• 한국자기학회지
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• 제25권5호
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• pp.156-161
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• 2015

이 연구에서는 X-선 광전자분광법(X-ray photoemission spectroscopy: XPS)을 이용하여 염료감응 태양전지의 전극용 후보 물질에 속하는 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$의 전자 구조를 연구하였다. 제조된 시료들에 대한 X-선 회절 측정에 의하면 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$ 시료는 각각 단일상의 ilmenite(IL) 구조와 역스피넬(inverse spinel) 구조를 가지고 있음을 알 수 있었다. Zn 2p와 Sn 3d 내각준위 XPS 측정으로부터 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$ 두 시료 모두에서 Zn 이온은 2가 (Zn 2+) 상태이며, Sn 이온은 4가 (Sn 4+) 상태임을 알 수 있었다. 한편 얕은 내각준위 XPS 스펙트럼의 측정에서는 $ZnSnO_3$의 Sn 4d와 Zn 3d 내각 준위들의 결합에너지가 $Zn_2SnO_4$에서 보다 다소 작게 관찰되었다. 이 연구로부터 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$에서의 각 이온의 원자가 상태와 화학적 결합 상태에 대한 정보를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.947-954
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• 2015

염료감응형 태양전지용 플렉시블 필름에 도포된 코팅물질의 균질한 코팅은 제품의 성능과 내구성과 매우 밀접한 관계가 있고, 균질한 코팅은 열풍건조로 노즐에서의 균일한 온도분포와 질량유량에 의해 얻어질 수 있다. 본 연구에서 열풍건조로의 성능향상에 영향을 주는 다양한 인자들에 대한 수치해석을 수행함으로써 열풍건조로 출구의 균일한 온도분포와 질량유량을 얻고자 하였다. 수치해석 모델은 유동방정식과 에너지방정식으로 구성되었고, 수치해석을 모델의 검증을 위해 수치해석 결과값과 실험결과를 비교하였다. 연구결과로서 열풍건조로의 타공판이 균일한 온도분포 및 질량유량에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제21권4호
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• pp.405-410
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• 2010

P25와 Dyesol $TiO_2$ (Titanium dioxide)를 사용하여 두께와 소성 온도가 다른 전극을 제조하여 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)를 제조한 후 광 변환 효율을 측정하였다. 소성 전 후의 $TiO_2$ 작업 전극의 두께 변화는 FE-SEM을 사용하여 시편의 cross section을 확인하여 비교하였다. 또한 상대전극인 Pt의 소성 온도에 따른 DSSC의 효율 변화도 측정하였다. P25를 활용한 DSSC는 doctor blade로 1층으로 도포 후, $500^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 작업 전극(${\sim}20.4{\mu}m$)과 $350^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 Pt 상대 전극으로 제조한 셀이 3.8%의 광효율을 나타내었다. Dyesol $TiO_2$를 활용하여 1층으로 도포 후, $500^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 작업전극(${\sim}9.1\;{\mu}m$)과 $450^{\circ}C$에서 30 min 동안 소성한 Pt 상대 전극으로 제조한 셀이 5.8%의 광 효율을 나타냄을 알았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.68.1-68.1
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• 2010

염료감응형 태양전지에서 가능한 광전자의 이동경로에 대해 살펴보면 빛 에너지를 흡수한 루테늄계 염료는 기저상태에서 여기상태로 전이한 후 광전자의 반도체 전도띠로 전자주입이 이루어진다. 이러한 전자 중 일부는 반도체산화물의 트랩으로의 전이와 트랩에서 염료 기저상태로의 전이가 일어나고 일부 전자는 전해질의 이온종 또는 산화된 염료와 재결합하는 현상이 일어난다. 본 연구에서는 이러한 전자의 재결합을 막고자 p형 반도체인 NiO paste를 제작하여 $TiO_2$ 광전극 층 위에 코팅하였다. 코팅된 NiO 층은 홀수용체로서 염료에 전자를 제공해 주는 역할과 동시에 $TiO_2$ 가전도대로 이동되었던 전자들이 염료의 기저상태의 홀이나 전해질로의 전자 유입이 이루어지는 전자의 재결합을 막는 방벽의 역할을 동시에 하게 된다. 제작된 염료감응형 태양전지 셀의 에너지 변환효율 특성을 알아보기 위하여 1000 W Xe Arc Lamp와 Air Mass 1.5, filter가 장착된 Thermo-Preal (USA) Solar simulator system을 사용하여 개방전압 (Voc), 광전류 (Isc), fill factor (FF), 에너지변환 효율 (${\eta}$)을 조사하였으며 광학현미경을 통해 염료의 흡착 정도를 비교해 보았다. NiO의 코팅 두께나 NiO 나노입자 크기에 따라 염료감응형태양전지에서 에너지변환효율에 미치는 영향을 조사하였다. NiO가 코팅되지 않은 $TiO_2$ 광전극과 비교해 볼 때 NiO 코팅시 Voc와 Isc의 증가로 인해 에너지변환효율이 20% 이상 향상되는 것을 볼 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권spc8호
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• pp.3081-3089
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• 2011

A series of new bis-thienylanthracene derivatives D1~D5 containing 9,10-antharcene moiety in the center and 2-methylenemalonotitrile or 2-cyanoacrylic acid functional group on the terminal thiophenes were synthesized and characterized by $^1H$-NMR and high-resolution mass spectroscopy. Their optical, electrochemical, and thermal properties were measured. They have absorption ${\lambda}_{max}$ in the range of 437~480 nm and max of $7.4{\times}10^3{\sim}2.0{\times}10^4M^{-1}cm^{-1}$. The substitution of 2-cyanoacrylic acid group allows greater value of ${\varepsilon}_{max}$ than that of 2-methylenemalonotitrile. TGA curves showed that D4 and D5 which have 2-cyanoacrylic acid functional group on the terminal thiophene(s) exhibit good thermal stability and D4 was thermally stable up to $400^{\circ}C$. Their optical properties and LUMO energy levels measured suggest that they can serve as potential candidates for electron donor materials of organic photovoltaic cells (OPVs) or D4 and D5 which contain 2-cyanoacrylic acid group can be used as organic dyes of dye-sensitized solar cells (DSSCs).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.412-412
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• 2016

염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 식물의 광합성원리와 매우 유사한 작동원리를 갖고 있는 전지이며, 간단한 구조, 저렴한 제조단가, 친환경성 등의 등의 장점으로 인하여 많은 관심을 모으고 있다. 이러한 염료감응 태양전지는 빛을 받아들인 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하며 전자는 반도체 산화물을 통해 이동되고 전해질의 산화환원 과정을 통해 염료 분자가 다시 환원되는 순환메커니즘을 따르고 있다. 일반적으로 염료감응 태양전지는 밴드 갭 에너지가 큰 반도체 산화물을 포함하는 작업전극, 산화환원 반응을 통해 전자를 염료로 보내는 전해질, 환원 촉매역할을 하는 상대전극으로 구성되어 있다. 특히, 상대전극으로는 우수한 촉매특성과 높은 전도성을 갖는 백금이 가장 많이 이용되고 있지만 가격이 비싸고 요오드에 취약하기 때문에 상용화에 큰 장애물이다. 따라서, 백금을 대체하기 위해 저가의 탄소나 고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNFs)는 높은 표면적과 뛰어난 화학적 안정성으로 촉매효율을 증대시킬 수 있어 촉매물질로서 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상대전극에 탄소나노섬유기반 복합체를 합성하였고, 성공적으로 저가격 및 고성능의 염료감응 태양전지를 제작하였다. 이때, 지지체인 탄소나노섬유는 전기방사법을 통해 합성하였으며, 수열합성법을 이용하여 금속산화물을 담지하였다. 이렇게 제작된 탄소나노섬유-Fe2O3 복합체는 scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy 통해 구조적, 화학적 특성을 평가하였으며 전기화학적 특성 및 광전변환 효율을 분석하기 위해 cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, 그리고 solar simulator를 사용하였다. 본 학회에서 위와 관련된 더 자세한 사항에 대해 논의할 것이다.

• 교육녹색환경연구
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• 제16권2호
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• pp.54-63
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• 2017

건물에너지 자립과 온실가스 배출 저감에 BIPV 역할이 증대되는 가운데 기존 결정계의 한계를 극복할 수 있는 DSC의 적용이 주목받고 있다. 특히 DSC의 다양한 색상과 투명성 그리고 방향에 무관한 작동성은 모듈의 다기능 복합재로서 BIPV폭을 크게 확장시킨다. 이에 사례조사 분석을 통해 DSC BIPV의 가능성을 살펴보고 그 활용성을 조망한다. 국 내외 각 3건씩의 사례 조사 분석을 통해 나타난 대부분의 DSC BIPV는 주로 창호와 차양 장치로 구현되고 있고 이는 DSC의 특성과 무관치 않다. 즉, 다양한 색상과 투명성의 모듈은 건물 외피디자인과 에너지 획득에 커다란 전환점을 마련하고 있는 것으로 파악된다. 한편으로는 적용모듈의 색상으로 인한 눈의 자극성이 존재하여 BIPV 창호적용에는 건물 및 실의 용도에 따른 색감 고려가 필수적이고 건물외피 적용을 위한 유연한 모듈개발의 경우 DSC BIPV는 상당히 기대되는 확산성을 가질 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.433-433
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• 2009

ZnO-based materials have been extensively studied for optoelectronic applications due to their superiors physical properties such as wide direct bandgap (~3.37 eV), large exciton binding energy (~60 meV), high transparency in the visible region, and low cost. Especially, one-dimensional (1D) ZnO nanostructures have attracted considerable attention owing to quantum confinement effect and high crystalline quality. Additionally, various nanostructures of ZnO such as nanorods, nanowires, nanoflower, and nanotubes have stimulated the interests because of their semiconducting. and piezoelectric properties. Among them, vertically aligned ZnO nanorods can bring the improved performance in various promising photoelectric fields including piezo-nanogenerators, UV lasers, dye sensitized solar cells, and photo-catalysis. In this work, we studied the effect of the annealing temperature of homo seed layers on the formation of ZnO nanorods grown by hydrothermal method. The effect of annealing temperature of seed layer on the length and orientation of the nanorods was investigated scanning electron microscopy investigation. Transmission electron microscopy and X-ray diffraction measurement were performed to understand the effect of annealing temperatures of seed layers on the formation of nanorods. Moreover, the optical properties of the seed layers and the nanorods were studied by room temperature photoluminescence.

• 한국재료학회지
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• 제26권8호
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• pp.401-405
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• 2016

The cobalt silicides were investigated for employment as a catalytic layer for a DSSC. Using an E-gun evaporation process, we prepared a sample of 100 nm-thick cobalt on a p-type Si (100) wafer. To form cobalt silicides, the samples were annealed at temperatures of $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$ for 30 minutes in a vacuum. Four-point probe, XRD, FE-SEM, and CV analyses were used to determine the sheet resistance, phase, microstructure, and catalytic activity of the cobalt silicides. To confirm the corrosion stability, we also checked the microstructure change of the cobalt silicides after dipping into iodide electrolyte. Through the sheet resistance and XRD results, we determined that $Co_2Si$, CoSi, and $CoSi_2$ were formed successfully by annealing at $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$, respectively. The microstructure analysis results showed that all the cobalt silicides were formed uniformly, and CoSi and $CoSi_2$ layers were very stable even after dipping in the iodide electrolyte. The CV result showed that CoSi and $CoSi_2$ exhibit catalytic activities 67 % and 54 % that of Pt. Our results for $Co_2Si$, CoSi, and $CoSi_2$ revealed that CoSi and $CoSi_2$ could be employed as catalyst for a DSSC.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1096_1097
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• 2009

Aluminium doped zinc oxide(ZnO:Al) thin film, which is mainly used as a transparent conducting electrode in electronic devices, has many advantages compared with conventional indium tin oxide(ITO). In this paper in order to investigate the possible application of ZnO:Al thin films as a transparent conducting electrode for flexible film-typed dye sensitized solar cell (FT-DSCs), ZnO:Al and ITO thin films were prepared on the polyethylene terephthalate (PET) substrate by r. f. magnetron sputtering method. Specially one-inched FT-DSCs using either a ZnO:Al or ITO electrode were also fabricated separately under the same manufacturing conditions. Some properties of both the FT-DSCs with ZnO:Al and ITO transparent electrodes, such as conversion efficiency, fill factor, and photocurrent were measured and compared with each other. The results showed that by doping the ZnO target with 2 wt% of $Al_2O_3$, the film deposited at discharge power of 200W resulted in the minimum resistivity of $2.2\times10^{-3}\Omega/cm$ and at ransmittance of 91.7%, which are comparable with those of commercially available ITO. Two types of FT-DSCs showed nearly the same tendency of I-V characteristics and the same value of conversion efficiencies. Efficiency of FT-DSCs using ZnO:Al electrode was around 2.6% and that of fabricated FT-DSCs using ITO was 2.5%. This means that ZnO:Al thin film can be used in FT-DSCs as a transparent conducting layer.