염료감응형 태양전지의 에너지 변환 효율은 TiO₂ 광흡수층의 형태와 구조에 따라 증가시키는 것이 가능하다.
본 연구에서는 졸-겔법을 통하여 TiO₂ 나노입자를 제조하였고, 수열합성법을 통해 다양한 형태와 크기의 TiO₂ 나노튜브를 제조하였으며, 염료감응형 태양전지의 효율을 개선하기 위해 TiO₂ 나노입자와 나노튜브의 장점을 적용한 복합후막을 제조하였다. 더불어, 효율을 개선하기 위해 전해질과 Conductive substrate 사이의 계면에 TiO₂ passivating layer를 buffer layer의 형태로 제작하여 재결합을 방지시킴으로써 염료감응형 태양전지의 효율 변화를 관찰하였다. 마지막으로, 광흡수층 위에 산란층(Scattering Layer)을 도입하여 TiO₂ 광흡수층에 흡수되는 빛의 양을 증대하였다. 본 연구에서는 산란층으로 수열합성법에 의해 제조된 비교적 입자가 큰 TiO₂ 나노튜브를 사용하였다.
본 연구를 통하여 (1) TiO₂ 나노입자와 TiO₂ 나노튜브 염료흡착의 증대 및 전자이동도 개선을 위한 복합후막 제작과, (2) 앞서 제조된 복합후막과 투명전극 사이에 전자재결합 방지를 위한 passivating layer 적용에 따른 특성 및 효율의 변화를 관찰하였다. (3) passivating layer 및 복합후막이 코팅된 TiO₂ 광흡수층위에 광산란층 적용하였다.
연구결과 TiO₂ 나노입자와 나노튜브를 이용 복합후막을 제조함으로써 효율향상의 결과를 가져왔다. 또한 passivating layer를 적용하였을 경우 전자재결합 및 직렬저항 감소로 인해 FF의 향상을 통해 효율이 증가되는 것을 알 수 있었으며, passivating layer가 적용된 TiO₂ 나노입자 / 나노튜브의 복합후막 위에 입자가 큰 TiO₂ 나노튜브로 광 산란층을 형성하였을 경우 광산란에 의해 빛의 흡수를 증대시키는 것에 기인하여 결과적으로 광전변환 효율이 3.84% ~ 6.16% 로 증가 하였다.