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표제지
제출문
에너지ㆍ자원기술개발사업 최종보고서 초록
요약문
SUMMARY
목차
제1장 연구개발과제의 개요 19
제1절 목적 21
제2절 필요성 23
제3절 연구 범위 25
제2장 서론 29
제1절 염료감응 태양전지 개요 31
제2절 연구 동향 37
제3장 염료 합성 43
제1절 서론 45
제2절 실험 및 물성 분석 49
제3절 실험 결과 49
제4절 결론 68
제4장 전극 패턴 기술 71
제1절 전극 패턴의 설계 및 제작 73
제2절 모듈 패턴 식각 방법의 개발 88
제3절 모듈 패턴용 그리드 전극 재료 91
제4절 그리드 전극 절연재의 개발 96
제5절 결론 98
제5장 모듈 제조 99
제1절 재료 준비 101
제2절 실험 결과 106
제3절 모듈 제조 과정 115
제4절 결론 126
제6장 결론 127
제1절 결과 129
제2절 활용 방안 및 기대 효과 130
[표 3-1] 합성된 염료와 솔라로닉스 염료의 광전기 화학적 특성 57
[표 5-1] 스크린 인쇄용 페이스트 제조를 위한 혼합비 102
[표 5-2] 상용 TiO₂입자, 제조된 TiO₂입자, 상용 TiO₂페이스트로 만든 염료 감응 태양전지의 전지 효율 비교 109
[표 5-3] 산란 입자층에 따른 태양전지 효율 비교 111
[표 5-4] 염료 정제 전후의 광전기적 특성 114
[그림 1-1] 연구 수행체계 25
[그림 1-2] 광전기화학형 박막 태양전지의 구성 요소 26
[그림 1-3] 광전기화학형 박막 태양전지의 모듈 구조 27
[그림 2-1] 반도체 산화물의 에너지 준위 비교 32
[그림 2-2] 염료감응 나노구조 광전기화학 태양전지 작동 원리 33
[그림 2-3] 염료감응 나노입자 산화물 광전기화학 태양전지 구조 34
[그림 2-4] 염료감응 태양전지의 전자 전달 과정 36
[그림 3-1] Red(a) 및 black dye sensitizer(b)의 구조 46
[그림 3-2] Red(a) 및 black dye sensitizer(b)의 IPCE 47
[그림 3-3] Electron transfer mechanism 48
[그림 3-4] 각 dye의 UV 자료 52
[그림 3-5] N3(KRICT)를 이용한 HPLC 자료 53
[그림 3-6] N3(Solaronix)를 이용한 HPLC 자료 53
[그림 3-7] 각 dye의 FTIR 자료; (a) N3(KRICT), (b) N3(Solaronix), (c) N7l9(KRICT), (d) N7l9(Solaronix) 54
[그림 3-8] NMR spectrum of various dyes of (a) N3(KRICT), (b) N7l9(KRICT), (c)N3(Solaronix), and (d) N7l9(Solaronix) 56
[그림 3-9] 합성된 N3, N7l9와 솔라로닉스 N7l9의 광전류-전압 곡선 58
[그림 3-10] 각 black dye의 UV 자료 62
[그림 3-11] 각 dye의 FTIR 자료; (a) black1(KRICT), (b) black2(KRICT), (c) black(KRICT), (d) black(Solaronix) 63
[그림 3-12] NMR spectrum of various dyes of (a) black1(KRICT), (b) black2(KRICT), (c)black(KRICT), and (d) black(Solaronix) 66
[그림 3-13] 합성된 black dye와 솔라로닉스 black dye의 광전류-전압 곡선 67
[그림 4-1] 최적의 단위셀 스트립 폭과 그리드 전극의 효과를 조사하기 위해 제작된 단일 스트립 모듈의 제작 모식도 75
[그림 4-2] 제작된 그리드가 없는 단일 스트립형 모듈의 사진 (a)과 그 모듈의 I-V 특성곡선 (b) 76
[그림 4-3] 제작된 그리드 전극을 지닌 단일 스트립형 모듈의 사진 (a)과 모듈의 I-V 특성곡선 (b) 77
[그림 4-4] 3개의 단위 스트립셀로 구성된 parallel 형 모듈의 제작 모식도 79
[그림 4-5] 3개의 단위 스트립셀로 구성된 parallel 형 모듈의 제작 사진과 I-V 특성 곡선 80
[그림 4-6] 대면적, 단일평판형 광전기화학형 태양전지 모듈의 제작 모식도 81
[그림 4-7] 10 cm x 10 cm 크기의 대면적 단일형 광전기화학형 태양전지의 실제모습과 I-V 특성 곡선 82
[그림 4-8] Parallel형 대면적 광전기화학형 태양전지 모듈 제조에 관한 개략도 83
[그림 4-9] Parallel형 대면적 광전기화학형 태양전지 모듈의 단면도 84
[그림 4-10] 5개의 단위셀 스트립을 지닌 parallel형 태양전지 모듈 사진 84
[그림 4-11] 5개의 단위셀 스트립으로 구성된 parallel 형 모듈의 I-V 특성곡선 85
[그림 4-12] 단위 스트립의 폭 7 mm, 그리드 전극폭 0.2 mm의 parallel형 모듈 (우측)의 사진 86
[그림 4-13] 7 mm의 단위스트립 폭을 지닌 5열 parallel형 모듈의 I-V 특성 87
[그림 4-14] 폭 4 mm의 5열 스트립과 폭 0.2 mm의 그리드 전극을 지닌 parallel 형 대면적 광전기화학형 태양전지 모듈의 I-V 곡선 88
[그림 4-15] 수지전사 식각법에 의한 모듈 절연 패턴의 제작공정도 90
[그림 4-16] 탄소나노튜브 그리드 전극의 제조에 사용된 원 분말 (a)과 탄소나노튜브 전극의 표면 형상 사진 94
[그림 4-17] TiO₂ 나노입자를 이용하여 상대밀도를 크게 높인 탄소나노튜브 그리드 전극의 표면 형상 사진 95
[그림 4-18] metal grid 와 보호막 형성 후 전해질과의 반응성 실험 97
[그림 5-1] 나노입자 수열 합성을 위한 오토클레이브 장치 101
[그림 5-2] 이미다졸리움 합성 공정 104
[그림 5-3] 염료 정제 과정 사진 105
[그림 5-4] 전자현미경 사진. (a) 240 ℃ 와 (b) 200 ℃에서 제조된 TiO₂입자 107
[그림 5-5] 다양한 온도에서 만들어진 TiO₂를 이용한 염료감응 태양전지의 전류 전압 곡선 108
[그림 5-6] 스크린프린팅용 TiO₂페이스트 109
[그림 5-7] 여러 가지 페이스트를 이용한 태양전지의 전류-전압 곡선 110
[그림 5-8] 산란입자층에 의한 광전기적 특성 112
[그림 5-9] 염료 정제 전후의 광전류-전압 곡선 114
[그림 5-10] 스크린 프린팅. (a) 작동 원리와 (b) 제작 기계 115
[그림 5-11] 레이저 식각을 위한 프로그램 (a), 식각 장치 (b), 그리고 식각된 후의 절연된 전도성 기판 (c) 116
[그림 5-12] 전도석 기판의 식각 전 전도성 (a)과 식각 후 전도성 비교 (b) 117
[그림 5-13] 내부 직렬형 모듈의 구조 118
[그림 5-14] 모듈의 조립 118
[그림 5-15] TiO₂필름 폭에 따른 fill factor 변화 119
[그림 5-16] TiO₂필름 길이 따른 fill factor 변화 120
[그림 5-17] 완성된 소형 모듈 121
[그림 5-18] 소형 모듈의 전기적 특성 122
[그림 5-19] 완성된 10×10 ㎠ 모듈 123
[그림 5-20] 완성된 10×10 ㎠ 모듈의 전기적 특성 123
[그림 5-21] 완성된 10×10 ㎠ 모듈의대면적 모듈의 시간에 따른 광전 특성 124
[그림 5-22] 시작품 사진 125
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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