• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.131-133
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• 2008

A serious problem of the 21st century is the supply of energy resources. Reserves of fossil fuels are facing depletion: renewable energy resources must be developed in this era. Dye sensitized solar cell (DSC) has been very economical and easy method to convert solar energy to electricity. Recently a novel tandem cell structure is proposed to improve photocurrent of DSC. To fabricated a tandem cell, the mesh structure of counter electrode is essential for the improvement in transmittance. In this study, we conducted the experiment to get the characteristic of DSC with mesh counter electrode. Under the standard test condition (AM 1.5, 100mW/$cm^2$), we obtained the maximum efficiency of 3.41% and the transmittance of 72% in the DSC with mesh counter electrode.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.366-366
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• 2011

이성분 산화물인 ZnO/$TiO_2$ core-shell 나노입자는 core-shell 구조의 특성과 이성분 산화물의 상호작용에 의해서 염료감응형 태양전지의 효율향상을 기대할 수 있다. Znic acetate($Zn_2(CH_3COO)$)와 Titanium(IV) butoxide($Ti(OBu)_4$)를 이용하여 ZnO 나노입자를 수열합성하고 그 주의에 $TiO_2$을 가수분해 반응을 이용하여 둘러싸는 core-shell형태의 물질을 합성하였다. 그 이후 결정성 및 유기물 제거를 위해서 4시간 동안 고온에서 소성하였다. SEM 결과에 따르면 소성 온도를 600도까지 증가시키면 ZnO의 경우 나노입자의 크기가 증가하는 경향을 확인하였다. 하지만 core-shell의 경우는 ZnO의 뭉침현상을 $TiO_2$이 방해하여 초기합성된 크기와 동일한 크기를 유지하는 것을 확인하였다. 또한 XRD 결과에 따르면 주변에 형성된 $TiO_2$ 이외에 $Zn_2TiO_4$의 spinel 구조를 가지는 물질이 합성되는 것을 확인할 수 있었다. 합성된 core-shell 구조의 나노입자는 약 40~50 nm의 크기를 가지고 600도에서 소성된 입자의 경우 산소 정공이 거의 없는 약 3 eV의 밴드갭을 가지는 물질로 합성이 되었다. Core-shell 나노입자의 경우 염료 감응형 태양전지의 반도체 물질로 응용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.382-382
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• 2009

염료감응형 태양전지의 구성체 중 전극으로 연구 되어 지고 있는 $TiO_2$는 기존에 대량 생산이 가능한 spin coating법, screen printing법, spray법의 연구가 이루어져 왔으나 고 효율 태양전지에 쓰이는 전극 시스템에 비해 고 분산성을 지닌 $TiO_2$페이스트를 제조 하는데 어려움이 있다. 그리고 플렉시블 디스플레이 소자의 응용을 위해서는 소자 공정 온도인 $250^{\circ}C$ 이하의 공정 온도가 요구 되어 지므로 고온공정인 CVD법은 이에 적합하지 않다. 이에 본 연구는 진공 증착 방법인 광원자층증착법을 이용하여 $150^{\circ}C$이하의 저온공정온도에서도 적용이 가능한 $TiO_2$ 박막을 185nm의 UV light를 조사하여 glass 기판위에 제조 하고 그에 따른 박막의 물성 분석을 하였다. Mo source로는 titanium tetraisopropoxide(TTIP)와 reactant gas 로는 $H_2O$를 사용하였으며 불활성 기체인 Ar 가스는 purge 가스로 각각 사용하였다. $100^{\circ}C{\sim}250^{\circ}C$ 공정온도를 변수로 $TiO_2$ 박막을 제조 하였으며 제조된 $TiO_2$ 박막의 물성 분석을 위해 FESEM, TEM을 이용하여 표면 및 두께를 분석하였다. 또한 $100^{\circ}C$ 400 cycles에서 약 12nm 막 두께를 관찰 할 수 있었으며 그 결과 박막의 성장률이 $0.3{\AA}$/cycle 임을 확인 할 수 있었다. 그리고 UV-VIS을 이용하여 박막의 좌외선에 대한 흡수도 및 투과도 분석을 하였다. 또한 XPS 성분 분석을 통하여 $100^{\circ}C$의 저온 공정에서 형성된 박막이 $TiO_2$임을 확인 하였다. 이러한 결과에서 185nm의 UV light에 의한 광원자층 증착법으로 $100^{\circ}C$의 저온에서도 $TiO_2$ 박막이 증착 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Land and Housing Review
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• v.11 no.1
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• pp.87-94
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• 2020

To implement the planning of zero-energy buildings, their energy performance must be improved, and renewable energy applications must also be included. To accelerate the use of renewable energies in such buildings, BIPVs should be actively used in windows and on roofs. Window-type BIPVs are being developed in various forms depending on the size, composition, area ratio of the window, specification of glass, and so on. To analyze the applicability of various solar cells as window-type BIPVs, in this study, we evaluated their applicability, at the current development level, by analyzing the indoor illuminance, heat gain and heat loss; the cooling, heating, and lighting energy levels; and the generation performance of the various solar cells. To enhance the future applicability of window type BIPV, we analyze the overall energy performance of the building, according to changes in visible light transmittance and generation efficiency. The main research results are as follows. The area ratios above the standard illuminance, based on the window type and according to the VLT, were in order of low-e glazing, a-Si window, DSSC window, and c-Si window. The heat gain of the semi-transparent solar cell winodw was remarkably low. The energy consumption of buildings was highest in the order of c-Si window, DSSC window, a-Si window, and clear low-e window. However, in the case of including the power generation performance of the solar cell, the energy consumption was found to be high in order of DSSC window, c-Si window, a-Si window, and clear low-e window. In the future, if a window-type BIPV is developed, we believe that improvement in power generation performance and improvement in visible light transmittance will be needed.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 2009.11a
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• pp.273-276
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• 2009

Photovoltaic-thermal(PVT) collectors are a combination of photovoltaic modules with solar thermal collectors, forming one device that receives solar radiation and produces electricity and heat simultaneously. Of various PV modules, dye-sensitized solar cell(DSC) is a relatively new type of solar cell technology that can transmit light while they can generate electricity. With this aspect, DSC can be applied into solar thermal collectors. The object of this study is to evaluate the thermal performance of PVT collector with DSC. The thermal performance of the DSC PVT combind collector was measured in outdoor conditions with the solar radiation of over $700W/m^2$. In this study, the PVT collector with the 30% light transmittance of DSC achieved its thermal efficiency of about 36%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.60.1-60.1
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• 2010

Chemically functionalized plant oils such as acrylated epoxidized soybean oil (AESO) and maleinized acrylated epoxidized soybean oil (MAESO) were used as new bio-based binders for $TiO_2$ electrodes of dye-sensitized solar cells (DSSC). More porous networks and larger porosities were fabricated on the $TiO_2$ films using plant oil binders due to the larger number of functionalities, in comparison with the film using polyethylene glycol (PEG). The charge-transfer resistance in the $TiO_2$ films was considerably shrunk due to the reduced impurity states. The short circuit photocurrent (Isc) and the open circuit photovoltage (Voc) of the cell using plant oil binders increased and the conversion efficiency improved significantly.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.117.1-117.1
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• 2011

We have demonstrated Forst-type resonance energy transfer (FRET) in the quasi-solid type dye-sensitized solar cells between organic fluorescence materials as an energy donor doped in polymeric gel electrolyte and ruthenium complex as an energy acceptor on surface of $TiO_2$. The strong spectral overlap of emission/absorption of energy donor and acceptor is required to get high FRET efficiency. The judicious choice of energy donor allows the enhancement of light harvesting characters of energy acceptor in quasi-solid dye sensitized solar cells which increase the power conversion efficiency. The enhanced light harvesting effect by the judicious choice/design of the fluorescence materials and sensitizing dyes permits the enhancement of photovoltaic performance of DSSC.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.209-209
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• 2010

금(Au) 또는 은(Ag) 금속 나노입자의 모양, 크기, 분포 상태를 조절하여 가시광선과 적외선, 자외선 영역에서 강한 표면 플라즈몬 효과을 이용할 수 있는데, 최근 이러한 금속 나노입자의 표면플라즈몬 효과를 이용하여 태양광 소자의 성능을 향상시키는 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다. 그 중, 높은 효율과 낮은 제작비용 그리고 간단한 공정과정의 장점을 갖고 있어서 크게 주목 받고 있는 염료감응태양전지에서도 금(Au) 또는 은(Ag) 금속 나노입자을 이용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 예로, Au가 코팅된 $TiO_2$ 기반의 염료감응태양전지구조를 제작하여, 입사된 빛이 표면플라즈몬 효과를 통해, Au에서 여기된 전자들이 Au/$TiO_2$ 사에의 schottky 장벽을 통과하여 $TiO_2$의 전도대 전자들의 밀도가 증가하여, charge carrier generating rate을 높여 소자의 광변환 효율의 향상을 증명하였다. 이에 본 연구에서는, $TiO_2$보다 높은 전자 이동도(mobility)와 직선통로(direct path way)의 장점을 갖고 있는 ZnO nanorod에서의 charge carrier generating rate을 높일 수 있도록, 비교적 가격이 저렴한 Ag nanoparticle을 코팅하였다. ZnO nanorod 제작은 낮은 온도에서 간단하게 성장시킬 수 있는 hydrothermal 방법을 이용하였다. 기판위에 RF magnetron 스퍼터를 이용하여 AZO seed layer를 증착한 후, zinc nitrate $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$과 hexamethylentetramines (HMT)으로 혼합된 용액을 사용해 ZnO nanorods를 성장시켰다. 이 후, Ag를 형성할 수 있도록 열증기증착법을 이용하여 코팅하였다. Ag의 증착시간에 따른 ZnO nanorods에서의 코팅된 구조와 형태를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 분석하였다. 또한 입사된 빛에 의해, 여기된 ZnO 전도대 전자들이 다시 재결합을 통해 방출되는 photoluminescence 양을 scanning PL 장비를 통해 측정하여 Ag가 코팅된 ZnO nanorod의 광특성을 분석하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.2
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• pp.57-62
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• 2011

The energy conversion efficiency of DSSCs (Dye-Sensitized Solar Cells) is dependent on the powder size, the structure, and the morphology of $TiO_2$ electrode. The higher efficiency is obtained with high surface area of the nanoanatase-$TiO_2$ powder adsorbed onto a lot more of the dye. Also, the enhancement of light scattering increases the efficiency with high adsorption of the dye. Powder size, crystalline phase, and shape of $TiO_2$ obtained by hydrothermal method have 15-20 nm, anatase and round. $TiO_2$ electrode has fabricated with the mixture of scattering $TiO_2$ particle with 0.4 ${\mu}m$ in nano-sized powder. Conversion efficiency of series of DSSCs was measured with volume fraction of scattering particle. Photovoltaic characteristics of DSSCs with 10% scattering particles are 3.51 mA for Jsc (short circuit current), 0.79 V for Voc(open circuit potential), filling factor 0.619 and 6.86% for efficiency. Jsc was improved by 11% and enhancement of efficiency by 0.77% compared with that of no scattering particles. The confinement of inserted light by light scattering particles has more increase of the injection of exiton(electron-hole pair) and decrease of moving path in electron. Efficiencies of DSSCs with more than 10% for scattering particles have reduced with increasing the pore in the $TiO_2$ electrode.