• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.52-56
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• 2006

Some of factors affecting photo-conversion efficiency of dye sensitized solar cells (DSCs) are discussed in terms of $TiO_2$ electrodes. The first topic is on the surface modification of $TiO_2$ nano-particles, which is associated with electron traps on the surface of $TiO_2$ nano-particles. The surface is modified with dye molecules under pressurized $CO_2$ atmosphere to increase the surface coverage of $TiO_2$ nano-particles with dye molecules. This increases Jsc because of an increase in the amount of dye molecules and a decrease in the amount of trapping sites on $TiO_2$ nano-particles. In addition, the decrease in the amount of trap sites increases Voc because decreases in Voc are brought about by the recombination of $I_2$ molecules with electrons trapped on the $TiO_2$ surfaces. Selective staining for tandem cells is proposed. The second topic is on the contact between a $SnO_2$/F transparent conductive layer (TCL) and nano-particles. Polishing the TCL surfaces with silica nano-particles increases the contact, resulting in Jsc increases. The third topic is the fabrication of ion-paths in $TiO_2$ layers. Electro-spray coating of $TiO_2$ nano-particles onto TCL is shown to be effective for fabricating ion-paths in $TiO_2$ layers, which increases Jsc.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1100-1101
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• 2015

In this work, the effect of addition of acetylacetone on microstructure and quality of nanoporous $TiO_2$ photo-electrodes was studied in dye-sensitized solar cells (DSCs) and structure and electrical properties of fabricated cells were investigated. From the results, the DSCs fabricated with acetyl acetone showed highest photovoltaic performances. This behavior may be attributed to paste agglomeration decrease and interconnection and bonding improvement between $TiO_2$ particles. Furthermore, the most favorable dye absorption time results to be 10h: exceeding this time a decrease in efficiency is observed despite the increasing amount of dye absorption. The $TiO_2$ photo-electrode prepared under the conditions of acetylacetone ratio of 15% and dye absorption time of 10hr showed the better photovoltaic performance ($J_{sc}=12.48mA/cm^2$, $V_{oc}=0.69V$, ff=0.68, ${\eta}=5.86%$).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.175-175
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• 2013

염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSC)에서 투명전극(Transparent Conducting Oxide; TCO)으로 사용되는 ITO, FTO의 경우 자원의 희소성과 고온에 취약하며 취성과 같은 단점 등이 있다. Graphene은 단원자층의 얇은 물질로써 우수한 전도도와 투과도, 고강도와 고탄성의 특성들을 가진다. 이러한 특성들을 가지는 Graphene을 기존의 투명전극을 대체하여 DSSC의 작업전극에 적용 하였다. 본 실험에서 사용된 그래핀 시트는 근적외선을 source로 하는 RTA (Rapid Thermal Annealing)장비에 탄화수소 기반의 gas를 주입하여 Ni위에 성장시켰으며, 습식방법인 용액Etching 방식을 사용하여 유리판 위에 전사시켰다. 전사된 Graphene 투명전극의 전기적 특성과 광학적 특성을 평가하기 위해 4 point probe, FT-IR, 마이크로 Raman분광법, 광학현미경 및 투과도를 측정하여 평가 하였다. 전사된 Graphene 투명전극을 염료감응형 태양전지 작업전극에 적용하여, DSSC소자를 제작하고, Solar Simulator로 광전변환효율 및 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 기존의 FTO로 만든 DSSC와 비교하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.128-132
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• 2021

본 논문에서는 표면 Texturing 방법 중 습식 에칭법을 이용하여 태양전지에 사용되는 전극의 표면을 거칠게 처리하였고, 표면 처리 후 TiO2 산화물 반도체를 사용한 염료 감응 태양전지를 제작하였다. 표면 처리된 전극을 에칭 시간에 따른 분광특성을 측정 분석하였으며, 에칭 시간에 따라 제작한 TiO2 염료 감응 태양전지의 전기적 특성을 평가함으로써 표면 처리에 따른 태양전지의 효율 향상에 관한 연구를 진행하였다. 결과적으로 전극 표면을 10분간 에칭 처리한 태양전지의 경우 기존 효율과 비교하였을 때, 약 27.46[%] 개선됨을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제21권2호
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• pp.162-168
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• 2010

최근에 염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)의 에너지 변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질 속의 산화/환원되는 요오드 이온($I_3^-/I^-$)과의 재결합(recombination)을 방지하기 위하여 발생된 광전자를 효율적으로 $TiO_{2}$ 전극을 통해 이동시키는 방법에 관한 연구가 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 재결합을 방지하기 위하여, 졸-겔(sol-gel)법으로 합성한 보헤마이트(bohemite) 졸을 이용하여 $TiO_{2}$ 전극에 비해 높은 에너지 밴드갭(band-gap)을 가지고 있는 $Al_2O_3$가 코팅된 이중층의 다공질 나노 $TiO_{2}$ 전극을 제조하고 염료감응형 태양전지에 응용하였다. 특히, 다양한 입자의 크기가 조절된 보헤마이트 졸을 통해 최고의 에너지 변환 효율을 가진 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 광전극 제조 조건을 조사하였다. 입자 크기 100 nm 보헤마이트 졸로부터 제조한 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 전극이 순수 $TiO_{2}$로 제조한 광전극 층(7.5%)에 비해 높은 에너지 변환 효율(9.0%)을 보였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권1호
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• pp.172-176
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• 2009

The nature and morphology of titanium dioxide films play a significant role in determining the overall efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSCs). In this work, the preparation of nanostructured titania particles by sol-gel method (SG-$TiO_2$) and its characterization were investigated for the application of DSSCs. The samples were characterized by XRD, XPS, FE-SEM, BET and FT-IR analysis. The energy conversion efficiency of SG-$TiO_2$ was approximately 8.3 % under illumination with AM 1.5 (100 mW/$cm^2$) simulated sunlight. DSSCs made of SG-$TiO_2$ nanocrystalline films as photoanodes achieved better energy conversion efficiency compared to those prepared using commercially available Degussa P25.

• 전기학회논문지
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• 제60권2호
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• pp.344-348
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• 2011

A layer of $TiO_2$ thin film less than ~200nm in thickness, as a blocking layer, was deposited by 13.56 MHz radio frequency magnetron sputtering method directly onto the anode electrode to be isolated from the electrolyte in dye-sensitized solar cells (DSCs). This is to prevent the electrons from back-transferring from the electrode to the electrolyte ($I^-/{I_3}^-$). The presented DSCs were fabricated with working electrode of F:$SnO_2$(FTO) glass coated with blocking $TiO_2$ layer, dye-attached nanoporous $TiO_2$ layer, gel electrolyte and counter electrode of Pt-deposited FTO glass. The effects of blocking layer were studied with respect to impedance and conversion efficiency of the cells. The, electrochemical impedances of DSCs using this electrode were $R_1$: 13.9, $R_2$: 15.0, $R_3$: 10.9 and $R_h$: $82{\Omega}$. The $R_2$ impedance related by electron movement from nanoporous $TiO_2$ to TCO showed lower than that of normal DSCs. The photo-conversion efficiency of prepared DSCs was 5.97% ($V_{oc}$: 0.75V, $J_{sc}$: 10.5 mA/$cm^2$, ff: 0.75) and approximately 1% higher than general DSCs sample.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권8호
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• pp.1311-1316
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• 2007

To develop photo-sensitizers for dye-sensitized solar cells (DSCs) used in harvesting sunlight and transferring solar energy into electricity, we synthesize novel Ru(II) polypyridyl dyes and describe their characterization. We also investigate the photo-electrochemical properties of DSCs using these sensitizers. New dyes contain chromophore unit of dafo (4,5-diazafluoren-9-one) or phen-dione (1,10-phenanthroline-5,6-dione) instead of the nonchromophoric donor unit of thiocyanato ligand in cis-[RuII(dcbpy)2(NCS)2] (dcbpy = 4,4'-dicarboxy- 2,2'-bipyridine) coded as N3 dye. For example, the photovoltaic data of DSCs using [RuII(dcbpy)2(dafo)](CN)2 as a sensitizer show 6.85 mA/cm2, 0.70 V, 0.58 and 2.82% in short-circuit current (Jsc ), open-circuit voltage (Voc), fill factor (FF) and power conversion efficiency (Eff), which can be compared with those of 7.90 mA/ cm2, 0.70 V, 0.53 and 3.03% for N3 dye. With the same chelating ligand directly bonded to the Ru metal in the complex, the CN ligand increases the Jsc value by double, compared to the SCN ligand. The extra binding ability in these new dyes makes them more resistant against ligand loss and photo-induced isomerization within octahedral geometry.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권1호
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• pp.105-109
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• 2016

We prepared a working electrode (WE) with a blocking layer (BL) containing 0 ~ 0.5 wt% Ag nano powders to improve the energy conversion efficiency (ECE) of dye sensitized solar cell (DSSC). FESEM and micro-Raman were used to characterize the microstructure and phase. UV-VIS-NIR spectroscopy was employed to determine the adsorption of the WE with Ag nano powders. A solar simulator and a potentiostat were used to confirm the photovoltaic properties of the DSSC with Ag nano powders. From the results of the microstructural analysis, we confirmed that Ag nano powders with particle size of less than 150 nm were dispersed uniformly on the BL. Based on the phase and adsorption analysis, we identified the existence of Ag and found that the adsorption increased when the amount of Ag increased. The photovoltaic results show that the ECE became 4.80% with 0.3 wt%-Ag addition compared to 4.31% without Ag addition. This improvement was due to the increase of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of the BL resulting from the addition of Ag. Our results imply that we might be able to improve the efficiency of a DSSC by proper addition of Ag nano powder to the BL.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4925-4929
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• 2015

염료감응형 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비하여 가격 경쟁력이 우수하고 안정성이 뛰어나다는 장점으로 인하여 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 투명 전도막이 없는 염료감응형 태양전지에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 저가형 고효율 염료감응형 태양전지의 구현을 위하여 후막의 다공질 티타늄 전극을 제작하고 특성을 개량코자 하였다. 티타늄 전극의 특성을 평가하기 위하여 FESEM 및 J-V 특성을 평가하였다. 티타늄 전극의 두께를 50nm에서 200nm까지 증가시킨 결과 광전류 밀도의 급격한 변화없이 FF에 주로 영향을 미침을 알 수 있었으며, 티타늄 전극을 활용한 최적 효율의 염료감응형 태양전지의 조건은 150nm 임을 확인할 수 있었다.