• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권8호
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• pp.2689-2693
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• 2012

Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and $C_{60}$-encapsulated SWNTs ($C_{60}@SWNTs$) are introduced to Ru-sensitized photoelectrochemical cells (PECs), and photocurrents are compared between two cells, i.e., an $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/SWNTs/ITO cell and an $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/$C_{60}@SWNTs$/ITO cell. [L = 2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid, DAPV = di-(3-aminopropyl)-viologen, and ITO = indium-tin oxide] The photocurrents are increased by 70.6% in the presence of $C_{60}@SWNTs$. To explain the photocurrent increase, the reverse-field emission method is used, i.e., $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/SWNTs/ITO cell (or $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/$C_{60}@SWNTs$/ITO cell) as an anode and a counter electrode Pt as a cathode in the external electric field. The improved field emission properties, i.e., ${\beta}$ (field enhancement factor) and emission currents in the reverse-field emission with $C_{60}@SWNTs$ indicate the enhancement of the PEC electric field, which implies the improvement of the electron transfer rate along with the reduced charge recombination in the cell.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.244-260
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• 2018

Issues in the electrical characterization of semiconducting photoanodes in a photoelectrochemical (PEC) cell, such as the cell geometry dependence, scan rate dependence in DC measurements, and the frequency dependence in AC measurements, are addressed, using the example of a $TiO_2$ photoanode. Contrary to conventional constant phase element (CPE) modeling, the capacitive behavior associated with Mott-Schottky (MS) response was successfully modeled by a Havriliak-Negami (HN) capacitance function-which allowed the determination of frequency-independent Schottky capacitance parameters to be explained by a trapping mechanism. Additional polarization can be successfully described by the parallel connection of a Bisquert transmission line (TL) model for the diffusion-recombination process in the nanostructured $TiO_2$ electrode. Instead of shunt CPEs generally employed for the non-ideal TL feature, TL models with ideal shunt capacitors can describe the experimental data in the presence of an infinite-length Warburg element as internal interfacial impedance - a characteristic suggested to be a generic feature of many electrochemical cells. Fully parametrized impedance spectra finally allow in-depth physicochemical interpretations.

• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.301-310
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• 2009

본 논문에서는 현재 많이 연구되고 있는 염료감응 태양전지에 대해 전기화학적 접근을 통해 설명한다. 특히, 기존 도핑 개념을 적용하는 반도체 태양전지와 다른 점을 비교 설명하고, 이론적으로 어떻게 태양전지가 형성될 수 있는지를 설명한다. 또한 염료감응 태양전지가 탄생되게 된 과정을 고찰해 본다. 이어서, 태양전지에서 많이 사용되는 전기화학적 분석법을 설명하고, 어떻게 적용될 수 있는지 임피던스 분석법을 통해 설명한다. 전기화학에서 많이 사용되는 임피던스와 순환전압전류법을 통해, 염료감응 태양전지를 이루는 주성분인 금속산화물과 염료, 전해질의 에너지준위 분석법에 대해서 간단히 소개한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.60.1-60.1
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• 2010

Chemically functionalized plant oils such as acrylated epoxidized soybean oil (AESO) and maleinized acrylated epoxidized soybean oil (MAESO) were used as new bio-based binders for $TiO_2$ electrodes of dye-sensitized solar cells (DSSC). More porous networks and larger porosities were fabricated on the $TiO_2$ films using plant oil binders due to the larger number of functionalities, in comparison with the film using polyethylene glycol (PEG). The charge-transfer resistance in the $TiO_2$ films was considerably shrunk due to the reduced impurity states. The short circuit photocurrent (Isc) and the open circuit photovoltage (Voc) of the cell using plant oil binders increased and the conversion efficiency improved significantly.

• 센서학회지
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• 제27권4호
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• pp.264-268
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• 2018

Vertically-aligned $TiO_2$ nanotube electrodes have attracted considerable attention for applications in solar cells, catalysts, and sensors, because of their ideal structure for electron transport and electrolyte diffusion. Here, we prepare vertically-aligned $TiO_2$ nanotube electrodes using a two-step anodization process. The prepared $TiO_2$ nanotube electrodes exhibit uniform pore structures with an inner diameter of ~80-90 nm and wall thickness of ~20-25 nm. In addition, they exhibit an anatase crystal phase after a high-temperature annealing. The annealed $TiO_2$ nanotube electrodes are applied in dye-sensitized solar cells (DSSCs) as photoanodes. The fabricated DSSC exhibits conversion efficiencies of 3.46 and 2.15% with liquid- and gel-type electrolytes, respectively.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권3호
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• pp.206-214
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• 2017

SnS films have been prepared by electrodeposition technique onto Cu and ITO substrates using acidic solutions containing tin chloride and sodium thiosulfate with sodium citrate as an additive. The effects of sodium citrate on the electrochemical behavior of electrolyte bath containing tin chloride and sodium thiosulfate were investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques. Deposited films were characterized by XRD, FTIR, SEM, optical, photoelectrochemical, and electrical measurements. XRD data showed that deposited SnS with sodium citrate on both substrates were polycrystalline with orthorhombic structures and preferential orientations along (111) directions. However, SnS films with sodium citrate on Cu substrate exhibited a good crystalline structure if compared with that deposited on ITO substrates. FTIR results confirmed the presence of SnS films at peaks 1384 and $560cm^{-1}$. SEM images revealed that SnS with sodium citrate on Cu substrate are well covered with a smooth and uniform surface morphology than deposited on ITO substrate. The direct band gap of the films is about 1.3 eV. p-type semiconductor conduction of SnS was confirmed by photoelectrochemical and Hall Effect measurements. Electrical properties of SnS films showed a low electrical resistivity of $30{\Omega}cm$, carrier concentration of $2.6{\times}10^{15}cm^{-3}$ and mobility of $80cm^2V^{-1}s^{-1}$.

• 대한화학회지
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• 제37권7호
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• pp.642-647
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• 1993

순수 정제한 스쿠알렌 색소(DSSQ(4-distearylamino phenyl-4'-dimethylaminophenylsquaraine) 를 Langmuir Blodgett 방법으로 $SnO_2$ 전극위에 단분자막으로 도포하였다. DSSQ 용액의 최대 흡수 파장은 630 nm 이었으나, $SnO_2$ 전극에 도포한 상태는 최대흡광파장 위치가 530 nm로 이동되어 스쿠알렌 집합체를 나타내었다. 이 집합체를 열처리하였더니 최대흡광 위치는 620~680 nm 로 이동되었다. 스쿠알렌 집합체에서의 에너지 이동 관계를 알기 위하여 광전류를 측정하였다. 광전류의 action spectrum은 흡수스펙트럼과 거의 같은 경향을 보였으며, 열처리한 시료의 광전류 action 스펙트럼도 처리전과 같은 결과를 나타내었다. 이때의 양자수율은 약 0.3%이었다. 용액내의 빛의 tunneling 효과를 보기 위하여 $SnO_2$전극과 DSSQ 색소사이에 스테아린산을 2~8층으로 각각 도포하고 광전류를 측정하였더니, 광전류가 현저히 감소하였다. 2층을 더 도포한 시료에서는 광전류가 전혀 나타나지 않았다. 또한 전해질 용액에 질소를 통하였을 경우에는 광기전력이 현저히 감소하고, 산소를 통하였을 때는 같은 정도로 증가하는 것으로 보아 전해질의 용존 산소가 전자 주게 역할을 하고 있음을 추정할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.85-92
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• 2021

태양에너지를 활용하여 전력을 생산하는 시스템인 Solar water battery는 광전기화학전지와 에너지저장시스템을 결합한 것으로 추가적인 외부 전압 없이 태양에너지의 전환과 저장을 동시에 할 수 있다. Solar water battery는 광전극, 저장전극 그리고 상대전극으로 구성되어 있고, 이들의 선택과 조합은 시스템의 성능과 효율에 있어 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 Solar water battery의 구성요소들을 변화시켜 시스템에 미치는 영향을 알고자 하였다. 상대전극이 방전 시 미치는 영향, 광전극과 저장전극의 전극 재료, 전해질의 종류에 따른 태양에너지 전환 효율과 저장 용량에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 이들의 최적화된 구성(TiO2 : NaFe-PB : Pt foil)에서 15시간동안의 광조사 후의 방전 용량이 72.393 mAh g-1으로 시스템 구성 조건에 따라 광전환/저장 효율이 크게 영향을 받음을 확인 할 수 있었다. 또한, 유기 오염물질을 광전극 반응조내 전해질에 첨가하여 광전하를 효율적으로 분리시킴으로써 광전류 증가시켰으며, 이로 인해 저장용량이 향상되고, 동시에 오염물질도 분해시킬 수 있음을 확인하였다. 이처럼 Solar water battery는 추가적인 외부 전압이 필요없는 새로운 친환경 태양에너지 전환/저장 시스템이며, 나아가 수처리에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제23권2호
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• pp.25-38
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• 2020

태양광 흡수 물분해는 화석연료 대체 에너지원으로 떠오르는 수소에너지를 생산할 수 있는 가장 유망한 방법이다. 현재 전이 금속 디칼코제나이드 (transition dichalcogenide, TMD)는 물분해 촉매 특성이 뛰어난 물질로 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 실리콘 (Si) 나노선 어레이 전극 표면에 대표적 TMD 물질인 4-6족의 이황화 몰리브덴 (MoS₂), 이셀렌화 몰리브덴(MoSe₂), 이황화 텅스텐 (WS₂), 이셀렌화 텅스텐 (WSe₂) 나노시트 합성할 수 있는 방법을 개발하였다. Si나노선 전극을 금속 이온 용액으로 코팅하고, 황 또는 셀레늄의 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition)을 이용하는 것이다. 이 방법으로 TMD 나노시트를 약 20 nm 두께로 균일하게 합성하였다. p형 Si-TMD 나노선 광전극으로 구성된 광화학전지는 태양광 AM1.5G, 0.5 M H₂SO₄ 전해질에서 개시 전위 0.2 V를 가지며 0 V (vs. RHE)에서 20 mA cm^-2 이상의 전류를 낼 수 있다. 수소 발생 양자효율은 90% 정도로 우수한 물분해 촉매 특성을 확인하였다. MoS₂ 및 MoSe₂는 3시간 동안 90% 이상의 우수한 광전류 안전성을 보여주었으나, WS₂ 및 WSe₂는 상대적으로 적은 80%였다. MoS₂, MoSe₂는 Si 나노선 표면에 균일한 시트 형태로 씌워졌지만, WS₂, WSe₂는 조각 형태로 붙었다. 따라서 Si 표면을 잘 보호하지 못하기 때문에 Si나노선이 더 잘 산화되어 안정성이 낮아지는 것으로 해석하였다. 본 연구결과는 TMD의 수소 발생 촉매 특성을 이해하는 데 크게 기여할 것으로 예상한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.495-498
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• 2008

Photocatalytic water splitting into $H_2$ and $O_2$ using semiconductors has received much attention, especially for its potential application to direct production of $H_2$ for clean energy from water utilizing solar light energy. Since the report of Fujishima and Honda on the water splitting by photoelectrochemical cells, numerous different semiconducting materials have been used as photocatalysts for hydrogen generation from water. Among them, platinized titania significantly accelerates hydrogen production from water. For geometrical improvement of $TiO_2$ particle, porous $TiO_2$ structure was proposed and studied such as nanofiber, nanorod and nototubes. This research focuses on finding out the optimum temperature and electrolyte to produce $H_2$ by solar water splitting.