• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.316-316
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• 2010

Six metal-free organic dyes having thiophene (1), benzene-thiophene (2), thiophene-benzene (3), thiophene-pyridine(4), thiophene-thiophene (5), and pyridine (6) linkers between 9,9-dimethylfluorenyl terminal group and $\alpha$-cyanoacrylic acid anchor were synthesized. Among them, organic dye 5 showed the longest ${\lambda}}max$ value (424 nm) in UV-Vis absorption spectrum, better incident monochromatic photon-to-current conversion efficiency (IPCE), highest short circuit photocurrent density (JSC, 9.33 mA2/cm2), and highest overall conversion efficiency ($\eta$, 3.91%).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.310.2-310.2
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• 2013

For enhancement of dye-sensitized solar cell performance, TiO2 blocking layer has been used to prevent recombination between electron and hole at the conducting oxide and electrolyte interface. In solid state dye-sensitized solar cells, it is necessary to fabricate pin-hole free TiO2 blocking layer. In this work, we deposited the TiO2 blocking layer on conducting oxide by atomic layer deposition and compared the efficiency. To compare the efficiency, we fabricate solid state dye-sensitized solar cell with using CuSCN as hole transport material. We see the efficiency improve with 40nm TiO2 blocking layer and the TiO2 blocking layer morphology was characterized by SEM. Also, we used this blocking layer in TiO2/Sb2S3/ CuSCN solar cell.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.57-62
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• 2011

염료 감응 태양 전지(Dye-Sensitized Solar Cells: DSSCs)의 에너지 변환효율은 $TiO_2$ 전극의 입자 크기, 구조 및 표면 형태에 의존한다. 높은 비표면적을 갖는 나노 크기의 아나타제 $TiO_2$는 많은 염료를 흡착할 수 있어 변환효율을 증가 시킨다. 또한 전극 내부에서 태양광의 산란을 증가 시키면, 염료가 태양광을 흡수하는 양이 증가하여 효율이 증가할 수 있다. 수열 합성법으로 합성한 $TiO_2$ 분말의 크기는 15-25 nm이고, 결정상은 구형의 anatase 상이다. 0.4 ${\mu}m$의 $TiO_2$ 산란입자를 합성한 나노 크기의 $TiO_2$ 분말에 혼합하여 전극을 제조하고, DSSCs를 제작한 후 변환효율을 측정하였다. 10% 의 산란 입자가 포함된 DSSCs는 단락전류 3.51 mA, 개방전압 0.79 V, 곡선인자 0.619로 6.86%의 변환 효율을 나타 내었다. 산란 입자의 영향으로 단락전류밀도는 11% 증가하였고, 효율은 0.77% 증가하였다. 산란 입자가 포함되지 않은 DSSCs 보다 산란 입자가 전극으로 들어온 태양광을 산란시켜 전자-홀 쌍의 생성을 증가 시키고, 전자가 전극을 따라 이동하는 경로가 감소하여 효율이 증가하였다. 10% 이상의 산란 입자는 전극 내부에 입자 크기의 큰 기공을 증가 시켜 효율이 감소하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권2호
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• pp.65-71
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• 2016

본 연구에서는 나노 입자 적층 시스템(Nano Particle Deposition System, NPDS)을 이용하여 전기변색소자의 작동 전극을 적층하고 또한 염료 감응 태양전지의 반도체 층으로 사용되는 $TiO_2$층 및 전기변색소자의 이온 저장 층으로 사용되는 Antimony Tin Oxide(ATO) 층을 제작하였다. NPDS는 상온 건식 분말 적층법으로 노즐을 통하여 초음속으로 가속된 분말의 높은 에너지를 이용하여 기판에 적층하는 새로운 개념의 건식 적층 방법이다. 본 연구에서 코팅된 물질의 두께는 전기변색소자의 투과율에 영향을 끼치는데, 이는 표면 프로파일 측정법(surface profiling method)으로 측정하였으며, 적층된 $TiO_2$와 ATO 및 복합 층의 미세 구조를 확인하기 위해 SEM을 이용한 분석을 진행하였다. 한편 염료 감응 태양전지의 광 변환 효율은 솔라 시뮬레이터로 분석하였다. 또한 UV-visible spectrometer와 power source를 이용하여 630 nm 대역에서 전기 변색 소자가 갖는 투과도 변화와 낮은 전압에서의 작동 및 변색 횟수를 측정하였으며, 결과적으로 상기 과정을 거쳐 제작되고, 측정된 염료 감응 태양전지 - 전기 변색 통합 구조 소자를 자체 제작한 에너지 하베스팅 시스템과 연결하여 통합 구조 소자 내 태양전지의 전압 발생을 통해 자체 구동이 가능한 전기 변색 소자 시스템 제작에 성공하였다. NPDS를 통해 제작된 변색 소자의 경우, 최대 49%의 투과도 변화와 500회 작동에서 C-V curve를 유지함을 측정하여 성능과 내구성을 입증하였고, 통합 소자 내 태양 전지의 광 변환 효율은 최대 2.55%로 측정되었으며, 통합 소자 내 변색 소자의 경우 최대 26%의 투과도 변화를 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제20권9호
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• pp.483-487
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• 2010

To fabricate $TiO_2$ nanoparticle-based dye sensitized solar cells (DSSCs) at a low-temperature, DSSCs were fabricated using hydropolymer and ZnO nanoparticles composites for the electron transport layer around a low-temperature ($200^{\circ}C$). ZnO nanoparticle with 20 nm and 60 nm diameter were used and Pt was deposited as a counter electrode on ITO/glass using an RF magnetron sputtering. We investigate the effect of ZnO nanoparticle concentration in hydropolymer and ZnO nanoparticle solution on the photoconversion performance of the low temperature fabricated ($200^{\circ}C$) DSSCs. Using cis-bis(isothiocyanato)bis(2,20 bipyridy1-4,40 dicarboxylato) ruthenium (II) bis-tetrabutylammonium (N719) dye as a sensitizer, the corresponding device performance and photo-physical characteristics are investigated through conventional physical characterization techniques. The effect of thickness of the ZnO photoelectrode and the morphology of the ZnO nanoparticles with the variations of hydropolymer to ZnO ratio on the photoconversion performance are also investigated. The morphology of the ZnO layer after sintering was examined using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). 60 nm ZnO nanoparticle DSSCs showed an incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) value of about 7% higher than that of 20 nm ZnO nanoparticle DSSCs. The maximum parameters of the short circuit current density ($J_{sc}$), the open circuit potential ($V_{oc}$), fill factor (ff), and efficiency ($\eta$) in the 60 nm ZnO nanoparticle-based DSSC devices were 4.93 mA/$cm^2$, 0.56V, 0.40, and 1.12%, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.64.1-64.1
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• 2010

The morphology of mesoporous $TiO_2$ films plays an important role in the operation of a DSSC. For example, the energy conversion efficiency of DSSCs with well-organized mesoporous $TiO_2$ films is much higher than those with traditional films possessing a random morphology. In previous research, well-organized mesoporous $TiO_2$ films have mainly been synthesized using an amphiphilic block copolymer, e.g., a poly(ethylene oxide) (PEO)-based template. A graft copolymer is more attractive than a block copolymer due to its low cost and the ease with which it can be synthesized. In this work, we provide the first report on the successful synthesis of well-organized mesoporous $TiO_2$ films templated by an organized graft copolymer as a structure directing agent. Well-organized mesoporous $TiO_2$ films with excellent channel connectivities were developed via the sol gel processusing an organized PVC-g-POEM graft copolymer synthesized by one-pot ATRP. The careful adjustment of copolymer composition and solvent affinity using a THF/$H_2O$/HCl mixture was used to systematically vary the material structure. The influence of the material structure on solar cell performance was then investigated. A solid-state DSSC employing both the graft copolymer templated organized 700 nm-thick $TiO_2$ films and graft copolymer electrolytes exhibited a solar conversion efficiency of 2.2% at 100 $mW/cm^2$. This value was approximately two-fold higher than that attained from a DSSC employing a random mesoporous $TiO_2$ film. The solar cell performance was maximized at 4.6% when the film thickness was increased to $2.5{\mu}m$. We believe that this graft copolymer-directed approach introduces a new and simple route toward the synthesis of well-organized metal oxide films as an alternative to a conventional block copolymer-based template.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.1-7
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• 2017

염료감응형 태양전지 촉매층으로 CoSi의 신뢰성을 확인하기 위해 전자빔증착기를 이용하여 100 nm-Co/300 nm-Si/quartz의 적층구조를 형성하고, $700^{\circ}C$-60분의 진공열처리하여 약 350 nm-CoSi를 형성하였다. 이때 잔류 Co를 제거하기 위해 $80^{\circ}C$-30%의 황산처리를 진행하였다. 또한 비교를 위해 100 nm-Pt/glass 상대전극을 준비하였다. CoSi 상대전극이 채용된 DSSC 소자의 신뢰성을 확인하기 위해 $80^{\circ}C$ 온도조건에서 0, 168, 336, 504, 672, 840시간동안 유지하였다. 이들을 채용한 DSSC 소자의 광전기적 특성을 분석하기 위해 solar simulator와 potentiostat을 이용하였다. CoSi 상대전극의 촉매활성도, 미세구조, 그리고 조성 분석을 확인하기 위해 CV, FE-SEM, FIB-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 시간에 따른 에너지변환효율 결과, Pt와 CoSi 상대전극 모두 에너지변환효율이 504시간까지는 유지되다가 672시간 경과 후 처음의 50%로 감소하는 특성을 보였다. 촉매활성도 분석 결과, 시간이 지남에 따라 Pt와 CoSi 상대전극 모두 촉매활성도가 감소하여 각각 64%, 57%의 촉매활성도를 보였다. 미세구조 분석 결과, CoSi층은 전해질에 대한 안정성은 우수하였으나, 하부 쿼츠 기판과 CoSi층의 접촉면에 스트레스가 집중되어 국부적으로 크렉이 형성되며, 궁극적으로 ${\mu}m$급의 박리현상을 확인하였다. 따라서 CoSi 상대전극은 실리사이드화 되는 과정에서 잔류응력 때문에 열화가 일어나므로 신뢰성의 확보를 위해서는 이러한 잔류응력의 대책이 필요하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.60.1-60.1
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• 2010

Chemically functionalized plant oils such as acrylated epoxidized soybean oil (AESO) and maleinized acrylated epoxidized soybean oil (MAESO) were used as new bio-based binders for $TiO_2$ electrodes of dye-sensitized solar cells (DSSC). More porous networks and larger porosities were fabricated on the $TiO_2$ films using plant oil binders due to the larger number of functionalities, in comparison with the film using polyethylene glycol (PEG). The charge-transfer resistance in the $TiO_2$ films was considerably shrunk due to the reduced impurity states. The short circuit photocurrent (Isc) and the open circuit photovoltage (Voc) of the cell using plant oil binders increased and the conversion efficiency improved significantly.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.736-740
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• 2013

In this study, the influence of electrochemical properties by mixing Tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) and ammonium hydroxide (NH4OH) electrode on the dssc. The titanias were prepared using a sol-gel method by mixing Tetrabutylammonium hydroxide and Ammonium hydroxide. The $TiO_2$ nanopowder prepared by sol-gel methode, and to improve the distributed properties of $TiO_2$ nanopowder, the TBAOH and NH4OH was added. The I-V values of cells show that the Tetrabutylammonium has 6.51% efficiency.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.7.2-7.2
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• 2011

Photoelectrochemical solar cells such as dye-sensitized cells (DSSCs), which exhibit high performance and are cost-effective, provide an alternative to conventional p-n junction photovoltaic devices. However, the efficiency of such cells plateaus at 11~12%, in contrast to their theoretical value of 33%. The majority of research has focused on improving energy conversion efficiency of DSSC by controlling nanostructure and exploiting new materials in photoelectrode consisting of semiconducting oxide nanoparticles and a transparent conducting oxide electrode (TCO). In this presentation, we introduce monodisperesed TiO2 nanoparticles prepared by forced hydrolysis method and their superiority as photoelectrode materials was characterized with aids of optical and electrochemical analysis. Inverse opal-based scattering layers containing highly crystalline anatase nanoparticles are also introduced and their feasibility for use as bi-functional light scattering layer is discussed in terms of optical reflectance and charge generation properties as a function of optical wavelength.