PEMFC/DSSC 결과

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PEMFC/DSSC 결과에 대한 보고서 자료입니다.

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0.173
0.860
0.215
0.149
0.168
0.871
0.218
0.146
0.163
0.886
0.222
0.145
0.158
0.900
0.225
0.142
0.153
0.915
0.229
0.140
0.148
0.931
0.233
0.138
0.143
0.946
0.236
0.135
0.138
0.963
0.241
0.133
0.133
0.979
0.245
0.130
0.128
0.992
0.248
0.127
0.123
1.006
0.252
0.124
0.118
1.017
0.254
0.120
0.113
1.030
0.258
0.117
0.108
1.044
0.261
0.113
0.103
1.056
0.264
0.109
0.098
1.069
0.267
0.105
0.093
1.080
0.270
0.101
0.088
1.092
0.273
0.096
0.083
1.105
0.276
0.092
0.078
1.115
0.279
0.087
0.073
1.130
0.283
0.083
0.068
1.143
0.286
0.078
0.063
1.156
0.289
0.073
0.058
1.172
0.293
0.068
0.053
1.183
0.296
0.063
0.048
1.192
0.298
0.057
0.043
1.207
0.302
0.052
0.038
1.216
0.304
0.046
0.033
1.227
0.307
0.041
0.028
1.243
0.311
0.035
0.023
1.257
0.314
0.029
0.018
1.269
0.317
0.023
0.013
1.284
0.321
0.017
0.008
1.296
0.324
0.011
0.003
1.307
0.327
0.004
-0.002
1.317
0.329
-0.002
-0.007
1.330
0.333
-0.009
-0.012
1.344
0.336
-0.016
-0.017
1.356
0.339
-0.023
-0.022
1.366
0.342
-0.030
-0.027
1.377
0.344
-0.037
-0.032
1.391
0.348
-0.044
-0.037
1.403
0.351
-0.052
-0.042
1.411
0.353
-0.059
-0.047
1.422
0.356
-0.067
-0.052
1.434
0.359
-0.074
Data를 excel로 정리. <1> Reference <2> Dssc
Voc (V)
0.453839
Isc (mA)
1.3133
Jsc (mA/cm^2)
0.328325
FF
0.27241
Eff (%)
0.040591
Pmax (mW)
0.162364
Jmax (mW/cm^2)
0.040591
Vmax (V)
0.23815
Imax (mA/cm^2)
0.68177
Rs (ohm)
332.8452
Rsh (ohm)
500
Area (cm^2)
4
Er (mW/cm^2)
100
Name of site :
인하대학교
Voc (V)
0.541325
Isc (mA)
0.602582
Jsc (mA/cm^2)
11.28431
FF
0.705493
Eff (%)
4.309491
Pmax (mW)
0.230127
Jmax (mW/cm^2)
4.309491
Vmax (V)
0.40355
Imax (mA/cm^2)
0.570256
Rs (ohm)
133.76495
Rsh (ohm)
7102.2727
Area (cm^2)
0.0534
Er (mW/cm^2)
100
<1> Reference
<2>DSSC
- Data로부터 얻어진 Voc, Isc, FF를 이용하여 효율을 계산
이므로
<1> Reference 의 경우 0.70549 이다.
<2> DSSC 의 경우는 0.27241 이다.
효율은 아래의 식과 같이 계산되므로,
Reference 와 DSSC의 효율은 각각
즉, 태양전지의 효율은 0.04%로 매우 낮은 효율 값을 얻었다.
- 그래프 분석 및 실험 전반에 대한 고찰
이번 실험은 염료감응형 태양전지를 직접 제작해 보고, 전지의 효율을 계산해보는 실험이었다. 염료에 이상이 있었는지 태양전지가 제대로 만들어지지 않아 실험값이 나오지 않았다. 그래서 다른 조가 만들어놓은 것으로 실험을 하였다. I-V 그래프를 보면, V가 증가함에 따라 점차 I가 감소함을 알 수 있다. Isc는 단락 전류, Voc 는 개회로 전압,Imax 는 최대전류, Vmax는 최대 전압을 나타낸다. Isc와 Voc 가 만드는 큰 사각형과, Imax와 Vmax가 만드는 작은 사각형의 비가 FF를 의미한다.
일반적인 Si 태양전지와 가장 좋은 DSSC의 FF는 70%근처이다. FF는 분로저항이 클수록, 직렬저항이 작을수록 커진다.
P-V 그래프는 전압에 대한 출력값을 나타낸 그래프로, 약 0.25V정도에서 최대의 출력이 생김을 알 수 있다. 즉, 태양전지의 효율을 높이려면 전력이 최대가 되는 전압값을 공급해야함을 알 수 있다.
계산결과 효율은 0.04%로 매우 적은 효율이었다. 이렇게 무한한 에너지인 태양에너지를 이용한다는 점에서 장점이 있지만 태양전지는 현재 효율이 매우 낮은 상태이다.
태양 전지의 효율을 높이려면 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공이 손실되지 않고 얼마나 효과적으로 전자 내부에서 외부회로로 보내어지는 가도 중요하다. 또 태양전지 표면에서의 태양 빛의 반사를 최대한으로 감소시켜야한다. 그리고 가능한한 넓은 파장의 빛을 흡수하면 좋으므로, 반도체의 밴드갭 에너지가 작을수록 좋지만 그렇게되면 Voc가 감소하므로, 적정한 밴드갭 에너지를 가진 재료여야 한다.
이번 실험을 통해서 말로만 듣던 태양전지를 직접 실험해볼 수 있어서 좋은 경험이었다. 지금까지 했던 다른 실험과는 달리 실험시간에 직접 실험하는 부분이 적었지만, 오히려 이로 인해 태양전지에 대한 지식을 더 공부하게 된 계기가 되었다.

키워드

염료감응형 태양전지,   PEMFC,   공업화학실험