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나노트리 ZnO 나노와이어, 염료감응태양전지 효율 대폭 향상

한국과학기술원 응용나노기술과학연구실과 UC버클리 레이저열연구실 연구진이 염료감응태양전지(DSSC) 성능을 크게 높이는 나노트리 구조를 개발했습니다.

나노트리 ZnO 나노와이어, 염료감응태양전지 효율 대폭 향상

염료감응태양전지

1960년대말 유기염료가 산화물전극과결합시광전변환가능발견. 1972년시금치추출엽록소로최초시연, DSSC기초마련—광감응양극과전해질결합박막소자.

DSSC에서 염료분자통상나노미터크기이나충분한빛포집위해충분히두꺼운염료층필요. 나노구조스캐폴드가소자면적손상없이염료로딩용고표면적제공.

주요장점

DSSC는 롤프린팅제작가능, 반유연·반투명, 저렴소재사용. 변환효율(≈11%)이 기존실리콘셀(>15%)보다낮으나비용대성능비우수해화석연료발전과경쟁가능.

수열 나노트리 합성

자연나무분기영감받아 수열법·폴리머제거·씨앗증착후속공정으로 아연산화물(ZnO) 나노와이어가 미니어처나무처럼 광범위분지형성.

성능향상

분지형 ZnO 나노와이어소자는 수직정렬 ZnO 나노와이어대비 단락전류밀도와 전체광전변환효율 약 4배향상. 향상원인은 염료로딩용표면적증가·광수확향상, 결정질분지직접전도로전하재결합감소.

태양전지외에도 계층적 나노트리구조가 고에너지저장·고효율에너지소비소자에유망.

나노물질

  1. 태양전지: 초기 실험부터 현대 광전지까지 - 기술, 생산, 미래 전망
  2. 초박막 나노코팅: 20nm 미만 두께 조절로 정밀 색상 제어
  3. 고효율 그래핀 태양전지: TFSA 도핑으로 9% 전력변환효율 달성
  4. 나노 헤테로접합: 콜로이드 양자점으로 태양전지 효율증진
  5. 첨단 암 치료를 위한 세포 기반 약물 전달 시스템
  6. 고효율 저비용 페로브스카이트 태양전지: 진전, 과제, 미래 방향
  7. TiO₂ 내 금 나노입자 배치 최적화로 염료 감응 태양전지 효율 향상
  8. 순차적 증기 성장 하이브리드 페로브스카이트 층을 통한 고효율 평면 페로브스카이트 태양전지
  9. 페로브스카이트 태양전지용 고성능 치밀 TiO₂ 층을 위한 티타늄 전구체 최적화
  10. 투명 태양전지 효율 혁신… 실리콘 마이크로와이어 복합체로 반사광까지 활용