Various TiO2 Nanostructures and Their Application in DSSCs = 다양한 산화티타늄 나노구조물의 제작 및 염료감응형 태양전지 영역에서의 응용
저자
발행사항
부산 : 부산대학교, 2012
학위논문사항
학위논문(박사)-- 부산대학교 대학원 : 나노융합기술학과 2012. 8
발행연도
2012
작성언어
영어
주제어
DDC
620.5 판사항(21)
발행국(도시)
부산
형태사항
xiii, 100 p. : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
참고문헌: p. 90-97
DOI식별코드
소장기관
염료감응형 태양전지(DSSC)는 태양 에너지 전환효율이 비정질 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 전환효율(당시 약 14%)과 함께 매우 저렴한 제조단가(기존 실리콘 태양전지 가격의 약 1/4)로 생산이 가능하며, 투명성, 유연성, 그리고 활용성이 뛰어나 다양한 적용이 가능한 3세대 태양전지 기술이다. DSSC는 기존 실리콘 태양전지보다 유영성이 뛰어나며, 건물일체형 태양광발전 시스템(BIPV, Buliding Integrated Photovoltaic)시장 및 소형 응용제품 등 적용분야가 광범위하다. 차세대 태양전지로 연구가 활발히 진행 중인 유연태양전지는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하고, 가볍고 휴대성도 매우 뛰어나다. 이러한 Flexible한 태양전지가 구현 가능하게 된 원동력은 태양전지 제조기술의 발전과 Flexible 기판의 발전에 기인한다. 따라서 본 연구에서는 유연한 전극 기판 소재의 개발을 통해 고효율의 유연 염료감응형 태양전지를 연구하였다.
최근 20년 동안 DSSC의 태양에너지 전환효율은 많이 향상되어왔다. 2011년에 13.8%의 최고 에너지 전환효율을 얻었지만, 산업화하기엔 미비한 수준이이기 때문에 DSSC 구조나 물질의 개선이 시급하다. 기존의 DSSC는 양극에 TiO2 나노입자를 구성한 박막 두께가 증가하면 흡착된 염료 양이 증가하지만 불투명해진 기판은 태양광의 흡수율이 감소한다. 무질서하게 배열된 나노입자 구조에서는 전자 확산이 느리기 때문에 TiO2 박막을 사용한 전지는 전환효율 증대에 한계가 있을 수밖에 없다. 본 연구에서는 DSSC 발전효율을 향상시키기 위해 다양한 TiO2 나노구조물을 제작하였다. 그중에 양극산화 법으로 Ti 메시(mesh) 기판에 높은 표면적을 가지는 다공성 TiO2 나노튜브를 광전극으로 이용한 경우와 잉광입자를 도입하여 FTO/TiO2/phosphor의 다층 구조인 광전극을 사용한 경우는 효과가 매우 뛰어났다. 최적 태양전지 전환효율을 위한 최적조건을 연구하여 염료 감응형 태양전지(DSSC)특성을 개선하였다.
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