Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.2
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pp.182-187
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2024
Currently, the most developed new energy source is solar energy. Because solar power is installed outside, it is exposed to many pollutants. Pollutants are causing the characteristics of solar energy to deteriorate. Therefore, this study aims to develop a water-repellent coating to prevent contamination of solar modules. Silica and Titania materials are mainly used as water-repellent coating materials. In this study, it was based on silica and the contact angle characteristics were measured according to the change in the amount of silica and ammonia water added and the number of coatings. As a result of the measurement, it was confirmed that the contact angle was more than 60 degrees when 0.5 mol of TEOS was added to 50 mL and 0.15 M when 1 mL of ammonia water was added to 296.47 ml of distilled water. And it was confirmed that the contact angle improved when the number of coatings was applied twice. A water-repellent coating material was applied to low iron tempered glass used to protect dye-sensitized solar cell modules. The characteristics of the module were measured after spraying DI-Water on low-emission tempered glass with a water-repellent coating. As a result of the measurement, the efficiency of the module without application, the efficiency of the module coated once, and the module coated twice were 4.87%, 4.90%, and 4.91%, respectively. It was confirmed that the efficiency of the module increased by applying water-repellent coating. As a result of this study, it is determined that the water-repellent coating material will help improve solar power generation efficiency and lifespan by being self-cleaning and non-reflective.
Nanocrystalline $TiO_2$ spherical particle (NP) with a dimension of 5 ${\times}$ 5.5 nm and several nanorods (NR) with different aspect ratios (diameter ${\times}$ length: 5 ${\times}$ 8.5, 4 ${\times}$ 15, 4 ${\times}$ 18 and 3.5 ${\times}$ 22 nm) were selectively synthesized by a solvothermal process combined with non-hydrolytic sol-gel reaction. With varying the molar ratio of TTIP to oleic acid from 1:1 to 1:16, the NRs in the pure anatase phase were elongated to the c-axis direction. The prepared NP and NRs were applied for the formation of nanoporous $TiO_2$ layers in dye-sensitized solar cell (DSSC). Among them, NR2 ($TiO_2$ nanorod with 4 ${\times}$ 15 nm) exhibited the highest cell performance: Its photovoltaic conversion efficiency (${\eta}$) of 6.07%, with $J_{sc}$ of 13.473 mA/$cm^2$, $V_{oc}$ of 0.640 V, and FF of 70.32%, was 1.44 times that of NP with a size of 5 ${\times}$ 5.5 nm. It was observed from the transient photoelectron spectroscopy and the incident photon to current conversion efficiency (IPCE) spectra that the $TiO_2$ films derived from NR2 demonstrate the longest electron diffusion length ($L_e$) and the highest external quantum efficiency (EQE).
We have designed and synthesized three Zn(II)-porphyrin derivatives, such as Zn(II) porphyrin ([G-0]Zn-P1) and aryl ether-typed dendron substituted Zn(II)-porphyrin derivatives ([G-1]Zn-P1 and [G-1]Zn-P-CN1). Their chemical structures were characterized by 1H-NMR, FT-IR, UV-vis absorption, EI-mass, and MALDI-TOF mass spectroscopies. Their electrochemical properties were studied by cyclic voltammetry measurement. These Zn(II)-porphyrin derivatives have been used to fabricate dye-sensitized solar cells (DSSCs) based on solid polymeric electrolytes as dye sensitizers and their device performances were evaluated by comparing with that of a standard Ru(II) complex dye. [G-1]Zn-P-CN1 showed the enhanced power conversion efficiency than those of other porphyrin derivatives, as expected. Short-circuit photocurrent density (Jsc), open-circuit voltage (Voc), fill factor (FF), and power conversion efficiency (η) of solid-typed DSSC for [G-1]Zn-P-CN1 were evaluated to be Jsc = 11.67 mA/cm2, Voc = 0.51 V, FF = 0.46, and η = 2.76%, respectively.
Ki, Hyun-Chul;Kim, Seon-Hoon;Kim, Doo-Gun;Kim, Tae-Un;Hong, Kyung-Jin;So, Soon-Yeol
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.11
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pp.902-905
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2012
This study is explore the photoelectric conversion change of dye-sensitized solar cells with surface treatment of the conductive substrate. gases of FTO surface treatment were $N_2$, and $O_2$. Treatment conditions of surface were gas flux from 25 sccm to 50 sccm and RF power were from 25 W to 50 W. Treatment time and pressure were fixed 5 min and 100 mtoor. The best sheet resistance and surface roughness were obtained by $O_2$ 50 sccm and 50 W and that result were 7.643 ${\Omega}/cm^2$ and 17.113 nm, respectively. The best efficiency result was obtained by $O_2$ 50 sccm and 50 W and that result of Voc, Jsc, FF and efficiency were 7.03 V, 14.88 $mA/cm^2$, 63.75% and 6.67%, respectively.
A new type of solid and gel-state ionics based on siloxane pyridinium iodides was synthesized and used as electrolytes in dye-sensitized solar cells. The resulting electrolytes were characterized by $^1H$ NMR spectroscopy, TGA and diffusion coefficient. The synthesized siloxane pyridinium iodide electrolytes have characteristics of different chain length of siloxane moieties. The ion conductivities were given 2.7-3.2 S/cm. Among the three SiDPIs based electrolytes, DSSC employing the SiDPI2 gives an open circuit voltage of 0.704 V, a short-circuit current of 15.85 $mA/cm^2$ and conversion efficiency of 6.8% under light intensity of 100 $mW/cm^2$. In addition, the performance of the DSSCs showed relatively reasonable compared with the propylpyridinium iodide (PPI) electrolyte.
Mesoporous titanium dioxide ($TiO_2$) thin films were prepared using poly(vinyl chloride)-graft-poly(N-vinyl pyrrolidone) (PVC-g-PVP) as a templating agent via sol-gel process. Grafting of PVC chains from PVC backbone was done by atom transfer radical polymerization (ATRP) technique. The successful grafting of PVP to synthesize PVC-g-PVP was checked by fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and gel permeation chromatography (GPC). The carbonyl group interaction of PVC-g-PVP graft copolymer with $TiO_2$ was confirmed by FT-IR. The porous morphologies of the $TiO_2$ films genereated after calcination at $450^{\circ}C$ was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The mesoporous $TiO_2$ films with 580 nm in thickness were used as a photoelectrode for solid state dye sensitized solar cell (DSSC) and showed an energy conversion efficiency of 1.05% at 100 $mW/cm^2$.
Kim, Soo-Kyoung;Kim, Jin-Kyoung;Choi, Seok-Won;Kim, Byung-Man;Hong, Na-Yeong;Kim, Hee-Je
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.1505-1506
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2011
염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)의 FTO 표면에 compact layer를 형성시켜 직접적인 마찰에 의한 전자의 재결합을 줄일 수 있다. 따라서 광전극에서의 compact layer의 효과를 최대화하기 위하여 $TiCl_4$ 용액에 acetic acid를 첨가하여 특성변화를 측정하였다. UV-Vis 분광기, I-V 특성곡선, EIS 분석장비를 이용하여 검토한 결과, UV-Vis 분광분석을 통해서 acetic acid를 첨가한 compact layer의 투과도가 현저하게 높아진 것을 확인하였다. 이 결과는 $TiCl_4$ 처리에 의하여 compact layer를 구성하고 있는 $TiO_2$ 입자의 응집현상이 개선되므로 표면특성이 향상되었기 때문이다. Acetic acid를 첨가한 compact layer가 입자응집으로 인한 표면저항의 감소를 유발하여, 전자의 이동이 원활해진 것을 내부 임피던스 분석을 통하여 확인하였다. Compact layer에 의해 재결합이 감소하여 효율이 향상된 것을 I-V 특성곡선을 분석하여 확인하였다.
Building Integrated Photovoltaic (BIPV) is one of the best ways to generate electric power using the solar energy, which is clean and inexhaustible energy resources. The most of BIPV modules have the form of GtoG (Glass to Glass) photovoltaic in building applications. Degradation leading to failure in photovoltaic modules is very important factor in BIPV modules. This paper analyzed the performance of various BIPV modules through outdoor exposure tests. Performance of three BIPV modules(c-Si type, a-Si type and DSSC type) with three installation angles influenced by sun light, outdoor temperature, and wind velocity was monitored and analyzed. As a result, c-Si type BIPV module outperforms other BIPV modules(a-Si type). In terms of power efficiency of the module, the installed angle of $45^{\circ}$ is better than others(90 degree, 0 degree). In addition, more realistic data of various BIPV system performance could be available through the field test and integrated building test. In this study, relationship of the BIPV system is identified module's installation angle, power generation, architectural performance, etc.
In this review, we have investigated the effect of $TiO_2$-based blocking layers (t-BLs), deposited on a transparent conductive oxide (TCO)-coated glass substrate, on the photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The t-BL was deposited using spin-coating or sputtering technique, and its thicknesses were varied to study the influence of the thin $TiO_2$ layer in between transparent conducting glass and nanocrystalline $TiO_2$ (nc-$TiO_2$). The DSSC with the t-BL showed the improved adhesion and the suppressed charge recombination at a TCO glass substrate than those without the t-BL, which led to the higher conversion efficiency.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.346.1-346.1
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2014
Porous nano crystalline $TiO_2$ is currently used as a working electrode in a dye-sensitized solar cell (DSSC). The conventional working electrode is comprised of absorption layer (particle size:~20 nm) and scattering layer (particle size:~300 nm). We inserted window layer with 10 nm particle size in order to increase transmittance and specific surface area of $TiO_2$. The electrochemical impedance spectroscope analysis was conducted to analysis characterization of the electronic behavior. The Bode phase plot and Nyquist plot were interpreted to confirm the internal resistance caused by the insertion of window layer and carrier lifetime. The photocurrent that occurred in working electrode, which is caused by rise in specific surface area, increased. Accordingly, it was found that insertion of window layer in the working electrode lead to not only effectively transmitting the light, but also increasing of specific surface area. Therefore, it was concluded that insertion of window layer contributes to high conversion efficiency of DSSCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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