• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.236-236
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• 2007

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2008년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.233-240
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• 2008

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.96.1-96.1
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• 2010

현재 태양광 시장에 진출한 대부분의 Si계열 태양전지는 복잡한 공정과 원재료 고갈, 높은 가격으로 인해 한계에 직면에 있는 상태이다. 최근 많은 연구소나 학교에서는 기존의 Si계열 태양전지를 대체할 대안으로 염료 감응형 태양전지에 대해서 높은 관심을 보이고 있으며, 그동안의 연구개발로 단위 셀 면적에서는 상용화에 근접한 효율을 확보한 상태이다. 염료 감응형 태양전지의 작동과정을 간단히 단계별로 살펴보면 나노 결정 산화물 반도체 표면에 흡착된 염료분자가 가시광선을 흡수하면 전자는 HOMO에서 LUMO로 천이하고 이 들뜬 상태의 전자는 다시 에너지 준위가 낮은 반도체 산화물의 전도띠로 주입된다. 주입된 전자는 나노 입자간 계면을 통하여 투명 전도성막으로 확산, 전달되고 산화된 염료분자는 전해질 I-에 의해 다시 환원되어 중성 분자가 된다. 그러나 표면상태 전자 중 일부는 산화된 염료와 다시 결합하거나, 전해질의 $I^{3-}$ 이온을 환원시키기도 한다. 이와 같은 과정은 암전류를 증가시키면서 반도체 전극 막의 성능을 저해하는 주원인이 된다. 전자의 재결합은 투명 전극을 통해서도 가능하기 때문에 투명 전극에 얇은 blocking layer를 도포한 후 나노 결정 산화물 반도체 전극을 제작하면 전지 특성을 향상시킬 수 있다. 본 실험에서 우리는 졸-젤 법으로 $TiO_2$ blocking layer 졸을 만들었고 간단하며 저가공정이 가능한 스크린 프린팅 방법으로 blocking layer를 형성하는 실험을 진행하였다. 전도띠 에너지가 높은 반도체 물질로 표면을 처리하면 $TiO_2$-전해질 간 계면에 에너지 장벽이 형성되어 재결합을 줄여 모든 광전특성이 향상 되었다.

• 공업화학
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• 제18권4호
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• pp.356-360
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• 2007

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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.445-447
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• 2008

본 연구에서는 다중벽 탄소나노튜브용 표면개질제를 리빙라디칼중합법을 통하여 제조하고, 이를 이용하여 표면개질되고 분산제어된 다중벽탄소나노튜브를 제조하고 염료감응형 태양전지의 대전극 재료로 사용하였다. 우선 리빙라디칼중합법 중 nitroxide mediated polymerization (NMP) 기술을 이용하여 poly(maleic anhydride-co-p-acetoxystyrene)-block-poly(p-acetoxystyrene)를 합성하고, 공중합체중의 maleic anhydride기에 이미드화 반응을 통하여 pyrene기를 도입하였다. 공중합체 중의 p-acetoxystyrene 반복단위들은 가수분해 반응을 통하여 p-hydroxystyrene 반복단위로 변환하였으며, 제조된 공중합체의 구조와 열 특성 등을 GPC, GC, $^1H$-NMR, TGA을 통하여 분석하였다. 제조된 공중합체를 이용하여 다중벽 탄소나노튜브의 표면을 polymer wrapping법으로 처리하였고, 표면개질된 탄소나노튜브의 분산성을 다양한 용매에서 비교분석하였다. 표면이 개질되고 페이스트 내에의 분산성이 향상된 다중벽탄소나노튜브를 염료감응태양전지의 대전극 제조에 응용하였으며, 표면처리 및 분산제어 여부에 따른 제작 특성 및 동작특성 등을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.331-334
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• 2007

탄소나노튜브는 화학적 안정성과 고전도성을 갖는 동시에 높은 비표면적을 지니고 있다. 이와 같은 특정으로 염료감응형태양전지의 상대전극으로 사용 가능이 기대되어 지고 있으나, 아직 성공적인 연구가 발표되고 있지 않다. 많은 연구자들이 CNT 자체만으로 원하는 효과를 얻지 못하고 있기 때문에, CNT 조작(가공)을 통해 CNT 특성을 올리고자 노력하였다. 그러나 본 연구에서, 가공하지 않은 CNT powder를 이용하여 paste를 제조하고 doctro-blade법으로 코팅하여 CNT counter electrode를 제조하여 DSSC의 상대전극으로써의 적용 가능성을 조사 해 보았다. 제조된 CNT counter electrode에 대한 CNT 자체만의 전기화학적 특성을 측정하였다. 그리고 DSSC 에 직접 적용하여 전지의 광전특성을 측정하였다. 그 결과 탄소나노튜브의 고전도성 특성과 넓은 비표면적 특성에 의해 상대전극의 전해질/전극계변에서의 전해질의 산화환원 반응에 대한 촉매 작용을 향상시키고, 상대전극 표변에서의 전자전달 속도를 높여 염료감응형 태양전지의 효율을 높이는 것으로 확인되어졌다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.335-335
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• 2007

염료감응형 태양전지(Dye-sensitized solar cells)용 페이스트의 제조시 바인더(binder)인 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol; 이하 PEG)의 함량변화가 염료감응형 태양전지의 에너지 변환효율에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. PEG의 함량변화는 0-30wt%까지 변화시켰으며 그들의 표면이나 단면의 형상을 FE-SEM, AFM으로 관찰 하였고, PEG 함량변화에 따른 열적특성은 TG/DTA 결과로 조사하였다. PEG의 양이 0%에서 20wt%까지 첨가되었을 때 단락전류밀도(Isc: Short current density)는 증가되어 나타났고 PEG가 30wt%가 첨가되었을 때는 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있으며 이것은 $TiO_2$ 입자간의 응집현상이 과도하게 진행되어 전자의 흐름을 방해한 것으로 판단된다. PEG의 함량이 20wt% 첨가되었을 때 개방전압 (Voc: Open circuit voltage)이 0.73V, 단락전류밀도는 $22.6mA/cm^2$, 필펙터는 0.55, 에너지변환효율은 9.1%로 최적의 바인더 함량을 나타내었다. 염료감응형 태양전지의 광전극 제조시 PEG 바인더의 함량 변화에 따라 일자간의 응징특성이나 기공도와 같은 표면형상, 그리고 에너지변환효율을 변화시킨다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1241-1242
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• 2007

전세계가 고유가 시대로 들어서면서 각국은 에너지 확보에 전력을 기울이고 있다. 이에 대체 에너지 개발이 미래의 중요한 과제로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지의 대안으로 주목받고 있는 염료감응형 태양전지를 다루어 보았다. 유효면적 $8cm^2$의 염료감응형 태양전지의 직병렬 조합을 이용하여 DSSC 모듈을 만들어 얻은 출력을 전력변환 시킴으로써 상용전원을 얻고자 하였다. 염료감응형 태양전지모듈을 만들기 위해 먼저 DSSC의 단위 셀을 최적화 시키고 이를 실제 광원에서 다양한 직병렬 연결 시도 끝에 모듈로부터 약 5.7V, 3A의 출력을 얻을 수 있었다. 이를 Boost converter를 이용하여 전압을 12V까지 승압하고 이 출력을 고속 스위칭 소자인 MOSFET을 이용하여 스위칭한 Push-pull converter에서 DC 310V까지 승압시켰다. 그리고 그 출력을 DSP를 이용한 20[kHz]의 PWM신호를 만들어 제어한 결과, AC 220V의 상용전원을 얻었다. 그리고 이 전원을 부하에 연결하여 그 동작 특성을 연구하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.262-262
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• 2014

$TiO_2$는 다공성 물질로써 많은 염료를 흡착할 수 있고 염료감응형 태양전지에서 전자의 이동 통로가 된다. $TiO_2$ 전극을 사용하였을 때 효율이 얼마나 되는지를 Solar simulator의 데이터 값을 통해 확인할 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.355-355
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• 2007

염료감응형 태양전지(Dye-sensitized Solar Cell; DSSC)의 에너지 변환효율을 높이기 위해 유리분말을 첨가하여 빛의 분산특성 및 빛의 이용률을 높이고 있지 알아보자고 실험을 하였다. 저온소성용, 고온소성용 두 가지 유리 분말을 각각 첨가한 경우 TiO2 광전극 박막표면에 유리분말의 잔류로 인한 영향을 X-RD로 분석 하였고 박막의 입자들의 형상변화와 분포를 알아보기 위해 FE-SEM으로 관찰하였으며 유리분말의 첨가량 별 광전류-전압 곡선으로부터 최적의 첨가량을 확인하였다.