염료감응형 태양전지(DSSC)

목차

1. 염료 감응형 태양전지의 향후 전망

2. 염료 감응형 태양전지의 구조와 원리

3. 염료 감응형 태양전지의 최신 연구개발 동향

4. 효율증대를 위한 우리의 생각

5. 결과 및 소감

6. 참고자료

본문내용

1. 염료 감응형 태양전지의 향후 전망

- 실리콘계 태양전지는 대형의 고가 제조 장비, 실리콘 원료 가격 및 설치 장소의 한계로 인해 실질적인 대체에너지원으로 경제성이 미진한 실정이다.

==> 태양전지의 대규모 사용화를 위한 방안으로 비록 효율이 낮더라도 전지의 제조 단가를 낮춰 초기 설치투자비 부담을 줄이는 방향으로써 [그림 1]의 유기소재 태양전지에 대한 연구가 지속되고 있다.


[그림 1]

- 이 중 염료 감응형 태양전지는 기존의 무기소재 태양전지에 비해 광전효율이 약 10%로 다소 낮은 수준이나, 저가의 제조 설비 및 공정 기술로 인해 발전 단가를 실리콘계의 1/5까지 낮출 수 있고, 플렉서블 기판에 투명 태양전지로 응용 가능한 장점으로 세계적으로 집중적인 연구가 진행되고 있다.
다시 말해서 염료 감응형 태양전지는 “실리콘을 대체할 태양전지로써 상용화에 가장 근접하다.”


2. 염료 감응형 태양전지의 구조와 원리

(1) DSC의 구조

[그림2]

- 염료 감응형 태양전지의 기본구조는 [그림2]에서 보는 것과 같이 투명기판의 샌드위치 구조이다.

- 전지 내부는
① 투명 기판 위에 코팅된 투명전극 : 태양광 투과용
② 그 위에 접착되어 있는 나노입자로 구성되어진 넓은 band gap을 갖는 다공질 반도체 산화물(TiO2가 대표적) : n형 반도체 역할
③ 반도체 산화물 입자 표면에 단분자층으로 코팅된 염료고분자 : 태양광 흡수용
④ 두 전극 사이에 30~100 um 두께의 공간을 채우고 있는 산화/환원용 전해질 용액 :
p형 반도체 역할.
⑤ 상대전극 : 전해질 환원용 촉매제로 구성되어 있다.

- 태양 에너지의 흡수는 염료가 담당하고, 생성된 전자의 분리/이송은 전자 농도차에 의해 확산하는 방식으로 나노입자에서 이루어진다.

참고 자료

1. 염료감응 태양전지 - 박남규 (2006)
2. 염료감응 태양전지 기술개발 동향 - 박남규 (2005)
3. 광전기 화학형 염료감응형 태양전지 기술 - 서선희, 이동윤, 이원재 (2007)
4. 적층형 유기 태양전지 - (공개 특허) 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 (2007)
5. Dye - sensitized Solar Cell - 김재홍 (2007)
6. 유기 반도체 태양전지 - 윤제정 , 동향정보분석팀 (2007)
7. 염료감응 나노 입자 태양전지 - 전명석 에너지 변환*저장 연구센터
8. 유기 탄소나노 튜브를 이용한 페이스트 조성물과 이를 이용한 유기탄소 나노 듀브 전극밒 제조방법, 그리고 유계탄소 나노튜브 전극을 이용한 염료 감응형 태양전지 - (공개 특허)이동윤, 송재성 (2008)
9. 염료 감응형 태양전지 현황 - 김제홍 (2006)
10. 유기태양전지의 개발현황 - 방창현, 박근희, 정동근 채희역 (2007)
11. 반도체형 고분자를 이용한 태양전지 섬유 - 송준형, 김주용 (2008)
12. 고분자 태양전지 - 한국과학 기술 연구원 김경곤 (2006)
13. 유무기 하이브리드 태양전지 및 그 제조 방법 - (공개 특허) 김동환, 강윤목, 임영석, 김성진 (2007)
14. microstructure characterization of TiO2 photo electrode for Dye sensitized solar-cell - 이성준 (2007)