• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.419-425
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• 2017

In this study, an efficient dye-sensitive solar cells (DSSC) was developed after post-treatment of ZnO on $TiO_2$ photoelectrode. The $TiO_2$ electrode with ZnO post treatment was prepared with Titanium isoporopoxide in Zinc Nitrate Hexahydrate aqueous solution by incineration for 30 min at $450^{\circ}C$. The ZnO-post treated $TiO_2$ electrode showed strong dispersion force between particles in relation to the control $TiO_2$, referring high specific surface area and dye-adsorption rate. Proper addition of ZnO enhanced electron mobility and reduced internal resistance and electron recombination. Light conversion efficiency of DSSCs containing the ZnO-posttreated $TiO_2$ electrode increased 35.4% when compared to the DSSCs using $TiO_2$ electrode. It is similar to the DSSCs with $TiCl_4$ post treatment $TiO_2$ electrode. Increasing of light conversion efficiency was due to high specific surface area and dispersion force, and low dye-adsorption rate and electron recombination. Taken together, ZnO may be used as posttreatment of photoelectrode and replaced $TiCl_4$ that has high toxicity and causticity.

• 멤브레인
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• 제20권1호
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• pp.21-28
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• 2010

염료감응형 태양전지에 사용되기 위한 유기/무기 복합소재를 합성하였다. 다양한 분자량(600, 1,500, 2,000, 3,400)의 polyethylene glycol 양 끝단을 ethoxysilane기로 치환하여 전구체를 제조하였으며, 전구체간의 졸-겔 반응을 통하여 복합소재를 합성하였다. 전해질막은 유기/무기 복합소재를 KI 및 $I_2$로 도핑하여 제조하였으며, 제조한 전해질의 이온전도도 특성을 측정하였다. 전해질막의 이온전도도는 원료로 사용한 PEG에 크게 영향을 받았으며 가장 높은 이온전도도는 분자량 2,000의 PEG를 사용한 전해질막에서 볼 수 있었다. 복합전해질막은 이온전도도에 있어서 큰 향상을 보였다. PEO 전해질막에 비하여 분자량 2,000의 PEG를 사용하여 제조한 복합전해질막은 월등하게 높은 이온전도도를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.24-27
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• 2009

Solid-state dye-sensitized solar cells (DSSCs) have been constructed employing supramolecular electrolytes with multiple hydrogen bonding. A supramolecule was facilely synthesized by one-pot reaction between the amines of methyl isocytosine (MIC) and the epoxy groups of poly(ethylene glycol diglycidyl ether) (PEGDGE) to produce quadruple hydrogen bonding units. Hydrogen bonding interactions and dissolution behavior of salt in supramolecular electrolytes are investigated. The ionic conductivity of the supramolecular electrolytes with ionic liquid, i.e. 1-methyl-3-propylimidazolium iodide (MPII) reaches $8.5{\times}10^{-5}$ S/cm at room temperature, which is higher than that with metal salt (KI). A worm-like morphology is observed in the FE-SEM micrographs of $TiO_2$ nanoporous layer, due to the connection of $TiO_2$ nanoparticles resulting from adequate coating by electrolytes. DSSCs employing the supramolecular electrolytes with MPII and KI exhibit an energy conversion efficiency of 2.5 % and 0.5 %, respectively, at 100 $mW/cm^2$, indicating the importance of the cation of salt. Solar cell performances were further improved up to 3.7 % upon introduction of poly(ethylene glycol dimethyl ether) (PEGDME) with 500 g/mol.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.308-308
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• 2013

본 연구에 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSCs)의 광전변환효율을 높이기 위해 작업전극에 새로운 구조의 광투과층 및 산란층을 도입하였다. DSSCs 작업전극의 빛을 투과시키는 투과층에 크기가 10 nm 이하의 nanoparticle $TiO_2$를 적용하고, 투과된 빛이 산란되어 많은 전자가 여기 될 수 있도록 기존의 큰 입자 사이즈였던 산란층을 이용하는 대신 $TiO_2$ nanorod 및 nanotube 형태의 구조를 도입하여 기존의 작업전극과 비교하였다. 산란층에서 방향성을 가지는 rutile 상의 $TiO_2$는 저온에서 안정적인 anatase 상의 $TiO_2$보다 화학적으로 안정하며, 높은 산란율을 가지고, 광에 의해 여기된 전자를 직접적으로 집전전극에 전달해 줌으로서 소자의 효율을 증가시킨다고 보고되고 있다. Rutile 상의 $TiO_2$ 층 제작 시 수열합성법을 이용하면 nanorod 모양의 $TiO_2$층을 형성할 수 있고, 이와 같은 방법으로 성장시킨 산란층에 전기영동법의 식각 효과를 사용하면 nanotube 모양의 $TiO_2$층을 성장시킬 수 있어 산란효과의 극대화 및 전극의 표면적을 넓히는 장점이 있다. 각각의 방법을 이용하여 만든 구조 위에 입자 크기 10 nm의 $TiO_2$를 Dr blade 방법으로 도포하여 double layer (산란층+흡수층)로 구성된 작업 전극을 이용한 DSSCs를 제작한 후 I-V curve와 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 효율 및 전기화학적 특성을 분석하였다.

• 멤브레인
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• 제18권4호
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• pp.345-353
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• 2008

염료감응형 태양전지에 사용되기 위한 유기/무기 복합소재를 합성하였다. 다양한 분자량(400, 600, 1,500, 3,400)의 polyethylene glycol의 양 끝단을 ethoxysilane기로 치환하여 전구체를 제조하였으며, 전구체의 졸-겔 반응을 통하여 복합소재를 합성하였다. 전해질막은 유기/무기 복합소재를 NaI 및 $I_2$로 도핑하여 제조하였으며, 제조한 전해질막의 이온전도 특성을 측정하였다. 전해질막의 이온전도도는 원료로 사용한 PEG에 크게 영향을 받았으며 가장 높은 이온전도도는 분자량 1,500의 PEG를 원료로 사용한 전해질 막에서 볼 수 있었다. 복합전해질막은 전도도에 있어서 큰 향상을 보였다. PEO 전해질막에 비하여 분자량 1,500의 PEC로 제조한 복합전해질막은 월등하게 높은 이온전도도를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.306-308
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• 2007

Poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGDME)/fumed silica/ 1-methyl -3-propylimidazolium iodide (MPII)/$I_2$ mixtures were used as polymer electrolytes in solid state dye-sensitized solar cells (DSSCs). The contents of MPII were changed and the concentration of $I_2$ was fixed at 0.1 mole% with respect to the MPII. The maximum ionic conductivity was obtained at [EG]:[MPII]:[$I_2$]=10:1.5:0.15. It was supposed that the maximum of ionic conductivities would match with that of cell efficiencies, if the ionic conductivity is a rate determining step in the sol id state DSSCs. However, the maximum composition did not show the maximum solar cell performance, indicating the mismatch between ionic conductivity and cell performance. This suggests that the ionic conductivity may not be the rate controlling step in determining the cell efficiency in these experimental conditions, whereas other parameters such as the electron recombination might play an important role. Thus, we tried to modify the surface of the $TiO_2$ particles by coating a thin metal oxide such as $Al_2O_3$ or $Nb_2O_5$ layer to prevent electron recombination. As a result, the maximum of the cell efficiency was shifted to that of the ionic conductivity. The peak shifts were also attempted to be explained by the diffusion coefficient and the lifetime of electrons in the $TiO_2$ layer.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.57.2-57.2
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• 2011

Dye-sensitized solar cells (DSSC) have recently been developed as a cost-effective photovoltaic system due to their low-cost materials and facile processing. The production of DSSC involves chemical and thermal processes but no vacuum is involved. Therefore, DSSC can be fabricated without using expensive equipment. The use of dyes and nanocrystalline $TiO_2$ is one of the most promising approaches to realize both high performance and low cost. The efficiency of the DSSC changes consequently in the particle size, morphology, crystallization and surface state of the $TiO_2$. Nanocrystalline $TiO_2$ materials have been widely used as a photo catalyst and an electron collector in DSSC. Front electrode in DSSC are required to have an extremely high porosity and surface area such that the dyes can be sufficiently adsorbed and be electronically interconnected, resulting in the efficient generation of photocurrent within cells. In this study, DSSC were fabricated by an screen printing for the $TiO_2$ thin film. $TiO_2$ nanoparticles characterized by X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM) and scanning auger microscopy (SAM) and zeta potential and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).In addition, DSSC module was modeled and simulated using the SILVACO TCAD software program. Improve the efficiency of DSSC, the effect of $TiO_2$ thin film thickness and $TiO_2$ nanoparticle size was investigated by SILVACO TCAD software program.

• 융합정보논문지
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• 제7권5호
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• pp.53-58
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• 2017

석유 고갈의 시대에 저가이면서 반투명한 특징을 갖고 있는 염료감응형 태양전지(DSC)는 1991년 $Gr{\ddot{a}}tzel$의 연구결과 보고 이후 많은 주목을 받아왔다. 염료감응형 태양전지의 광전극의 빛 수확 성능을 증진시키고, 궁극적으로 광전변환효율을 향상시키기 위하여 다양한 구조를 갖는 산란층이 광전극 소재로 제안되었다. DSC 광전극의 산란층에서 산란의 중심으로는 지름이 250 - 300 nm 정도의 크기를 갖는 비교적 큰 이산화티탄 나노입자가 필요하다. 본 연구에서는 변형된 졸겔 공정을 이용하여 약 300 nm 크기의 이산화티탄 나노결정을 합성하였다. XRD와 TEM 분석결과에 의하면, 합성된 이산화티탄 나노입자는 아나타제 상의 단결정 특성을 나타내었다. 합성된 이산화티탄 나노입자를 이용하여 스핀 코팅 공정으로 제조된 이산화티탄 박막의 광학적 투과율은 550 nm 파장에서 약 50%로 측정되었다. 이처럼 적당한 투과율은 DSC 산란층의 산란 중심으로 사용하기에 적합하며, DSC의 광전변환효율 향상에 적절하게 기여할 것으로 기대된다.

• 폴리머
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• 제37권4호
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• pp.470-477
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• 2013

가공이 쉬우면서도 성능이 우수한 염료 감응 태양 전지(DSSC)용 상대 전극을 제조하기 위하여 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT) 기반의 고충전 나노복합 페이스트를 제조하고, MWCNT의 분산 제어가 미치는 영향에 대하여 조사하여 보았다. MWCNT의 분산성을 향상시키기 위하여 폴리스티렌 기반의 기능성 블록 공중합체를 리빙 라디칼 중합법으로 합성하여 MWCNT의 표면 개질제로 사용하였으며, 적절한 용매 조건의 선택을 통하여 고충전 나노복합 페이스트의 가공성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. MWCNT의 분산 제어를 통해 이를 상대 전극으로 도입한 DSSC의 광전 변환 효율이 향상됨을 확인할 수 있었으며, 이는 볼밀법을 이용한 MWCNT의 물리적 분산을 통해서도 검증할 수 있었다. 미량의 platinum(Pt) 나노입자와 복합화시킬 경우, 표준 Pt 상대 전극보다도 더 우수한 성능을 가지는 MWCNT 기반 상대 전극을 제조할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2009년도 공동학술대회
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• pp.467-470
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• 2009

외부적으로 직렬 및 병렬로 접속된 50개의 DSSC로써 새로운 8 V DC 전원을 만들었다. 한 개의 DSSC는 $5.2{\times}2.6$ cm(유효면적 8 $cm^2$) 약 4.2%의 효율을 보이며, 전기화학적 임피던스 분석법 및 I-V 곡선으로 특성이 분석되었다. 또한 펄스형 Nd:YAG 레이저 빔을 활용하여 투명 도전층을 식각함으로써, 최종효율 약 45%를 달성하였다.