| 초록 |
1991년 TiO2 나노소재를 이용하여 염료감응태양전지의 효율을 비약적으로 증가시킨 이래 나노소재가 사용된 photoanode에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 높은 계면/표면적로 인해 전극재료로 사용되지 않던 나노소재는 염료감응태양전지의 성공으로 인해 나노소재로 이루어진 다공성 필름내에서의 전하이동에 대한 이해가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 TiO2 나노소재의 크기를 변화시킴으로써 다공성 필름의 형상, 즉 결정크기, 표면적 및 기공크기를 변화시키고 이에 따른 전하이동성질을 조사하고자 하였다. 10, 15 및 20 nm 크기로 합성된 TiO2 nanoparticle을 이용하여 형성된 다공성 필름은 BET를 사용하여 표면적, 기공크기 및 기공률로 정량화 하였다. 이 정량화된 다공성 필름의 형상특성은 electrochemical impedance spectroscopy (EIS)를 통해 얻은 필름내 및 필름계면에서 발생하는 전하이동 특성을 이해하는데 사용되었다. 인가되는 bias 전압을 변화시킴으로써 (나노소재 다공성 필름의 Fermi level을 결정) 얻은 Nyquist plot로부터 필름내 전자 이동 저항 (transport resistance), 필름 표면에서 전해액쪽으로의 전자 이동 전하 (transfer resistance) 및 chemical capacitance 항목을 nanoparticle 크기 변화에 따라서 구하였으며 이 항목들은 최종 전자수명 (electron lifetime), 전자 확산 계수 (electron diffusion coefficient) 그리고 전자 확산거리 (electron diffusion length)를 구하는데 사용되었다. |
