태양전지의 다공성 아나타제 단결정

전문가 제언

1991년 Grtzel 등은 오늘날 색소 증감 태양전지(DSSCs)의 프로토 타입을 만들기 위해서 큰 단결정 대신 산화티탄(TiO2) 나노입자 사용했을 때 가장 중요한 결과는 1000배나 광전화효율(IPCE)이 증가했다(원본 그림 1a, b 및 d, e). 이것은 높은 태양전지 효율의 핵심은 단층 색소가 광흡수제로서 산화티탄에 흡수될 때 표면적이다.

그런데도, 소결 혹은 압축 아나타제 나노입자를 기반으로 한 광 양극의 기본적인 단점은 극적으로 전자이동도가 감소한다는 것이다. 이는 높은 수의 입계(grain boundaries)와 이면전극(back contact)형으로 방향 전하 이동부족, 다시 말해서, 입자구조에 의해 도입된 긴 전자 확산경로(입자 네트워크를 통한 랜덤 워크)에서 비롯된다.

그 결과로 아나타제의 소결 나노 입자층의 전자이동과 아나타제 단결정의 것은 크기의 따라서 6-8 자릿수(orders)가 다르다(그림 1f). 그래서 전 세계의 최고는 색소 첨가를 위한 최대 표면적을 가진 아나타제 단결정일 것이다. 이것은 정확히 Snaith와 그의 연구팀이 대형 다공성 단결정 성장에 성공하였다.

이를 위해 그들은 다수의 아나타제 핵으로 seeding된 실리카 나노 구체(원본 그림 2)의 최밀 조립되어진 나노 템플릿(template;주형)을 사용하였다. 그때 핵의 적절한 저 밀도는 TiF4 용액에서 열수처리에 의해 템플릿에 걸쳐 비교적 큰 아나타제 결정 구조를 성장시키는 것을 가능하게 만든다. 이 절차는 원래 Yang과 Zhang 등에 의해 개발되었다.

저자

Seulgi So and Patrik Schmuki

자료유형

연구단신

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

52

잡지명

Angewandte Chemie International Edition

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

7933~7935

분석자

이*복

분석물

• 태양전지의 다공성 아나타제 단결정.pdf [277,230 byte]

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