[A+ 무기실험 보고서] 염료를 이용한 화학적 에너지 소자 제작(DSSC 제작) 예비+결과보고서

소개

"[A+ 무기실험 보고서] 염료를 이용한 화학적 에너지 소자 제작(DSSC 제작) 예비+결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 이론
3.1. 태양전지
3.2. 염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)
3.3. 염료 감응형 태양전지(DSSC)의 동작원리

4. 실험기구 & 시약

5. 실험방법

6. 실험결과
6-1. 실험과정(사진)
6-2. 광변환 효율 계산

7. 고찰 및 토의

본문내용

1. 실험 제목

- 염료를 이용한 화학적 에너지 소자 제작(DSSC 제작)

2. 실험 목적
- 태양전지의 원리에 대해 이해한 후, 두 가지의 적절한 염료를 선택해 직접 염료 감응형 태양전지를 제작해본다. 이를 통해 DSSC 태양전지의 작동원리를 이해하고 효율을 계산해보고자 한다.

3. 실험 이론

3.1. 태양전지

- 태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말한다. 태양전지는 금속 등의 물질 표면에 일함수보다 큰 에너지를 가했을 때 물질의 표면에서 전자가 튀어나오는 현상인 광전효과를 이용한다. p형 반도체와 n형 반도체를 접합시킨 전지에 태양 빛을 비추 면 전지 내부에서 전자와 양공이 발생하게 된다. 이때, 양공(+)은 p형 반도체 쪽으로 모이 고, 전자(-)는 n형 반도체 쪽으로 모여 p극과 n극 사이에 전위차(광기전력)가 발생하면서 전류가 흐르게 되는데, 이를 광기전력효과라고 한다.

3.2. 염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)

염료 감응형 태양전지(DSSC)는 두 개의 유리기판 사이에 유기 염료를 입힌 나노 분말을 넣은 뒤 전해질을 채우면 빛을 받은 염료 분자에서 나온 전자가 전류를 발생시키는 방식이 다. 기존의 태양전지는 태양에너지의 흡수과정과 전자-전공 쌍이 분리되어 전기의 흐름을 만드는 과정이 반도체 내에서 동시에 일어나는 것에 비해, 염료 감응형 태양전지는 태양에 너지의 흡수과정과 전하이동 과정이 분리되어 태양에너지 흡수는 염료가 담당하고, 전하의 이동은 전자의 형태로 반도체에서 담당한다. 즉, 실리콘 타입과 달리 pn 접합을 사용하지 않으며, 그 대신에 금속 산화물인 산화티타늄(TiO2) 표면에 특수한 염료를 흡착시키고, 흡착 된 특수 염료가 태양 빛을 흡수하면 광전기화학적 반응을 일으켜 전기를 생산하는 것이다.

참고자료

· Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells using natural flower dye extracts: A study on performance analysis and solar dye degradation(Taylor & Francis Online, Giphin George, 2020)
· Dye-sensitized solar cells(Journal of Photochemistry and Photobiology, Michael Gratzel, 2003)
· 네이버 지식백과(태양전지), 그림1
· https://ko.wikipedia.org/wiki/태양전지
· https://www.mk.co.kr/news/it/4463735(매일경제뉴스), 그림2
· https://ko.wikipedia.org/wiki/염료감응형태양전지, 그림3
· https://www.naturealdyeing.or.kr(한국천연염색박물관, 천연염색)
· WO3가 첨가된 TiO2 염료 감응형 태양전지의 에너지 전환 효율(충남대학교 정밀응용화학과,