• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.1283-1284
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• 2008

염료감응형 태양전지는 투명성과 광입사각 둔감성 등의 장점을 바탕으로 미래 태양전지 시장을 주도할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이러한 염료감응형 태양전지의 실용화를 위해서는 고효율 연구뿐만 아니라 대면적화를 통한 용량의 증대 연구도 요구된다. 본 연구에서는 금속 재료로 염료감응형 태양전지 내에 그리드 전극을 삽입함으로써 전자 및 홀의 이동 개선과 확산 이동의 최소화에 의한 손실 감소를 통해 효율 향상을 시도했다. 또한, 투명전극의 레이저 식각을 통해 염료감응형 태양전지의 내부 저항 중 큰 비중을 차지하는 투명전극의 표면 저항도 줄이고자 했다. SEM을 통해 투명전극의 식각 상태를 확인하고, radio frequency 스퍼터를 통해 그리드 전극을 증착한 결과, 기존 셀보다 향상된 출력전류 및 fill factor를 얻을 수 있었고, 약 1%의 효율 증가를 확인할 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.13 no.1
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• pp.48-57
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• 2013

This paper presents a power management system of the dye-sensitized solar cell (DSSC) for ubiquitous sensor network (USN) applications. The charge pump with a luminance-controlled oscillator regulates the load impedance of the DSSC to track the maximum power point (MPP) under various light intensities. The low drop-out regulator with a hysteresis comparator supplies intermittent power pulses that are wide enough for USN to communicate with a host transponder even under dim light conditions. With MPP tracking, approximately 50% more power is harvested over a wide range of light intensity. The power management system fabricated using $0.13{\mu}m$ CMOS technology works with DSSC to provide power pulses of $36{\mu}A$. The duration of pulses is almost constant around $80{\mu}s$ (6.5 nJ/pulse), while the pulse spacing is inversely proportional to the light intensity.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2008.10a
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• pp.205-210
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• 2008

Titanium-doped indium oxide (ITiO) films were prepared on soda-lime glass substrate using a magnetic null discharge (MND) sputter source. The ITiO thin films containing 10wt.% Ti showed the minimum resistivity of $\rho=5.5{\times}10^{-3}{\Omega}-cm$. The optical transmittance increases from 70% at 450 nm to 80% at 700 nm in visible spectrum. Photoelectron peaks for In 3d, Ti 2p, O 1s and C1s were detected for the ITiO film in the binding energy range of 0 to 1100 eV. The surface roughness of the sample showed a change from 10 nm to 50 nm. The ITiO film used for TCO layer of DSCs exhibited an energy conversion efficiency of about 3.8% at light intensity of 100 mW/$cm^2$.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2007-2009
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• 2005

염료감응형 태양전지에 대한 연구 분야에서 다공질 산화물 전극이나 염료 및 전해질 연구에 비해, 상대전극에 대한 연구는 상대적으로 미비한 상태이다. 또한 일반적으로 사용되고 있는 고가의 백금 상대전극을 대체하면서도 촉매 특성이 우수한 새로운 상대전극에 대한 연구의 필요성이 요구된다. 본 연구에서는 우수한 신소재로서 높은 전기전도도 및 전자방출 특성 그리고 높은 표면적을 지니고 있어 전자기기 분야의 다방면에 이용되고 있으며, 최근 대량생산 기술의 개발에 따라 가격이 급격히 하락하고 있는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)을 이용하여 상대전극을 제조하였다. 이 탄소나노튜브 상대전극을 이용하여 단위 셀을 만들고, 유사 태양광 하에서의 전지의 광전 특성을 측정하였다. 이를 바탕으로 탄소나노튜브 상대전극이 염료감응형 태양전지의 특성 및 수명 안정화에 미치는 영향을 백금 상대전극의 광전 특성과 비교하여 탄소나노튜브의 상대전극으로써의 가능성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.328-328
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• 2007

$SnO_2$ has a high potential for electric and electronic applications. We have anodized pure tin metal and nano porous tin oxide film was obtained on pure Sn. Nano porous tin oxide were grown by anodization in nonaqueous-base electrolytes at different potentials between 5 V and 100 V. Pore size of ~100nm was observed by FE-SEM. Pore sizes as a function of applied voltage and anodizing time were characterized. We obtained nano porous tin oxide film having an uniform pore size at low temperature. High specific surface area of $SnO_2$ will be very useful for gas sensor, lithium battery, and dye sensitized solar cell.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1293-1294
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• 2007

태양전지는 대표적인 결정질 실리콘 태양전지를 비롯해 다양한 종류가 있지만 모두 입사광의 광량이나 광도에 출력이 의존한다는 점은 공통적이다. 이는 입사광의 에너지를 받아 염료 분자의 여기를 통해 전자를 생산하는 염료감응형 태양전지의 매커니즘에도 적용되는 것이다. 즉, 입사광의 광도나 광량의 값이 클수록 염료감응형 태양전지는 더 높은 출력전력을 생산한다는 의미이다. 본 연구에서는 투명성 때문에 입사광의 투과도가 높은 염료감응형 태양전지의 특성에 착안해 상대전극에 금속박막을 sputtering함으로써 입사광의 반사율을 증가시켜 입사된 광의 에너지를 더 효과적으로 활용할 수 있는 방법을 시도했다. 금속박막의 재료로 니켈, 백금, 은을 대상으로 실험한 결과, 금속박막을 sputtering 하지 않은 경우에 비해 전체적으로 염료감응형 태양전지의 효율이나 전력면에서 개선된 결과를 얻었고 그 중 백금 반사막을 입힌 셀로부터 최대 24.4%의 투과도 감소를 비롯, 11.5%의 출력전력의 증가와 0.4%의 효율 상승을 이끌어냈다.

• 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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1241-1242
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• 2007

전세계가 고유가 시대로 들어서면서 각국은 에너지 확보에 전력을 기울이고 있다. 이에 대체 에너지 개발이 미래의 중요한 과제로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지의 대안으로 주목받고 있는 염료감응형 태양전지를 다루어 보았다. 유효면적 $8cm^2$의 염료감응형 태양전지의 직병렬 조합을 이용하여 DSSC 모듈을 만들어 얻은 출력을 전력변환 시킴으로써 상용전원을 얻고자 하였다. 염료감응형 태양전지모듈을 만들기 위해 먼저 DSSC의 단위 셀을 최적화 시키고 이를 실제 광원에서 다양한 직병렬 연결 시도 끝에 모듈로부터 약 5.7V, 3A의 출력을 얻을 수 있었다. 이를 Boost converter를 이용하여 전압을 12V까지 승압하고 이 출력을 고속 스위칭 소자인 MOSFET을 이용하여 스위칭한 Push-pull converter에서 DC 310V까지 승압시켰다. 그리고 그 출력을 DSP를 이용한 20[kHz]의 PWM신호를 만들어 제어한 결과, AC 220V의 상용전원을 얻었다. 그리고 이 전원을 부하에 연결하여 그 동작 특성을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.310-310
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• 2010

Electronic and photovoltaic characteristics of two sensitizers (TA-BTD-CA and TA-BTD-St-CA), composed of a different $\pi$-conjugation in the linker group, have been investigated by theoretical and experimental methods. The electronic structure, transition dipole moment and oscillator strengths of two sensitizers have been scrutinized by using density functional theory (DFT) and time-dependent DFT (TD-DFT) method. The LUMO level and the oscillator strength of TA-BTD-St-CA was higher than that of TA-BTD-CA, which may facilitate the electron injection process as well as increase the absorption coefficient. The relative efficiencies of the electron injection from the excited sensitizer to nanocrystalline TiO2 and SnO2 films have also been investigated by nanosecond transient absorption spectroscopy. The relative electron injection efficiency of TA-BTD-St-CA exhibited similar injection efficiency for two different semiconductors. However, in the case of TA-BTD-CA sensitizer, electron injection into SnO2 was approximately three times larger than that into TiO2. This enhancement of electron injection of TA-BTD-CA for the SnO2 is due to the increment of the driving force caused by positive shift of conduction band of semiconductor, which was also confirmed from the investigation for the photovoltaic characteristics according to the electrolyte additive, such as LiI additive.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.75-75
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• 2011

Recently, dye-sensitized solar cell (DSSC) attracts great attention as a promising alternative to conventional silicon solar cells. One of the key components for the DSSC would be the nanocrystalline TiO2 electrode, and the control of interface between TiO2 and TCO is a highly important issue in improving the photovoltaic conversion efficiency. In this work, we applied various interfacial layers, and analyzed their effect in enhancing photovoltaic properties. In overall, introduction of interfacial layers increased both the Voc and Jsc, since the back-reaction of electrons from TCO to electrolyte could be blocked. First, several metal oxides with different band gaps and positions were employed as interfacial layer. SnO2, TiO2, and ZrO2 nanoparticles in the size of 3-5 nm have been synthesized. Among them, the interfacial layer of SnO2, which has lower flat-band potential than that of TiO2, exhibited the best performance in increasing the photovoltaic efficiency of DSSC. Second, long-range ordered cubic mesoporous TiO2 films, prepared by using triblock copolymer-templated sol-gel method via evaporation-induced self-assembly (EISA) process, were utilized as an interfacial layer. Mesoporous TiO2 films seem to be one of the best interfacial layers, due to their additional effect, improving the adhesion to TCO and showing an anti-reflective effect. Third, we handled the issues related to the optimum thickness of interfacial layers. It was also found that in fabricating DSSC at low temperature, the role of interfacial layer turned out to be a lot more important. The self-assembled interfacial layer fabricated at room temperature leads to the efficient transport of photo-injected electrons from TiO2 to TCO, as well as blocking the back-reaction from TCO to I3-. As a result, fill factor (FF) was remarkably increased, as well as increase in Voc and Jsc.