acid (CSA)에 섞어 CSA로 도핑된 polyaniline emeraldine salt (PANI-ES) 형태로 만들고, m-cresol에 여러 중량비로 용해시켜 코팅 솔루션을 제조하였고, 코팅 솔루션을 스핀코팅법으로 fluorine-doped tin oxide (FTO) glass에 코팅하여 염료감응형 태양전지용 상대전극으로 제조, 셀 특성을 평가하였다.
3. 요오드 증기로 도핑하여 효율을 향상시킨 polyaniline 기반의 상대전극을 제조 및 연구하였다. 합성된 PANI-ES와 디도핑된 PANI-EB의 전기전도도와 도핑 레벨이 요오드 증기 후도핑 처리에 의해 향상되었다. 메탄올을 이용하여 PANI 코팅용액을 만들고 이를 이용하여 상대전극을 제조, 후도핑처리에 의한 전기화학적 변화를 관찰하고 셀 특성을 평가하였다.
4. 계면활성제를 이용한 유기결정을 soft-template로 활용하여 sheet형태의, 25~50 nm 두께를 갖는 polypyrrole(ultrathin polypyrrole nanosheet, UPNS)을 합성하고 이를 상대전극용 촉매로 적용하였다. 나노스케일의 두께로 인해 Pt 수준의 높은 투과도를 가졌으며, 염산증기 후도핑 처리로 전기전도도와 도핑레벨이 향상되었다. 아세톤을 이용하여 코팅솔루션을 만들고 이를 이용하여 상대전극을 제조하였으며 염산 증기를 이용한 후도핑 처리로 전기화학적 변화를 관찰하고 셀 특성을 평가하였다.
위와 같이 여러 전도성 고분자(Poly-3,4-ethylenedioxythiophene, polyaniline, polypyrrole)를 이용하여 용액공정이 가능한 염료감응형 태양전지 상대전극용 촉매물질 코팅용액을 제조하였다. 이렇게 제작된 전극의 투과도는 기존의 백금 전극에 비해 비슷한 수준을 보였으며, 따라서 투명전극에 활용도 가능하다. 또한 상대전극의 제작과정에서 열처리가 필요하지 않아 용매의 종류에 따라 충분히 플라스틱 기판에 적용이 가능할 것으로 예상된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 9
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 9
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 9
• Ⅲ. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 15