소개글
염료감응 태양전지용 고효율 염료 개발
목차
1. Instruction
2. Operation principle of the dye-sensitized solar cell (DSC)
3. DSC Organic dyes
4. DSC development system
5. conclusions
*References
본문내용
1. Instruction
최근 원유가격 급등과 온실가스 배출 관련 교도협약으로 인해 에너지 수입의존도가 높은 나라들은 미래의 에너지와 환경문제를 극복할 수 있는 신 재생에너지 개발 및 사용화가 절실한 상황이다. 현재 연구하고 있는 신 재생에너지 중 무한한 태양빛을 에너지원으로 하는 환경 친화적인 태양전지의 중요성이 부각되고 있다. 태양전지 제조기술은 태양전지 종류에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 크게 분류할 수 있으며, 현재 상용화되어 시판되고 있는 태양전지는 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지 등이 있고 또 다른 태양전지의 유형으로 1991년 스위스 Gratzel그룹에서 보고한 연료감응형 태양전지(Dye-sensitized Solar cell)연구는 1991년 나노 사이즈의 넓은 에너지 띠 간격(wide band gap : 3.2eV)를 같는 다공성 TiO2을 이용하여 nature 지에 전환효율 7,1%을 발표함으로써 본격화 되어 현재는 10%가 넘는 에너지 변환 효율을 나타내고 있다.
이런 고효율 염료감응형 태양전지의 핵심 재료는 크게 세 가지를 들 수있다.
1) 염료(dye)
2) 전해질(electrolyte)
3) 금속 산화물(metal oxide)
(중 략)
3. DSC Organic dyes
Grätzel 시스템의 유기금속 염료는 현재 염료감응형 태양전지 염료연구의 흐름상 여러 진화를 통해 3세대 염료 연구가 진행되고 있다고 볼 수 있고 또 지금도 진화에 진화를 거듭하고 있다고 볼 수 있다.
1 세대 염료:전하 분리(charge separation)와 전색체(pan- chromatic sensitizers) 개념.
2 세대 염료:1세대+소수성기를 이용한 안정성 향상 개념(젤 형태의 ionic liquid전해질사용)
3 세대 염료:2세대+π-Conjugation을 이용한 광흡수 향상 개념 염료감응형 태양전지가 기존의 상용 태양전지와 비교해 가장 큰 차이점은 가시광 영역에서 광흡수와 전하 분리(charge separation)의 과정을 분리한 것이다. 상기 광흡수 물질로서 가능한 염료와 넓은 band gap의 반도체 다공성 금속산화물의 개념들과 용이한 공정 조건들은 실제 태양전지 시장에 진입할 수 있는 매력적인 제조단가와 에너지 변환 효율을 제시하게 되었다.
참고 자료
References
A. Hinsch, J. M. Kroon, R. Kern, I. Uhlendorf, J. Holzbock, A. Meyer, and A. Ferber, J. Prog. Photovoltaics, 9, 425 (2001).
P. Wang, S. M. Zakeeruddin, J. E. Moser, M. K. Nazeeruddin,T. Sekiguchi, and M. Grätzel, Nat. Mater., 2, 402 (2003).
M. K. Nazeeruddin, A. Kay, I. Rodicio, R. HumphryBaker, E. Muller, P. Liska, and N. Vlachopoulos, J. Am.Chem. Soc., 115, 6382 (1993).
M. K. Nazeeruddin, P. Pechy, and M. Grätzel, Chem. Commun., 1705 (1997).
M. K. Nazeeruddin, P. Pechy, T. Renouard, S. M. Zakeeruddin,R. Humphry-Baker, P. Liska, L. Cevey, E. Costa, V. Shklover, L. Spiccia, G. B. Deacon, C. A. Bignozzi, and M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc., 123, 1613 (2001).
P. Wang, S. M. Zakeeruddin, J. E. Moser, R. HumphryBaker, P. Comte, V. Aranyos, Hagfeldt, M. K. Nazeeruddin, and M. Grätzel, Adv. Mater., 16, 1806 (2004).
P. Wang, C. Klein, R. Humphry-Baker, S. M. Zakeeruddin, and M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc., 127, 808 (2005).
D. Kuang, S. Ito, B. Wenger, C. Klein, J. E. Moser, R.Humphry-Baker, S. M. Zakeeruddin, and M. Grätzel, J. Am.Chem. Soc., 128, 4146 (2006).
T. Kitamura, M. Ikeda, K. Shigaki, T. Inoue, N. A. Anderson,X. Ai, T. Lian, and S. Yanagida, Chem. Mater., 16, 1806 (2004).
K. Hara, M. Kurashige, Y. Dan-oh, C. Kasada, A. Shinpo,S. Suga, K. Sayama, and H. Arakawa, New J. Chem., 27, 783 (2003).
D. P. Hagberg, T. Edvinsson, T. Marinado, G. Boschloo, A.Hagfeldt, and L. Sun, Chem. Commun., 2245 (2006).