반응공학 Nano Dye-sensitized Solar Cell

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[반응공학] Nano Dye-sensitized Solar Cell.hwp

목차 1. 서론 2. 이론적 배경 2.1. 염료 감응형 태양전지 2.1.1. 염료 감응형 태양전지의 원리 2.1.2. 염료 감응형 태양전지의 구성 2.1.3. 염료 감응형 태양전지의 특성 평가 2.2. 솔-젤(sol-gel) 법 2.3. 수열합성법 2.4. TiO2 에어로젤 2.4.1. 초임계 상태 2.4.2. 초임계 건조(Supercritical drying) 공정 3. TiO2 제조과정 3.1. TiO2 콜로이드 제조 3.2. 초임계 건조를 이용한 TiO2 에어로젤 제조 3.3. 수열합성법을 이용한 TiO2 나노와이어 제조 3.4. TiO2 나노입자의 특성분석 4. 경제성 및 향후전망 4.1. DSSC 주요 연구 국가 및 단체 4.2. 현재의 기술수준 및 양산계획 4.3. 전력생산량으로 본 DSSC의 미래 4.4. DSSC 와 SSC의 비교 및 경제성 분석 5. 참고문헌 본문 염료 감응형 태양전지는 반도체 접합형 태양전지와는 달리, 고체/액체 접합의 광전 기화학형이며 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍 (electron-hole pair)을 생성할 수 있 는 감응성 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주된 구성 재료 로 하는 광전기 화학적 태양전지이다. Fig. 2.2. 에서는 염료감응 태양전지가 작동하 는 과정을 나타내는데 태양광이 전지에 입사되면 광양자(photon)는 먼저 염료 분자 에 의해 흡수 된다. 염료는 태양광 흡수에 의해 활성화하고 전자는 HOMO (Highest occupied molecular orbital)에서 LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital)로 여기 되고 이 전자는 산화물 반도체인 TiO2의 전도대로 확산한다. 이 전 자는 다시 투명 산화물 전도막 (Transparentconductive oxide, TCO)의 페르미 에너 지 레벨로 확산되어 전자가 회로를 따라서 흘러가고, 한편으로 활성화에 의해 산화 한 염료는 발생한 정공을 전해질에 전달하고 전해질에 있는 요오드에 의하여 환원 된다. 산화된 요오드 이온은 백금촉매를 통하여 전자를 공급받아 다시 환원한다. 이 러한 전자 순환 회로를 이용하여 포톤에너지를 전기에너지로 전환시키는 메커니즘 에 의해 전류가 발생하게 된다. 이에 따라 전지의 개방회로 전압은 TiO2의 페르미 에너지 (fermi level) 준위와 전해질의 산화 환원 준위의 차이가 결정 한다. 염료 감 응형 태양전지가 작동하는 과정을 요약하면 다음과 같다. Electrons of dye exited by solar energy adsorption (1) Ru 2+ ⇒ e -(TiO 2 )+Ru 3+ at dye (2) Electrons transfer from dye to FTO via TiO2 (3) 참고문헌 5. 참고문헌 1. B. O'egan and M. Gr tzel, Nature, 353, 737 (1991). 2. M. Gr tzel, Nature, 414, 338 (2001). 3. K. Hara, Y. Tachibana, Y. Ohga, A. Shinpo, S. Suga, K. Sayama, H.Sugihara, and H. Arakawa, Solar Energy materials and Solar cells, 77, 89 (2003). 4. F. L. Qiu, A. C. Fisher, and A. B. Walker, Electro chemistry J. Korean Ind. Eng. Chem., 20, 2, (2009). 5. C. J. Barbe, F. Arendse, P. Comte, V. Shiklover, and M. Gratzel, J.Am.Ceram. Soc., 80, 3157 (1997). 6. A. Kay and M. Gr tzel, Low cost photovoltaic modules based on dye sensitized nano crystalline titanium diioxide and carbon powder, SolarEnergy materials and Solar Cells, 44, 99-117, (1996). 7. Y. V. Pleskov, Solar Energy Conversion. A photo electrochemical Approach Springer Verlag Berlin heidelberg, (1990) 8. M. K. Nazeeruddin, A. Kay, R. Humpbry-Baker, E. Miiller, P. Liska, N. Vlachopoulos, and, M. Graatzel, J. Am. Chem. Soc., 115, 6382 (1993). 9. M. Gra1tzel, Inorg. Chem., 44, 6841 (2005). 10. J. H. Lee, D. K. Lim and J. S. Lee, Principle of solarcell , 182-186, 홍릉과학 출판사 (2005). 11. Exarhos GJ, Zhou X-D. Discurvey-based design of transparent conducting Oxide film. Thin Solid Films. 515(18), 7. 25-52, (2007). 12. Goto K, Kawashima T, Tanabe N, Heat-resisting TCO films for PV cell.Solar Energy Materials and Solar Cells. 90(19-19), 3251-60, (2006). 13. 염료 감응 나노결정 태양전지, 박남규, 세라미스트 10권, 1호, 45-52, 2007 14. 수열합성법으로 제조한 아나타제형 TiO2 나노입자를 이용한 염료 감응형 태양전지 제조, 박유식, 인하대학교 대학원 세라믹공학과, 2010 키워드 반응공학, Nano, Dyesensitized, Dye, Solar