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dc.contributor.advisor Lee, Jong Soo -
dc.contributor.author Lim, Min Ji -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:50:37Z -
dc.date.available 2016-05-18T00:00:00Z -
dc.date.issued 2014 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002262553 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1360 -
dc.description.abstract The Quantum Dot Sensitized Solar Cells (QDSSCs) using Pt as its counter electrode and poly-sulfide redox shuttle have problems on the low QD’s regeneration speed and high over poten-tial. Sulfur compounds induce a poisoning effect because it was chemisorbed onto the Pt sur-face. It leads to poor charge transfer rate (Sn2-+e-→nS2) at the counter electrode and high over potential for the reduction reaction. The Cu2S was proposed as an ideal counter electrode ma-terials for higher performance QDSSCs due to their higher electrical catalytic activity and stabil-ity. In this study, Cu2S nanocrystals (NCs) are proposed as counter electrode. At the result of, the efficiency of QDSSCs using Cu2S NCs as counter electrode is 0.2% higher than that of using the Pt counter electrode. In addition, The rate of reduction of the Cu2S NCs capped with or-ganic ligands replaced with Na2S (Inorganic) ligands lead to significantly increase. It is demon-strated that the rate of reduction process with Na2S_capped Cu2S NCs counter electrode was more 3 times higher than that of organic_ capped Cu2S NCs counter electrode. Electrochemical impedance spectra (EIS) also confirmed much less resistance by using Na2S capped counter electrode. Finally, we also studied on the effects of nanomaterials and surface modification on the operation of QDSSCs using photoanode materials like CdSe which synthesized by SILAR and hot-temperature injection method. ⓒ 2014 DGIST -
dc.description.tableofcontents 1. Introduction 1--
2. Overview solar energy 5--
3. Theoretical back ground 10--
3.1 Quantum Dots 10--
3.1.1 The definition of Quantum Dots 10--
3.1.2 The classification of QDs synthesis 12--
3.2 Quantum Dot Sensitized Solar Cells (QDSSCs) 13--
3.2.1 Basic components of the QDSSCs 13--
3.2.2 Operation of the QDSSCs 18--
4. Experimental section 23--
4.1 Synthesis of colloidal QDs 23--
4.1.1 Synthesis of CdSe nano crystals for sensitizer 23--
4.1.2 Synthesis of Cu2S nano crystals on counter electrode 24--
4.2 QDs deposition on photo electrode 25--
4.2.1 In-Situ route 25--
4.2.2 Ex-situ route 25--
4.3 Fabrication and assembly of QDSSCs 26--
4.3.1 Fabrication of TiO2 photo electrode 26--
4.3.2 Fabrication of counter electrode 28--
4.3.3 Assembly of QDSSCs 29--
5. Result and discussion 30--
5.1 Characterization of QDs and QDSSCs 30--
5.1.1 Optical characterization of QDs 31--
5.1.2 Characterization of photovoltaic performance of QDSCs 32--
5.2 The effects of counter electrodes on the QDSSCs performance 34--
5.3 The study of electrochemical characterization 36--
6. Conclusions 46--
References 47--
Summary 51
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dc.format.extent 51 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject Quantum dot sensitized solar cell -
dc.subject Cu2S nanocrystals -
dc.subject SILAR -
dc.subject colloidal nanoparticles method -
dc.subject ligand exchange -
dc.subject 양자점감응형 태양전지 -
dc.subject 실라방법 -
dc.subject 콜로이달 나노파티클 방법 -
dc.subject 리간드변환 -
dc.subject Cu2S 나노크리스탈 -
dc.title The Study on the Quantum Dot Sensitized Solar Cells -
dc.title.alternative 양자점감응형 태양전지에 관한 연구 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2262553 -
dc.description.alternativeAbstract 본 연구는 폴리설파이드계열의 전해질을 이용하는 양자점감응형 태양전지가 상대전극에 따라서 어떠한 특성을 내는지 살펴보았다. 기존의 염료감응형 태양전지에서는 상대전극으로 백금이 많이 이용되었다. 하지만 설파이드계열 전해질은 백금 표면에 화학적으로 흡착되기 때문에 장애물로 작용이 되어서 전해질의 환원반응을 방해한다. 이는 높은 과전압을 초래해서 효율에 악영향을 미친다.
이에 본 연구에서 나노입자를 이용한 상대전극을 제조방법을 이용했다. 우리는 먼저 황화구리(Ⅱ) 나노입자를 합성한 후, 헥센과 옥테인이 들어있는 매직솔루션으로 분산한다. 그리고 FTO 기판에 뿌린 후 어닐링을 해서 사용했다. 이 방법을 이용하면 monolayer형태로 상대전극을 이용할 수 있었다.
그 결과 Cu2S를 활용했을 때 Pt전극보다 0.2%가 상승하는 결과를 가져왔다. LSV결과를 통하여, 우리는 유기 리간드를 무기 리간드로 바꾸었을 때 환원반응의 속도가 3배정도 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 EIS결과를 통해서 저항이 더 줄어드는 것도 확인을 할 수 있었다. 하지만 실제 효율에서는 별 차이가 없었다. 태양전지의 효율 감소원인으로는 전자환원반응뿐만 아니라, 전자정공재결합도 관련되어 있어서라고 생각한다. 그리고 우리는 colloidal nanoparticles 방법을 이용해서 photoanode도 제작해보았다. 이 방법을 활용하면 크기와 모양을 정확하게 컨트롤 할 수 있다. 하지만 Colloidal nanoparticles을 통해서 셀을 제작하면 SILAR에 비해서 0.4%정도 낮다. 첫 번째인 이유는 흡수하는 영역의 차이로 인해서 발생할 수 있는 전하의 양이 다르다. 다른 이유로는 리간드로 인해서 콜로이달 방법을 사용하게 되면 추가적인 Separation이 발생될 우려가 있어서다. ⓒ 2014 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Energy Systems Engineering -
dc.contributor.coadvisor Jeong, Nak Cheon -
dc.date.awarded 2014. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2016-05-18 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 에너지시스템공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lim, Min Ji -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Jong Soo -
dc.contributor.affiliatedAuthor Jeong, Nak Cheon -
dc.contributor.alternativeName 임민지 -
dc.contributor.alternativeName 이종수 -
dc.contributor.alternativeName 정낙천 -
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Department of Energy Science and Engineering Theses Master

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