n- 및 p-type 염료감응태양전지의 광감응 염료구조 최적화

국문 초록 (Abstract)

1991년 스위스의 M. Grätzel교수가 발표한 염료감응 태양전지는 차세대 태양전지로 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 새로운 형태의 에너지원으로서 상당한 관심을 끌고 있다.
본 연구에서는 차세대 염료감응 태양전지에 들어가는 여러 가지 소재 분야 중에서 빛을 흡수하여 전자가 생성되는 가장 핵심적인 소재인 유기염료합성 연구를 진행하였다.
본 연구는 전자밀도가 풍부해 electron doner로써 널리 사용하고 있는 Tripenylamine을 이용한 electron brige, electron acctepter를 적절히 배치 함으로서 효율을 극대화 하는 실험을 진행하였고, 그 외에 염료감응형 태양전지에 사용되는 전해질 부분에서 Iodine을 이용한 액체전해질과, polymer를 이용한 준 고체 전해질을 이용하여 특성평가를 진행 하였다.
그 외에 높은 구동 전압을 위해 구조적인 hybrid형 p-,n- 염료감응태양전지를 제작하기 위해 p-형 염료감응형 태양전지가 필요로 하다. 그래서 p-형 반도체인 NiO를 이용하여 전극을 형성하였고 구조에 적절한 염료를 합성하는 연구를 진행하였다.
그 결과 n-형 염료감응태양전지 에서는 Triphenylamine을 이용하고, 액체 및 준 고체 전해질을 적용한 연구에서는 안정성과 효율을 확보하는 연구를 진행 할 수 있게 되었고,p-형 염료감응태양전지는 높은 구동전압을 형성 할 수 있는 전극과 염료를 확보 할 수 있는 연구를 진행하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 3
• II. 태양 전지 연구 개발 5
• 2-1. 태양전지 연구 배경 9
• 2-1-1. 태양광 및 태양에너지 9
• 2-1-2. 태양광 발전 11
• 2-2. 태양전지 종류 14
• 2-2-1. 태양전지의 역사 14
• 2-2-2. 태양전지의 에너지 변환 효율 16
• 2-3. 태양전지의 국내외 개발동향 16
• 2-3-1. 국외 개발동향 16
• 2-3-2. 국내 개발동향 17
• 2-4. 염료감응 태양전지 원리 22
• 2-4-1. 염료감응 태양전지의 구조와 구성물질 23
• 2-4-2. n-형 염료감응형 태양전지의 작동원리 30
• 2-4 -3. p-형 및 hybrid염료감응 태양전지의 원리 34
• III. 실험 35
• 3-1. 기기분석 장비 35
• 3-1-1. 핵 자기 공명 분광 분석 35
• 3-1-2 흡수 파장에 따른 양자 효율 측정 분석 35
• 3-2.소자 제작방법 36
• 3-2-1. 기판세척 36
• 3-2-2. Doctor blading 방법을 통한 광전극의 형성 36
• 3-2-3. 염료 흡착 37
• 3-2-4. 대전극의 형성 38
• Chapter1. Triphenylamine 유기염료를 이용한 n-형 염료감응태양 전지 소자 최적화 39
• 3-C1-1. Triphenylamine 염료합성 39
• 3-C1-2.준 고체 전해질 제조 40
• Chapter2. p-형 염료감응태양전지용 염료개발 및 소자향상기술 42
• 3-C2-1.p-형 염료감응태양전지용 염료개발 42
• Ⅳ. 실험 결과 44
• Chapter1. Triphenylamine 유기염료를 이용한 n-형 염료감응태양 전지 소자 최적화 44
• 4-C1-1. 액체 전해질을 이용한 유기염료 특성평가 44
• 4-C1-2. 준 고체 전해질을 이용한 유기염료 특성평가 47
• Chapter2. p-형 염료감응태양전지용 염료개발 및 소자향상기술 50
• 참고문헌 54
• Abstract 58