• 공업화학
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• 제21권4호
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• pp.405-410
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• 2010

P25와 Dyesol $TiO_2$ (Titanium dioxide)를 사용하여 두께와 소성 온도가 다른 전극을 제조하여 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)를 제조한 후 광 변환 효율을 측정하였다. 소성 전 후의 $TiO_2$ 작업 전극의 두께 변화는 FE-SEM을 사용하여 시편의 cross section을 확인하여 비교하였다. 또한 상대전극인 Pt의 소성 온도에 따른 DSSC의 효율 변화도 측정하였다. P25를 활용한 DSSC는 doctor blade로 1층으로 도포 후, $500^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 작업 전극(${\sim}20.4{\mu}m$)과 $350^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 Pt 상대 전극으로 제조한 셀이 3.8%의 광효율을 나타내었다. Dyesol $TiO_2$를 활용하여 1층으로 도포 후, $500^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 작업전극(${\sim}9.1\;{\mu}m$)과 $450^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 Pt 상대 전극으로 제조한 셀이 5.8%의 광 효율을 나타냄을 알았다.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제12권1호
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• pp.12-16
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• 2003

접목묘의 활착촉진을 위해서 활착촉진 시스템 내의 상대습도가 90% 이상으로 균일하게 조절되어야 하는바, 본 연구에서는 초음파 가습기와 전극봉식 가습기를 이용하여 상대습도를 조절할 때 가습방식에 따른 가습입자의 평균 입경과 활착촉진 시스템 내의 상대습도 분포를 분석하였다. 초음파 가습기와 전극봉식 가습기로부터 발생된 가습 입자의 평균 입경은 각각 7.58$\pm$0.14, 9.01$\pm$0.06 $\mu$m로 나타났다. 한편 가습기 토출구로부터의 거리가 증가할수록 가습 입자의 크기가 조금씩 증가하였는데, 이것은 가습기에서 발생된 입자가 토출구로부터 멀어질수록 입자가 서로 결합되어 가습입자의 크기가 조금씩 증가한 것으로 판단된다. 활착촉진 시스템 내의 상대습도를 90%로 설정한 조건에서 초음파 가습기와 전극봉식 가습기를 사용하였을 때 0.4, 1.1, 1.8 m 높이에서의 상대습도는 초음파식의 경우 각각 92.1$\pm$5.3, 90.9$\pm$5.6, 89.7$\pm$6.8%, 전극봉식의 경우 각각 93.4$\pm$5.4, 90.7$\pm$5.9, 89.3$\pm$7.0%로 나타났다. 초음파 가습기에서 발생된 가습 입자가 전극봉식에 비해서 다소 작기 때문에 부유가 쉽게 이루어져 시스템 내에서 상대습도의 공간 분포가 균일하게 나타난 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.412-412
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• 2016

염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 식물의 광합성원리와 매우 유사한 작동원리를 갖고 있는 전지이며, 간단한 구조, 저렴한 제조단가, 친환경성 등의 등의 장점으로 인하여 많은 관심을 모으고 있다. 이러한 염료감응 태양전지는 빛을 받아들인 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하며 전자는 반도체 산화물을 통해 이동되고 전해질의 산화환원 과정을 통해 염료 분자가 다시 환원되는 순환메커니즘을 따르고 있다. 일반적으로 염료감응 태양전지는 밴드 갭 에너지가 큰 반도체 산화물을 포함하는 작업전극, 산화환원 반응을 통해 전자를 염료로 보내는 전해질, 환원 촉매역할을 하는 상대전극으로 구성되어 있다. 특히, 상대전극으로는 우수한 촉매특성과 높은 전도성을 갖는 백금이 가장 많이 이용되고 있지만 가격이 비싸고 요오드에 취약하기 때문에 상용화에 큰 장애물이다. 따라서, 백금을 대체하기 위해 저가의 탄소나 고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNFs)는 높은 표면적과 뛰어난 화학적 안정성으로 촉매효율을 증대시킬 수 있어 촉매물질로서 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상대전극에 탄소나노섬유기반 복합체를 합성하였고, 성공적으로 저가격 및 고성능의 염료감응 태양전지를 제작하였다. 이때, 지지체인 탄소나노섬유는 전기방사법을 통해 합성하였으며, 수열합성법을 이용하여 금속산화물을 담지하였다. 이렇게 제작된 탄소나노섬유-Fe2O3 복합체는 scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy 통해 구조적, 화학적 특성을 평가하였으며 전기화학적 특성 및 광전변환 효율을 분석하기 위해 cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, 그리고 solar simulator를 사용하였다. 본 학회에서 위와 관련된 더 자세한 사항에 대해 논의할 것이다.

• 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.

• 공업화학
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• 제22권1호
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• pp.98-103
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• 2011

DSSC의 광전 효율 증대와 Pt 상대전극의 접착성 향상을 위하여 FTO (Fluorine-doped Tin Oxide) 유리면에 Ni underlayer를 전기 도금 후 Pt 층을 전기 도금하였다. Ni underlayer는 $10mA/cm^2$에서 2 min 동안 도금한 경우 Ni 층과 FTO 면사이의 접착성이 가장 우수하게 나타났으며, Ni underlayer를 $10mA/cm^2$에서 2 min, Pt 층을 $5mA/cm^2$에서 1 min 동안 전기 도금한 상대전극의 XRD 분석 결과 Ni 및 Pt의 금속 회절 peak들을 관찰 할 수 있었다. 이렇게 제조한 상대전극을 사용하여 DSSC의 impedance 측정 결과 75 ohm의 가장 낮은 저항을 나타냈으며, 광전 효율은 5.6%로서 가장 높은 값을 나타내었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.836-839
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• 2011

염료감응형 태양전지의 상대전극으로 MWCNT(multi-walled carbon nanotube)의 농도 (0.01~0.06g)를 달리하여 FTO(fluorine-doped tin oxide) glass에 분산시켜 상대전극을 만들었다. 그리고 glass/FTO/$TiO_2$/Dye(N719)/electrolyte(C6DMII,GSCN)/MWCNT/FTO/glass 구조를 가진 0.45$cm^2$급 DSSC(dye-sensitized solar cells) 소자를 만들었다. 소자의 미세구조, 분산정도, 광특성은 각각 광학현미경, SEM, source measure unit (Keithley model 2400) 장비를 이용하여 확인하였다. MWCNT 농도 증가와 FTO의 거친 표면형상에 따라 비선형적으로 MWCNT 분산면적이 증가하였고, MWCNT 농도 0.06g일 때 FTO 표면에 전체적으로 MWCNT가 완전히 분산됨을 확인하였다. 소자의 광변환 효율은 MWCNT 분산면적에 비례하는 효율을 보였고, MWCNT 분산농도인 0.06g 일 때 4.49%의 광변환 효율을 얻을 수 있었다.

• 전자공학회논문지T
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• 제35T권2호
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• pp.66-71
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• 1998

이단식 소형 전기 집진 장치는 작업 환경에서 오존 발생이 극히 적은 정극성 코로나를 널리 사용하고 있지만 이에 관한 과학적 연구보고는 적은 실정이다. 그러므로 이단식 소형전기 집진 장치의 기초 복성에 관하여 연구하였다. 모델 이단식 전기 집진 장치는 이론적 해석이 쉽고 하던부 집진부의 상대 위치를 이동시킬 수 있는 구조로 제작하여 다음의 실험적 결론을 얻었다. 하전부의 코로나 방전은 집진부 전극의 전체 강도에 영향을 받고, 집진부 후방에서의 입자 농도는 집진부의 고압전극과 접지전극 사이에서 크게 변화하고 있다. 집진효율은 집진부의 고압전극 후방이 집진전극 후방보다 높다. 측정 범위의 전 구간에서 입자농도를 적분하여 계산한 종합 접진 효율로부터 하전부의 방전극 바로 뒤에 집진부의 고압전극이 위치하는 구조가 접지전극이 위치하는 구조보다 높은 효율을 보이고 있다. 이것은 하전부와 접진부의 상대적 위치 관계가 집진 효율 특성에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.372-372
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• 2011

염료 감응형 태양전지는 상,하판 투명전극(TCO), 나노입자의 다공질 TiO2, 염료 고분자 층으로 구성된 광전극과 투명전극 및 백금(Pt) 박막으로 구성된 상대전극 그리고 두 전극 사이를 산화 환원용 전해질 용액으로 채우고 있는 구조이다. 이 구조에서 투명전극(TCO)은 재료비의 많은 부분을 차지하므로 제작비용 절감을 위한 TCO-less에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 TCO-less 염료 감응형 태양전지 제작을 위해 이중층 Ti 전극 구조를 제안하였다. 제작과정은 광조사 부분을 확보한 유리기판에 e-beam 증착법을 이용해 Ti 전극을 증착시킨 후 TiO2를 Ti전극과 일부 중첩하여 인쇄하고 그 위에 두 번째 Ti전극을 제작한다. 이중층 Ti전극 구조는 SEM, EIS 등의 분석장비를 사용하였고 기존 FTO 구조에 비해 단락전류밀도, 에너지 변환효율은 감소하였으나 직렬 내부저항이 약 27% 감소하여 fill factor가 28% 향상된 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.1-7
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• 2017

염료감응형 태양전지 촉매층으로 CoSi의 신뢰성을 확인하기 위해 전자빔증착기를 이용하여 100 nm-Co/300 nm-Si/quartz의 적층구조를 형성하고, $700^{\circ}C$-60분의 진공열처리하여 약 350 nm-CoSi를 형성하였다. 이때 잔류 Co를 제거하기 위해 $80^{\circ}C$-30%의 황산처리를 진행하였다. 또한 비교를 위해 100 nm-Pt/glass 상대전극을 준비하였다. CoSi 상대전극이 채용된 DSSC 소자의 신뢰성을 확인하기 위해 $80^{\circ}C$ 온도조건에서 0, 168, 336, 504, 672, 840시간동안 유지하였다. 이들을 채용한 DSSC 소자의 광전기적 특성을 분석하기 위해 solar simulator와 potentiostat을 이용하였다. CoSi 상대전극의 촉매활성도, 미세구조, 그리고 조성 분석을 확인하기 위해 CV, FE-SEM, FIB-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 시간에 따른 에너지변환효율 결과, Pt와 CoSi 상대전극 모두 에너지변환효율이 504시간까지는 유지되다가 672시간 경과 후 처음의 50%로 감소하는 특성을 보였다. 촉매활성도 분석 결과, 시간이 지남에 따라 Pt와 CoSi 상대전극 모두 촉매활성도가 감소하여 각각 64%, 57%의 촉매활성도를 보였다. 미세구조 분석 결과, CoSi층은 전해질에 대한 안정성은 우수하였으나, 하부 쿼츠 기판과 CoSi층의 접촉면에 스트레스가 집중되어 국부적으로 크렉이 형성되며, 궁극적으로 ${\mu}m$급의 박리현상을 확인하였다. 따라서 CoSi 상대전극은 실리사이드화 되는 과정에서 잔류응력 때문에 열화가 일어나므로 신뢰성의 확보를 위해서는 이러한 잔류응력의 대책이 필요하였다.