• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.5
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• pp.355-358
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• 2011

As a II-IV compound semiconductor, ZnO has a wide band gap of 3.37 eV with transparent properties. Due to this transparent properties, ZnO materials can be also employed as the transparent conducting electrode materials. Recently, rapid progress has been made in the field of DSSC (dye sensitized solar cell)area. Therefore, strong demands have been required for the transparent electrodes with low temperature processing and cheap cost. In this paper, we will prepare ZnO thick films on the PET substrates for the electrode applications. We will investigate the structural and microstructure properties through the XRD, and SEM analysis, respectively. Also, we will study the electrical of specimens to apply the conducting electrode.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1297-1298
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• 2007

염료 감응형 태양전지(DSSC)의 개발 이후 많은 연구와 실험이 상용화를 위한 대면적화에 중점을 두고 진행되고 있다. 대면적화에 대한 대부분의 연구에서 그리드 전극을 넣고 내부적으로 직, 병렬 구조를 조합해 확장 시키는 방법을 채택하고 있지만, 그리드 전극을 넣음으로써 발생하는 손실, 즉 실링 공정의 어려움으로 발생하는 전자의 손실과 제작 공정상에 있어서의 복잡한 절차 및 그에 따라 소요되는 시간 등을 감안할 때 이는 그리 효과적이지 못하다고 할 수 있다. 면적이 작은 여러 셀을 외부에서 연결시켜 대면적화 시켰을 때 그 효과에 대해서 알아보고, 동일한 면적의 대면적화 된 단일 셀과 비교, 그 결과를 분석해 보았다. 그 결과, 우리는 동일한 면적을 가지고 있는 대면적의 단일 셀보다 여러 셀의 병렬 조합으로 이루어진 것이 더 좋은 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 유효면적 $8cm^2$을 가지는 셀을 외부적으로 연결시켜 대면적화 시켰을 때 그 효과에 대해서 알아보고 실험하였다. 하나의 모듈을 만들기 위해 직 병렬의 다양한 조합을 시도하여 직렬 연결이 많이 된 모듈일수록 이를 다시 병렬로 연결했을 때 전류의 손실을 많이 줄일 수 있다는 결론을 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.75.1-75.1
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• 2010

Dye sensitized solar cells(DSSCs) have been extensively studied due to their various advantages such as low production cost, colorful design, and eco-friendly process. Long optical path length is one of the most effective method to improve light harvest efficiency for DSSCs. Multi-layered $TiO_2$ nano-structured film with scattering layer has been studied to generate scattering effect by many researchers. It was expected that the difference of refractive index between $TiO_2$ particles and glass frit would generate the light scattering effect and provide the long optical path length. Therefore, to enhance the scattering effect, the frits of $Bi_2O_3-B_2O_3$-ZnO glass system that has the different refractive index were added to $TiO_2$ pastes in this study. First of all, the absorbance and haze factor of $TiO_2$ electrode with dyes and the refractive index of glass frit and $TiO_2$ were measured, respectively. To study the effect of frits, the efficiencies of DSSCs added glass frit and without glass frit were compared. Our results showed slightly higher efficiency with the different absorbance and haze factor of $TiO_2$ and glass frit. It was considered that the light scattering effect would be improved with adding frits to $TiO_2$ paste. Our preliminary studies will be useful for increasing efficiency of DSSCs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.51-51
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• 2011

1991년 스위스연방기술원(EPFL) 화학과 교수 Michae Gratzel이 발명한 염료감응 태양전지 (DSSC)는 값싼 원료와 저가공비 면에서 가장 경쟁력 있는 기술의 하나로 큰 기대를 받고 있다. 염료감응 태양전지의 특징은 전극기판의 재료나 염료를 바꿈으로서 형상이나 색체에 다양성을 갖도록 할 수 있다. 일반적인 염료감응 태양전지의 원리는 태양광이 염료 분자에 흡수, 염료는 여기상태가 되어 전자를 n형 반도체인 $TiO_2$의 전도대로 흘리고, 전자는 TCO전극으로 이동하여 외부 부하에 전기 에너지를 전달하고 상대전극으로 이동, 염료는 $TiO_2$에 전달한 전자 수만큼 전해질로부터 전자를 공급 받아 원래의 상태로 돌아가게 되는 원리에 의하여 발전된다. 전해질로는 $I^-/I_3^-$와 같이 산화-환원 종으로 구성되어 있으며, $I^-$ 이온의 source로는 LiI, NaI,이미다졸리움 요오드 등이 사용되며, $I_3^-$는 이온은 $I_2$를 용매에 녹여 생성시킨다. 전해질 매질은 acetonitrile과 같은 액체 또는 PVdF와 같은 고분자가 사용될 수 있다. 액체형의 경우 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 움직여 염료의 재생을 원활하게 도와주기 때문에 높은 에너지 변환 효율이 가능하지만, 전극 간의 접합이 완벽하지 못할 경우 누액의 문제를 가지고 있다. 반면, 고분자를 매질로 채택할 경우에는 누액의 염료는 없지만 산화-환원 종의 움직임이 둔화되어 에너지 변환 효율에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 따라서 고분자 전해질을 사용할 경우에는 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 전달 될 수 있도록 설계하는 것이 필요하다. 본 연구는 염료감응 태양전지에서 가장 큰 문제가 되고 있는 고체 전해질의 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 전달 될 수 있도록 dimethylsulfoxide solvent 에 녹말 일정량을 녹여 Starch-$I_2$ complex 를 시켜주므로, 광 전압{\cdot}{\cdot}$전가 증가되었으며, 전지의 안정성이 향상되었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.19 no.1
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• pp.50-53
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• 2009

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were synthesized on different substrates (bare Si and $SiO_2$/Si substrate) to investigate dye-sensitized solar cell (DSSC) applications as counter electrode materials. The synthesis of MWNTs samples used identical conditions of a Fe catalyst created by thermal chemical vapor deposition at $900^{\circ}C$. It was found that the diameter of the MWNTs on the Si substrate sample is approximately $5{\sim}10nm$ larger than that of a $SiO_2$/Si substrate sample. Moreover, MWNTs on a Si substrate sample were well-crystallized in terms of their Raman spectrum. In addition, the MWNTs on Si substrate sample show an enhanced redox reaction, as observed through a smaller interface resistance and faster reaction rates in the EIS spectrum. The results show that DSSCs with a MWNT counter electrode on a bare Si substrate sample demonstrate energy conversion efficiency in excess of 1.4 %.

• Elastomers and Composites
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• v.47 no.1
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• pp.2-8
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• 2012

In this study, in order to develop renewable bio-based nanocomposites, multi-functional nanocomposites from soybean resins (AESO, MAESO) and nanoclay were prepared. Photoelectrodes for environmental friendly dye-sensitized solar cell using soybean resin were also prepared. Organo-modified nanoclay was directly dispersed in functionalized soybean resins after mixing with styrene as a comonomer and radical initiator was used to copolymerize the nanocomposites. The observed morphology was a mixture of intercalated/exfoliated structure and the physical properties were improved by adding nanoclay. A nanocomposite using MAESO, which added COOH functional group to the soybean resin, showed better dispersibility than AESO composites. Ultrasonic treatment of the nanocomposites also improved the physical properties. Nanoporous $TiO_2$ photoelectrode was also prepared using soybean resins as a binder, after acid-treatment of $TiO_2$ surface using nitric acid. Dye-sensitized solar cells were prepared after adsorbing dye molecules on it. The $TiO_2$ photoelectrode prepared using soybean binder had high current density because of increased surface area by improved dispersibility. The photoelectrochemical properties and conversion efficiency of the solar cell were significantly improved using the soybean binder.

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.11 no.6
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• pp.525-529
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• 2017

As a photoconductive material with a high X-ray sensitivity, many researches about mercury iodide has been carried out to substitute for amorphous selenium. However, it has many limitations in commercialization because of the high leakage current. In this study, we fabricated $HgI_2$ unit-cells with mixed silicon oxide($SiO_2$) and titanium oxide($TiO_2$) to reduce a high leakage current and we evaluated an electrical properties of the fabricated unit-cells. As a result, we confirmed that both mixtures were effective in reduing the leakage current of the $HgI_2$ and x-ray sensitivity were significantly increased in fabricated $HgI_2-TiO_2$ unit-cell.

• Macromolecular Research
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• v.17 no.12
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• pp.963-968
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• 2009

Liquid crystal (LC; E7 and/or ML-0249)-embedded, poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-co-HFP)-based, polymer electrolytes were prepared for use in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The electrolytes contained 1-methyl-3-propylimidazolium iodide (PMII), tetrabutylammonium iodide (TBAI), and iodine ($I_2$), which participate in the $I_3^-/I^-$ redox couple. The incorporation of photochemically stable PVdF-co-HFP in the DSSCs created a stable polymer electrolyte that resisted leakage and volatilization. DSSCs, with liquid crystal(LC)-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolytes between the amphiphilic ruthenium dye N719 absorbed to the nanocrystalline $TiO_2$ photoanode and the Pt counter electrode, were fabricated. These DSSCs displayed enhanced redox couple reduction and reduced charge recombination in comparison to that fabricated from the conventional PVdF-co-HFP-based polymer electrolyte. The behavior of the polymer electrolyte was improved by the addition of optimized amounts of plasticizers, such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). The significantly increased short-circuit current density ($J_{sc}$, $14.60\;mA/cm^2$) and open-circuit voltage ($V_{oc}$, 0.68 V) of these DSSCs led to a high power conversion efficiency (PCE) of 6.42% and a fill factor of 0.65 under a standard light intensity of $100\;mW/cm^2$ irradiation of AM 1.5 sunlight. A DSSC fabricated by using E7-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolyte exhibited a maximum incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of 50%.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.469-469
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• 2011

고효율 염료감응형 태양전지(DSSC, Dye-Sensitized Solar Cell)의 구현을 위해서 유용한 방법중 하나는 정렬된 기공 (pore)을 $TiO_2$막 내에 형성시키는 것이다. 메조포러스 (mesoporous) $TiO_2$막은 dip coating이나 spin coating과 같은 방법으로 주로 증착되고 있으며, P123이나 F127과 같은 amphiphilic triblock copolymer를 메조포러스 구조를 만들기 위한 뼈대로 사용하고 있다. 또한, 이렇게 생성된 구조에서 amphiphilic triblock copolymer는 열처리 공정을 통하여 쉽게 제거될 수 있다. 고효율 태양전지를 구현하는 또 다른 방법으로는 패턴 된 기판을 사용하는 것이다. 패턴 된 기판은 빛의 반사를 억제하여 흡수율을 높이는 역할을 한다. 그러나 패턴 된 기판 위에서 메조포러스 $TiO_2$막의 형성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 spin coating 방법으로 패턴 된 Si (111) 기판 위에 메조포러스 $TiO_2$를 성장하고 그 미세구조를 분석하였다. 패턴 된 기판은 nanosphere lithography(NSL) 법으로 mask를 증착한 후 건식 식각 (dry etching) 공정을 통해서 제작되었으며, 마스크와 불순물 등 은 초음파 세척 등으로 제거되었다. 메조포러스 $TiO_2$막은 1-propanol, P123, titanium isopropoxide와 HCl을 섞어 만든 용액으로 1 cm${\times}$1 cm 기판 위에 3000 rpm과 4000 rpm으로 각각 증착하였으며, 5일 동안 4도에서 에이징한 후 350도에서 3시간 열처리하였다. 이렇게 형성한 메조포러스 막의 형상과 미세구조적 특성이 주사전자현미경(SEM, scanning electron microscope), X-선 회절(XRD, X-ray diffraction) 등을 이용하여 연구되었다. 특히, 증착 조건에 따른 메조포러스 $TiO_2$박막의 형성 기구에 관한 고찰이 진행되었다. 나아가, $TiO_2$박막과 패턴 사이에 형성되는 계면 구조에 관한 연구를 투과전자현미경을 이용하여 진행하였다.