• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1719-1721
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• 2005

현재 지구 환경 오염에 관한 관심이 증가하면서, 공해가 없는 자연 에너지원에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그 중에서도 태양전지 분야중 염료감응형 태양전지(DSC)는 Si계 태양전지와 비교하여 낮은 제조비용등 여러 가지 이유로 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 DSC 발전 시스템의 효율 향상이 요구된다. 본 연구에서는 태양전지 분야 중에서 독립적인 발전설비가 필요한 도서 및 산간 지역에 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 소형발전용의 설비로 "전압 및 전류의 피드백을 통한 DSC Cell의 독립전원의 안정화"에 관해 연구하였다. DSC Cell측의 DC입력을 받아 Boost Converter로 승압 후 Full Bridge 인버터를 사용하여 단상 220V 60Hz의 상용전원으로 변환하였다. 여기서는 32Bit 마이크로프로세서인 DSP TMS320F2812의 A/D변환기능을 이용하여 Boost Converter의 스위칭과 Full Bridge 인버터의 스위칭을 제어하였다. 특히 TMS320F2812의 RTC(Real Time Clock)를 이용하여 출력전압의 안정성 향상에 주목적을 두었다. 실험결과 출력단에서는 220V 변동범위 0.2% 주파수 60Hz의 상용전원을 얻었으며, 프로그램의 개선을 통하여 출력전압의 변동범위를 감소시켜야 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.677-679
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• 2005

최근 나노입자를 이용하는 광전 화학전지(PEC, Photoelectrochemical)인 염료감응형 태양전지(DSC)의 효율이 증가함에 따라 DSC 태양광 발전 시스템의 성능 개선 또한 요구되어진다. 본 연구에서는 Fly-Back DC-DC 컨버터(변화비율1:10)를 이용하여 DSC셀의 전압을 DC 300V로 승압시켰다. 또한 풀브릿지 인버터를 사용하여 AC 220V, 60Hz의 출력전압을 얻었다. 연구에서 제안한 회로는 높은 효율의 동작특성과 간단한 제작, 낮은 제조비용, 그리고 안정성을 추구한다. 또 다른 주요점은 부하단에서 Feed back을 받아 동작을 컨트롤하는 것이다. 부하단의 출력 전압과 전류를 Feed back 받아서 DSP320LF2406을 A/D기능을 사용하여 실시간으로 부하의 변화에 대처하여 컨버터와 인버터의 동작을 제어한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.90.1-90.1
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• 2010

Due to the rapidly diminishing energy sources and higher energy production cost, the interest in dye-sensitized solar cells (DSSCs) has been increasing dramatically in recent years. A typical DSSC is constructed of wide band gap semiconductor electrode such as $TiO_2$ or ZnO that are anchored by light-harvesting sensitizer dyes and surrounded by a liquid electrolyte with a iodide ion/triiodide ion redox couple. DSSCs based on one-dimensional nano-structures, such as ZnO nanorods, have been recently attracting increasing attention due to their excellent electrical conductivity, high optical transmittance, diverse and abundant configurations, direct band gap, absence of toxicity, large exiton binding energy, etc. However, solar-to-electrical conversion performances of DSSCs composed of ZnO n-type photo electrode compared with that of $TiO_2$ are not satisfactory. An important reason for the low photovoltaic performance is the dissolution of $Zn^{2+}$ by the adsorption of acidic dye followed by the formation of agglomerates with dye molecules which could block the I-diffusion pathway into the dye molecule on the ZnO surface. In this paper, we prepared the DSSC with the ZnO electrode using the chemical bath deposition (CBD) method under low temperature condition (< $100^{\circ}C$). It was demonstrated that the ZnO seed layers played an important role on the formation of the ZnO nanostructures using CBD. To achieve truly low-temperature growth of the ZnO nanostructures on the substrates, a two-step method was developed and optimized in the present work. Firstly, ZnO seed layer was prepared on the FTO substrate through the spin-coating method. Secondly, the deposited ZnO seed substrate was immersed into an aqueous solution of 0.25M zinc nitrate hexahydrate and 0.25M hexamethylenetetramine at $90^{\circ}C$ for hydrothermal reaction several times.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.64.2-64.2
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• 2010

In order to improve the overall power conversion efficiency in dye-sensitized solar cells (DSSCs), it is very important to secure the sufficient surface area of photocatalytic nanoparticles layer for absorbing dye molecules. It is because increasing the amount of dye absorbed generally results in increasing the amount of light harvesting. In this work, we proposed a new method for increasing the specific surface area of photocatalytic titanium oxide ($TiO_2$) nanoparticles by using an inorganic templating method. Salt-$TiO_2$ composite nanoparticles were synthesized in this approach by spray pyrolyzing both the titanium butoxide and sodium chloride solution. After aqueous removal of salt from salt-$TiO_2$ composite nanoparticles, mesoporous $TiO_2$ nanoparticles with pore size of 2~50 nm were formed and then the specific surface area of resulting porous $TiO_2$ nanoparticle was measured by Brunauer-Emmett-Teller (BET) method. Generally, commercially available P-25 with the average primary size of ~25 nm $TiO_2$ nanoparticles was used as an active layer for dye-sensitized solarcells, and the specific surface area of P-25 was found to be ~50 $m^2/g$. On the other hand, the specific surface area of mesoporous $TiO_2$ nanoparticles prepared in this approach was found to be ~286 $m^2/g$, which is 5 times higher than that of P-25. The increased specific surface area of $TiO_2$ nanoparticles will absorb relatively more dye molecules, which can increase the short curcuit current (Jsc) in DSSCs. The influence of nanoporous structures of $TiO_2$ on the performance of DSSCs will be discussed in terms of the amount of dye molecules absorbed, the fill factor, the short circuit current, and the power conversion efficiency.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.419-425
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• 2017

In this study, an efficient dye-sensitive solar cells (DSSC) was developed after post-treatment of ZnO on $TiO_2$ photoelectrode. The $TiO_2$ electrode with ZnO post treatment was prepared with Titanium isoporopoxide in Zinc Nitrate Hexahydrate aqueous solution by incineration for 30 min at $450^{\circ}C$. The ZnO-post treated $TiO_2$ electrode showed strong dispersion force between particles in relation to the control $TiO_2$, referring high specific surface area and dye-adsorption rate. Proper addition of ZnO enhanced electron mobility and reduced internal resistance and electron recombination. Light conversion efficiency of DSSCs containing the ZnO-posttreated $TiO_2$ electrode increased 35.4% when compared to the DSSCs using $TiO_2$ electrode. It is similar to the DSSCs with $TiCl_4$ post treatment $TiO_2$ electrode. Increasing of light conversion efficiency was due to high specific surface area and dispersion force, and low dye-adsorption rate and electron recombination. Taken together, ZnO may be used as posttreatment of photoelectrode and replaced $TiCl_4$ that has high toxicity and causticity.

• 멤브레인
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• 제20권1호
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• pp.21-28
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• 2010

염료감응형 태양전지에 사용되기 위한 유기/무기 복합소재를 합성하였다. 다양한 분자량(600, 1,500, 2,000, 3,400)의 polyethylene glycol 양 끝단을 ethoxysilane기로 치환하여 전구체를 제조하였으며, 전구체간의 졸-겔 반응을 통하여 복합소재를 합성하였다. 전해질막은 유기/무기 복합소재를 KI 및 $I_2$로 도핑하여 제조하였으며, 제조한 전해질의 이온전도도 특성을 측정하였다. 전해질막의 이온전도도는 원료로 사용한 PEG에 크게 영향을 받았으며 가장 높은 이온전도도는 분자량 2,000의 PEG를 사용한 전해질막에서 볼 수 있었다. 복합전해질막은 이온전도도에 있어서 큰 향상을 보였다. PEO 전해질막에 비하여 분자량 2,000의 PEG를 사용하여 제조한 복합전해질막은 월등하게 높은 이온전도도를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.308-308
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• 2013

본 연구에 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSCs)의 광전변환효율을 높이기 위해 작업전극에 새로운 구조의 광투과층 및 산란층을 도입하였다. DSSCs 작업전극의 빛을 투과시키는 투과층에 크기가 10 nm 이하의 nanoparticle $TiO_2$를 적용하고, 투과된 빛이 산란되어 많은 전자가 여기 될 수 있도록 기존의 큰 입자 사이즈였던 산란층을 이용하는 대신 $TiO_2$ nanorod 및 nanotube 형태의 구조를 도입하여 기존의 작업전극과 비교하였다. 산란층에서 방향성을 가지는 rutile 상의 $TiO_2$는 저온에서 안정적인 anatase 상의 $TiO_2$보다 화학적으로 안정하며, 높은 산란율을 가지고, 광에 의해 여기된 전자를 직접적으로 집전전극에 전달해 줌으로서 소자의 효율을 증가시킨다고 보고되고 있다. Rutile 상의 $TiO_2$ 층 제작 시 수열합성법을 이용하면 nanorod 모양의 $TiO_2$층을 형성할 수 있고, 이와 같은 방법으로 성장시킨 산란층에 전기영동법의 식각 효과를 사용하면 nanotube 모양의 $TiO_2$층을 성장시킬 수 있어 산란효과의 극대화 및 전극의 표면적을 넓히는 장점이 있다. 각각의 방법을 이용하여 만든 구조 위에 입자 크기 10 nm의 $TiO_2$를 Dr blade 방법으로 도포하여 double layer (산란층+흡수층)로 구성된 작업 전극을 이용한 DSSCs를 제작한 후 I-V curve와 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 효율 및 전기화학적 특성을 분석하였다.

• 멤브레인
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• 제18권4호
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• pp.345-353
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• 2008

염료감응형 태양전지에 사용되기 위한 유기/무기 복합소재를 합성하였다. 다양한 분자량(400, 600, 1,500, 3,400)의 polyethylene glycol의 양 끝단을 ethoxysilane기로 치환하여 전구체를 제조하였으며, 전구체의 졸-겔 반응을 통하여 복합소재를 합성하였다. 전해질막은 유기/무기 복합소재를 NaI 및 $I_2$로 도핑하여 제조하였으며, 제조한 전해질막의 이온전도 특성을 측정하였다. 전해질막의 이온전도도는 원료로 사용한 PEG에 크게 영향을 받았으며 가장 높은 이온전도도는 분자량 1,500의 PEG를 원료로 사용한 전해질 막에서 볼 수 있었다. 복합전해질막은 전도도에 있어서 큰 향상을 보였다. PEO 전해질막에 비하여 분자량 1,500의 PEC로 제조한 복합전해질막은 월등하게 높은 이온전도도를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.57.2-57.2
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• 2011

Dye-sensitized solar cells (DSSC) have recently been developed as a cost-effective photovoltaic system due to their low-cost materials and facile processing. The production of DSSC involves chemical and thermal processes but no vacuum is involved. Therefore, DSSC can be fabricated without using expensive equipment. The use of dyes and nanocrystalline $TiO_2$ is one of the most promising approaches to realize both high performance and low cost. The efficiency of the DSSC changes consequently in the particle size, morphology, crystallization and surface state of the $TiO_2$. Nanocrystalline $TiO_2$ materials have been widely used as a photo catalyst and an electron collector in DSSC. Front electrode in DSSC are required to have an extremely high porosity and surface area such that the dyes can be sufficiently adsorbed and be electronically interconnected, resulting in the efficient generation of photocurrent within cells. In this study, DSSC were fabricated by an screen printing for the $TiO_2$ thin film. $TiO_2$ nanoparticles characterized by X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM) and scanning auger microscopy (SAM) and zeta potential and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).In addition, DSSC module was modeled and simulated using the SILVACO TCAD software program. Improve the efficiency of DSSC, the effect of $TiO_2$ thin film thickness and $TiO_2$ nanoparticle size was investigated by SILVACO TCAD software program.