• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.118-120
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• 2009

태양전지는 무한한 차세대 청정에너지로 주목을 받으며 그 개발의 필요성이 높아지고 있다. 이중 염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC)는 낮은 제조 단가와 높은 효율로 기존의 Si 태양전지를 대체할 새로운 방법으로 연구되고 있다. 염료감응태양전지에 사용되는 $TiO_2$는 광촉매 성질 및 전자 전도성이 좋으며, 무독성에 가격이 저렴하여 다양한 분야에서 현재 많이 연구되고 있는 재료이다. 많이 사용되어지는 TiO2의 표면적은 염료의 흡착에 관여하므로 표면적의 제어는 매우 중요한 요소이다. $TiO_2$를 기판에 증착하는 방법으로는 Electrophoretic deposition, Chemical bath deposition, RF Margnetron sputtering, Electron-beam evaporation 등이 있으며 본 실험에서는 RF Magnetron sputtering을 사용하여 기판에 증착시키는 방법으로 구조를 제어하고자 한다. 이렇게 제조된 $TiO_2$ 박막을 SEM(Scanning Electron Microscopy)과 Solar simulator를 이용하여 표면형상과 Photocurrent-voltage curve를 분석하였다. 이것을 토대로 제조된 $TiO_2$박막의 구조가 염료감응태양전지에 미치는 영향을 연구해보고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.174-174
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• 2006

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.436-437
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• 2012

염료감응형 태양전지의 성능을 향상시키기 위해서는 염료에서 여기된 전자가 TiO2 계면을 따라 TCO (Transparent Conductive Oxide)로 이동하지 않고 산화된 염료나 전해질과 재결합하는 것을 차단하는 것, 그리고 염료에 TCO의 전기적 접촉을 차단하는 것 등이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 TiO2 박막층 위에 차단층 TiO2를 $450^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$에서 각각 소결한 뒤Blocking layer로서의 온도에 따른 상(phase) 변화를 통해 염료감응형 태양전지의 효율 향상에 대해 실험하였다. 기존 염료 감응형 태양전지에 대한 보고에 의하면 $600^{\circ}C$ 이상에서의 상은rutile 상임을 확인할 수 있다. 실험결과 Blocking layer로서의 TiO2를 $750^{\circ}C$에서 $750^{\circ}C$에서 sintering 했을 때, 가장 좋은 전기적 특성을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1586-1587
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• 2011

염료 감응 태양전지(DSCs)는 최근 큰 발전을 이루고 있지만, 효율개선과 비용절감 등의 과제를 여전히 안고 있다. 염료 감응 태양전지(DSCs)의 효율 상승을 위해 염료, $TiO_2$ 산화물, 투명전극, 전해질 및 Pt 전극에 관한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 본 연구에서는 염료 감응 태양전지(DSCs)의 특성 분석을 위해 $TiO_2$ 두께를 $20{\mu}m$로 지정하고 면적을 $0.5{\times}0.5\;Cm^2$에서 $1.5{\times}1.5\;Cm^2$까지 증가시켜 개방전압($V_{oc}$), 단락전류밀도($J_{sc}$), 충진률 FF(%), 광전변환효율(${\eta}$)등의 특성을 분석해 보았다. 또한 염료가 흡착되는 시간을 12시간과 24시간으로 변화시켜 최적의 특성을 가지는 DSCs를 연구해 보았다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.471.1-471.1
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• 2014

염료감응형 태양전지(DSSC)는 다양한 태양전지 중, 가장 환경친화적이고, 생산단가도 낮을 뿐만 아니라 다양한 색상과 투광성을 확보할 수 있어 많은 연구가 진행되어왔다. 하지만 액체전해질을 사용하는 기존 염료감응형 태양전지는 높은 휘발성과 열 팽창 수축에 따른 전해질 누액의 문제점으로 인하여 최근에는 고체전해질을 이용한 염료감응형 태양전지의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한 기존 염료보다 높은 흡광계수와 넓은 흡수스펙트럼을 지닌 페로브스카이트가 개발되어 현재 많은 관심이 주목되고 있다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 제조상의 중간생성물인 Metatitanic acid (MTA)를 이용하여 광전극을 형성하고 열처리 온도에 따른 나노입자의 소성거동평가을 평가하였고 시차열중량 분석, 결정상 확인을 하고 염료감응 태양전지에 적용하였다. MTA 나노입자를 Field Emission Transmission Electron Microscopy (FE-TEM), Barrett-Joyner-Halenda (BJH pore size distribution)과 Brunauer-Emmet-Teller (BET) 분석을 통해 소성거동을 평가하고, Thermogravimetry and differential thermal analysis (TG-DTA)를 통해 열중량 측정을 하였으며, X-ray Diffraction (XRD) 분석을 통해 결정상을 확인하였다. 또한 Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy를 통해 MTA 나노입자의 표면분석을 하였다. 형성된 MTA 광전극을 페로브스카이트 염료에 적용하여 5%의 효율을 달성하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4925-4929
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• 2015

염료감응형 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비하여 가격 경쟁력이 우수하고 안정성이 뛰어나다는 장점으로 인하여 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 투명 전도막이 없는 염료감응형 태양전지에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 저가형 고효율 염료감응형 태양전지의 구현을 위하여 후막의 다공질 티타늄 전극을 제작하고 특성을 개량코자 하였다. 티타늄 전극의 특성을 평가하기 위하여 FESEM 및 J-V 특성을 평가하였다. 티타늄 전극의 두께를 50nm에서 200nm까지 증가시킨 결과 광전류 밀도의 급격한 변화없이 FF에 주로 영향을 미침을 알 수 있었으며, 티타늄 전극을 활용한 최적 효율의 염료감응형 태양전지의 조건은 150nm 임을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1283-1284
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• 2008

염료감응형 태양전지는 투명성과 광입사각 둔감성 등의 장점을 바탕으로 미래 태양전지 시장을 주도할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이러한 염료감응형 태양전지의 실용화를 위해서는 고효율 연구뿐만 아니라 대면적화를 통한 용량의 증대 연구도 요구된다. 본 연구에서는 금속 재료로 염료감응형 태양전지 내에 그리드 전극을 삽입함으로써 전자 및 홀의 이동 개선과 확산 이동의 최소화에 의한 손실 감소를 통해 효율 향상을 시도했다. 또한, 투명전극의 레이저 식각을 통해 염료감응형 태양전지의 내부 저항 중 큰 비중을 차지하는 투명전극의 표면 저항도 줄이고자 했다. SEM을 통해 투명전극의 식각 상태를 확인하고, radio frequency 스퍼터를 통해 그리드 전극을 증착한 결과, 기존 셀보다 향상된 출력전류 및 fill factor를 얻을 수 있었고, 약 1%의 효율 증가를 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.373-373
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• 2012

염료 감응형 태양전지는 기존 Si 기반 PN접합 무기 태양전지에 비해서 경제적이다. 하지만 그 에너지 변환 효율은 아직까지 세계 최고 수준이 10%밖에 도달하지 못하였다. 그래서 다양한 방식의 효율개선 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 진공원자층증착(ALD)를 이용하여 Core-shell 구조의 $TiO_2$층 위에 아주 얇고 균일한 $Al_2O_3$ (알루미나) 산화막을 입혔다. 이를 통해서 염료감응형 태양전지의 에너지 변환 효율을 향상시켰다. 본 연구에서는 진공원자층증착(ALD)기술을 이용한 $Al_2O_3$ (알루미나) 산화막의 증착조건에 따른 염료감응태양전지의 효율 개선 매커니즘에 대해서 고찰하였다.

• 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.