예추석형이산화티탄나노관으로 구성된 미크로구의 합성과 색소증감형태양전지에서의 빛전기적특성

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《정보기술, 나노기술, 생물공학을 비롯한 핵심기초기술과 새 재료기술, 새 에네르기기술, 우주기술, 핵기술과 같은 중심적이고 견인력이 강한 과학기술분야를 주타격방향으로 정하고 힘을 집중하여야 합니다.》

새로운 형태의 3세대빛전지의 하나인 색소증감형태양전지는 제작원가가 눅고 효률이 높은것으로 하여 세계적으로 이 전지에 대한 연구가 광범히 진행되고있다. 여러가지 구조를 가진 이산화티탄은 색소증감형태양전지의 전극재료로 리용되여 빛산란효과와 색소흡착량을 높이며 전자수송능력도 개선할수 있다.

현재까지 다양한 구조를 가진 이산화티탄(나노관, 나노봉, 나노선, 나노판대기와 그것들의 혼합구조 및 꽃모양)이 합성되여 색소증감형태양전지의 전극재료로 리용되고있다. 그중에서 이산화티탄나노관은 막전극내부의 립자경계를 감소시키고 색소흡착을 위한 보다 큰 비표면적을 제공하는것으로 하여 전지의 빛전기적특성을 개선할수 있다.

그림. 1 합성한 AMS의 전자현미경사진

그림. 2 AMS막과 P25막전극을 리용한 빛전지의 J-V곡선

우리는 상업화된 이산화티탄나노분말(P25)을 원료로 하고 수열처리와 산처리, 고온소결처리를 통하여 비표면적이 160 m² g^-1 정도이고 예추석형이산화티탄나노관으로 구성된 다공성미크로구를 합성하고 색소증감형태양전지의 전극재료로 리용하여 빛전기적특성을 분석하였다.(그림. 1)

합성한 재료를 전극재료로 리용할 때 빛전지는 효률이 7.16%로서 원료인 P25을 리용한 빛전지의 효률(5.34%) 보다 34% 더 개선되였다.(그림. 2)

연구결과는 국제학술잡지인 《Journal of Electronic Materials》(2019, 48(6), 3459-3467)에 , 《Anatase TiO₂ Nanotubes-Aggregated Porous Microspheres for Ti Foil-Based Quasi-Solid State Dye-Sensitized Solar Cells with Improved Photovoltaic Performance》 (https://doi.org/10.1007/s11664-019-07119-4)의 제목으로 출판되였다.