염료감응형 태양전지의 재료특성연구

Abstract

최근 화석연료에너지의 자원 고갈로 인하여 태양발전 등 신재생에너지에 대한 관심이 많아지고 연구도 활발히 진행되고 있다. 특히, 신재생에너지 중 태양발전은 장소와 비용에서 많은 유리한 점이 많아서 태양에너지에 대한 연구들이 많이 이루어지고 있다. 여러 태양발전 중 염료감응형 태양전지는 높은 에너지 효율과 적은 제조단가 및 비주얼이 가능한 투명성을 가지고 있어서 건물의 창호로 많은 관심을 가지고 있다. 하지만 BIPV용 염료감응형 태양전지는 빛을 받으면 내부의 온도의 상승으로 인하여 열화가 빨리 진행되는 단점이 있다. 이렇게 고온에서 열화가 빨리 진행되는 이유가 무엇인지 기존 문헌으로 분석하였다. 그 결과 고온에서 염료감응형 태양전지 내부에 있는 액체 전해질의 유출로 분석되었다. 그 원인이 실런트의 파괴로 인하여 액체 전해질이 외부로 빠져나가는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 고온조건에서 액체 전해질이 염료감응형 태양전지 모듈에 어떠한 기계적 영향을 미치는지 알기 위해 액체 전해질이 들어있는 모듈과 액체 전해질이 없는 모듈, 열화되어 기능이 떨어진 염료감응형 태양전지 모듈을 고온에서 어떠한 변형이 일어나는 지를 그림자 모아레(shadow moiré)장비로 측정한다. 또한, 열화원인인 실런트와 액체 전해질의 열팽창계수를 측정한다. 염료감응형 태양전지 모듈에 사용되는 실런트를 경화시간에 따라 샘플을 제작하고, 고온에서 실런트의 열팽창계수를 그림자 모아레장비로 측정한다. 그리고 성분에 따른 액체 전해질을 제작하여 온도계 원리를 이용하여 제작한 측정 장치를 통하여 열팽창계수를 측정한다. 실험결과, 전해질이 없는 모듈과 열화된 모듈의 휨현상 및 변형이 일어나지 않고, 전해질이 있는 모듈에서 휨현상 및 변형이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 실런트는 오랜 시간 경화한 샘플이 고온에서 변형이 적게 일어나고, 열팽창계수가 작은 것으로 나타났다. 또 온도계 원리를 이용하여 제작한 액체 전해질의 열팽창계수 장비가 무리 없이 측정되는 것을 확인할 수 있다.