• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.335-335
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• 2007

염료감응형 태양전지(Dye-sensitized solar cells)용 페이스트의 제조시 바인더(binder)인 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol; 이하 PEG)의 함량변화가 염료감응형 태양전지의 에너지 변환효율에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. PEG의 함량변화는 0-30wt%까지 변화시켰으며 그들의 표면이나 단면의 형상을 FE-SEM, AFM으로 관찰 하였고, PEG 함량변화에 따른 열적특성은 TG/DTA 결과로 조사하였다. PEG의 양이 0%에서 20wt%까지 첨가되었을 때 단락전류밀도(Isc: Short current density)는 증가되어 나타났고 PEG가 30wt%가 첨가되었을 때는 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있으며 이것은 $TiO_2$ 입자간의 응집현상이 과도하게 진행되어 전자의 흐름을 방해한 것으로 판단된다. PEG의 함량이 20wt% 첨가되었을 때 개방전압 (Voc: Open circuit voltage)이 0.73V, 단락전류밀도는 $22.6mA/cm^2$, 필펙터는 0.55, 에너지변환효율은 9.1%로 최적의 바인더 함량을 나타내었다. 염료감응형 태양전지의 광전극 제조시 PEG 바인더의 함량 변화에 따라 일자간의 응징특성이나 기공도와 같은 표면형상, 그리고 에너지변환효율을 변화시킨다는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.244.2-244.2
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• 2015

염료감응형 태양전지(DSSC)는 친환경성과 저렴한 제조공정이 장점으로 최근에 많은 관심을 받고 있다. 현재에는 DSSC를 다양한 반도체 나노입자를 염료에 흡착시키거나, 무반사 코팅등 광학적인 접근을 통해 효율을 증가시키려는 실험이 활발히 진행되고 있다. 다른 한편으로는 DSSC의 효율을 떨어뜨리지 않으면서 DSSC의 장점인 저렴한 제조단가를 더 줄이는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 DSSC의 재료물질 중 가장 비싼 편인 Pt 박막을 다른 물질로 대체하기 위해, 몇 가지 공정을 거쳐 추출한 carbon을 사용하였다. 전형적인 DSSC 제작을 위해, FTO glass와 TiO2, 액체전해질을 사용하였고, 제작된 carbon 물질을 solvent에 섞은 뒤 counter electrode에 닥터 블레이드 방식으로 바르고 열처리하였다. 제작된 carbon을 분석하기 위해서 scanning electron microscope (SEM)과 X-ray diffraction (XRD)를 사용하였으며, counter electrode에 carbon을 사용한 DSSC는 Pt 박막을 사용한 일반적인 DSSC와 비교하였을 시에 만족할 만한 효율을 보이는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07a
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• pp.336-339
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• 2004

근래에 $TiO_2$를 이용한 염료감응형 태양전지에 대한 연구가 많이 진행되어 이미 실용화 단계에 이르고 있다. 그러나, 이러한 $TiO_2$를 이용한 태양전지 효율이 한계에 이르러 이를 향상시키기 위한 노력이 다방면에서 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 넓은 밴드갭 직접형 반도체재료로서, 전기적, 열적, 광학적, 촉매 특성이 우수하고, 압전성이 크고 광투과성 및 형광성이 매우 우수하여, 현재 여러 전자사업 분야에서 사용될 뿐아니라, 태양전지분야에서도 최근 관심이 증대되고 있는, ZnO를 이용하여 $TiO_2$ 대체 전극재로서의 가능성을 고찰하였다. ZnO 슬러리는 유계 방법을 이용하여 제조하였고, 막은 닥터 블레이드(doctor blade)법에 의해 TCO 위에 형성되었다. 원료 분말 및 막의 형상은 FE-SEM에 의해 확인되었다. 형성된 막은 다양한 조건에서 소결하여, 최종적으로 샌드위치형 염료감응형 셀을 제조한 후 효율을 측정 비교하여 태양전지의 활성 전극 재료로서 적정한 ZnO 조건을 예측할 수 있었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.2
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• pp.227-233
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• 2009

Recently, dye-sensitized solar cell (DSSC), one of the solar cells, has been widely investigated. Studies on DSSCs can be classified into 4 fields such as $TiO_2$ nanocrystalline materials, dyes, electrolytes and conductive plate. In this work, $TiO_2$ nanoparticles for dye adsorption were synthesized, and added into the photo-electrode paste with different phosphor types and contents. Then, the influence of phosphor additives on the conversion efficiency of DSSCs was investigated. It was found that the maximum conversion efficiency was 8.81% when 0.5% of YAG phospher having the particle size of 400 nm was used.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.23 no.3
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• pp.221-228
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• 2014

In this study, we evaluated the efficiency of the dye-sensitized solar cell, through an analysis of the amount of energy and solar radiation according to the season. Solar array was installed next to a greenhouse in Gyeongsang National University (Latitude : N $35^{\circ}$ 9' 9.20", Longitude : E $128^{\circ}$ 5' 44.90", Altitude : 52 m), over a period of four months between August 2012 and February 2013, and solar radiation and generated electrical energy was measured and compared. The values was the greatest in October, showing that the vertical solar radiation on panel area was about 1,013.03MJ and the amount of generated power was about 4.87 kWh. The lowest values were obtained in November, showing that the vertical solar radiation on the panel area was about 755.25MJ and the amount of generated power was about 3.34 kWh. The average efficiency values were 3.12% in August, 2.60% in October, 2.39% in November, and 2.23% in February, respectively. Results of the study would be used as basic data when applying dye-sensitized solar cells to greenhouses in the future.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.2
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• pp.175-180
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• 2011

In this study, the $TiO_{2}/V_{2}O_{5}$ hybrid semiconductors were prepared by mixing $TiO_{2}$ and $V_{2}O_{5}$, and a subsequent smash process to reduce the recombination of electron and improve the efficiency of solar cells. Dye-sensitized solar cells were constructed using the resultant hybrid semiconductor, and their electrochemical properties were also investigated. The photocurrent-voltage curve obtained with the cells indicated a significant increase in the efficiency from 2.9 to 5.7% by the factor of 2 compared to the result obtained only with $TiO_{2}$. It is believed that the introduction of $V_{2}O_{5}$ effectively transport electrons in the $TiO_{2}$ conduction band to FTO glass and suppress recombination with the dye and/or the electrolyte, thus yielding an efficient performance of the dye sensitized solar cell. The impedance values also indicated a decrease of resistance in the interface of $TiO_{2}$/dye/electrolyte supporting the constructive contributions of the smashed $TiO_{2}/V_{2}O_{5}$ hybrid semiconductors for the efficiency.

• 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.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.262-262
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• 2014

$TiO_2$는 다공성 물질로써 많은 염료를 흡착할 수 있고 염료감응형 태양전지에서 전자의 이동 통로가 된다. $TiO_2$ 전극을 사용하였을 때 효율이 얼마나 되는지를 Solar simulator의 데이터 값을 통해 확인할 수 있다.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.