타이타니늄 산화물 나노 튜브를 이용한 염료 감응형 태양전지의 제조와 응용

Title
타이타니늄 산화물 나노 튜브를 이용한 염료 감응형 태양전지의 제조와 응용
Authors
김상모
Keywords
타이타니늄산화물나노튜브를이용한염료감응형태양전지의제조와응용
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
Anodizaton(양극산화)의 시간에 따른 TiO2 nanotube(NT) arrays의 길이의 차이와 염료감응형 태양전지로 응용하였을 때 효율의 차이에 대한 결과를 report하였다. 일반적인 나노입자을 이용한 DSSC의 경우 입자와 입자 사이에 grain boundary가 존재하기 때문에 원활한 전자에 영향을 받는다. 이는 효율을 감소시키는 요인으로 작용하며 TiO2 nanotube(NT) arrays의 경우 보통의 나노입자 보다grain boundary가 적기 때문에 전자의 전달이 보다 효과적이고 일정한 크기의 동공과 전해질사이의 접촉이 접촉이 좋아져 전자의 전달 속도가 빠르게된다. 기존의 TiO2 nanotube(NT) arrays을 염료감응 태양전지에 적용한 논문의 경우 3~4%의 광전환효율을 발표하였고, 길이가 150마이크로미터의 타이타늄 산화물 튜브구조를 통해서 6~7%의 광전환효율 얻어냈다. De(diffusion coefficient)를 particle DSSc와 비교해 볼 때 비슷한 결과를 보이지만 τ(lifetime)의 경우 particle DSSc 보다 더 높다. 이는 다시 말하면 이상적인 cell의 thickness가 더 두껍다는 것을 의미하게 된다. 같은 면적일 때 thickness가 증가 함에 따라 pore size와 표면적도 증가 할 것 이므로 particle DSSc보다 염료 흡착량이 많을 것 이라 본다. 튜브의 길이가 증가 함에 따라 효율과 Jsc가 증가함을 증명하였으며 Voc는 감소하는 것을 증명하였다. 이러한 여러 가지 요소들 때문에 TiO2 nanotube(NT) arrays를 이용하여 염료감응형 태양전지로 응용은 더 높은 광전환효율을 얻기 위해서 가치 있는 일이며 더 연구가 필요한 부분이다.
Description
요 약 . 1 Abstract . 2 Ⅰ. 서 론 (Introduction) . 3 Ⅱ. 본론 12 1. 실험 (Experiment) . 12 [1]. TiO2 nanotube(NT) arrays Electrode 제작 . 12 [2] TiO2 nanoparticle paste 제조 13 [3] TiO2 nanoparticle Electrode 제작 . 14 [4] DSSc 제작 . 14 2. 실험 분석 장비 (Analysis equipment) 16 [1] X-ray Diffractometer (XRD) . 16 [2] Transmission Electron Microscope (TEM) 16 [3] Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) 16 [4] UV-Visible spectrometer . 16 [5] Solar cell simulator Photovoltaic measurements 17 [6] Incident Photo-to-Current Efficiency (IPCE) . 17 [7] Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) . 17 [8] Steped-laser-induced current and voltage transients 17 [9] Pulsed-laser-induced current and voltage transients . 17 3. 결과 및 토의 (Results and Discussion) 18 [1]. TiO2 nanotube(NT) arrays의 특성 18 [2] NT-DSSc의 광-전자 변환 효율 측정 . 20 [3] NT DSSc의 길이에 따른 Impedance 측정 . 25 [4] NT-DSSc에서의 전자의 거동 측정 27 Ⅲ. 결론 (Conclusion) 34 Ⅳ. 참고문헌 (References) . 35 그 림 목 차 [그림 1. DSCs의 Current-voltage 곡선] 5 [그림 2. DSCs의 원리] . 7 [그림 3. TiO2, 염료, 전해질 간의 에너지 준위 표] . 9 [그림 4. TiO2 nanotube(NT) arrays 제작 방법] 13 [그림 5. TiO2 nanotube(NT) arrays DSSc 구조, N719 dye] 15 [그림 6. TiO2 nanotube(NT) arrays의 XRD pattern] . 18 [그림 7. TiO2 nanotube(NT) arrays의 SEM image] . 19 [그림 8. TiO2 nanotube(NT) arrays의 TEM image] . 20 [그림 9. NT-DSSc의 길이에 따른 I-V curves] 22 [그림 10. NT-DSSc의 길이에 따른 Jsc 와 Voc 관계] . 23 [그림 11. NT-DSSc의 길이에 따른 FF 와 η 관계] . 23 [그림 12. NT-DSSc의 길이에 따른 IPCE] . 24 [그림 13. TiO2 nanoparticle의 Front-illuminated와 Back-illuminated DSSC IPCE] . 24 [그림 14. Nyquist plot의 진동수 (Hz)별 특징] . 25 [그림 15. NT-DSSc의 길이에 따른 impedance spectrum (Nyquist plot)] . 26 [그림 16. NT-DSSc의 길이에 따른 impedance spectrum (Bode plot)] . 26 [그림 17. Step-wised Phototransient system] . 28 [그림 18. pulse-wised Phototransient system] . 28 [그림 19. pulse-wised Phototransient system 조건] 29 [그림 20. Electron diffusion coefficient (De)] . 31 [그림 21. Electron lifetime (EL)] . 32 [그림 22. Electron diffusion Length
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22896
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College of Natural Science(자연과학대학) > Chemistry (화학) > Theses(화학 석박사 학위논문)
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