염료 감응 태양 전지용 나노 트리

한국과학기술원 나노응용과학연구소 및 레이저열연구소 연구원들 미국 UC Berkeley에서 염료 감응 태양 전지의 효율성을 향상시키기 위해 협력했습니다.염료 감응 태양 전지 1960년대 후반에 조명된 유기 염료가 전기화학 전지의 산화물 전극에서 전기를 생성할 수 있다는 것이 발견되었습니다. 광합성의 주요 과정을 이해하고 시뮬레이션하기 위한 노력의 일환으로 버클리의 캘리포니아 대학에서 시금치에서 추출한 엽록소를 사용하여 이 현상을 연구했습니다(생체 모방 또는 생체 공학 접근). 이러한 실험을 바탕으로 염료감응형 태양전지(DSSC) 원리를 통한 발전은 1972년 실증되었다. sensitized anode와 전해질, 광전기화학 시스템. 통합된 염료 분자는 나노미터 크기이지만 들어오는 빛의 합리적인 양을 포착하려면 염료 분자 층을 분자 자체보다 훨씬 더 두껍게 만들어야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 나노물질은 3D 매트릭스에 많은 수의 염료 분자를 고정하는 지지체로 사용되어 세포의 주어진 표면적에 대한 분자 수를 증가시킵니다.특징 DSSC에는 여러 가지 매력적인 기능이 있습니다. 기존의 롤 인쇄 기술을 사용하여 제조가 간단하고 유리 기반 시스템에 적용할 수 없는 다양한 용도를 제공하는 반유연 및 반투명이며 사용되는 대부분의 재료가 저가입니다. 변환 효율은 최고의 박막 전지보다 낮지만 이론상으로는 가격 대비 성능 비율이 화석 연료 발전과 경쟁할 수 있을 만큼 충분히 좋아야 합니다. 현재 염료감응형 셀은 약 11%에 도달할 수 있는 반면 일반적인 기존 실리콘 셀은 15% 이상입니다.분지 기술 자연에서 나무는 햇빛의 포착을 최대화하기 위해 계층적 다세대 가지를 가집니다. 이 사실에 영감을 받아 연구원들은 효율적인 염료 감응 태양 전지를 개발하기 위해 긴 가지를 가진 작은 나무와 유사한 ZnO 나노와이어(NW)의 합성을 위해 폴리머 제거 및 종자 증착과 결합된 간단한 열수 접근법을 개발했습니다. 원칙 연구원들은 단락 전류 밀도와 전체 광 변환 효율이 수직으로 성장한 ZnO NW를 기반으로 한 소자에 비해 분기형 ZnO NW로 제작된 염료감응 태양전지보다 거의 4배 더 높다고 주장합니다. 효율성 증가는 더 높은 염료 로딩 및 광 수확을 위한 표면적 증가와 결정성 ZnO 가지를 따라 직접 전도를 통한 전하 재결합 감소로 인한 것입니다. 계층적 나노 트리 구조는 고용량 에너지 저장 및 고효율 에너지 소비 장치에도 유용할 것입니다.