염료 감응형 태양전지(DSSC)의 에너지 효율 증대 방안 연구

소개글

[졸업논문] 염료감응형 태양전지(DSSC)의 에너지 효율 증대 방안 연구

목차

제1장 서론
1.1 태양전지의 최근 동향 ․․․․․․․․․․․ 5
1.2 태양전지의 제조 방식에 따른 분류 ․․․․․․․․․․․ 5
1.2.1 DSSC의 특징 ․․․․․․․․․․․ 6
1.2.1.1 에너지 변환 효율 측정법 ․․․․․․․․․․․ 6
1.2.2 DSSC의 구조 ․․․․․․․․․․․ 7
1.2.3 DSSC의 동작 원리 ․․․․․․․․․․․ 8
1.2.4 DSSC의 구성 요소 ․․․․․․․․․․․ 9
1.2.4.1 광 감응 염료 ․․․․․․․․․․․ 9
1.2.4.2 전해질 및 용액 ․․․․․․․․․․․ 11
1.2.4.3 전도성 기판 ․․․․․․․․․․․ 11
1.2.4.4 전해질의 regeneration을 하는 금속 대전극․․․․․․․․․ 12
1.2.4.5 나노구조의 반도체 film ․․․․․․․․․․․ 13

제2장 TiO2대체 물질 ZnO ․․․․․․․․․․․ 14
2.1 ZnO의 특성 ․․․․․․․․․․․ 14
2.2 ZnO에 TiO2와 SnO2표면 처리 실험 ․․․․․․․․․․․ 15
2.3 ZnO 전극 표면처리 방법 ․․․․․․․․․․․ 16
2.4 표면 처리 결과 ․․․․․․․․․․․ 16
2.4.1 TiO2 표면처리 결과 ․․․․․․․․․․․ 17
2.4.2 SiO2 표면처리 결과 ․․․․․․․․․․․ 17
2.5 ZnO 광전특성 (두께) ․․․․․․․․․․․ 19

제3장 에너지 변환 효율 증대 ․․․․․․․․․․․ 22
3.1 염료의 길이에 의한 효율 증대 ․․․․․․․․․․․ 22
3.1.1 실험 방법 ․․․․․․․․․․․ 22
3.1.2 실험 결과 ․․․․․․․․․․․ 22
3.2 seed _badtags 변형 ․․․․․․․․․․․ 24
3.2.1 실험 방법 ․․․․․․․․․․․ 24
3.2.2 실험 결과 ․․․․․․․․․․․ 25
3.3 ZnO nanorod particle ․․․․․․․․․․․ 25
3.3.1 실험 방법 ․․․․․․․․․․․ 26
3.3.2 실험 결과 ․․․․․․․․․․․ 27

제4장 결론 ․․․․․․․․․․․ 30
summary ․․․․․․․․․․․ 31

Reference ․․․․․․․․․․․ 32

본문내용

제1장 서론
1.1 태양전지의 최근 동향
태양열 에너지(solar energy)는 태양이 비치는 곳이면 어디에서나 태양열 발전 장치를 설치하여 전기를 얻을 수 있다. 현재 제일 큰 비중을 차지하는 화석연료를 이용한 발전 방식과는 다르게 대기오염이나 소음, 진동 등의 공해가 전혀 없는 발전 시스템이다. 연료의 수송과 저장에 따른 문제가 없으며 전지의 수명이 길고 설치 공사가 쉬운 장점이 있다. 태양열 발전 시스템은 전 세계가 동참하고 있으며 현재 대한민국 정부도 주요 정책의 중의 하나인 저탄소 녹색성장(green growth)의 취지와 부합한다. 정부가 추진하는 이 정책은 탄소를 줄여가는 사회구현, 에너지 자립도 향상, 녹색경제기반 조성의 분야에서 태양열 에너지가 큰 몫을 담당할 것이다.
태양열 발전 시스템의 분류 방식에는 상용 전력계통의 연계 유무에 따라 독립형 태양열 발전 시스템, 계통 연계형 태양열 발전 시스템, 복합형 태양열 발전 시스템으로 나눌 수 있다. 또한 태양의 추적 정도에 따라 추적형 시스템, 반고정형 시스템, 고정형 시스템으로도 분류가 가능하다. 이러한 분류 방식은 베이스로 두고 재료에 따라서 결정질 실리콘 태양전지(crystalline silicon solar cell), 박막형 태양전지(Thin film solar cell), 염료 감응형 태양전지(Dye-sensitized solar cell)로 분류 할 수 있다. 무공해 에너지로서 실리콘 태양전지는 에너지 변환효율이 높지만 높은 생산비용으로 인해 시장 확대가 어렵다.
이에 따라 염료 감응형 태양전지(DSSC)가 상대적으로 고 에너지 효율을 나타내고 저렴한 제조원가로 인해 가격 경쟁력이 있다고 보고되고 있다.

1.2 태양전지의 제조 방식에 따른 분류
태양전지는 크게 무기 태양전지와 유기 태양전지 두 가지로 분류할 수 있다. 무기 태양전지는 n형, p형 반도체를 이용하여 제조된 태양전지로 구성 물질이 실리콘, 화합물반도체와 같이 무기소재로 이루어져 있다. 유기 태양전지는 n형 반도체 산화물 전극에 염료를 흡착시킨 DSSC와 유기 고분자 물질을 이용하여 제작하는 유기분자(donor-acceptor)형 태양전지로 나눌 수 있다.

참고 자료

(1) 그린에너지의 이해와 태양광발전시스템 유춘식
(2) 태양전지공학 이준신
(3) 고체전해질 염료감응형 태양전지 개발 (II) 한국 에너지기술연구원
(4) Effects of dye adsorption on the electron transport properties in ZnO-nanowire dye-sensitized solar cells
Jih-Jen Wu외 4명
Department of Chemical Engineering, National Cheng Kung University
(5) Preparation and characterization of ZnO nanofibers by using electrospun PVA/zinc acetate composite fiber as precursor
Xinghua Yang외 4명
Department of Chemistry, Northeast Normal University
(6) Dye-sensitized Solar Cell Based on ZnO Nanorod Arrays
Patcharee Charoensirithavorn 외 1명
Institute of Advanced Energy, Kyoto University
(7) Dye-sensitized solar cells using ZnO nanotips and Ga-doped ZnO films
Hanhong Chen1 외 4명
Department of Electrical and Computer Engineering, Rutgers University
(8) Efficient dye-sensitized solar cells using electrospun TiO2 nanofibers as a light harvesting layer
Surawut Chuangchote 외 2명
Institute of Advanced Energy, Kyoto University, Gokasho
(9)Ch