염료감응형 태양전지의 동작원리

[DSSC]

  그림출처: 박남규, "염료감응 태양전지", J. Korean Ind. Eng. Chem. Vol 15, No.3 May 2004, pp265~277

그림을 보면 일반적인 염료감응형태양전지(DSSC) 의 구조는 일반적으로 투명한 전도성 기판위에 나노 구조로 된 반도체 물질이 입혀진 전극과 전해질 그리고 대전극으로 이루어진 것을 알 수 있죠~구조나 재료는 나중에 기회가 되면 설명하도록하고 오늘은 주로 동작원리, 즉 전자의 이동에 대해서만 얘기하도록 하겠습니다. ^^ 

우선 빛이 입사하게 되면 시작되는 것이 염료분자들이 여기하게 되죠~~여기란 간단히 말씀드리면 전자가 움직일 준비가 된 것입니다. 이걸 보통 우린 "광여기" 정도로 부르죠.. 어쨋든 여기된 전자는 반도체 구조로 주입이 되는데..  주입되는 원인에 대해서는 말들이 많습니다. 물론 대부분이 약 0.3eV 되는 전위 차에 의해서 흐르죠~~^^어쨌든 주입된 전자는 마치 도선에서 전기가 흐르듯, 반도체 구조를 따라 이리저리 흐릅니다. 여기서 잠깐!! 의구심을 가지실 분이 계실텐테요~~아닌가요? ^^; 주로 사용되는 이산화티타늄이 보통 절연물질로 쓰이는 것으로 알고 있는데 전자가 어떻게 흐르냐?? 정도의 의구심?!? .. 만약 이런 의심이 드신다면 이산화 티타늄이 빛에 반응해 전자를 내놓는 다는 사실을 깜빡 하신 것이죠~^^ 오늘날 광촉매로 널리 사용되는 것이 이산화 티타늄이란 것을 감안하신다면 금방 이해 가실 겁니다~ 본론으로 돌아가서~~^^; 이런 전자의 이동은 외부회로를 통과하고 대전극에 다다르게 됩니다. 자 근데..여기서 문제가 발생합니다. 우리는 평소에 이런얘기많이 듣지 않습니까? " 모든 물질은 안정한 상태로 가려고 한다" 아닌가요? ^^; 분명 염료분자가 전자를 내어 주었는데 그상태로 가만있으면 다만 소멸할 뿐이겠죠~ 그래서 전자를 내어주고 다시 바닥상태로 떨어진 염료분자를 전자를 채우려고 노력합니다. 이 역할을 해주는 것이 전해질과 대전극이죠.. 아까 제가 대전극에 전자가 도달한다고 했죠? 그 전자들이 전해질에 있는  요오드분자의 산화 환원 반응을 통해 전자를 전달해 주게 됩니다. 결국 이렇게 폐루프가 형성되고요... 전자는 흐르게됩니다 ^^ 부족하지만 제 설명 끝까지 들어주셔서 감사합니다.

수정할 사항이나 맘에 안드시는 부분있으시거나 아니면 더 질문이 있으시면 댓글 달아주세요 ^^

[FEDman]

http://www.rsc.org/Publishing/Journals/CC/article.asp?doi=b202515a 코팅관련된 논문 중 하나인데 참고하세요..^^

[운암]

발이 점점 미궁 속으로 빠저 듭니다.

[Elegant]

여쭤볼게있는데요~!^^ I^- 하고 I3^- 하고 어떻게 명명하며 그 차이는 무엇인가요??? 둘다 요오드 아닌가요?

[임정혁]

감사합니다

[suzuram1004]

고맙습니다.