| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2014년 봄 (05/15 ~ 05/16, 창원컨벤션센터) |
| 권호 |
20권 1호 |
| 발표분야 |
C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 |
NPDS 공정으로 구현된 응집체 구조를 갖는 TiO2 광전극층의 특성에 대한 연구 |
| 초록 |
Nanoparticle Deposition System (NPDS) 라는 건식 적층법을 이용하여 DSSC에 사용되는 TiO2 광전극층을 제조하였다. NPDS는 상온 건식 분말 적층 방식 중 하나로 노즐을 통하여 초음속으로 가속된 높은 운동에너지를 가진 분말을 기판에 적층하는 방식이다. 저압의 air 분위기에서 공정이 이루어지므로 비용이 적게 든다는 장점과 함께 금속과 세라믹 분말 모두 적층이 가능하며 폴리머 등의 유연성 기판에도 적용 가능하여 다양한 분야에 적용할 수 있다. Aerosol Deposition Method (AMD) 로 대표되는 건식 적층법은 DSSC의 광전극층 제조에 적용 시 페이스트 형태로 제조할 필요가 없어 TiO2 분말을 그대로 사용하여 빠르게 광전극층을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 기존의 ADM법은 세라믹 분말을 적층 할 경우에 적정 수준의 포로스 구조를 구현하는데 어려움이 있어 DSSC에 응용되기에는 적합하지 않았으며 이러한 이유로 분말의 직접 분사를 통해 광전극층을 구현한 DSSC는 5%이상의 효율을 달성하지 못하고 있다. 이번 연구에서는 새로운 건식적층법인 NPDS를 사용하여 입자의 파괴와 치밀화를 통한 적층이 아닌 TiO2 분말 응집체의 해소에 의한 적층을 의도 하였으며 응집체로 구성된 포로스한 구조를 지닌 반투명한 특성의 TiO2 적층물을 구현하는데 성공하였다. 구현된 광전극층은 100nm 크기의 응집체로 구성된 형태를 보였으며 높은 비표면적을 유지하면서 상당히 높은 가시광선 투과도와 함께 높은 수준의 산란 특성을 보였다. 결과적으로 7.27%라는 높은 효율이 측정되었으며 이는 건식 적층법을 통해 구현된 DSSC의 최고 효율일 뿐만 아니라 페이스트 타입으로 구현한 N719 다이와 상용 TiO2 분말이 사용된 단일 층 구조의 DSSC에서 보고된 최고 수치인 8.75%에 근접한 수치이다. |
| 저자 |
양승규1, 김형섭1, 안성훈2, 이선영1
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| 소속 |
1한양대, 2서울대 |
| 키워드 |
DSSC; TiO2; NPDS
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