염료 광감성 나노결정체 반도체에 전자 주입 및 재결합의 동역학과 메커니즘(Kinetics and mechanism of electron injection and charge recombination in dye-sensitized nanocrystalline semiconductors)

전문가 제언

□ 현재 태양전지 개발에서 염료 광감성(dye-sensitized) 물질의 자세한 작동 메커니즘과 역학적인 이론은 아직 완전하게 파악되지 않았으며, 태양전지의 성능을 조절하는 파라미터가 아직 알려지지 않았으며 이에 대한 연구가 계속 진행되고 있다.

□ 특히, 광감성 염료의 광 여기에서, 여기된 광감성 염료로부터 반도체 필름에 전자를 주입하는 현상에 대한 연구는 크게 진전되었다. 이러한 여기 상태는 외부에서 광 에너지를 가함으로써 광감성 염료 물질 분자의 가장 바깥쪽에 있는 전자가 높은 에너지 상태로 이동하는 것을 말한다.

□ 전자 주입은 염료 광감성 태양전지에서 가장 중요한 과정 중 하나이다. 그리고 전자 주입 과정은 광감용 염료의 산화물 형성에 의한 흡착을 관찰하기 위해서 순간적으로 흡수분광기로 근적외선 파장 범위에 나타나는 스펙트럼을 측정하여 전도전자를 집중적으로 연구하였다.

□ 염료 광감성 태양전지의 우선적인 과정의 메커니즘을 확인하기 위해 매우 낮은 여기 강도에서 순간적인 흡수 신호를 측정했으며, 이러한 목적으로 매우 민감도가 높은 순간 흡착 분광기가 개발되었다. 전자 주입 속도는 팸토초 단위의 순간 흡착에 의해서 결정되었고, 전자 주입 속도는 광감성 염료의 형광 감쇠 속도 보다 훨씬 빠르게 진행되었다.

□ 반도체 필름 표면에서 일어나는 전자 이온 주입 상태 연구는 태양전지 개발에 결정적인 이론 모델을 가능하게 만들었다. 전자 주입의 실험적인 연구에서는 반도체 물질로 나노결정체 산화아연(ZnO) 필름을 사용했고, 이온 주입과 전하 재결합의 역학과 메커니즘을 드러내기 위해서 순간 흡착 분광기의 여러 가지 타입을 연구했다. 뿐만 아니라, 근적외선에서 가시광선 파장 범위와 펨토초에서 마이크로초 이하까지 시간 범위를 측정할 수 있는 흡착분광기 개발은 태양전지의 이론적인 연구를 위해서 매우 중요한 계기가 되었다.

저자

Katoh, R; Furube, A; Barzykin, AV; Arakawa, H; Tachiya, M

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

248(13-14)

잡지명

Coordination Chemistry Reviews

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1195~1213

분석자

구*회

분석물

• 염료 광감성 나노결정체 반도체에 전자 주입 및 재결합의 동역학과 메커니즘.pdf [167,620 byte]

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