| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2009년 봄 (05/21 ~ 05/22, 무주리조트) |
| 권호 | 15권 1호 |
| 발표분야 | 에너지환경재료 |
| 제목 | Dye-Sensitized Solar Cells based on TiO2 Nanoparticle/Nanotube Composites by Hydrothermal Methode. |
| 초록 | 태양광이 전지에 입사되면 광양자(photon)는 먼저 염료 분자에 의해 흡수된다. 염료는 태양광 흡수에 의해 여기 상태로 되고 전자를 TiO2의 전도대로 보낸다. TiO2 전도대에 위치한 전자는 전극으로 이동하여 외부회로로 흘러가서 전기에너지를 전달하고, 에너지를 전달한 만큼 낮은 에너지상태가 되어 상대 전극으로 이동한다. 염료는 TiO2에 전자 전달한 만큼 낮은 에너지상태가 되어 TiO2에 전달한 전자수 만큼 전해질용액으로부터 전자를 공급 받아 원래의 상태로 돌아가게 된다. 이 때 사용되는 전해질은 iodide/triodide 쌍으로써 산화환원에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 염료에 전달하는 역할을 담당하여 다시 전자가 공급되는 전자순환회로를 이용하여 포톤에너지를 전기에너지로 전환시키는 메커니즘을 가지고 있다. 따라서 TiO2 광전극은 염료를 가능한 많이 흡수하기 위하여서 입자크기가 작고 비표면적이 높은 특성이 요구되면서, 전자전달을 용이하게 하기 위해서는 나노입자의 연결이 잘 이루어져야 하는 상호 대립적인 특성을 요구한다. 이를 해결하기 위해서 본 연구에서는 TiO2 나노입자를 수열합성법으로 합성하였고, 또한 나노입자의 연결성을 좋게 하기 위해서 TiO2 나노튜브를 합성하여 나노입자와 혼합하는 것에 의하여 입자간 연결성을 향상시키려는 연구를 진행하였다. 나노분말은 Titanium iso-propoxide를 출발물질로 하여 가수분해 과정을 거쳐 수열합성을 통해 입자를 성장시킬 수 있었으며, 이 때 입자의 크기는 15~20nm이며 XRD 분석결과 아나타제 상인 것을 확인할 수 있었다. 나노튜브 제조법으로는 합성된 나노분말을 15M NaOH에 넣어 수열합성 시키는 것에 의하여 길이 수 μm, 폭 ~10 nm의 나노튜브를 얻을 수 있었다. 나노분말/나노튜브의 혼합비를 조절하여 스크린 프린팅 방법으로 10~15μm의 막을 형성하였으며, 염료는 N719, 상대전극으로는 Pt전극, 전해질로는 I-/I3- 를 사용하였고 sealing foil로 밀봉하여 셀(size:0.25cm2)을 제작 하였다. 이를 1 Sun AM1.5 (100mW/cm2) solar simulator를 이용하여 효율을 측정하였다. |
| 저자 | 박유식1, 김창열2, 조광연1, 허승헌1, 구은회1, 현상일1, 류도형1, 황해진1 |
| 소속 | 1요업기술원, 2인하대햑교 |
| 키워드 | 염료감응태양전지; TiO2; 수열합성 |
