연료감응태양전지실험

소개글

연료감응태양전지실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

ABSTRACT
TABLE OF CONTENTS
LIST OF FIGURES
LIST OF TABLES

1. Introduction
1-1 태양전지
1-1-1 염료감응 태양전지의 장/단점
1-2 염료감응 태양전지
1-2-1 염료감응 태양전지의 구조
1-2-2 염료감응 태양전지의 원리
1-2-3 염료감응 태양전지 재료의 역할
1-3
1-4 Doctor blade process
2. Experiment
2-1 실험기구 및 시약
2-2 실험방법
3. Results & Discussion
3-1 Raw Data
3-2 Results
3-3 Discussion
4. Conclusion

REFERENCES

Ⅱ LIST OF FIGURES & TABLES
LIST OF FIGURES
Fig 1. 태양전지의 기본원리
Fig 2. 유기 태양전지의 구조
Fig 3. 연료감응 태양전지의 실제 모습
Fig 4. 연료감응 태양전지 구조
Fig 5. 고분자 유기태양전지 원리와 Band-gab 에너지
Fig 6. 전극으로 사용가능 산화물의 종류 및 전도띠 에너지
Fig 7. 아나타제 및 루타일 필름의 단면 사진
Fig 8. 염료감응 태양전지 실험 I-V 곡선 그래프

LIST OF TABLES
Table 1. 연료감응 태양전지와 실리콘 태양전지 비교
Table 2. 실험 결과 값

본문내용

의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때 태양전지의 양단에 형성되는 전위차이다.
Short-circuit current(Isc)는 회로가 단락된 상태, 즉 외부저항이 없는 상태에서 빛을 받았을 때 나타나는 역방향(음의 값) 의 전류밀도 이다. 이 값은 우선적으로 입사광의 세기와 파장분포(spectral distribution)에 따라 달라지지만, 이러한 조건이 결정된 상태에서는 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공이 재결합(recombination) 하여 손실되지 않고 얼마나 효과적으로 전지 내부에서 외부회로 쪽으로 보내어지는가에 의존된다. 이 때 재결합에 의한 손실은 재료의 내부에서나 계면에서 일어날 수 있다.
Fill factor(FF) 는 최대전력점에서의 전류밀도와 전압값의 곱(Vmax×Imax) 을 Voc와Isc의 곱으로 나눈 값이다. 따라서 fill factor는 빛이 가해진 상태에서 I-V곡선의 모양이 사각형에 얼마나 가까운가를 나타내는 지표이다. 태양전지의 효율 η은 전지에 의해 생산된 최대 전력과 입사광 에너지 Pin 사이의 비율이다[8].
3-4 Discussion
이번 실험에서는 나노입자가 인 염료감응 태양전지를 만들어 보고 효율을 측정 하였다. 염료감응 태양전지는 투명 전극필름을 부착한 두 유리기판 사이에 특정염료를 흡착한 나노입자와 전해질을 채운 간단한 구조로 되었있다.
실험에서 제일 먼저 0.5g과 PEG(Poly ehylene glycol) 2ml의 적정량을 갈아주었다. FTO 전도성 유리판은 가시광선 영역에 대해 80％의 투과율과 고유저항(ρ)이 ~을 갖는 것을 사용 하였다. FTO 전도성 유리판의 표면적이 25 되도록 한칸의 눈금만 남게하여 테이프를 붙였다. 짙은 농도로 곱게 갈아준 슬러리를 FTO 전도성 유리판위에 Doctor blade 성형법을 이용하여 코팅을 하였다. 코팅한 기판을 상온에서 건조시켰다. 나노튜브와 나노입자 다공성막을 염료 용액에 24시간 동안 담근 후 염료가 흡착된 전극 막을 에탄올로 세척하여 상온에서 건조 시킨다. ITO 유리 기판에 뚫려 있는 두 개의 작은 구멍을 통하여 산화-환원 전해질을 전지로 주입하고, 두 개의 구멍은 작은 실링 박막과 얇은 유리판으로 밀폐한다. 그런 다음 기기를 사용하여 효율을 측정하였다.
완성된 염료감응 태양전지의 효율을 측정해보니 2.41% 가 나왔다. 효율을 더 높이지 못한 아쉬움이 있다. 슬러리를 갈을때 균일한 힘으로 하지 못한점, Doctor blade 성형시 기판에 균일하게 채우지 못한점, 테이프를 떼어낼때 가 손실되었을 점이 효율을 더 높이지 못한데 큰 작용을 한 것 같다.
이번 실험에서 직접 염료감응 태양전지를 제작해보고 효율 또한 측정해 볼 수 있었던 뜻깊은 염료감응 태양전지 실험이었다.
4. Conclusion
이번 실험에서 나노입자가 인 염료감응 태양전지를 제작해보았다. 염료감응 태양전지는 투명 전극필름을 부착한 두 유리기판 사이에 특정염료를 흡착한 나노입자와 전해질을 채운 간단한 구조로 되었있다. 유리기판을 통과한 태양광은 염료와 만나는데, 이때 염료는 전자(-)를 배출한다. 배출된 전자는 나노입자(정공+)를 따라 투명전극필름으로 흐르게 되는데, 이것이 전기를 만들게 된다. 나노입자로는 주로 가 사용된다. 전해질은 전자를 배출한 염료에 다시 전자를 생성시켜주는 역할을 담당한다. 실험에서는 를 갈아 슬러리를 만들어 보고, 기판을 고정시키는 작업, 기판위에 직접 Doctor blade 코팅을 해보았다. 5개의 완성된 염료감응 태양전지중 가장 좋게 나온 효율을 측정해보니 2.41%가 나왔다. 너머지 태양전지의 효율을 더 높이지 못한 아쉬움이 있다. 같은 기판과 같은 용액을 사용하여 실험을 했음에도 불구하고 6개의 태양전지에 편차가 생긴 것을 확인해볼 수 있는데 이 결과를 보더라도 코팅과정이 중요한 과정이었음을 생각해본다. 나머지 태양전지의 효율을 더 높이지 못한 아쉬움이 있다. TiO2 슬러리를 갈을 때 균일한 힘으로 하지 못한 점, Doctor blade 코팅시 기판에 균일하게 채우지 못한 점, 테이프를 떼어낼 때 가 손실되었을 점이 효율을 더 높이지 못한데 큰 작용을 한 것 같다.
실리콘 태양전지가 맑은 날에만 주로 발전이 가능한 반면 염료감응 태양전지는 흐린날이나 실내 등에서도 발전이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 또한 가시광선을 통과시키는 투명한 성질과 염료에 따른 다양한 색깔을 표현할 수 있다는 점에서 응용분야가 다양하다. 염료감응 태양전지의 장점에 대해 알고 응용분야에 대해 생각해 볼 수 있었다. 또한 효율을 더 높일 수 있는 방법에 대해 생각해 볼 수 있는 뜻깊은 실험이었다.
REFERENCES
[1]. 한국태양광발전업협동조합 http://www.kppc.kr/
[2]. 염료감응 태양전지 박남규.
[3]. '염료감응형 태양전지 (dye-sensitized solar cell) 현황'
영남대학교 디스플레이화학공학부 김재홍
http://www.cheric.or.kr/ippage/g/ipdata/2006/05/file/g200605-701.pdf
[4]. sk증권 http://blog.naver.com/hojong1974?Redirect=Log&logNo=150040890054
[5]. 두산 백과사전 http://100.naver.com/100.nhn?docid=863098
[6]. 'TiO2를 이용한 염료감응형 태양전지의 제조 및 특성'
김영순(Young Soon Kim), 김형일(Hyung Il Kim), 신형식(Hyung Shik Shin), 양오봉(O Bong Yang), 김길성(Gil Sung Kim), 서형기(Hyung Kee Seo) 1~2쪽
[7]. http://blog.naver.com/sialon?Redirect=Log&logNo=30011532379
[8]. 위키 백과사전
http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%83%9C%EC%96%91_%EC%A0%84%EC%A7%80#.ED.83.9C.EC.96.91.EC.A0.84.EC.A7.80.EC.9D.98_.EB.B0.9C.EC.A0.84.ED.9A.A8.EC.9C.A8

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