3차원 계층형 다공성 구조를 적용한 태양전지의 제작 및 특성에 관한 연구
Fabrication of 3D hierarchically porous structure for dye-sensitized solar cells
- 주제(키워드) 염료감응형 태양전지 , 레이저 간섭 리소그래피 , 콜로이드 자기조립 , 3차원
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문준혁
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047429
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
염료감응형 태양전지는, 염료에서 광전극으로 전이된 전자가 전류를 발생하기 때문에, 염료를 많이 흡착할 수 있는 비표면적이 넓은 소재, 전자를 빠르게 전달할 수 있는 전극의 구조가 매우 중요하다. 염료를 많이 흡착할 수 있는 비표면적이 넓은 나노 입자형 전극이 연구되었으며, 전자 전달을 용이하게 해주는 나노선, 나노튜브 등 전자를 빠르게 이동시켜줄 수 있는 구조의 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 레이저 간섭 리소그래피와 콜로이드 입자의 자기조립법을 통해 고분자의 3차원 계층형 다공성 구조를 제조하고 이를 희생층으로 사용하여, 3차원 계층형 다공성 구조를 갖는 타이타니아 광전극 구조체를 형성하였다. 특히 제작한 구조체를 염료 감응형 태양전지에 적용하여 전극의 성능을 평가하였으며, 기존 나노 입자형 광전극을 사용한 염료감응형 태양전지와의 비교를 통해 본 논문의 광전극 구조 특성을 연구하였다. 레이저 간섭 리소그래피로 제조한 3차원 SU-8 패턴과 콜로이드 입자를 희생층으로 사용한 3차원 계층형 다공성 광전극의 모포로지와 수축 정도를 파악하기 위해, SEM(scanning electron microscopy) 분석을 통해 3차원 구조의 표, 단면 구조 및 수축 정도를 평가하였다. 또한, 3차원 광전극의 태양전지 성능을 평가하기 위하여, source meter를 사용하여, J-V와 암전류 특성곡선을 측정하였으며, UV-Vis spectroscopy를 이용해, 난반사율(Diffuse reflectance)와 염료흡착량을 측정하였고, 분광기를 사용하여, 파장별 광전변환효율(IPCE)를 측정하였다. 마지막으로, EIS (electrochemical impedance spectra) 측정을 통해, 전자 전달 특성을 파악하였다. 상기 측정을 통해 3차원 광전극 태양전지의 성능이 기존 나노입자형 태양전지를 대체할 수 있는 우수한 광전 특성을 가지고 있음을 확인하였다.
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