[태양전지] 염료 감응형 태양전지에 대하여(배경, 비교, 구조, 원리, 공정, 구성 등)

소개글

[태양전지] 염료 감응형 태양전지에 대하여(배경, 비교, 구조, 원리, 공정, 구성 등)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 염료 감응형 태양전지(DSC: dye sensitized solar cell)의 배경

2. DSC와 Silicon solar cell의 비교

3. 염료 감응형 태양전지의 기본 구조

4. 염료 감응형 태양전지의 작동원리

5. DSC 단일기판 모듈제조 공정

6. 태양 전지의 변환 효율(Energy Conversion Efficiency)

7. 태양광 발전 시스템의 구성

본문내용

titania 층: 10~20nm의 평균 입자 직경을 가지는 nanoporous
③ 염료: titania층에서 화학적으로 흡수
④ platinum 혹은 carbon과 같은 촉매: 산화 환원 과정에서 전자를 전달하기 위해 counter전 극으로 사용
⑤ 산화 환원 중재자(전해질): working전극과 counter전극 사이에 전자의 흐름을 조절하기 위해 쓰임 ->전해질은 nittile solvent에서 일반적으로 요오드/트리요오드 산화 환원 쌍으로 구성
4. 염료 감응형 태양전지의 작동원리
그림 2. 염료 감응형 태양전지의 원리 모식
태양광이 전지에 입사되면 먼저 염료고분자에 의해 흡수된다. 이때 염료는 여기상태로 되고 전자를 TiO2의 전도대로 보낸다. 전자는 전극으로 이동하여 외부회로로 흘러가서 전기에너지를 전달한다. 염료는 TiO2에 전달한 전자수만큼 전해질용액으로부터 공급받아 원래의 상태로 돌아가게 되는데, 이 때 사용되는 전해질은 iodide/triodide 쌍으로써 산화환원에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 염료에 전달하는 역할을 담당한다. 이에 따라 전지의 open circuit voltage는 TiO2반도체의 페르미에너지 준위와 전해질의 산화환원 준위의 차이에 의해 결정된다.
5. DSC 단일기판 모듈제조 공정
그림 3. 단일기판 모듈제조 공정도
[ DSC Design ]

그림 4. 집적 모듈 설계의 예
집적 모듈 설계의 이점
- 높은 태양 복사선에 대해 안정
- 선택적으로 투명 혹은 반투명한
- 통합하여 만들기에 적합
- 극단적으로 긴 수명을 위해 봉하여 밀폐가능
6. 태양 전지의 변환 효율(Energy Conversion Efficiency)
태양전지의 변환효율은 입사되는 태양복사광 에너지와 태양전지의 단자에서 나오는 전기 출력에너지의 비를 퍼센트로 표시한 것이다. 국제 전기규격 표준화위원회(IEC TC-82)에서는 지상용 태양전지에 관해 태양복사의 공기질량 통과조건이 통과공기질량(AM:Air Mass) 1.5로 100mW/cm2의 입력광 파워에 대해 부하조건을 바꿀 경우의 최대 출력과 비율을 백분율로 표시한 것을 공칭효율이라 정의하고 있다.
이와 같은 변환효율로 태양전지가 생산하는 전력을 알 수 있다.
태양전지효율(%)=(발전량/태양에너지)*100
대상건물에 적용가능한 태양전지를 설계한 뒤 태양전지의 효율로 생산되는 전력량을 계산하여 건물에 요구되는 전력부하중 태양광 발전으로 담당할 수 있는 비율을 살펴본다.
7. 태양광 발전 시스템의 구성

그림 5. 태양광 발전 시스템의 구성도
1) 태양전지 어레이(solar cell array) : 모듈을 직.병렬로 연결
2) 직.교류변환장치(inverter) : 태양전지에서는 직류(DC)전기가 발생
3) 전력조절장치(power controller) : 안정된 전기를 공급하는 역할
4) 축전지(storage battery) : 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있도록 함
[출처] 염료 감응형 태양전지1|작성자 금강왕

키워드

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