• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2007-2009
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• 2005

염료감응형 태양전지에 대한 연구 분야에서 다공질 산화물 전극이나 염료 및 전해질 연구에 비해, 상대전극에 대한 연구는 상대적으로 미비한 상태이다. 또한 일반적으로 사용되고 있는 고가의 백금 상대전극을 대체하면서도 촉매 특성이 우수한 새로운 상대전극에 대한 연구의 필요성이 요구된다. 본 연구에서는 우수한 신소재로서 높은 전기전도도 및 전자방출 특성 그리고 높은 표면적을 지니고 있어 전자기기 분야의 다방면에 이용되고 있으며, 최근 대량생산 기술의 개발에 따라 가격이 급격히 하락하고 있는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)을 이용하여 상대전극을 제조하였다. 이 탄소나노튜브 상대전극을 이용하여 단위 셀을 만들고, 유사 태양광 하에서의 전지의 광전 특성을 측정하였다. 이를 바탕으로 탄소나노튜브 상대전극이 염료감응형 태양전지의 특성 및 수명 안정화에 미치는 영향을 백금 상대전극의 광전 특성과 비교하여 탄소나노튜브의 상대전극으로써의 가능성을 제시하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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• pp.691-694
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• 2004

염료감응형 태양전지는 다공질 $TiO_2$ 전극막, 광감응형 염료, 전해질, 상대전극으로 구성된, 전기화학적 원리를 응용한 신형태양전지이다. 염료감응형 태양전지의 상대전극으로 주로 Pt가 사용되고 있는데 본 연구에서는 탄소나노튜브를 사용하여 상대전극으로서의 가능성을 조사하였다. 제조된 탄소나노튜브 상대전극은 cyclic voltammetry와 Impedance spectroscopy을 이용하여 전기화학적 특성을 측정하였다. 또한 탄소 나노튜브 상대 전극이 태양전지의 효율 및 그 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 단위 셀 태양전지를 제조하여 단파장 하에서의 광전특성을 측정하고, 이를 바탕으로 탄소나노튜브의 상대전극으로서의 가능성을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.302-304
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• 2007

전세계적으로 에너지난과 환경오염난을 겪고 있는 가운데 최근 대체에너지에 대한 관심이 어느 때보다 높은 시기이다. 다양한 대체에너지 중에서도 태양광 에너지는 우리나라 환경에 적합해 많은 연구가 진행 중인 분야이다. 대부분의 태양광 발전 시장이 결정질 실리콘 태양전지가 차지하고 있으나 경제성의 한계로 인해 최근 염료감응형 태양전지가 이를 대체할 수 있는 전지로 주목받고 있다. 본 연구에서는 염료감응형 태양전지의 상대전극에 증착하는 백금층의 두께 변화가 가져오는 출력특성의 영향을 연구했다. 상대전극에 증착되는 백금 박막은 염료감응형 태양전지의 매커니즘에서 입사광의 반사와 전기화학적 촉매작용 역할을 하는 것으로 박막의 두께가 두꺼워지면 반사율이 증가해 염료 분자가 받는 에너지가 늘어날 것으로 예상했다. 상대전극에 백금 Sputtering하는 시간을 1분에서 최대 5분까지 차를 두어 상대전극의 백금 박막의 두께를 $50nm{\sim}250nm$로 변화를 주어 측정한 결과, 250nm의 백금 박막층을 갖는 염료감응형 태양전지보다 백금 박막층이 150nm의 두께를 가질 때 가장 좋은 효율을 출력한다는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 상대전극의 백금 박막층에 의한 거울 효과와 촉매작용의 한계와 전자의 흐름 장애에 대한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.331-334
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• 2007

탄소나노튜브는 화학적 안정성과 고전도성을 갖는 동시에 높은 비표면적을 지니고 있다. 이와 같은 특정으로 염료감응형태양전지의 상대전극으로 사용 가능이 기대되어 지고 있으나, 아직 성공적인 연구가 발표되고 있지 않다. 많은 연구자들이 CNT 자체만으로 원하는 효과를 얻지 못하고 있기 때문에, CNT 조작(가공)을 통해 CNT 특성을 올리고자 노력하였다. 그러나 본 연구에서, 가공하지 않은 CNT powder를 이용하여 paste를 제조하고 doctro-blade법으로 코팅하여 CNT counter electrode를 제조하여 DSSC의 상대전극으로써의 적용 가능성을 조사 해 보았다. 제조된 CNT counter electrode에 대한 CNT 자체만의 전기화학적 특성을 측정하였다. 그리고 DSSC 에 직접 적용하여 전지의 광전특성을 측정하였다. 그 결과 탄소나노튜브의 고전도성 특성과 넓은 비표면적 특성에 의해 상대전극의 전해질/전극계변에서의 전해질의 산화환원 반응에 대한 촉매 작용을 향상시키고, 상대전극 표변에서의 전자전달 속도를 높여 염료감응형 태양전지의 효율을 높이는 것으로 확인되어졌다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.385-388
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• 2004

염료감응형 태양전지는 다공질 $TiO_2$ 전극막, 광감응형 염료, 전해질, 상대전극으로 구성된, 전기화학적 원리를 응용한 신형태양전지이다. 본 연구에서는 백금 상대전극의 제조 방법에 따른 태양전지의 효율 및 특성을 비교하였다. 본 연구에 사용된 백금 상대전극막의 제조 방법은 스퍼터링(sputtering)법 과 전기도금(electroplating)법이다. 두 상대전극의 전기화학적 특성은 cyclic voltammetry와 Imepedance spectroscopy 측정을 통하여 비교하였다. 두 전극이 태양전지의 효율 및 특성에 미치는 영향은 단위 셀 태양전지를 제조하여 단파장 하에서 $350nm{\sim}700nm$의 파장별 효율을 측정함으로써 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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• pp.695-698
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• 2004

최근 고유가 시대를 맞으면서 대체 에너지로서 무한자원인 태양빛을 이용하는 염료감응형 태양전지에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이미 오래전부터 이에 대한 연구는 이루어져왔다. 한편, 염료감응형 태양전지를 구성하는 여러 분야 중 산화물 전극이나 전해질 또는 염료에 대한 연구는 많은 관심속에 진행되어오고 있는데 반해 상대전극에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는, 일반적으로 태양전지의 상대전극으로 사용되어오고 있는 Pt를 스퍼터링법 및 전기도금법을 이용하여 증착한 후 AFM을 통한 표면 형상 및 전기화학적 특성을 바탕으로 비교하여 태양전지의 상대전극으로서 적합한 제조 조건을 결정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.262-267
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• 2016

본 연구에서는 건식플라즈마 환원방법을 이용하여 다중벽 탄소나노튜브(MWNT) 코팅 층 위에 백금, 금, 백금/금 이종 나노입자를 쉽고 균일하게 고정화 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 나노입자는 다중벽 탄소나노튜브 위에 안정적이고 균일하게 고정화되어 나노하이브리드 소재가 되며, 이렇게 합성된 나노하이브리드 소재는 염료감응형 태양전지의 상대전극에 적용된다. CV, EIS, Tafel 측정을 통해 준비된 상대전극의 전기화학적 특성을 분석한 결과, PtAu alloy/MWNT 상대전극이 가장 높은 전기화학적 촉매 활성과 전기 전도도를 보여준다. PtAu alloy/MWNT 상대전극을 이용한 염료감응형 태양전지는 7.9%의 에너지 변환 효율을 보임으로써 MWNT (2.6%), AuNP/MWNT (2.7%) 그리고 PtNP/MWNT (7.5%) 상대전극을 사용한 염료감응형 태양전지의 효율과 비교하였을 때, 가장 높은 효율을 보여주고 있다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.107-109
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• 2014

염료감응형 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비하여 가격 경쟁력이 우수하고 안정성이 뛰어나다는 장점으로 인하여 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 국내/외 여러 그룹에서 백금 대체 전극에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 저가형 고효율 염료감응형 태양전지의 구현을 위하여 상대전극의 대표적 물질인 백금을 대체하는 물질로서 그래핀을 선정하여 저가형 상대 전극 소재 개발하고 특성을 개량코자 하였다. 그래핀 전극의 특성을 평가하기 위하여 FTO 기판상에 그래핀 전극과 백금 전극을 각각 제작하여 AFM 및 J-V 특성을 평가하였다. 그래핀 0.1 wt%의 경우 전류밀도 11.68 mA/cm2, 최대효율 4.34% 등 백금 상대전극에 유사한 특성을 나타냄으로서 합성조건 등을 개선하는 경우, 백금 상대전극에 우수한 특성을 나타낼 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제7권2호
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• pp.100-107
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• 2004

다공성 멤브레인 필터를 템플레이트로 이용하여 전도성 고분자를 중합하면 템플레이트의 형태대로 나노 또는 마이크로 사이즈의 전도성 고분자 구조물을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 전기화학 중합법을 템플레이트 합성 과정에 이용하여 전극에 고착된 전도성 고분자 미세 구조물을 얻었다. 이 전기화학 템플레이트 합성 방법에서의 관건은 플라스틱 템플레이트를 ITO 또는 금속 전극위에 부착시키는 일이다, 이 때 전극은 전기화학 특성을 보지하여야 한다 이를 위하여 PEDiTT(poly-3,4-ethylenedithiathiophene) 용액과 PVA (polyvinyl alcohol) 용액을 블랜딩히여 얻은 복합체(composite)를 접착제로 이용하여 다공성 멤브레인 필터를 전극에 부착시켜 템플레이트 전극을 제작하였다. 이 전극을 피롤농도가 0.5M인 중합용액에 넣은 후 전해반응으로 템플레이트의 기공 안으로 폴리피롤이 합성되도록 하였다. 폴리피를 형성여부를 확인하기 위하여 템플레이트의 제거 전과 후의 전극 모습을 SEM이미지로 얻어서 확인하였다 또한 순환전압전류댑으로 전류 곡선을 얻어 확인하였다. 비교적 면적이 큰 작업 전극과 매우 작은 미소전극을 상대전극으로 구성한 전해 중합계를 이용하여 큰 작업 전극의 국소 부분에만 전도성 고분자의 전해중합을 시도하였다. 이를 위하여 마이크로 크기의 전극을 상대전극(Counter Electrode)으로, 그리고 템플레이트가 부착된 전극을 작업 전극(Working Electrode)으로 하는 2전극계를 구성하여 이용하였다. 이 전해계를 이용하여 얻은 미세구조물은 템플레이트의 동공 크기와 같은 크기로 성장하였고 형태는 튜브나 막대기 형태를 보였다. 특히 상대전극의 위치를 조정하여 원하는 위치에 튜브형태의 미세구조물을 합성하였다. 최종 합성조건으로는 $250{\mu}m$ 전극은 인가전위 4V로 100초간 중합시간, 그리고 $10{\mu}m$전극의 경우는 인가 전위 6V에 시간은 30초 동안 중합할 때 고분자가 멤브레인 동공 밖으로 넘쳐나지 않는 만큼 성장함을 알았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.453.2-453.2
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• 2014

그래핀을 수직으로 성장한 형태인 탄소나노월(Carbon nanowall; CNW)은 탄소를 바탕으로 하는 다른 나노물질에 비해 표면적이 상당히 넓은 물질로 전극에 활용하여 소자 성능향상을 기대 할 수 있다. 또한 탄소를 기반으로 하는 나노 구조물중에서 가장 높은 표면밀도를 가진다. CNW를 차세대 염료감응형 태양전지(Dye sensitised solar cells; DSSC)의 상대전극으로 사용한다면 기존대비 광변환 효율을 향상시킬 수 있어 새로운 상대전극으로 활용 가능하다. 또한 CNW는 다른 촉매 없이 직접성장이 가능함으로 불순물 제거공정이 필요하지 않고, 공정시간이 짧아 대량생산에 용의하다. 본 연구에서는 마이크로웨이브 PECVD 장비를 사용하고 메탄(CH4)을 반응가스로 사용하여 CNW 하부전극을 제조하였다. CNW 하부전극의 광 변환효율을 관찰하기위해서 합성시간을 변화를 주었다. 제조된 DSSC의 광 변환 효율을 측정하기 위해 Solar simulator 장비를 사용하여 제작된 cells의 효율을 측정하였다.