고효율 염료감응형 태양전지의 응용을 위한 나노 채널 구조의 광전극 개발

Abstract

광전극 제조시 PS latex만 첨가하고 소결을 위해 550℃ 열처리하면 TiO2 입자 사이에 있는 PS latex 가 분해되어 나노 채널이 형성된다. PS latex 를 첨가하지 않은 셀과 첨가한 셀(10wt%, 100nm)의 효율은 각각 5.19% 와 8.32% 이다. PS latex 의 분해에 의해 형성된 나노 채널을 통해 염료 / 전해질의 함침량이 증가하여 TiO2 / 염료 / 전해질의 계면이 확대되어 전자가 효과적으로 전달되므로 태양전지의 성능이 크게 향상되었다. 입자 레벨에서 나노 채널을 조절하여 TiO2 / 염료 / 전해질의 계면이 확대되는 효과를 극대화 해보고자 나노 채널을 가진 TiO2 입자를 제조하여 염료감응형 태양전지에 적용해 보았다. 입자 제조방법은 분무열분해법을 이용하였고 tri-block copolymer를 이용하여 나노 채널의 크기를 조절하여 염료감응형 태양전지에 적용하였고, 그 결과 나노 채널을 가진 TiO2 입자를 사용하지 않은 셀과 사용한 셀의 효율은 3.55%에서 최대 7.76%로 향상되었다.