Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Influence of Nanostructured TiO2 Electrode Fabricated with Acid-treated Paste on the Photovoltaic Efficiency of Dye-Sensitized Solar Cells

산처리된 페이스트로 제조한 나노 구조체 TiO2 전극이 염료감응형 태양전지의 효율에 미치는 영향

  • Lee, Jae-Wook (Department of Environmental and Chemical Engineering, Seonam University) ;
  • Hwang, Kyung-Jun (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Chosun University) ;
  • Roh, Sung-Hee (Department of Environmental and Chemical Engineering, Seonam University) ;
  • Kim, Sun-Il (Department of Environmental and Chemical Engineering, Seonam University)
  • 이재욱 (서남대학교 환경화학공학과) ;
  • 황경준 (조선대학교 생명화학공학과) ;
  • 노성희 (서남대학교 환경화학공학과) ;
  • 김선일 (서남대학교 환경화학공학과)
  • Received : 2007.05.18
  • Accepted : 2007.07.03
  • Published : 2007.08.10
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Abstract

Recently, dye sensitized solar cells (DSSCs) composed of nanoporous $TiO_2$, light-sensitive dyes, electrolytes, and counter electrode have been received much attention. Nanostructured particles with higher surface area for the higher adsorption of Ru (II) dye are required to increase the quantity of light absorption. Also, it has been reported that the key factor to achieve high energy conversion efficiency in the photoelectrode of DSSC is the heat treatment of $TiO_2$ paste with acid addition. In this work, we investigated the influence of acid treatment of $TiO_2$ solar cell on the photovoltaic performance of DSSC. The working electrodes fabricated in this work were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and atomic force microscope (AFM). In addition, the influence of nanostructured photoelectrode fabricated with the acid-treated paste on the energy conversion efficiency was investigated on the basis of photocurrent-potential curves. It was found that the influence of acid-treated paste on the photovoltaic efficiency was significant.

나노 다공질 $TiO_2$ 전극막, 광 감응형 염료, 전해질 그리고 상대전극으로 구성된 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)는 최근에 많은 관심을 받아오고 있다. 염료감응형 태양전지에서 $TiO_2$ 전극막은 태양광의 흡수량을 증가시키기 위해 가능한 많은 양의 Ru 착물을 표면에 흡착시켜야 하는데 이를 위해 높은 비표면적과 나노 다공성 입자로 구성된 광전극이 요구된다. 또한 에너지 전환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 $TiO_2$ 페이스트의 제작시 산을 첨가 후 열처리하는 방법이 보고되고 있다. 이 논문에서는 산이 첨가된 페이스트로 제조한 $TiO_2$ 광전극이 염료감응형 태양전지의 에너지 변환 효율에 미치는 영향을 체계적으로 이해하기 위해 FE-SEM, XPS, EXAFS 그리고 AFM 등을 이용하여 제조된 광전극의 물리적 화학적 특성을 조사하였다. 또한 광전류-전압 곡선으로부터 산처리된 페이스트를 이용하여 제조한 염료감응형 태양전지의 에너지 전환효율을 평가하였다. 산처리된 페이스는 염료감응형 태양전지의 에너지 전환효율에 크게 영향을 미침을 알 수 있었다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 조선대학교

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