| 초록 |
최근 전세계적으로 화석연료의 고갈과 증가하는 환경문제로 인해 대체에너지와 에너지의 저장장치에 대한 관심이 증가하고 있다. 이차전지, 전기화학적 커패시터, 연료전지 등의 다양한 에너지 저장장치 중에서 염료감응형 태양전지 (Dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 단순한 구조, 저렴한 제조 비용, 친환경성, 및 높은 빛 전환효율 (light harvesting efficiency) 등의 특징을 갖기 때문에 차세대 에너지 저장장치로써 높은 관심을 받고 있다. 일반적으로 염료감응형 태양전지는 작업전극, 상대전극, 그리고 전해질로 구성되어 있으며 그 구동은 기존 무기 반도체의 p-n 접합 방식과는 다른 방식을 이용한다. 먼저, 염료에서 광자를 흡수하여 생성되는 전자 캐리어를 다공성 나노 구조를 갖는 TiO2 박막의 작업전극을 통해 투명전극 쪽으로 추출하고, 이것은 외부회로를 통해 상대전극의 백금촉매에서 산화·환원 반응을 일으켜 순환하는 원리로 구동된다. 상대전극에 이용되는 백금촉매는 과전압을 감소시키고, 전해질의 산화·환원 반응을 가능하게 하는 역할을 하지만 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 그러므로 이를 대체하기 위해 다양한 연구들이 시도되고 있으며 대체 가능한 물질로는 대표적으로 탄소나노섬유 (carbon nanofibers, CNFs)를 들 수 있다. 탄소나노섬유는 저가격, 넓은 비표면적, 화학적 안정성을 기반으로 하는 높은 촉매 특성 등의 장점을 가진다. 하지만 백금과 비교하였을 때 촉매효율이 낮기 때문에 우리는 촉매 특성 향상을 위해 Ni를 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 NiOx를 포함한 탄소나노섬유를 제조하였고, 이를 위해 전기방사법을 이용하였다. 제조된 재료의 화학적, 구조적 특성을 규명하기 위하여 X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), field emission scanning microscopy (FESEM), 그리고 transmission electron microscopy (TEM)을 이용하였고, 광기전력 특성을 분석하기 위해서 solar simulator를 이용하였다. 위와 관련된 결과들은 본 학회에서 좀 더 자세히 논의될 것이다. |
