| 초록 |
염료 감응형 태양전지의 촉매전극은 외부회로로부터 제공받은 전자가 빠른 속도로 산화환원반응 짝의 전해질 용액에 전달될 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 일반적으로 사용되고 있는 백금 촉매전극은 가격이 비싸고 요오드화 착체를 형성하여 특성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 카본블랙(carbon black)을 이용하여 촉매전극을 제작하고 특성 변화를 관찰하였다. 촉매특성은 symmetric cell을 이용하여 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) 측정을 통해 전해질/카본블랙 계면에서의 전하이동저항(RCT)의 변화를 통해 평가하였다. 이 때 새로운 circuit model을 제안하여 카본블랙 내에서 전자이동저항(RTRNS)이 추가적으로 발생할 것으로 가정하였다. 먼저 입자 크기에 따른 촉매특성을 평가해 본 결과, 입자 크기가 작아질수록 표면적이 향상되고 입자간의 연결성이 향상되어 RCT와 RTRNS가 감소되는 것을 확인하였다. 하지만 두께 변화에 따른 특성을 평가한 결과 두께가 증가될수록 표면적과 촉매특성이 향상되어 RCT는 감소되었지만, RTRNS는 변화가 없었다. 이는 RTRNS는 입자 간의 전자이동저항이므로 두께 변화에는 영향을 받지 않는 것으로 판단되어진다. 추가적으로 진행한 I-V curve 측정을 통해 두께 변화에 따라 저항값 변화가 없음을 확인하였다. 마지막으로 셀을 제작하여 촉매특성이 향상됨에 따라 fill factor (FF)가 증가됨을 확인하였고, 가장 우수한 촉매특성을 갖는 셀은 FF 65.6%, 효율 7.2%의 구동특성을 나타내었다. |
