• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.483.2-483.2
• /
• 2014

In this study, we describe a simple selective etching method that produces noncurling, freestanding, large-area, aligned $TiO_2$ nanotube (NT) with doubly ends opened. The novel selective etching process only removed the thin 2nd bottom layer from the physically and chemically stable thick amorphous 1st top layer under thermal treatment at $250^{\circ}C$, yielding ordered doubly open-ended NT (DNT) that could be easily transferred to an FTO substrate for the fabrication of front-illuminated dye sensitized solar cells (DSCs). The DNT-DSCs yielded a higher PCE (8.6%) than was observed from $TiO_2$ nanoparticle (TNP)-based DSCs (7.3%), for comparable film thicknesses of $16{\mu}m$, despite of 20% decreased amount of dye. Intensity-modulated photocurrent and photovoltage spectroscopy (IMPS and IMVS, respectively) revealed that the DNT-DSCs exhibited electron lifetimes that were 10 times longer than those of TNP-DSCs, which contributed to high device performances.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.26 no.5
• /
• pp.380-384
• /
• 2013

In this paper, we have developed a low temperature process to make two type of paste by using $TiO_2$ nanoparticles(P25). The interconnections between substrate and $TiO_2$ films or link between particles of free-binder paste(FP1, FP2, FP3) is very poor. Therefore, the Titanium(IV) isopropoxide was added to the TP paste to improve the interconnection. Electron transport time (${\tau}_t$) and recombination time (${\tau}_r$) are analyzed by IMPS (intensity-modulated photocurrent spectroscopy) and IMVS(Intensity-modulated photovoltage spectroscopy). In the results, ${\tau}_t$ of TP paste based DSSCs (about $4.3{\times}10^{-3}$) is faster than other samples. ${\tau}_r$ is longer from $2.7{\times}10^{-2}$ s of FP2 to $3.0{\times}10^{-2}$ s of TP. A solar conversion efficiency (DSSCs) of TP is 3.54% for an incident solar energy of 100 mW $cm^{-2}$(meanwhile, 2.70% for DSSCs with FP2). The conversion efficiency is increased by 1.3 times.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.463-463
• /
• 2014

Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have generated a strong interest in the development of solid-state devices owing to their low cost and simple preparation procedures. Effort has been devoted to the study of electrolytes that allow light-to-electrical power conversion for DSSC applications. Several attempts have been made to substitute the liquid electrolyte in the original solar cells by using (2,2',7,7'-tetrakis (N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9-9'-spirobi-fluorene (spiro-OMeTAD) that act as hole conductor [1]. Although efficiencies above 3% have been reached by several groups, here the major challenging is limited photoelectrode thickness ($2{\mu}m$), which is very low due to electron diffusion length (Ln) for spiro-OMeTAD ($4.4{\mu}m$) [2]. In principle, the $TiO_2$ layer can be thicker than had been thought previously. This has important implications for the design of high-efficiency solid-state DSSCs. In the present study, we have fabricated 3-D Transparent Conducting Oxide (TCO) by growing tin-doped indium oxide (ITO) nanowire (NWs) arrays via a vapor transport method [3] and mesoporous $TiO_2$ nanoparticle (NP)-based photoelectrodes were prepared using doctor blade method. Finally optimized light-harvesting solid-state DSSCs is made using 3-D TCO where electron life time is controlled the recombination rate through fast charge collection and also ITO NWs length can be controlled in the range of over $2{\mu}m$ and has been characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Structural analyses by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and X-Ray diffraction (XRD) results reveal that the ITO NWs formed single crystal oriented [100] direction. Also to compare the charge collection properties of conventional NPs based solid-state DSSCs with ITO NWs based solid-state DSSCs, we have studied intensity modulated photovoltage spectroscopy (IMVS), intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS) and transient open circuit voltages. As a result, above $4{\mu}m$ thick ITO NWs based photoelectrodes with Z907 dye shown the best performing device, exhibiting a short-circuit current density of 7.21 mA cm-2 under simulated solar emission of 100 mW cm-2 associated with an overall power conversion efficiency of 2.80 %. Finally, we achieved the efficiency of 7.5% by applying a CH3NH3PbI3 perovskite sensitizer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.449-449
• /
• 2008

전기 흡수 방법과 변조 광전류 분광학을 이용하는 방법으로 내장 전압을 측정할 수 있다. 이 논문에서는 변조 광전류 분광학을 사용하였다. 소자에 인가 전압이 영일 때 양극과 음극의 일 함수 차이 때문에 내장 전압이 존재하며, 그로 인해 내장 전기장이 생긴다. 유기 발광 소자의 광전도도는 엑시톤이 자유 전자와 정공으로 분리될 때 발생한다. 이 때 발생되는 광전류의 크기와 광전류의 위상 변화를 측정하여 내장 전압을 추정한다. 소자의 구조는 두 전극 사이에 단층으로 하여 만들었으며 모든 소자에서 발광층인 $Alq_3$ 두께는 150nm로 하였고, 양극으로는 ITO를 사용하였으며, 음극으로는 Al과 LiAl을 100nm 두께와 150nm두께로 하였다. ITO/$Alq_3$/Al 소자 구조에서 Al 100nm 와 150nm 로 두께 변화를 주었으나 내장 전압은 1.0eV로 변화가 없었다. ITO/$Alq_3$/LiAl 소자 구조에서 LiAl이 100nm 와 150nm 두께 변화에서도 내장 전압은 1. 8eV로 같은 크기를 보였다. 이로 부터 전극의 두께와는 상관없이 일정한 내장 전압이 측정됨을 알 수 있었다. LiAl을 사용한 소자의 경우 Al을 음극으로 사용한 소자에 비해 내장 전압이 0.8eV 증가되었다. 이는 LiAl의 일함수가 Al보다 낮은 값을 갖는 것과 일치하는 결과이다. 이런 결과가 나온 까닭은 LiAl을 음극으로 사용한 경우에는 자유로운 $Li^+$이 발생하여 유기물에 더 좋은 전자 주입이 되도록 하여 소자의 전자 장벽을 낮추었기 때문에 전자의 주입이 활발하여 광전류의 이동이 용이했음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.401-401
• /
• 2007

내장 전압의 측정은 전기흡수 방법과 변조 광전류 분광학을 이용하는 방법이 있으며, 우리는 이 논문에서 변조 광전류 분광학을 사용하여 내장 전압을 측정하였다. 소자에 인가 전압이 영일 때 양극과 음극의 일 함수 차이 때문에 내장 전압이 존재하며, 그로 인해 내장 전기장이 생긴다. 유기 발광 소자의 광전도도는 엑시톤이 자유전자와 정공으로 분리들 때 발생한다. 이 때 발생되는 광전류와 광전류의 위상 변화를 측정하여 내장 전압을 추정한다. 소자의 구조는 두 전극 사이에 단층으로 하여 만들었으며 모든 소자의 $Alq_3$ 두께는 150nm로 하고, 양극은 ITO를 사용하였고 음극은 Al과 LiAl을 100nm 두께로 하였다. 내장 전압의 측정 결과 ITO/$Alq_3$/LiAl의 내장 전압은 0.9eV로 측정된 데 반해 ITO/$Alq_3$/LiAl은 1.6eV로 측정되었다. 따라서, LiAl을 사용한 소자의 경우 Al을 사용한 소자에 비해 내장 전압이 0.7eV 증가되었다. 이는 LiAl의 일함수가 Al보다 낮은 값을 갖는 것과 일치하는 결과이다. 이런 결과가 나온 까닭은 LiAl을 음극으로 사용한 경우에는 자유로운 $Li^+$이 발생하여 유기물에 더 좋은 전자주입이 되도록 하여 소자의 전자 장벽을 낮추었기 때문에 전자의 주입이 활발하여 광전류의 이동이 용이했음을 알 수 있다.