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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최형욱
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 가천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
초록· 키워드
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염료감응형 태양전지는 투명전극, 광전극, 염료, 전해질, 상대전극으로 구성이 되어있으며 이들이 닿아 있는 각 계면에서는 전자의 손실이 일어난다.
본 연구는 이러한 전자의 재결합을 막아 염료감응형 태양전지의 효율을 개선하기위해 ZnO를 2가지 형태의 buffer layer로 제작 하였다. 염료감응형 태양전지의 투명전극과 전해질 사이 계면에 3.4eV의 큰 band gap 에너지를 가지며 뛰어난 전자 이동도로 차세대 염료감응형 태양전지의 전극물질로 주목받는 ZnO를 passivating layer 으로 증착시킴 으로써 전자의 재결합을 방지 하였고, ZnO passivating layer는 FTO 투명전극 위에 Spin coating법을 사용하여 박막을 성장시키고, 소성 온도, 코팅 횟수, ZnO의 농도에 변화를 주었으며, TiO2에 ZnO를 도핑하여 ZnO coated TiO2를 제작함으로써 염료감응형 태양전지의 효율 증대를 관찰하였다.
제작된 ZnO 전자 passivating layer는 ZnO의 코팅조건에 따른 광 임피던스가 각각 다르게 변하는 것을 FE-SEM을 통하여 관찰하였으며, 태양전지의 광 임피던스를 EIS 장비를 사용하여 측정하였다. 스핀코팅을 통해 0.2M의 Zinc acetate농도로 5회 코팅, 500℃소성을 거친 박막이 광전변환효율이 5.98%로 가장 높은 수치를 보였으며, 0.03M의 Zinc acetate후처리로 최대 광전변환효율이 6.61%로 올라갔다. 이러한 실험을 통해 ZnO는 passivating layer로서 높은 광전기적 특성을 보여 염료감응형 태양전지의 소재로서 높은 응용가능성이 있음을 본 연구로 확인 할 수 있었다.
본 연구는 이러한 전자의 재결합을 막아 염료감응형 태양전지의 효율을 개선하기위해 ZnO를 2가지 형태의 buffer layer로 제작 하였다. 염료감응형 태양전지의 투명전극과 전해질 사이 계면에 3.4eV의 큰 band gap 에너지를 가지며 뛰어난 전자 이동도로 차세대 염료감응형 태양전지의 전극물질로 주목받는 ZnO를 passivating layer 으로 증착시킴 으로써 전자의 재결합을 방지 하였고, ZnO passivating layer는 FTO 투명전극 위에 Spin coating법을 사용하여 박막을 성장시키고, 소성 온도, 코팅 횟수, ZnO의 농도에 변화를 주었으며, TiO2에 ZnO를 도핑하여 ZnO coated TiO2를 제작함으로써 염료감응형 태양전지의 효율 증대를 관찰하였다.
제작된 ZnO 전자 passivating layer는 ZnO의 코팅조건에 따른 광 임피던스가 각각 다르게 변하는 것을 FE-SEM을 통하여 관찰하였으며, 태양전지의 광 임피던스를 EIS 장비를 사용하여 측정하였다. 스핀코팅을 통해 0.2M의 Zinc acetate농도로 5회 코팅, 500℃소성을 거친 박막이 광전변환효율이 5.98%로 가장 높은 수치를 보였으며, 0.03M의 Zinc acetate후처리로 최대 광전변환효율이 6.61%로 올라갔다. 이러한 실험을 통해 ZnO는 passivating layer로서 높은 광전기적 특성을 보여 염료감응형 태양전지의 소재로서 높은 응용가능성이 있음을 본 연구로 확인 할 수 있었다.
목차
- 표 목 차그 림 목 차국 문 초 록제 1 장 서 론 1제 2 장 이론적 배경 42.1 염료감응형 태양전지 42.1.1 태양전지의 작동원리 42.1.2 염료감응형 태양전지의 개요 72.1.3 염료감응형 태양전지 구성 및 원리 82.1.4 ZnO를 이용한 염료감응형 태양전지 102.1.5 염료감응형 태양전지의 특성평가 142.2 Passivating layer 182.3 Coating 192.3.1 Coating technique 192.3.2 Spin coating 192.3.3 Dip coating 21제 3 장 실험 방법 및 측정 223.1 ZnO Sol 제작 223.2 ZnO Passivating layer의 제조 223.3 ZnO coated TiO2 광전극 제작 233.4 염료감응형 태양전지 셀 제작 253.4.1 상대전극 제작 253.4.2 염료감응형 태양전지 셀 제작 253.5 ZnO Passivating layer와 완성된 셀의 특성 평가 273.5.1 분석 장비 27제 4 장 실험 결과 및 고찰 294.1 ZnO Passivating layer의 소성온도에 따른 제조 294.1.1 소성온도에 따른 ZnO 박막의 특성 294.1.2 염료감응형 태양전지 효율 특성 분석 314.2 ZnO Passivating layer의 코팅횟수에 따른 제조 334.2.1 ZnO passivating layer 코팅횟수에 따른 특성 334.2.2 염료감응형 태양전지 효율 특성 분석 354.3 ZnO Passivating layer의 농도에 따른 제조 374.3.1 ZnO Passivating layer의 농도에 따른 특성 374.3.2 염료감응형 태양전지 효율 특성 분석 394.4 ZnO coated TiO2 의 ZnO 농도에 따른 제조 414.4.1 ZnO coated TiO2 의 ZnO 농도에 따른 특성 414.4.2 염료감응형 태양전지 효율 특성 분석 43제 5 장 결 론 45참 고 문 헌영 문 초 록감 사 의 글
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