• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.64-64
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• 2011

최근 환경 및 에너지 자원화 문제의 대두는 국내뿐만 아니라 전세계적으로 화석원료를 대체할 수 있는 기술의 개발을 요구하고 있다. 이러한 대체 기술 중에서 무한한 태양 에너지를 사용할 수 있는 기술의 개발은 현대 과학자들뿐만 아니라 인류가 궁극적으로 해결해야 하는 미래기술 중에서도 가장 중요하며 시급한 기술이다. 현재 염료감응태양전지는 저비용과 고효율을 대표하고 있으며 많은 연구자들이 상업화를 위하여 끝임없는 연구를 진행하고 있다. 가장 대표적으로는 요오드와 요오드 염을 사용하는 용액상 연료감응 태양전지가 있으며 11%의 고효율을 보이고 있지만 작동 온도에서 외부열에 의한 용액의 누수 및 반응성에 의하여 소자의 장기안정성이 보장되지 않는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하고자 용액상 전해질을 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 본 강의에서는 이러한 용액상을 대체하려는 최근의 연구 동향 및 효율과 장기안정성을 확보하고자 하는 많은 연구자들의 노력 및 결과들에 대하여 논의하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.175-175
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• 2011

최근 석유 자원의 고갈로 인하여 요구되는 대체 에너지 개발의 필요성이 대두되고 있다. 그중 태양에너지는 지구의 생명체가 살아가는 에너지의 근원으로서 매초 800~1,000 W에 달하는 에너지양으로 볼 때 태양은 인류가 가장 풍부하게 활용할 수 있는 에너지원이다. 태양에너지를 이용한 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)는 제조원가를 낮출 수 있고, 유리 전극을 이용한 투명한 태양전지를 제조할 수 있어 건물의 유리창등으로 응용할 수 있는 장점이있다. 이러한 광변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 전기방사 TiO2 Nanofiber를 기계적으로 갈아서 제조한 TiO2 Nanorod 와 TiO2 Nanoparticle를 섞어서 만든 paste를 이용하여 넓은 표면적과 빠른 전자수송도를 갖게 하였고, 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질의 산화, 환원되는 요오드 이온(I-/I3-)과의 재결합(recombination)현상을 TiO2 전극 위에 높은 밴드갭(band-gap)을 가지는 Al2O3 박막을 TriMethylAluminium (TMA) 전구체를 이용한 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정을 사용하여 진공증착 통해 광전변환효율이 떨어지는 현상을 방지하여 효율을 높였다.

• Ceramist
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• v.18 no.2
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• pp.78-85
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• 2015

이산화티탄 나노튜브와 같이 방향성을 가지고 성장한 반도체는 염료감응 태양전지의 새로운 박막구조로서 많은 관심을 받고 있다. 감응형 태양전지의 전력 생산에 필요한 빛 흡수, 전하주입, 전하운반체수송 등이 박막에서 이루어진다는 점에서 박막은 태양전지의 광전효율을 결정하는 중요한 요소이다. 특히 이산화티탄 나노튜브가 가지는 물리적, 전기적, 광학적 특성을 조절함으로써 이산화티탄 나노입자를 이용한 태양전지의 광전효율을 빠르게 따라잡을 수 있었다. 본고에서는 이산화티탄 나노튜브의 구조와 합성에 대해 검토하고 나노입자와 나노튜브 각각의 구조가 감응형 태양전지에서 빛의 수집과 전하 수집에 주는 영향에 대해 논의하고자 한다. 뿐만 아니라 나노튜브의 구조적, 전기적 특성에 따른 태양전지 제작과정의 차이를 알아본다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.150-152
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• 2009

본 연구는 염료감응형 태양전지에 적용되는 TiO2 나노입자를 개선하여 3차원적인 nanobranch를 수열법으로 합성하여 전자의 이동을 향상시키며, 비표면적을 늘려 효율향상을 위하여 전극 구조를 제어하였다. nanobranch의 seed인 nanowire를 XRDd, FE-TEM과 solar simulator를 이용하여 비교 분석하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.1
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• pp.26-30
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• 2011

In order to improve the energy conversion efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSC), the photoelectrode was manufactured by using $TiO_2$ and $WO_3$ on combination effects of two conduction bands. The smash procedure of $TiO_2$ and $WO_3$ was carried out by using a paint shaker to enlarge the contact area of semiconductor with dye and electrolyte. The energy conversion efficiency of prepared DSSC was improved about two times from current-voltage curve based on effects of $WO_3$ and smash. The mechanism was suggested that the conduction band of $WO_3$ worked for prohibiting the trapping effects of electrons in conduction band of $TiO_2$. This result is attributed to the prevention of electron recombination between electron in conduction band of $TiO_2$ with dye and electrolyte. Impedance results indicate the improved electron transport at interface of $TiO_2$/dye/electrolyte.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.119.2-119.2
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• 2011

Dye-sensitized solar cells (DSSC) are currently attracting wide spread academic and commercial interest for the conversion of sunlight into electricity because of their easy manufacturing process and high efficiency. The solar energy conversion efficiencies of DSSC are strongly dependent on dye molecules adsorbed on the TiO2 surface which used for photosensitization of sun light, since an excited state of dye could inject an electron into the conduction band of semiconductor. We have developed novel organic dyes which have phenothiazine moieties as an electron donor in their charge-transfer chromophore for application of DSSCs. We had synthesized a series of phenothiazine derivatives which have different wave length absorbing chromophore in the molecule with high molar extinction coefficient. The photovoltaic performance of DSSC composed of organic chromophores with broad wavelength absorption property were measured and evaluated by comparison with that of pristine ruthenium dye.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.70.1-70.1
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• 2010

티타늄알콕싸이드를 이용한 티타니아 입자 제조 및 $200-240^{\circ}C$ 정도의 수열처리에 의해 티타니아 입자의 물성을 제어하였고, 이를 이용하여 염료감응형 태양전지를 제조하여 티타니아 입자의 물성에 따른 태양전지 성능변화를 고찰하였다. 얻어진 티타니아 입자의 경우 수열처리 온도가 낮을수록 입자크기는 작았고 첨가되는 산농도에 따라 결정상의 제어가 가능하였다. 또한 태양전지 제조 시 입자 크기는 어느 정도 이상이 되어야 고효율 태양전지 제조에 적합하였고, 변환 효율은 9% 이상이었다.

• 기계와재료
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• v.21 no.2
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• pp.74-83
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• 2009

유리나 금속판재와 같은 저가의 기판상에 박막재료를 코팅하여 제조하는 박막형 태양전지는 대면적 양산화를 통한저가격화 실현이 가능한 차세대 태양전지로 업계의 많은 관심을 끌고 있다. 본 기고에서는 박막형 태양전지로 분류되는 실리콘 박막태양전지, CIGS 태양전지, CdTe 태양전지, 염료감응형 태양전지 등의 기술 현황과 그 핵심 소재기술을 소개한다. 차세대 성장산업으로 기대되는 박막태양 전지 시장에서 국내 업체의 기술자립과 국제경쟁력 확보를 위해서는 핵심소재에 대한 원천기술 확보와 소재 및 설비의 국산화가 절실히 요구되는 시점이다.