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분야
hwpⅠ. 머리말
Ⅱ. Solar Cell 개요
Ⅲ. Nano 기술과 Solar Cell
Ⅳ. Ruthenium계 염료를 이용한 DSSC
Ⅴ. Solar Cell의 시장성
Ⅵ. 결론
Ⅶ. Reference
(1) 나노입자로 만든 다공질 TiO2
염료 감응형 전지의 효율을 급속히 올릴 수 있게 된 주요 원인 중의 하나는 반도체 표면적의 증가이다. 앞에서 언급한 바와 같이 염료고분자는 단분자층일 때 효율이 높으므로, 태양광의 흡수양은 염료고분자가 코팅된 반도체의 표면적이 넓을수록 크게 된다. 이 때문에TiO2의 입자가 작고, 기공도가 높을수록 전지의 효율은 향상되는데, 보통 15∼30nm의 입경을 지닌 것이 주로 이용된다. TiO2에는 anatase형과 rutile형 두 종류가 있는데, 이중 anatase는 밴드갭이 3.2eV로 높아서 고체상태 태양전지로는 부적합하나 염료 감응형에는 이러한 점이 장점으로 작용하여, rutile형보다 널리 사용되고 있다. 염료 감응형전지에 TiO2가 이용될 때는 2∼10μm의 두께로 충진되어 사용된다. 원리적으로는 두께가 작을수록 유리하나, 태양광의 흡수량을 많게 하기위해서는 두께가 높은 것이 좋은 상반된 효과가 있으므로, 염료의 종류에 따라 최적 두께가 결정되어진다. 나노크기의 TiO2를 만드는 방법은 보통 티타늄 알콕사이드를 산성분위기 하에서 수화시켜 전도성유리 위에 박막형태로 입히고, 수분동안 450℃에서 수분동안 소결하는 과정이 많이 이용된다. 최근 표면적이 큰 rutile TiO2의 제조도 가능하게 되어 anatase 못지않은 높은 효율을 지닌 전지도 만들어지고 있다. 이렇게 만든 100nm 이하의 반도체 입자들은 큰 크기의 분말과는 다른 특성을 지니고 있다 이러한 특성으로 염료감응태양전지에서 관심이 있는 것으로는 양자크기효과, (quantum sized effect), 표면부근에서의 매우 작은 전자기장 구배 등이 있다.
[그림 10] 나노 TiO2 입자 형상
(2) 염료의 종류 및 기능
현재 가장 널리 사용되는 염료는 루테늄 폴리피리딜 복합체이다. Ru은 백금족에 속하는 원소로써 많은 유기금속 복합화합물을 만들 수 있는 원소이다. 광감응 염료의 개발은 약 20년간에 걸쳐 이루어졌는데, 이 동안 900개 이상의 염료들을 태양전지용으로 시험하였지만 불과 수 개만이 만족할만한 특성을 보여주었다. 그러나
1. 나노태양전지 (한국과학기술정보연구원. 2003년 12월)
2. 염료감응태양전지의 기술개발동향과 과제 (전문연구위원 변선호, 한국과학기술정보연구원.
3. 나노구조체 TiO2 전극이 염료감응형 태양전지의 효율에 미치는 영향 (이재욱 외, 조선대학교 생명화학공학과. 2007년 7월)
4. Solar Cell to Dye for (M.Gratzel. Nauture. 421, 586-587.2003)
5. Photoelectrochemical cell (M.Gratzel. Nature. 414, 338-344.2001)
6. High efficiency solid-state photovoltaic device (M.Gratzel et al. Applied physics letters Vol 79 No13, 2085-2087.2001)
