본 연구에서는 염료 감응형 태양전지의 효율 향상을 위한 유리 기판 및 전극 패턴에 따른 특성 변화와 대면적화 모듈을 위한 금속 그리드의 특성을 보여준다. 단위 셀 단위의 기본적인 재료와 기존의 제조 방법에 의해 제조된 염료 감응형 태양전지(DSC)는 높은 내부 저항으로 인하여 대면적 셀의 변환 효율은 치명적으로 저하된다. 또한 증가하는 내부 저항 감소를 위해서 외부적인 제조 공정이 추가되지 않고서는 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 TCO(ITO) 식각, $TiO_2$ 식각, $50mm{\times}50mm$ 셀과 $100mm{\times}30mm$ 셀의 특성 비교 실험을 통해서 변환 효율 상승효과를 얻었고 광전류 포집 향상을 기대하기 위해 Pt 그리드를 이용해 current correcting line을 증착시켰다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제4권4호
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pp.170-173
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2006
Recently, with increasing efficiency of DSC (photo-electrochemical using a nano-particle), The Performance of DSC solar generation system also needs improvement. The approach consists of a Fly-back DC-DC (transfer ratio 1:10) converter to boost the DSC cell voltage to 300VDC. The four switch (MOSFET) inverter is employed to produce 220V, 60Hz AC outputs. High performance, easy manufacturability, lower component count., safety and cost are addressed. Protection and diagnostic features form an important part of the design. Another highlight of the proposed design is the control strategy, which allows the inverter to adapt to the: requirements of the load as well as the power source. A unique aspect of the design is the use of the DSP TMS320LF2406 to control the inverter by current and voltage feed-back. Efficient and smooth control of the: power drawn from the DSC Cell is achieved by controlling the front end DC-DC converter in current mode.
Dye sensitized solar cells (DSC) are promising devices for inexpensive, nontoxic, transparent, and large-scale solar energy conversion. Generally thick $TiO_2$ nanoporous films act as efficient photoanodes with their large surface area for absorbing light. However, electron transport through nanoparticle networks causes the slowdown and the loss of electron transport because of a number of interparticle boundaries inside the conduction path. We have studied DSCs with precisely dimension-controlled $TiO_2$ nanotubes array as photoanode. $TiO_2$ nanotubes array is prepared by template-directed fabrication method with atomic layer deposition. Well-ordered nanotubes array provides not only large surface area for light absorbing but also direct pathway for electrons with minimalized grain boundaries. Large enlongated anatase grains in the nanotubes could enhance the conductivity of electrons, but also suppress the recombination with holes through defect sites during diffusion into the electrode. To study the effect of grain boundaries, we fabricated two kinds of nanotubes which have different grain sizes by controlling deposition conditions. And we studied electron conduction through two kinds of nanotubes with different grain structures. The solar cell performance was studied as a function of thickness and grain structures. And overall solar-to-electric energy conversion efficiencies of up to 7% were obtained.
Dye-sensitized solar cells (DSSC) show great promise as an inexpensive alternative to conventional p-n junction solar cells. Investigations into the various factors influencing the photovoltaic efficiency have recently been intensified. The conventional absorber electrode in DSSC is composed of compacted or sintered $TiO_2$ nanopowder that carries an anchored organic dye. The absorbance of incident light in the DSC is realized by specifically engineered dye molecules placed on the semiconductor electrode surface ($TiO_2$). The dye absorbs light at wavelengths up to about 920nm, the energy of the exited state of the molecule should be about 1.35eV above the electronic ground state corresponding to the ideal band gap of a single band gap solar cell. The dye molecules ar adhered onto the nanostrutured $TiO_2$ electrode by immersing the sintered electrode into a dye solution, typically 3mM in alcohol, for a long enough period to fully impregnate the electrode. However, the concentrations of the dye is slightly changed due to the evaporation of the alcohol. The dye is more expensive than other materials in DSSC and related to the efficiency of DSSC. Therefore, the concentrations of the dye should be carefully measured. In this study, we investigated to the dye loading on fired $TiO_2$ powder as a function of temperature by the TG-DTA and the dye solution by UV-visible spectroscopy after the impregnation process. The dye loading is related to the porosity of the nanostructured $TiO_2$ electrode.
Scribing the transparent conductive oxide(TCO) is an essential technology for the large scaled dye-sensitized solar cell(DSC) and the commercialization of the DSC. Laser systems are most used for scribing technology due to their precision. However, it is difficult to generalize systems because most systems are large and heavy. In this study, we tried to simplificate the Nd:YAG laser system for scribing TCO of the DSC by using switched mode power supply(SMPS) technique. The continuous conduction mode booster converter topology is applied and MC34262 power factor controller is used for the variable frequency control. Finally, SMPS circuit which specifications are 400W of capacity, 400V DC output and 98% of efficiency is fabricated. And it is demonstrated that the scribing TCO is completed by the Nd:YAG laser using this SMPS circuit.
Dye-sensitized solar cell (DSC) consists of photo electrode, counter electrode and electrolyte. Photo electrode has titanium oxide layer with dye molecule to create electrons. And counter electrode is made of one layer that has catalytic ability for redox system such as the iodide/triiodide couple. Most DSC researchers use platinum as catalyst on counter electrode because platinum has good catalytic ability and conductivity. Platinum is doped on fluorine-doped tin oxide glass with different methods such as sputtering method, electrochemical method and so on. In this paper, we deposit platinum on counter electrode glass with two methods. One is the radio frequency (RF) sputtering method and the other is the chemical method with heating treatment. Finally, we compare the photovoltaic characteristics of DSCs that are assembled using two different counter electrodes.
The technology of Solar Power conversion System is defined as a solar cell that changes the sol ar energy into the direct electric energy, power conversion and control technology that convert the dc power into ac power The solar cell module, power conversion, and a control part in component parts consisting a solar power conversion system have influence on its performance. The roles of power conversion and a control part supply the direct current generated by solar cell module for a load with high efficiency as conveniently as possible in this study, the power conversion systen that can generate solar power using DSC module was developed and its characteristics was experimented. The characteristics of the DSC power conversion system including MOSFET and DSP micro processor, high speed devices, was simulated using Psim. According to the results, converter and inverter was manufactured in detail and the performance characteristics were studied.
The counter electrode widely used in DSCs (Dye-sensitized Solar Cells) is constructed of conducting glass substrates coated with Pt films, where the platium acts as a catalyst. Pt counter electrodes in DSCs are one important component. It is expected that characteristics of Pt electrodes strongly depend on fabrication process and its surface condition. In this study, Pt counter electrode surface of DSC is deposited by reactive RF magnetron sputtering under the conditions of Ar 5mtorr, RF power of 120w and substrate temperature of $100^{\circ}C$. Surface morphology of Pt electrodes was investigated by FE-SEM and AFM. And this paper shows our recent results and technology to fabricate the new designed cell with Pt electrodes deposited by sputtering method. We have achieved fill factor 65% and photoelectric conversion efficiency around 2.6% as the best results of new designed DSCs structure.
Dye-sensitized Solar Cell (DSC) is a new type of solar cell by using photocatalytic properties of $TiO_2$. The electric potential distribution in DSCs has played a major role in the operation of such cells. Models based on a built-in electric field which sets the upper limit for the open circuit voltage(Voc) and/or the possibility of a Schottky barrier at the interface between the mesoporous wide band gap semiconductor and the transparent conducting substrate have been presented. $TiO_2$ thin films were deposited on the FTO substrate by Nd:YAG Pulsed Laser Deposition(PLD) at room temperature and post-deposition annealing at $500^{\circ}C$ in flowing $O_2$ atmosphere for 1 hour. The structural properties of $TiO_2$ thin films have investigated by X-ray diffraction(XRD) and atomic force microscope(AFM). Thickness of $TiO_2$ thin films were controlled deference deposition time and measurement by scanning electron microscope(SEM). Then we manufactured a DSC unit cells and I-V and efficiency were tested using solar simulator.
본 연구에서는 플렉시블 염료감응 태양전지(F-DSC)의 투명전도막으로서의 적용 가능성을 평가하기 위하여 PET 기판위에 AZO 박막을 증착하였다. 또한 ITO와 AZO 박막을 이용하여 동일한 조건하에서 F-DSC를 제작하여 광변환효율을 조사하였다. AZO의 경우 체적저항율 및 증착율은 220[W]의 전력조건하에서 각각 $1.8{\times}10^{-3}[{\Omega}{\cdot}cm]$와 25.5[nm/min] 정도였으며, 광투과율은 약 87[%]였다. AZO 박막의 전기전도 메카니즘의 방전전력 의존성은 XPS 분석결과 방전전력이 증가함에 따라 O1s/Zn2p의 성분비가 증가하여 산소성분에 의한 도너 제공에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, AZO 투명전도막으로 제작된 F-DSC의 변환효율은 약 2.79[%] 정도였으며, 이는 상용 ITO의 2.94[%]에 거의 필적되는 값으로 AZO의 F-DSC에의 응용 가능성이 충분함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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