• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.4
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• pp.356-360
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• 2007

Recently, dye sensitized solar cells (DSSCs) composed of nanoporous $TiO_2$, light-sensitive dyes, electrolytes, and counter electrode have been received much attention. Nanostructured particles with higher surface area for the higher adsorption of Ru (II) dye are required to increase the quantity of light absorption. Also, it has been reported that the key factor to achieve high energy conversion efficiency in the photoelectrode of DSSC is the heat treatment of $TiO_2$ paste with acid addition. In this work, we investigated the influence of acid treatment of $TiO_2$ solar cell on the photovoltaic performance of DSSC. The working electrodes fabricated in this work were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and atomic force microscope (AFM). In addition, the influence of nanostructured photoelectrode fabricated with the acid-treated paste on the energy conversion efficiency was investigated on the basis of photocurrent-potential curves. It was found that the influence of acid-treated paste on the photovoltaic efficiency was significant.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.56 no.1
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• pp.159-163
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• 2012

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.5
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• pp.461-466
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• 2011

In this study, the fluorine doped $TiO_2$ was prepared as a photoelectrode in order to improve the efficiency of dye-sensitized solar cells and estimated the electrochemical characterizations. The energy conversion efficiency of the prepared dye-sensitized solar cells using fluorine doped $TiO_2$ was calculated from a current-voltage curve. The efficiency of prepared dye-sensitized solar cells was improved by about maximum three times by F-doping on $TiO_2$. It was suggested that the efficiency of dye-sensitized solar cells was improved by hybrid semiconductors of $TiO_2/TiOF_2$ in photoelectrode based on reduced $TiOF_2$ energy level via fluorine doping. It can be confirmed that the electron transport was faster but the electron recombination was slower by doping fluorine on $TiO_2$ in photoelectrode through intensity-modulated photocurrent spectroscopy and intensity-modulated photovoltage spectroscopy analysis.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.335-335
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• 2007

염료감응형 태양전지(Dye-sensitized solar cells)용 페이스트의 제조시 바인더(binder)인 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol; 이하 PEG)의 함량변화가 염료감응형 태양전지의 에너지 변환효율에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. PEG의 함량변화는 0-30wt%까지 변화시켰으며 그들의 표면이나 단면의 형상을 FE-SEM, AFM으로 관찰 하였고, PEG 함량변화에 따른 열적특성은 TG/DTA 결과로 조사하였다. PEG의 양이 0%에서 20wt%까지 첨가되었을 때 단락전류밀도(Isc: Short current density)는 증가되어 나타났고 PEG가 30wt%가 첨가되었을 때는 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있으며 이것은 $TiO_2$ 입자간의 응집현상이 과도하게 진행되어 전자의 흐름을 방해한 것으로 판단된다. PEG의 함량이 20wt% 첨가되었을 때 개방전압 (Voc: Open circuit voltage)이 0.73V, 단락전류밀도는 $22.6mA/cm^2$, 필펙터는 0.55, 에너지변환효율은 9.1%로 최적의 바인더 함량을 나타내었다. 염료감응형 태양전지의 광전극 제조시 PEG 바인더의 함량 변화에 따라 일자간의 응징특성이나 기공도와 같은 표면형상, 그리고 에너지변환효율을 변화시킨다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.305-308
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• 2007

The field of dye-sensitized solar cell (DSC) is being researched actively at present. Because DSC has several advantages to pass the limits of Si solar cells such as a low manufacturing expense, a simple manufacturing process and its transparency. A lot of researches are underway about materials and processes in the field of dye-sensitized solar cell but its structure has been fixed up as the sandwich structure that both edges are used as positive and negative terminals. But the structure as of present is a factor of decreasing efficiency because the more electrons are recombined the further distance from terminal, considering about the characteristic of dye-sensitized solar cell that electrons generated inside cell are moved by diffusion. In this study, we made experiment on expanding the terminal to shorten internal moving distance of electron and compared the results according to the variation of active area to find out the effect of this trial. As a result, we achieved about 15.5% improvement of maximum power and 0.5% improvement of efficiency from terminal-expanded dye-sensitized solar cell of $2cm^{2}$ active area and concluded that the increasing rate of efficiency is raised as the active area becomes wider.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.124-127
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• 2008

Dye-sensitized solar cells (DSCs) have been proposed as a substitute for overcoming the limitation of Si solar cells because DSC has the various applications using advantages of DSC such as low cost, transparency and flexibility. Although some people point out low efficiency of DSC as the important problem at present, general views say that actually cumulative power is not insufficient as compared with Si solar cell. Therefore, we analyzed the characteristics of both cells according to the change of incident angle in this study. The insensibility about the incident angle has more developable time. Finally, DSC is able to fill a shortage of power caused from low efficiency of DSC for same time by developing during impossible time to develop in Si solar cell. As a result, DSC has 75% and 210% cumulative power of Si solar cell in summer and winter under the standard sunshine duration.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.369-369
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• 2011

양자점 감응형 태양전지는 가시광 영역을 흡수, 이용할 수 있는 광감응 물질로 무기물 양자점을 사용하며, 이 경우 나노미터 크기의 무기물 양자점으로 인한 양자제한 효과 (quantum confinement effect)에 의해 양자점의 사이즈 조절 만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 하나의 광자를 흡수하여 두개 이상의 전자-정공쌍을 만들 수 있는 (multiple exciton generation) 가능성이 있어 기존 태양전지가 가지는 이론적 한계효율(Shockley-Queisser limit)을 뛰어넘을 수 있다. 본 연구에서는 양자점 및 염료 감응형 태양전지분야에서 가장 많이 사용되고 있는 TiO2 다공성 필름이 아닌, ZnO 나노선 구조를 이용하여 양자점 감응형 태양전지를 제작하였다. ZnO의 경우 TiO2보다 높은 전자이동도를 가지며, 나노선 구조가 바닥전극까지 수직 연결된 1차원의 전자전달경로를 제공하여 결과적으로 광전자 포집에 유리하다. 또한, CdS, CdSe 양자점을 동시에 사용하여 광흡수 범위를 가시광 전 영역으로 확장하였으며, 계단형 밴드구조를 통해 광전자-정공 분리 및 포집을 용이하게 하였다. 더 나아가 전해질의 조성, 나노선의 길이 등 다양한 부분을 조절하면서 각 변수가 소자의 효율에 미치는 영향을 관찰하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1471-1472
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• 2011

최근 경재적인 한계를 드러내고 있는 실리콘 태양전지의 대안으로 주목받고 있는 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리에 기초하여 빛이 입사하면 염료 분자가 포톤을 흡수해 여기하면서 전자를 방출함으로써 기전력을 발생시키는 원리로 동작한다. 염료에서 발생된 전자는 $TiO_2$의 conduction band로 주입되어 확산을 통해 TCO 기판으로 이동한다. 이때 다공성 나노구조의 $TiO_2$ 표면과 전해질의 접촉이 발생하게 되고 이로 인해 $TiO_2$ conduction band의 전자와 전해질의 $I_3{^-}$ 간의 재결합이 발생하게 되는데 이것은 DSC의 기능을 저하시키는 요인 중의 하나이다. 이러한 문제점은 $Al_2O_3$, ZnO, MgO, $BaTiO_2$ 등의 표면처리에 의한 core-shell 나노구조를 형성함으로써 해결할 수 있다. 본 연구에서는 aluminum isopropoxidee와 magnesium chloride 혼합 용액을 사용하여 core-shell 나노구조를 형성하여 셀을 제작하고, 완성된 셀의 출력특성과 내부 임피던스의 변화를 측정, 분석함으로써 단일 용액을 사용하였을 때에 비해 효과적인 재결합 감소와 광전압의 상승효과를 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.175-175
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• 2013

염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSC)에서 투명전극(Transparent Conducting Oxide; TCO)으로 사용되는 ITO, FTO의 경우 자원의 희소성과 고온에 취약하며 취성과 같은 단점 등이 있다. Graphene은 단원자층의 얇은 물질로써 우수한 전도도와 투과도, 고강도와 고탄성의 특성들을 가진다. 이러한 특성들을 가지는 Graphene을 기존의 투명전극을 대체하여 DSSC의 작업전극에 적용 하였다. 본 실험에서 사용된 그래핀 시트는 근적외선을 source로 하는 RTA (Rapid Thermal Annealing)장비에 탄화수소 기반의 gas를 주입하여 Ni위에 성장시켰으며, 습식방법인 용액Etching 방식을 사용하여 유리판 위에 전사시켰다. 전사된 Graphene 투명전극의 전기적 특성과 광학적 특성을 평가하기 위해 4 point probe, FT-IR, 마이크로 Raman분광법, 광학현미경 및 투과도를 측정하여 평가 하였다. 전사된 Graphene 투명전극을 염료감응형 태양전지 작업전극에 적용하여, DSSC소자를 제작하고, Solar Simulator로 광전변환효율 및 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 기존의 FTO로 만든 DSSC와 비교하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07b
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• pp.1747-1749
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• 2005

최근 나노입자를 이용하는 광전 화학전지(PEC, Photoelectrochemical)인 염료감응형 태양전지(DSC)의 효율이 증가함에 따라 DSC 태양광 발전 시스템의 성능 개선 또한 요구되어진다. 본 연구에서는 고속 스위칭 소자인 MOSFET와 DSP 마이크로프로세서를 사용한 염료감응형 태양광 발전 시스템용 PWM 인버터의 특성을 Psim을 활용하여 시뮬레이션 하고, 그 결과에 따라 직접 소형 인버터를 제작하여, 동작 특성을 확인하였다.