결 론

본 논문은 광전기화학형 염료감응 태양전지의 제조단가의 상당 부분을 차지하는 투 명전도성기판을 대체할 수 있는 TCO-less 염료감응 태양전지 구조를 제안하고, 제안된 구조에 적용할 수 있는 대체 물질을 개발하고, 제조 공정의 제어를 통하여 태양전지 특성을 향상시킬 수 있는 공정 조건을 확보하여 기존 염료감응 태양전지의 경제성 문 제를 해결하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 투명전도성기판을 제거하고 저가의 탄소 티타늄 등의 소재를 작업전극의 소재로 사용하여 스퍼터링 증착 공정을 제어하, , 여 박막의 물성을 제어하고 태양전지 소자의 특성을 제어하였다, . 제안된 소재와 구조 를 통해서 작업전극 박막 소재의 형상학적, 구조적, 광학적, 구조적, 전기적 특성 등 의 분석을 통해 해당 물성이 TCO-less 염료감응 태양전지의 전기적 특성에 미치는 영 향에 대해서 연구를 수행하였다.

본 논문에서는 기존 염료감응 태양전지의 저가격화를 통한 상용화를 저해하는 전도 성투명전극을 대체할 수 있는 TCO-less 염료감응 태양전지의 구조 개발과 대체물질 소 재의 제안 및 우수한 변환효율 등의 태양전지 특성을 확보할 수 있는 제조 공정을 개 발하였다 또한 작업전극 적용을 위한 대체물질의 최적 물성을 확보한 후 염료감응 태. 양전지 셀에 적용하여 우수한 전기 특성을 제어할 수 있는 소재 물성과의 상관관계를 확보하였으며, 본 논문을 통하여 다음과 같은 최종적인 결론을 얻을 수 있었다.

염료감응 태양전지의 개발을 위해 작업 전극소재로 스퍼터링 증착한 1. TCO-less

전도성 탄소(C) 박막을 제안하여 적용하였다. 스퍼터링 방법으로 두께를 달리하여 제 작되어진 탄소 박막의 표면은 두께가 증가함에 따라 표면거칠기 및 비저항, 표면저항 등 전기적인 특성이 감소하였다 스퍼터링 탄소 박막을 염료감응 태양전지의 작업전극. 에 적용한 소자 특성은 탄소 전극의 두께가 증가할수록 향상되어지는 것을 확인하였으 며 최대 변환 효율은, 3.24%를 나타내었다.

작업전극 소재로 티타늄 금속 전극을 제안하여 스퍼터링 장치를 이용하여 두

2. (Ti)

께에 따라 Ti 박막을 제작하였다. 제작한 Ti 금속 전극은 두께가 증가함에 따라 비저 항과 표면저항 값이 감소하여 전기적 전도특성이 향상되는 것을 확인하였다 표면거칠.

기 값의 증가를 통해 박막의 두께 증가에 따라서 박막 표면에서는 결정립 크기가 증가 하여 빛의 투과를 감소시키고 빛이 산란으로 빛의 손실을 야기하였다. Ti 작업전극을 적용한 TCO-less 염료감응 태양전지의 변환효율은 Ti 박막의 두께가 100 nm 일때 최대 값인 4.21%을 나타내었다.

전도성투명전극의 대체를 위하여 티타늄이 코팅된 탄소 작업전극을 제안하

3. (TiC)

였고, 이를 적용한 TCO-less 염료감응 태양전지를 제작하여 소자 특성을 평가하였다. 작업전극으로서 스퍼터링 증착된 TiC 박막은 우수한 전도특성을 나타내었으며 두께가, 증가할수록 낮은 비저항과 표면저항 값을 나타내었다 또한. TiC 박막 두께가 증가함에 따라서 200 nm에서 4.28%의 변환효율을 나타냈었으며 이는 박막의 전도특성과 투과특, 성, 그리고 표면특성의 최적화로 나타낸 결과라고 판단되어진다. 박막의 결정성이 증 가하면서 300 nm 이상의 두께에서는 염료감응 태양전지 내에서 흡수되어지는 빛의 양 의 감소에 따른 전극의 직렬 등가저항 증가에 의해 감소하였다.

본 논문을 통해서 최적의 TCO-less 염료감응 태양전지의 작업전극 대체물질 및 제작 방법을 제안하였고 작업전극 소재의 두께 제어를 통해서, TCO-less 염료감응 태양전지 소자의 특성을 제어할 수 있음을 검증하였다. 전도성 투명전극 사용없이 티타늄 도핑 탄소 전극으로 최대 4.28%의 변환효율을 확보할 수 있었으며, 듀얼 스퍼터링 공정을 통해 TCO-less 염료감응 태양전지의 작업전극을 낮은 제조단가로 제작할 수 있음을 실 험적으로 도출할 수 있었다. 본 논문의 결과는 향후 TCO-less 염료감응 태양전지 상용 화에 있어서 변환효율 향상, 경제성 향상 등의 최적화에 획기적으로 기여할 것으로 기 대된다.

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감사의 글

아름드리 나무도 털끝같은 씨앗에서 나오고 높은 누대도 한 무더기 흙을 쌓으며 시 작하고 천리길도 한 걸음에서 시작된다는 노자의 도덕경이 생각납니다.

직장 생활을 하면서 박사학위 취득이라는 바램을 갈망하고 있었지만 용기와 자신감 이 부족하여 고민하던 있던 차에 뜻밖의 은인이신 이우선 산업기술융합대학원장님을 뵙게 되어 이런 좋은 선물을 받은 것 같습니다. 그 때 원장님과의 인연이 없었더라면 박사학위는 이룰 수 없는 꿈에 불과 했을 것입니다.

이 논문이 이루어지기까지 학문적 지도와 모든 일에 깊은 관심으로 지도해 주시고 논문의 주제 선정부터 이론의 정립, 실험 등 모든 분야에서 심혈을 기울여 주시고 지 금은 뉴질랜드에서 가족과 함께 행복하게 연구하고 계시는 김남훈 지도 교수님께 깊은 감사를 드립니다.

평상시 학교생활에 많은 도움과 이 논문의 심사위원장님을 맡으셔서 초라한 논문을 열과 성으로 심사하시고 방향을 인도해 주신 조금배 교수님께 깊은 감사를 드리며 바, 쁘신 와중에도 논문의 완성도를 높여 주신 김남오 교수님, 김용재 학과장님께도 깊은 감사의 마음을 전합니다.

비록 인생은 후배지만 박사과정은 선배이고 논문 작성뿐 아니라 궂은 심부름까지 모 든 것을 도와준 박채옥 사무소장님 정말로 미안하고 고맙다는 말을 전하며 철도라는 직 장에 입사하여 어언 32년이 지난 시점에서 인생을 다시 뒤돌아 볼 수 있는 좋은 기회 와 혜안을 주신 장영철 본부장님, 전재근 단장님, 김병장 소장께 깊은 감사를 드리며 부족한 저를 응원해 주고 격려해 주신 전북본부 전기인 모두에게 이 자리를 빌어 감사 한 마음을 전합니다.

바쁘다는 핑계로 고향에 자주 내려가지 못하여 향상 죄송한 생각으로 가끔씩 부모님 을 뵐때면 하루가 다르게 변해가시는 모습에 눈시울이 붉어지고 마음이 아픕니다. 허 리 통증을 참아 가시면 복숭아 과수원 일을 하시는 아버지, 치아가 없어 씹지 못하여 좋은 음식도 못 드시는 어머니, 두 분께서 보여주신 희생이 박사학위를 취득할 수 있 는 밑거름이 된 것 같습니다 아버지 어머니 존경하고 사랑합니다. , .