액상 습식법을 이용한 유·무기 하이브리드 필름의 제조와 태양 전지로서의 응용

Abstract

산화 아연은 넓은 밴드갭을 가졌기에 태양전지로서의 응용 가능성은 높지만 쉽게 부식되는 단점을 가졌다. 산화 아연이 염료 감응형 태양전지로 적극적으로 이용될 수 있도록 간단한 제조방법으로 부식에 견딜 수 있는 방법을 제시하였다. 산화 아연 나노 로드 바탕의 염료 감응형 태양전지의 전력 변환 효율을 증진시키기 위하여 산화 아연 나노 로드 위에 졸-겔 법으로 산화 지르코늄을 에너지 장벽으로 형성시켰다. 가장 먼저 산화 지르코늄의 농도에 따른 실험을 한 결과 0.08 wt.% 에서 가장 높은 광 변환 효율을 보였다. 산화 지르코늄 막이 존재할 때 염료 감응형 태양전지로 활용에서 단락 전류는 점진적으로 증가하였고, 빛이 없는 조건에서는 급진적으로 감소하였다. 산화 지르코늄 막의 존재로 인하여 전공과 전자의 재결합을 감소시켰기 때문에 산화 지르코늄 막이 존재할 때와 존재하지 않는 경우의 비교를 통해 전력 변환 효율이 81.3 % 증가하였음을 알 수 있다. 다양한 종류의 반도체 박막을 화학 습식적 방법으로 제조한 후 물질의 특성을 파악하고 태양전지로 이용하기 위해 연구 하였다. 특히 전착법은 상온에서 손쉽게 반도체 박막을 제조할 수 있는 방법으로 화학적 안정도가 높고 경제적이라는 장점이 있다. 카드늄 셀레나이드 박막 위에 다양한 흡수 파장을 가진 카드늄 셀레나이드 양자점을 연결하여 새로운 형태의 태양전지를 제시하였다. 두 층을 연결시켜 필름을 제조하기 위해 DAPV (3-Diamine propyl viologen)를 연결 분자로 사용하여 하나의 시스템으로 구축하였다. 연결분자를 사용하여 카드늄 셀레나이드 양자점을 연결시키면 그렇지 않은 경우와 비교했을 때 약 두 배의 광 전환 효율 증대를 보였다.