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화공기초실험

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본문내용

실험 목적
염료감응형 태양전지의 광전기화학적 반응원리 이해 및 단위 셀 제조를 통한 광원의 세기와 광원의 조사거리 변화에 따른 단위 셀의 출력 변화를 관찰하고자 한다.
3. 원리
3-1. 나노입자를 이용한 염료 감응형 태양전지
염료 감응형 태양전지는 를 주성분으로 하는 반도체 나노입자, 태양광 흡수용 염료 고분자, 전해질, 투명전극 등으로 구성되어 있으며, 식물의 광합성원리를 응용한 전지이다. 이 전지가 기존의 태양전지와 다른 근본적인 차이점은 기존의 태양전지에서 태양에너지의 흡수과정과 전자-정공 쌍이 분리되어 전기의 흐름을 만드는 과정이 반도체 내에서 동시에 일어나는 것에 비해, 태양 에너지의 흡수과정과 전하이동 과정이 분리되어 태양에너지 흡수는 염료가 담당하고, 전하의 이동은 전자의 형태로 반도체에서 담당한다는 것이다.
(가) 기본원리: 태양광이 전지에 입사되면 광자(photon)는 먼저 염료 고분자에 의해 흡수된다. 염료는 태양광 흡수에 의해 여기상태로 되고, 전자를 의 전도대로 보낸다. 전자는 전극으로 이동하여 외부 회로로 흘러가서 전기 에너지를 전달하고, 에너지를 전달한 만큼의 낮은 에너지 상태가 되어 상대 전극으로 이동한다. 염료는 에 전달한 전자 수만큼 전해질 용액으로부터 공급받아 원래의 상태로 돌아가게 되는데, 이때 사용되는 전해질은 iodide/triodide 쌍으로써 산화환원에 의해 상대 전극으로부터 전자를 받아 염료에 전달하는 역할을 담당한다. 전지의 개방회로 전압은 반도체의 페르미 에너지 준위와 전해질의 산화환원 준위의 차이에 의해 결정된다. 전지의 특성에는 반도체 입자 - 전해질 계면 반응, 반도체 - 염료의 계면 반응, 나노입자와 투명전극 계면과 같은 전지 내의 여러 계면에서의 반응들이 있다.

참고 자료

없음