염료감응 태양전지에서 TiO2 layer 소결에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 염료감응형 태양전지(dye-Sensitized Solar Cells)의 광전극부를 구성하고 있는 TiO2 물질에 대한 고속 소결 기술에 관하여 연구하였다. 소결 방식으로는 일반적인 산업현장에서 사용하는 낮은 열효율의 열풍 방식을 개선하기 위하여 적외선 에너지의 복사 현상과 가열된 공기의 대류현상을 모두 활용할 수 있는 근적외선 히터를 사용하였다. 소결 온도를 기준으로 구분되는 염료감응형태양전지의 두 가지 종류인 탄소 결합(carbon binder) TiO2와 탄소 비결합(binder-free) TiO2에 대한 고온 및 저온 소결 특성을 분석하기 위하여 solar simulator를 이용하여 소자의 효율을 측정하였으며, SEM-EDS 성분 분석 및 입사 광자의 전류 변환 효율(Incident photon to current efficiency, IPCE), 전기화학적 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS), 브루나우어-에메트-텔러(Brunauer-Emmett-Teller, BET) 분석 등을 수행하였다. 근적외선 히터를 이용한 TiO2층의 소결 결과 기존의 열풍 방식에 비해 탄소 결합 TiO2의 경우 2배, 탄소 비결합 TiO2의 경우 50배의 공정 속도 향상이 가능하여 향후 염료감응형태양전지의 생산공정에서의 생산성 향상에 크게 기여할 것이라고 생각된다.