<붙임2>

지역 신인력양성사업

최종보고서 성과활용계획서

최종보고서 성과활용계획서 요약서

1. 일반 황

과제명 염료감응형 태양 지 모듈화 기술 개발

주 기 (주) 정 총 책임자 김 태 흥

참여기 경성 학교 산학 력단 책 임 자 성 열 문

지역 경상남도 지역평가기 경남테크노 크

사업기간총 사업기간 : 2008 . 08 . 01 . ～ 2010 . 04 . 30 . (21개월)

당해 연도 사업기간 : 2009 . 05 . 01 . ～ 2010 . 04 . 30 . (12개월)

사업비

구 분 정부출연 민간 민간 물 합 계

1차년도 60,000천원 6,000천원 14,000천원 84,000천원

2차년도 75,000천원 10,000천원 15,000천원 100,000천원

3차년도 천원 천원 천원 천원

기술분류분류 기 자

분류

키워드

2. 1차년도 사업의 목표 내용

구 분 계 획 수행 실

목표의

달성도

산학 력

인력양성

ㅇ 기업 맞춤형, 실무형 인력양성

ㅇ 기업- 학연구실 교환교육,

동반 세미나 개최

ㅇ 업체 견 교육

ㅇ pilot 생산기술 개발 참여, 교육

ㅇ 기업 실무 교육

ㅇ 요소 기반기술개발 세미나 15회

(주 기 3회, 력기 12회)

ㅇ 업체 견· 장 실습 10회

기술개발

ㅇ 단 셀 효율 6% 이상 소재 생산

요소 기술개발

ㅇ 단 셀 특징 : Jsc≥16mA/㎠,

Voc ≥0.6V, ff≥0.5

ㅇ 셀 효율 : 6% 이상

ㅇ 셀 크기 : 10 X 10 ㎟

(활성면 : 67.5㎟)

ㅇ 단 셀 효율 상승을 한 요소 기술 확립

- 극 구조 개선 TCO 제작을

한 최 조건 도출

- TiO2 제작을 한 최 조건 확립

ㅇ 단 셀 효율 6%, fill factor 0.5 달성

사업추진

내용

산학 력

인력양성

(상호기여도)

ㅇ 학술활동(논문/학회발표)

ㅇ 석사과정 7인 사업참여

ㅇ 특허출원 1건 이상

ㅇ 기술지도/기술이

ㅇ 기업 견(1건/1인/매년 장실습)

ㅇ 취업연계

ㅇ 학회발표 15건(국내 9건, 국외 6건)

ㅇ 기업 견 10회

기술개발

ㅇ TCO 기 극 제작

- 800nm이상 장 장 의 투과

율을 개선, 내열성이 우수한 새로

운 염료감응 태양 지용 TCO

극을 개발

ㅇ 상 극 제작

- Pt 나노상형성에 의한 표면 향

상과 최 공정 조건 확립

ㅇ 나노 산화물 제작 형성

- TiO 매 층의 최 형성조

건 확립

ㅇ 단 셀 제작

- 변환 효율 4% 이상의 단

셀 제작

ㅇ Ketjen black을 함유시킨 sol-gel법

이용 TiO 제작 최 조건 도출

ㅇ Pt 를 사용 제작한 상 극의 기

화학 안정성 확인

ㅇ 800nm 이상의 장 장 역까지 투과

할 수 있는 ITiO를 이용 TCO 제작

3. 2차년도 사업의 목표 내용

구 분 계 획 수행 실

목표의

달성도

산학 력

인력양성

ㅇ 석사학 논문 2건

ㅇ SCI 논문 1편

ㅇ 기업- 학연구실 교환교육, 동반

세미나 개최

ㅇ 업체 견 교육

ㅇ 취업 2명

ㅇ 논문 4편(SCI, 학술등재지 각 2편)

ㅇ 요소 기반기술개발 세미나 15회

(주 기 11회, 력기 4회)

ㅇ 업체 견ㆍ 장 실습 2명(각 10회)

ㅇ 취업 2명(주 기업, 지역내 각 1명)

기술개발

ㅇ 단 셀 효율 6% 이상 소재

생산 요소 기술개발

ㅇ 단 셀 특징 : Jsc≥16mA/㎠,

Voc ≥0.6V, ff≥0.5

ㅇ 셀 효율 : 6% 이상

ㅇ 셀 크기 : 10 X 10 ㎟

(활성면 : 67.5㎟)

ㅇ 단 셀 효율 상승을 한 요소

기술 확립

- 800nm이상 장 장 의 투과율

개선

- 내열성이 우수한 TCO 극제작

- TiO2 매 층의 최 형성조건

확인

ㅇ 10 X 10 ㎟의 단 셀에서 효율

6%, fill factor 0.5 달성

사업추진

내용

산학 력

인력양성

(상호기여도)

ㅇ 학술활동(논문/학회발표)

ㅇ 석사과정 7인 사업참여

ㅇ 특허출원 1건 이상

ㅇ 기술지도/기술이

ㅇ 기업 견(1건/1인/매년 장실습)

ㅇ 취업연계

ㅇ 논문게제 4건(SCI 2건, 학진등재지 2건)

ㅇ 학회발표 20건(국내 9건, 국외 11건)

ㅇ 요소 기반기술개발 세미나 15회

(주 기 11회, 력기 4회)

ㅇ 업체 견ㆍ 장 실습 2명(각 10회)

ㅇ 기술지도 1건

ㅇ 특허출원 1건

ㅇ 석사과정 학생 주 기업

지역내 각 1명 취업

기술개발

ㅇ TCO 기 극 제작

ㅇ 상 극 제작

ㅇ 나노 산화물 제작 형성

ㅇ 단 셀 제작

ㅇ 800nm이상 장 장 의 투과율을

개선하고, 내열성이 우수한 새로운

염료감응 태양 지용 TCO 극을

개발: 투과율>80% (550nm),

표면 항≤10Ω/□

ㅇ Pt 나노상 형성에 의한 표면

향상과 최 공정 조건 확립: 류 도≥20mA/cm

2,

막 두께: 50nm±10nm,

입자 크기: 2～50nm, 반사율: 50%,

ㅇ TiO2 매 층의 최 형성조건

확립: 입자 사이즈≤100nm,

막 두께 최 화

ㅇ 변환 효율 8% 이상의 단

셀 제작; Jsc ≥ 20 mA/cm2,

Voc ≥ 0.6 V, ff ≥ 0.65

4. 성과활용계획

구 분 계 획

사업의

목표

산학 력

인력양성

ㅇ 고효율 투명 극의 실 으로 련 자 디바이스 산업의 활성화

ㅇ 염료감응 태양 지 상용화 기반 확보

ㅇ 기화학 태양 지 국내 인력인 라 강화로 국제 기술경쟁력 제고

기술개발

ㅇ 원천기술의 지 재산권 획득으로 인한 로열티 기

ㅇ 기술 시장경쟁력 확보

ㅇ 염료감응 태양 지 제조업 활성화 련기술 고 인력 양성

ㅇ 솔라시티 건설 붐 조성 에 지 수입비용 감

사업추진

내용

략

산학 력

인력양성

(상호기여도)

ㅇ 투명 극 제작을 한 최 조건 도출은 유 분야에 유용하게 활용될

것으로 사료됨.

ㅇ 국내 인력 인 라 강화(박사 1명 석사 1명 입학)로 기술 경쟁력

제고됨.

기술개발ㅇ 기업- 학 간 기술 인 라구축으로 기업 맞춤형ㆍ실무형 고 인력 양성

ㅇ 과제수행으로 기술 개발 이 비용 감

최종보고서

최 종 보 고 서 제 출 서

2010년 지역 신인력양성사업에 의하여 완료한 “염료감응형 태양 지 모듈화 기

술 개발”에 한 2차년도 최종보고서를 별첨과 같이 제출합니다.

별첨 : 1. 최종보고서 8부. 끝.

2010 년 05 월 27 일

주 책임자 : 김 태 흥 (인)

주 기 : (주) 정 (직인)

한국산업기술진흥원장 귀하

이 보고서는 교

육과학기술부와

한국산업기술진

흥원에서 시행한

지역 신인력양

성사업의 최종보

고서입니다.

염료감응형

태양

지

모듈화

기술개발에

한

보고서

교 한 육 국과 산학 업기 기술 술부 진 흥 원

“염료감응형 태양 지 모듈화 기술 개발”에 한

보고서

(2차년도 최종보고서)

2010 . 05 . 27 .

주 기 (주) 정

력기 경성 학교 산학 력단

교 육 과학 기 술 부

한국산업기술진흥원

- 7 -

- 1 -

편집순서 1

제 출 문

한국산업기술진흥원장 귀하

본 보고서를 “염료감응형 태양 지 모듈화 기술 개발”에 한 지역 신인력양성사

업”(사업기간 : 2008. 08. 01. ～ 2010. 04. 30.) 사업의 최종보고서로 제출합니다.

2010 . 05 . 27 .

주 기 : (주) 정

주 책임자 : 김 태 흥

참여연구원 : 송 재 은

윤 덕 기

력 기 : 경성 학교 산학 력단

력책임자 : 성 열 문

참여연구원 : 곽 동 주

김 지 훈

허 종

팽 성 환

정 기

권 문

- 2 -

편집순서 2

목 차

Ⅰ. 서 론

1. 인력양성․기술개발․산학연계(정량 목표 실 )

2. 기술개발(세부내용)

Ⅱ. 본론 : 연차별 추진내용 방법

1. 1차년도

가. 인력양성 산학 력 활성화 내용

나. 기술개발 내용 성과(수 )

다. 추진조직의 운 체계

라. 사업비 집행 황

2. 2차년도

가. 인력양성 산학 력 활성화 내용

나. 기술개발 내용 성과(수 )

다. 추진조직의 운 체계

라. 사업비 집행 황

Ⅲ. 결론

1. 효과

2. 향후 계획(운 방안)

I. 서 론

1. 인력양성·기술개발·산학연계

(정량 목표 실 )

2. 기술개발(세부내용)

- 5 -

Ⅰ. 서 론

1. 인력양성․기술개발․산학연계(정량 목표 실 )

최종목표 세부목표(유형) 정량 지표연도별 목표

실합계1차년도 2차년도

목표 실 목표 실

사업운

(추진체계)◦참여연구원

◦학부과정 연구원수

◦석사과정 연구원수 6 6 4 6 12◦박사과정 연구원수 0 0 0 1 1◦Post-doc 연구원수 0 0 0 0 0◦기업연구원수(주 책임자포함) 3 3 3 3 6◦참여교수(주 책임자포함) 2 2 2 2 4

소 계 11 11 9 12 23

인력양성

(학술활동,

고용효과)

◦논문/학회발표

◦SCI/SCIE수 0 1 1 2 3◦일반논문수(학술진흥재단 등재지) 1 0 2 2 2◦학회발표·게재수 3 9 4 20 29

소 계 4 10 7 24 34

◦학 논문(졸업자)

◦석사 졸업자수 2 2 2 2 4◦석사 졸업 정자수 2 2 2 3 5◦박사 졸업자수 0 0 0 0 0◦박사 졸업 정자수 0 0 0 0 0

소 계 4 4 4 5 9

◦취업

◦참여기업 취업자수 0 0 1 1 1◦지역내 취업자수 0 0 0 1 1◦지역외 취업자수 1 1 2 0 1

소 계 1 1 3 2 3

◦진학

◦지역내 석사과정 진학자수 2 3 1 1 4◦지역내 박사과정 진학자수 0 0 0 0 0◦지역외 석사과정 진학자수 0 0 0 0 0◦지역외 박사과정 진학자수 0 1 0 0 1

소 계 2 4 1 1 5

◦기타 ◦기타

기술개발

◦ 특허

◦국내 특허출원수 0 0 2 1 1◦국내 특허등록수 0 0 0 0◦국제 특허출원수 0 0 1 0

◦국제특허 등록수 0 0 0 0

◦기타(실용신안, 로그램 등) 0 0 0 0소 계 0 0 3 1 1

◦사업화·상품화◦사업화·상품화건수 1◦매출액(천원)

산학연계

◦기업 견· 장실습

( 학↔기업)

*1인당 30일/180시간 이상

◦ 견 학생수 3 4 3 2 6◦총 견시간 360 180 360 180 360

◦ 견한 기업수 1 1 1 1 2

산학연계 세미나 ◦(비)정기 회의·세미나 횟수 9 22 12 15 37

◦기술지도

(기업↔ 학)

◦지도건수 2 1 1 1 2

◦방문일수 9 22 12 15 37

◦기술이

( 학→기업)

◦이 건수/유상(천원)

◦이 건수/무상

◦이 기업수

- 6 -

2. 기술개발(세부내용)

□ 기술개발 목표

ㅇ 단 셀 효율 6% 이상 소재 생산 요소 기술개발

ㅇ 단 셀 특징 : Jsc ≥ 16 mA/cm2, Voc ≥ 0.6 V, ff ≥ 0.5

ㅇ 셀 효율 : 6% 이상

ㅇ 셀 크기 : 10 X 10 mm2 (활성면 : 67.5mm2)

□ 기술개발 내용 범

ㅇ 단 셀 효율 6% 이상 소재 생산 요소 기술개발

· 기존의 FTO ITO를 사용하지 않고 TCO 층의 구조를 개선하여 투

과율 70% 이상, 표면 항 15Ω/□이하의 ITiO 기 을 제작함으로써 염료감

응형 태양 지의 효율 상승 가격화에 기여

· 나노 산화물층의 다공성 특성을 개선함으로써 TiO2 매 층의 최 조

건을 확립하여 염료감응형 태양 지의 효율 상승 가격화에 기여

ㅇ 단 셀 특징: Jsc ≥ 16 mA/cm2, Voc ≥ 0.6 V, ff ≥ 0.5

· Pt 나노상 형성에 의한 표면 향상과 최 공정 조건을 확립함으로써

류 도 16mA/cm2이하, 막두께 50nm±10nm, 입자크기 2~50nm, 반사율

40%의 상 극 제작

ㅇ 셀 효율: 6% 이상

· 800nm이상 장 장 의 투과율을 개선하고, 내열성이 우수한 새로운

염료감응형 태양 지용 TCO 극을 개발

ㅇ 셀 크기: 10 x 10 mm2 (활성면 : 67.5 mm2)

· 실험용 셀을 제작 그 효율을 높이기 해 각각 다른 재료와 공법, 조건을

주어 그 특성을 확인

· 지속 인 실험을 통해 기술 습득

ㅇ 투명 극 기술 확립

- 투명 도막의 재료 : In2O3, SnO2, ZnO 산화물( 재 산업 으로 사용)

→ 도도는 코 막 두께와 불순물 도핑에 의존, 순수 산화물일 경우 밴드갭이

각각 3.75eV, 3.87eV, 3.30eV로 가시 선 보다 높기 때문에 가시 선 역에서

흡수가 일어나지 않으며 모두 n-type 도형 재료임

- ITO : 가장 좋은 도성, 재 가장 리 사용되고 있는 투명 도막 재료

· In의 낮은 융 (165℃)으로 스퍼터링 력의 제한 → 박막 성장속도가 느린 단

· 사용량 증가로 재료 가격 상승 추세

- SnO2 : 열처리에 따른 산소 공공의 변화가 크지 않은 장 으로 재 염료

- 7 -

감응 태양 지에 가장 리 사용

· 공정상 3mm 이하의 유리에서 좋은 기 특성 가진 투명 도막을 생산하지

못해 두꺼운 유리를 사용

· SnO2는 F 도핑으로 도도를 높일 수 있으나 생상 공정 F의 농도 증가에 따

라 휘발성이 증가, 완 한 치환이 이루어지지 않아 도도의 향상이 크지 않은 단

- ZnO : 산화물 이용한 투명 도막을 체할 수 있는 재료

· 다른 투명 극 재료에 비해 큰 분해에 지(decomposition enthalpy, 700kJ/mol)를

가지므로 코 시 발생 도도 투과율이 나빠지는 상이 발생하지 않음

· ITO, SnO2보다 밴드갭이 가장 낮아 자외선 투과율이 가장 낮음

· ITO 재료에 비해 낮은 재료가격으로 제조 단가를 낮출 수 있음

· 내습성이 약한 단 → 내습성 도성 향상 해 3족 원소인 붕소(B), 인듐(In),

알루미늄(Al), 갈륨(Ga)을 도핑한 연구 진행

- ZnO:Al 박막의 PET 기 증착 동작 압력에 따른 기·구조 특성

· RF magnetron sputtering 방법으로 Polyethylene terephthalate(PET) 기 에 증착

· 다양한 가스압력에 한 다양한 결정 크기는 도 메커니즘에 따름

· XRD 피크는 기체 압력이 감소함에 따라 더욱 강하고 날카롭게 찰됨

· 5m Torr에서 비 항의 향상 → 스퍼터된 입자의 scattering이 감소 → 증착률 증가

· PET기 target으로부터 6cm 떨어진 치

→ plasma 내 열에 지 직 으로부터 PET 기 보호 증착률 개선 함

· 가스압력 5m Torr : 최소 항 2.1x10-3Ω-cm, 증착률 25nm/min

→ 5m Torr 동작 압력에서의 증착률과 비교 약 3배 차이

- Ti-mesh 극을 사용한 DSCs 제작 기 특성

· TCO film은 극 소재에서 낮은 면 항, 표면 투과능, 높은 응답으로

요한 부분을 차지

· fluorine-doped tin-oxide(FTO) : TCO 소재 보편 으로 사용

· FTO film : physical vapor deposition 혹은 chemical vapor deposition 방법으로

제작 가능, 제작비용이 높고 량제작 응용이 복잡, 외선 역 달과 투명

도체의 열 항에 있어 한계가 있음.

· DSCs 제작에 있어 두 장의 TCO glass 사용은 비용 효율 측면에서 치 못함

· 고효울 비용 감 해 TCO층 신 Ti-mesh 극 사용

· Ti-mesh : 높은 도성을 가짐, TiO2층으로부터 자수집 → mesh 홀을 통해

I-/I3

-이온 확산 가능하게 함

· Ti-mesh(~40μm 두께) 극소재는 rapid prototype method로 제작

· Ti-mesh는 DSCs에서 photo anode의 TCO 체 가능

· 류와 fill factor 두 가지 모두 낮은 수치 보임 → hole size가 큰 탓으로 사료,

Ti-mesh 두께와 TiO2 입자와 Ti-mesh metal의 견고하지 못한 에 각각 요인이

- 8 -

있다고

ㅇ Dye-Sensitized Solar Cells(DSCs) 구조 동작 원리

- DSCs 구조 : Glass/FTO/TiO2/Dye/Electrolyte/Platinum/FTO/Glass로 구성

· 투명 도막을 코 한 glass 기 에 나노 사이즈의 Anatase TiO2 결정

으로 된 다공질 막 사용

· 다공질막의 표면에 을 흡수해서 자와 hole을 방출하는 생소(증감색소)를 화학

흡착시켜 극으로 함( 표 염료 : N3, N719, Black dye)

· 상 극 glass의 투명 도막 에 소량의 Pt(5~10m/cm2)을 코

· 두 극 glass 기 사이에는 spacer 등은 사용하지 않고, 그 사이의 극히 좁은

간극에 모세 상 이용 I-/I3

- 산화 환원체로 된 산화환원(Redox) 해질 용액 주입

- 새로운 구조의 DSCs

· 기존 TCO/나노입자 TiO2로 구성된 극층 경쟁력 낮음 → mesh 형태의

Ti-metal은 anode 극의 TCO 체가능, 하지만 Ti-metal는 투과도 되지 않고

해질도 통과시키지 않기 때문에 구조 변경이 필요

· 높은 도성 지닌 Ti-mesh 극 : 자 쉽게 수집, mesh hole 통해 I-/I3- 이온

확산을 효과 지속

· DSCs에서 photo-anode와 counter 극 사이 거리 ~200μm → Ti-mesh가 두꺼우면

기 항 상승, 결과 solar cell 효율 낮아짐

· 기존 방법은 매우 얇은 mesh-type Ti metal의 제작이 어렵고 비용 높음

· 박막형 Ti-mesh 제작법 : robotic deposition device를 사용한

Ti-powder/polymer 혼합 paste 직 분사 방법에 의해 3차원 골격 지닌

Ti-mesh제작

· 구조 : glass/TiO2 나노입자/Ti-mesh/ 해질/counter 극/glass

- 9 -

ㅇ 상 극

- 극에서 발생된 자를 외부회로 통해, 극에서 산화된 I3- 이온을

자와 반응 다시 I- 이온으로 환원시키는 역할

· 자 도성이 매우 높으며, 산화-환원 에 한 환원 과 압이 낮아야 함

· sputtering 는 thermal decomposition 등에 의해 TCO에 얇게 코 된 백 극 사용

· 백 극은 극으로 부터 탈착된 염료분자가 백 표면에 흡착 산화-환원

의 재생을 방해하는 단

· 백 사용량 최소화와 동시에 효울 향상 연구 진행

ㅇ TiO2 연구

- 나노 입자의 다공성을 지니는 TiO2 powder는 소결 온도의 향과 입자의

다공성을 해 첨가하는 Ketjen Black의 첨가량에 따른 powder의 특성을

알아보기 해 크게 두 가지 주제로 제작

- sol-gel 연소법을 통한 제작 과정(sol-gel combustion method)

· Ti-isopropoxide(98.0%) 20ml와 2-propanol(99.5%) 100ml를 미온에서 교반(약 10분)

· 다공질 특성 해 Ketjen Black 첨가 후 교반(약 15분)

· 매인 Ammonium hydroxide(NH4OH) 수용액 20ml를 한방울씩 떨어뜨림

· 기 상태에서 sol 상태가 될 때까지 일정시간 교반

· sol을 120℃ 온도에서 120분간 건조 → gel

· gel을 가열로에서 정해진 온도로 sintering → TiO2 powder

- 소결 온도에 따른 TiO2 powder의 제작

- Ketjen Black 첨가량에 따른 TiO2 powder 제작

- TiO2 powder의 구조 특성

· Ketjen Black은 300℃~400℃의 소결온도에서는 완 연소 되지 않고 powder의

입자 사이에 존재하고 있어 powder가 검은색 회색을 띄며, 500℃ 이상의 온

도 에서는 powder가 흰색을 띔

· 소결온도에 따른 입자 크기의 경향은 동일한 성격을 가진다는 것을 FE-SEM의

결과 확인, 600℃ 이상의 조건에서 제작된 powder 경우 XRD의 측정 결과와 동

일한 Rutile계 TiO2 powder가 제작 된 것을 확인

· TiO2 powder의 정확한 구성 성분을 알아보기 해 XPS 측정

· 모든 온도에서 TiO2 powder에서 Ti2p3와 O1s, C1s의 성분이 검출, 459.6eV와

530.8eV, 284.6eV의 Binding Energy 값에서 각각의 성분들을 확인

- 10 -

기술개발 내용 세부목표 범 비고

1.TCO 기 극

제작

800nm이상 장 장 의 투과율

을 개선하고, 내열성이 우수한 새

로운 염료감응 태양 지용 TCO

극을 개발.

투과율>80% (550nm)

표면 항≤10Ω/□

2.상 극 제작Pt 나노상 형성에 의한 표면 향

상과 최 공정 조건 확립.

류 도≥20mA/cm2

막 두께: 50nm±10nm

입자 크기: 2～50nm

반사율: 50%

3.나노 산화물

제작 형성

TiO2 매 층의 최 형성조건

확립

입자 사이즈≤100nm

막 두께 최 화

4.단 셀 제작

변환 효율 8% 이상의 단

단 셀 제작

Jsc ≥ 20 mA/cm2

Voc ≥ 0.6 V

ff ≥ 0.65

□ 정량 목표 (*특정 제품/기술개발에 한함)

평가항목

(주요성능 Spec)단

체 평가항목에서

차지하는 비 4)(%)

재 기술수

(성능수 )

당해년도

개발목표치

1.TCO 극기술 Ω/□ 25 12Ω/□ 10Ω/□

2. 상 극 제작 mA/cm2

25 12~16 mA/cm2

25 mA/cm2

3.나노 산화물층

극 스크린

인쇄기술

cm2 25 7.5×7.5 10×10

4.단 셀 효율 8% 25 6 8

II. 본 론

1. 인력양성 산학 력 활성화 내용

2. 기술개발 내용 성과(수 )

3. 추진조직의 운 체계

4. 사업비 집행 황

- 12 -

Ⅱ. 본론 : 연차별 추진내용 방법

1. 1차년도

가. 인력양성 산학 력 활성화 내용

□ 석·박사과정 참여연구원의 역할 활동

ㅇ 참여연구원(박병욱)

․ /투명 극의 제조 - TiO2 극 제작을 한 plasma processing

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

ㅇ 참여연구원(한덕우)

․ 향 극 제조 plasma processing

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

ㅇ 참여연구원(김지훈)

․모듈화 연구 특성평가에 의한 TiO2 nanotube/Ti 극의 상 계

․수시 기업체 장 실습 기술 연수

ㅇ 참여연구원(허종 )

․모듈화 연구 특성평가에 의한 TiO2 nanotube/Ti 극의 상 계

․수시 기업체 장 실습 기술 연수

ㅇ 참여연구원(제시)

․물성분석

ㅇ 참여연구원(앤드로)

․물성분석

- 14 -

□ 학술활동(논문/학회발표) 실

ㅇ 참여교수(성열문)

ㅇ 참여연구원(박병욱, 한덕우, 천기 , 제시, 앤드로, 김지훈, 허종 )

학회발표 논문

NO구

분학술 회명 논문명 자(발표자) 게재년월

본사업기여도

1 국내한국조명ㆍ

기설비학회

*염료태양 지용 다공질 구조

TiO 박막 제작 특성 평가한덕우 2008.10 100%

2 국내한국조명ㆍ

기설비학회

* 기 이 층 캐패시터 내의

하분포 고찰성열문 2008.10 100%

3 국내한국조명ㆍ

기설비학회

*염료태양 지용 투명 도성

박막 제작 특성 고찰허종 2008.10 100%

4 국내

한 기학회

부산ㆍ울산ㆍ

경남지회

*Gel 해질과 liquid 해질을

사용한 염료감응 태양 지의

특성 비교

김지훈 2008.11 100%

5 국내

한 기학회

부산ㆍ울산ㆍ

경남지회

* 시블 박막형 염료감응

태양 지를 한 POLYMER

기 에서의 ZnO:ALI투명 도막의

성장

박병욱 2008.11 100%

6 국내

한 기학회

부산ㆍ울산ㆍ

경남지회

*Titanium-doped indium oxide

films prepared by rf magnetron

sputtering

한덕우 2008.11 100%

7 국내

한 기학회

부산ㆍ울산ㆍ

경남지회

*염료감응형 태양 지용

Ti-MESH/TiO-NANOTUBE

극 제조

성열문 2008.11 100%

8 국내

한 기학회

부산ㆍ울산ㆍ

경남지회

*염료 감응 태양 지용 나노

다공질 FTO 박막의 제작한덕우 2008.11 100%

9 국내

한 기학회

부산ㆍ울산ㆍ

경남지회

*Ti-mesh 극을 사용한 TCO

층이 없는 DSCs 제작허종 2008.11 100%

- 15 -

□ 기업 견· 장실습 실

ㅇ 참여연구원(박병욱, 한덕우, 김지훈, 허종 )

기업 견

NO 견기업명견

자견기간 견일수 총 견시간 견업무

1 (주) 정 박병욱 08.08.12~08.08.13 2일 12시간/투명 극의 제조

AMOLED 기술 연수

2 (주) 정 한덕우 08.09.08~08.09.09 2일 12시간향 극 제조

AMOLED 기술 연수

3 (주) 정 김지훈

08.10.07~08.10.09

09.01.06~08.01.08

09.02.03~09.02.05

09.03.23~09.03.24

09.04.02~09.04.03

13일 78시간모듈화 연구 OLED

module 제작 실습

4 (주) 정 허종

08.11.11~08.11.1309.01.19~09.01.2009.02.24~09.02.2509.03.03~09.03.0509.04.07~09.04.09

13일 78시간모듈화 연구 OLED

module 제작 실습

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□ 산학 력 세미나 운 실

ㅇ 요소 기반기술개발 세미나 15회(주 기 3회, 력기 12회)

- 투명 컬러 염료감응 태양 지 기술

· DSCs 제작과정 소개

· DSCs 제작시 사용되는 장비 시약 소개

· 최근 동향 발 가능성 검

- TCO less DSCs(all metal electrode type)

· 제작 단가 감을 한 TCO를 사용하지 않는 DSCs 제작

· 기 지식 소개 연구 가능성 설명

· 필요 시약 장비 확인

- XRD 장비 SEM 장비의 사용 방법 data 분석

· XRD SEM 장비의 용도, 사용법에 한 설명

· 측정 data 분석법 설명

- Ti-doped Indium Oxide Films prepared by R.F.M. Sputtering(Endrow)

· R.F. Magnetron Sputtering을 이용한 ITiO 박막제작 기술 소개

· Sputtering 처리시간 기압, 온도에 변수를 둔 실험 진행

- 염료감응형 태양 지용 Ti-mesh/TiO2-nanotube 극 제조(Jessie)

· 고효율 비용 감을 한 TCO층을 신한 극 소개

· Ti-mesh 구조의 극 제조 기술 소개

- 염료 감응 태양 지용 나노 다공질 FTO 박막의 제작

· DSCs 용 다공질의 FTO nano-powder 제작기술 소개

· Ketjen black의 함량 열처리 온도를 변수로 둔 실험 진행

- Capacitor를 용한 력 장형 DSCs

· 력 장형 DSCs의 소개

· 응용분야 활용방안 토의

- Fabrication of capacitor electrode

· capacitor 제작의 필요성과 제작과정 상 효율

- TCO less DSCs 제작 효율 분석

· 낮은 류와 Fill Factor 에 한 원인 분석

· Ti 두께 입자간 견고하지 못한 에 요인이 있다고 단.

- Growth of ZnO:Al Transparent conducting layer in polymer substrate

for flexible film type dye sensitized solar cell

· RF magnetron sputtering 법으로 PET 기 에 박막 증착

· 방 시 동작 압력에 따른 박막의 구조, 기 특성 연구

- 17 -

· 박막의 기, 학 특성 개선과 증착률의 증가를 해 최 화 된 기

의 치 연구

- reactive-ion-etching(RIE) process in CF4 plasma as a method of fluorine

implantation

· CF4 가스를 이용한 반응성 ion-eatching

- Gel 해질과 Liquid 해질을 사용한 염료감응태양 지의 특성 비교

· DSCs에 사용되는 각 상태별 해질의 특징 분석 제작 방법

· 실험 조건에 따른 Gel 해질의 특성 분석 조건별로 제조된 해질

용 방안

- ITiO films prepared by magnetic null discharge sputtering for DSCs

application

· 자기 성 방 스퍼터링에 의한 DSCs용 ITiO 박막 제작

- Ti-mesh 극을 사용한 TCO 층이 없는 DSCs 제작

· Ti-mesh를 극으로 사용한 DSCs의 제작방법

- BET, XPS 측정 data 분석

· BET, XPS 장비를 사용하여 측정된 data 분석 법

ㅇ 학/기업 공동 세미나개최, 장소 : (주)정

- 염료감응형 태양 지 모듈화 기술 개발 진행사항 보고 2월 산학 동

세미나 (2009-02-16)

- 18 -

1

차

년

도

연

구

수

행

내

용

총 목표

염료감응형 태양 지 모듈화 기술개발

주 기 참 여 기 참 여 기

염료감응형 태양 지의모듈화 공정기술 확립

염료감응형 태양 지의 재료,구조설계, 제작 이론 정립 박막화 공정 물성연구

시스템 운용

기술

변환장치의

최

화기술

모듈화

공정기술

극

패터닝

TiO2

극

로세싱

TCO

극

로세싱

라즈마

물성

Ti

극

제작

/투명

극의

물성측정

구조|물성

상

계 분석

특성

공정조건

평가

(주) 정 경성 학교 (성열문) 경성 학교 (곽동주)

모듈화 공정 시스템 운용

염료 태양 지제작 평가 투명 극 제작 평가

나. 기술개발 내용 성과(수 )

1차 년도에 각 역할분담에 따라 수행해 온 연구내용을 당 계획과 비교하여 요

약하자면 다음과 같다. 1차 년도의 경우 기존 계획에 하여 큰 차질 없이 연구가

진행 되었으며, 총 연구 목표인 “염료감응형 태양 지 모듈화 기술개발”을

한 기 연구가 수행되었다.

- 19 -

□ 기술개발 내용

ㅇ 단 셀 효율 6% 이상 소재 생산 요소 기술개발

ㅇ 단 셀 특징: Jsc ≥ 16 mA/cm2, Voc ≥ 0.6 V, ff ≥ 0.5

ㅇ 셀 효율: 6% 이상

ㅇ 셀 크기: 10 x 10 mm2 (활성면 : 67.5 mm2)

□ 정량 실 (*특정 제품/기술개발에 한함)

항목

(주요성능 Spec)단

기술개발 항목

차지하는 비율(%)

재 기술수

(성능수 )

1. TCO 극기술 Ω/□ 25 18Ω/□

2. 상 극 제작 mA/cm2

25 12～16 mA/cm2

3. 나노 산화물층

극 스크린

인쇄 기술

cm2 25 10×10

4. 단 셀 효율 4% 25 4~8

□ 정성 실 (실험결과 등을 세부 으로 기재)

ㅇ 염료태양 지용 투명 도성 박막 제작

염료 감응 태양 지는 기존의 pn 합형 태양 지와는 달리, 에 지를 일단 화학

에 지로 변환시킨 다음에 기 에 지로 변환시키는 독특한 반응 구조를 가지고

있다. 염료 태양 지의 구성요소는 크게 투명 극(Transparent Conductive Oxide,

TCO), 나노 다공질 TiO2, 염료, 해질, 백 매 이다. 이 가운데 투명 극에는 주

로 Fluorine doped Tin Oxide(FTO) Glass 가 주로 사용되어 왔으나, Chemical

Vapor Deposition(CVD) 공법으로 제작되는 FTO Glass 는 제작 단가 상승 량

생산이 어렵다는 문제 을 가지고 있다. 이에 이 연구에서는 Magnetic null

discharge(MND) sputter를 통해 ITiO를 이용하여 염료 태양 지에 용시키기

한 투명 도성 박막을 제작하여 그 특성을 고찰하 다.

Titanium-doped indium oxide (ITiO) 박막은 비용, 기계 안정성과 높은 환원

항 때문에 주요 투명 도막으로 여겨지고 있으며 near-IR 투과성과 이동도의 낮

은 면 항성을 가지고 있다. ITiO층의 특성은 장 장 의 투과성 감소가 1500nm

까지 일어나지 않으며 1000nm 장의 항성은 8Ω/sq이다.

- 20 -

그림 1. Schematicdiagram of experimental setup

그림 1은 라즈마 내의 높은 에 지와 분자의 열에 지의 직 인 향으로부터

PET 기 의 보호하고 증착률 개선을 해서 target으로부터 6cm 떨어진 곳에 기

이 치한 실험의 모식도이다.

박막은 일반 인 RF magnetron sputtering 방법을 이용하여 PET

(30mm×30mm×0.25mm) 에 증착하 다. sputtering target의 직경은 3inch이며

Cu bonding 하여 사용하 고, In2O3 (99.99%)98wt%에 TiO2 (99.99%) 2wt%로 도핑

된 세라믹 target을 사용하 다. PET 기 은 각 증착 에 2-propanol과 증류수에

각각 15분간 음 세척 후 질소로 건조하여 사용되었다. 실험에 앞서 chamber내

의 압력을 2X10-6Torr까지 진공시켰으며, 각 공정마다 target 의 상태를 유지하기

해 순수 Ar(99.999%) 분 기에서 실행하 다. 그리고 Ar 가스압력과 R.F. 방

력의 연구를 하여 방 력은 R.F. 160W로 고정하 으며, 동작압력은

1~25mTorr에서 실행 하 다.

- 21 -

그림 2. 압력 변화에 따른 XRD 분석 결과

그림 2는 동작 압력을 1mTorr에서 20mTorr로 변화시켜 제작된 ITiO 박막의 XRD

회 분석 결과이다. 우선배향성(400) 피크는 가스압력이 감소할수록 증가 하 다.

2θ=30.4° 와 34.5°에 치한 (222)와 (400) 피크는 표 In2O3과 매우 흡사하며, 매

우 약한 피크 (440)역시 2θ=51° 에서 나타났다. 그러나 (440)피크는 20mTorr와

25mTorr에서는 그림에서 확인할 수 있듯이 나타나지 않았고 5mTorr에서 증착된

박막의 (400)피크 집 도는 다른 가스 압력에서의 증착에 비하여 가장 두드러지게

나타났다. 그러나 5mTorr보다 높은 가스압력의 증착에서는 피크 집 도가 감소하

고 15mTorr부터는 크게 감소하 다. 이 결과는 가스압력의 감소에 따라 스퍼터

원자의 평균자유행정거리의 증가로 인한 기 에 도달하는 원자의 에 지의 증가와

련이 있다. 즉, 스퍼터원자의 에 지는 라즈마 내에서 양이온의 가스압력이 감

소함에 따라 아르곤 가스분자와의 충돌 없이 기 에 도착하는 에 지 교환의 결과

로써 얻어지며 가스압력이 25mTorr에서 5mTorr로 감소함에 따라 라즈마 내에서

의 자들이 긴 자유평균행정을 가짐으로써 에 지가 증가하는 것으로 상되어진

다. 높은 에 지의 자는 기 의 성장된 박막과 충돌하고 증착된 원자들에게 열에

지를 달한다. 이 게 증가된 자에 지는 결정의 성장을 증진시키고 그 결과

큰 우선배향성(400)을 나타낸다. XRD 결과로 우선배향성 피크의 증가가 압력에 따

라 ITiO박막의 결정성과 항특성의 변화에 계가 있음을 확인하 다.

- 22 -

그림 3. 가스 압력에 따른 ITiO 박막의 기 항성 증착률

그림 3은 다양한 가스압력에 따른 박막의 기 항성과 증착률을 나타낸다.

1~25mTorr 범 에서 증착률은 1mTorr에서 5mTorr의 가스압력까지는 증가하다가

그 이후엔 속히 감소하며 5mTorr의 가스압력에서 증착률 8.5nm/min이 얻어졌

다. 가스압력이 25mTorr에서 5mTorr로 감소함에 따라 scattering된 Ar 가스분자의

낮은 도에 의해 기 에 도달하는 스퍼터 자의 에 지 증가가 증착률의 상승에

기여한다. 그림으로부터 가스압력의 증가는 기 항과 분명히 계가 있음을

확인할 수 있다. 5mTorr의 가스압력에서 최 항력 2.1x10-3Ω-cm가 측정되었다.

그림 4. 홀 이동도 캐리어 집 도

그림 4는 도메카니즘의 분석을 해 홀 이동도와 캐리어 집 도를 측정한 결과

이다. 가스 압력에 따라 홀 이동도는 30 cm2/Vs 에서 103 cm

2/Vs로 증가하 으며

박막의 캐리어 집 도는 역으로 찰되었다. 이것은 홀 이동도가 증가함에 따라 캐

- 23 -

리어 집 도가 감소함을 보여 다. ITiO의 경우, 다른 가스압력에서 입자크기의 다

양성이 도메카니즘의 효과를 야기 시키는 이유 하나라고 생각된다. 이 결과들

이 5mTorr 가스압력에서의 결정 입자크기 증가와 입자간 경계면 감소를 설명해

다. 그러므로 5mTorr에서의 기 항성의 개선은 캐리어의 scattering 집 의 감

소로 설명되어 진다.

그림 5. 압력 변화에 따른 ITiO 박막의 투과성

그림 5는 다양한 가스압력 환경에서의 ITiO박막의 투과성을 보여 다. 200W의

R.F. 력에서 PET기 에 증착된 ITiO박막의 증착 시간은 45분이다. ITiO박막의 투

과성은 뚜렷하게 IR 역에서 진폭이 나타난다. 가장 효율이 좋게 나온 5mTorr의

경우, 450nm 장에서 91.2% 투과율에서 700nm 장에서 90% 투과율이 측정되었

다. UV 흡수 edge는 략 335nm로 측정되었다. 상기 그림들의 ITiO박막의 투명

도막 특성에서 낮은 온도기 에서 R.F. 마그네트론 스퍼터 공정으로 제작된 ITiO박

막성장의 가장 좋은 가스압력 조건은 5mTorr이고 이것은 박막표면의 성장에서

자에 지 작용이 상호연 이 있음을 확인하 다.

ㅇ 염료태양 지용 다공질 구조 TiO2 박막 제작 변환 특성 고찰

염료 태양 지의 구성요소 하나인 반도체 산화물은 밴드갭의 에 지가 큰 반도

체 나노결정(직경 15nm~20nm) 산화물을 사용한다. 나노 크기의 물질을 사용하는

이유는 입자 크기 감소에 의한 비표면 증가로 보다 많은 양의 염료분자를 흡착시

킬 수 있기 때문이다. 입자의 크기가 수 나노미터 이하로 지나치게 작게 되면 염료

흡착량은 증가하지만, 반면 표면상태수가 증가하여 재결합 자리를 제공하게 되는

단 도 가지고 있다. 따라서 표면 , 결정성, 입자크기, 형태, 다공성을 조 하는 기

술은 염료감응 태양 지에서 매우 요한 연구 분야 의 하나로 인식되고 있다.

- 24 -

본 연구에서는 TiO2의 sol-gel 연소법에 의한 제작시 Carbon black 계열의 일종인

Ketjen black을 첨가하여 다공질로 형성 시키는 실험을 행하 으며 Ketjen black 의

첨가량 조 소결 온도에 변화를 주어 다양한 조건에서 TiO2 powder를 제작하

여 그 특성에 하여 찰하 다.

TiO2 nano-powder의 sol-gel 연소법을 통한 제작과정의 략 인 모식도를 그림 6

에 나타내었다.

그림 6. TiO2 nano-powder의 제작 과정

그림 6과 같이 TiO2 nano-powder는 Ti-isopropoxide(Junsei chemical Co., Ltd)와

2-propanol(99.5%)를 출발물질로써 교반시킨다. 그 후에 Ketjen black을 첨가하여

서로 교반시켜 다음 매제로 NH4OH aqueous solution을 주기 으로 한 방울씩

떨어뜨려 용액을 gel 상태로 변화시켰다. 제작된 gel 상태의 TiO2는 120℃에서 2시

간 동안 건조시킨 후 500℃에서 2시간 30분동안 열처리하여 TiO2 nano-powder를

제작하 다.

본 실험에서는 Ketjen black의 첨가량에 따른 TiO2의 다공질의 특성을 알아보기

하여 첨가량을 0에서 2g 까지 0.2g 단 로 변화시켜 실험을 행하 다.

그 결과 Ketjen black의 양이 증가함에 따라 powder의 다공성이 더 좋아짐을 확

인할 수 있었으며 Ketjen black의 첨가량은 sol-gel process와 함께 TiO2 powder의

제작 과정에 있어서 입자의 크기에도 향을 미친다는 사실 한 알 수 있었다.

나노 다공질 구조의 TiO2를 제작하기 해 앞서 언 한 Ketjen black의 함량과 더

불어 열처리 공정을 제작 변수로 설정하여 최 의 공정조건을 구하 다.

- 25 -

(a) 열처리 (b) 열처리 후

그림 7. TiO2 박막의 열처리 후의 FE-SEM 사진

그림 7은 열처리 과 열처리 후의 TiO2 샘 의 표면 Morphology를 FE-SEM을

통해 측한 결과를 나타낸다. 그림에서 알 수 있듯이, 열처리를 하기 에 비해 열

처리 후의 TiO2 입자들이 서로 간에 유착 상을 보이며 다공질 한 개선되는 것

으로 확인되었다. 그러므로 상기의 결과로 열처리 공정에 의해서 TCO 층과 TiO2

입자간의 기 Necking이 향상되어 셀 내의 변환 경로 상에서 자의 이동

이 효율 으로 진행되는데 기여할 수 있음을 알 수 있다.

TiO2 gel의 열처리 과정에서 Ketjen black의 성분을 제거함에 있어 그 양이 많아짐

에 따라 열처리의 시간을 길게 하거나 소결온도가 증가시켜야 한다. 소결온도가 일

정이상 증가하게 되면 TiO2의 성분이 anatase가 아닌 rutile로 변화가 일어나게 되

어 rutile로의 변화가 일어나지 않고 TiO2 powder가 anatase 성분을 보이는 Ketjen

black 첨가량 0~1g인 조건 가장 우수한 다공성을 보이는 첨가량 1g의 TiO2

powder를 이용하여 TiO2 paste를 제작 후 DSCs 샘 을 제작하 다.

한 TiO2 powder 소결시 그 온도를 100~700℃로 100℃단 로 변화를 주어 각각

의 조건에 따라 제작된 powder로 샘 을 제작하 다.

셀 제작시 균일한 두께의 TiO2 박막을 해 스크린 린 공정을 사용하 으며,

FTO glass 에 증착된 나노 다공질 TiO2에 N719염료를 24시간 흡착시켰다. 그리

고 해질의 산화 환원 반응을 돕는 매 극은 비된 H2PtCl6H2O 용액을 FTO

glass에 코 시켜 450℃에서 30분간 열처리하여 비하 다. 이 게 비된

Working 극과 Counter 극을 sealing 재료를 사용하여 부착하고 해질을 삽입

하 다.

- 26 -

그림 8. TiO2 시료의 소결온도별 XRD 분석 결과

그림 8은 sol-gel 연소법으로 제작된 나노 TiO2 시료에 한 XRD 분석 결과를 나

타낸다. 그림에서 알 수 있듯이, 열처리 온도 400℃조건에서부터 아나타아제

(Anatase) 구조의 TiO2가 합성되었다. 열처리 온도를 600℃까지 증가하면 결정성이

좋아진다는 것을 피-크 세기의 증가로 확인할 수 있으며, 700℃에서는 결정이 아나

타아제에서 루타일 (Rutile) 구조로 변환되는 것으로 나타났다.

그림 9. 제작된 염료 태양 지의 I-V 특성 곡선

그림 9는 각 소결 온도에서 제작된 TiO2 powder를 사용하여 제작된 DSCs의 I-V

특성 곡선이다. 그림에서 알 수 있듯이, 500℃ 시료의 경우 5.02%의 효율을 나타내

는 반면 600℃에서 합성한 시료의 경우에는 효율이 2.86%로 낮은 효율을 보인다.

효율의 차이는 류 도의 차이에서 기인하 는데, 600℃에서 합성한 시료의 경우

입자의 크기가 크고 비 표면 이 작아서 염료가 흡착할 수 있는 면 이 작아져 염

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료가 충분히 흡착되지 못하고, 염료에 의해 여기되는 자의 양 한 감소되어

류 도가 낮게 나타나는 것으로 단된다.

ㅇ 나노 다공질 FTO 제작 변환특성 고찰

TCO 소재 에서 DSCs에 보편 으로 사용되는 것은 Fluorine-doped Tin

Oxide(FTO)이다. FTO 층은 Physical Vapor Deposition(PVD) 혹은 Chemical Vapor

Deposition (CVD) 방법으로 제작이 가능하나, CVD방식의 것이 성능이 우수하여

CVD로 주로 제작되고 있다. 그러나 어느 쪽이든 모두 제작비용이 높고 공정이 복

잡하다는 문제 이 지 되고 있다.

더욱이, DSCs의 효율 수행에 있어서 TCO의 표면 상태는 자의 거동에 요

한 향을 미친다. 염료로부터 발생된 자가 TiO2의 산화물 반도체로 주입되는

과정은 femto 에서 pico 로 매우 빠르다. 이에 비해, 산화물 반도체에 주입된

자는 아무런 방해를 받지 않고 나노입자 네트웍을 통하여 TCO층으로 순조롭게

달되기 보다는 TiO2의 수많은 표면 요철(凹凸) 구조에 트랩(trap)되거나 도 로

다시 열 방출되는 detrap 과정을 거치게 된다. 한편, 자가 산화물 반도체의 표

면 구조를 거쳐 해질로 손실되는 재결합 속도는 micro, milli 로 다소 느리기 때

문에 부분의 자는 반도체 도 로 주입되어 자 달에 참여하게 된다.

이러한 DSCs의 극 TCO로서의 응용이 가능한 나노-다공성의 FTO 재료를

Sol-gel 연소법을 통하여 FTO(F:SnO2)의 나노 크기의 입자를 가지는 powder를 제

작하고, 제작과정 열처리 온도의 변화에 따라 FTO powder에 미치는 구조 특

성과 물성 등을 분석하 다.

그림 10. nano-porous FTO powder 제작

그림 10은 nano-porous powder를 sol-gel 연소법으로 제조하기 한 순서이다.

나노 크기의 입자를 가지는 다공질의 FTO powder의 제작은 우선, SnCl4 (98.0%:

Junsei Chem. Co., Ltd) 21.8g 와 HF (49-51%: J.T.Baker Inc. Co., Ltd) 1.52g을 미

- 28 -

열처리를 해주면서 재료 시약들을 10분간 교반시킨다. 그 후, FTO powder의 다공

질 특성을 향상시키기 해 Ketjen Black(EC 300J: Mitsibish Chem. Co., Ltd)을

1.6g 첨가 시키고, 다시 약 15분간 교반을 하여 3가지 물질이 잘 섞이도록 한다. 여

기에 염기성의 매 용액인 Ammonium Hydroxide (NH4OH) 수용액 (Samchun

Pure Chem. Co., Ltd) 20ml를 한 방울씩 떨어뜨려 주면서 용액을 sol 상태로 변화

시킨다. sol 상태로의 진행을 해 일정시간 교반시켜 뒤, 완성된 sol을 다시 12

0℃에서 120분간 건조시킨다. 마지막으로 이 건조물을 가열로를 이용하여 150분 동

안의 열처리 과정을 거치고, 그 고체 결과물을 분말 형태로 만들게 되면, sol-gel 법

을 이용한 FTO powder가 완성된다. 이러한 Ketjen Black을 함유시킨 sol-gel 연소

복합법은 powder로의 소결과정시에 gel상태의 물질에 존재하는 ketjen black의 연

소됨에 따라 그 공간이 형성된 결과로써, powder 내에 다공성의 특성을 지니게 하

는 공정 방법이다.

sol-gel 연소법을 이용한 FTO powder의 제작 공정에서 소결 온도는 powder 입자

의 크기나 다공성 등의 구조 특성을 제어하는 매우 요한 요인이 될 수 있다.

그리하여 본 실험에서는 소결 온도를 변수로 하여 다양한 온도 조건에서 FTO

powder를 제작하 고, 그 외의 제작 조건들은 모두 일정하게 유지하 다. 다음의

표 1은 체 인 제작조건을 정리한 것이다.

(a) (b) (c) (d) (e)

SnCl4(g) 21.8 21.8 21.8 21.8 21.8

HF (g) 1.52 1.52 1.52 1.52 1.52

Ketjen Black (g) 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6

NH4OH (ml) 20 20 20 20 20

Dry temperature (℃)/ time (min) 120/120 120/120 120/120 120/120 120/120

Sintering temperature (℃)/ time (min) 450/150 550/150 650/150 750/150 850/150

표 1. FTO powder 제작 조건

sol-gel 연소법을 이용하여 제작된 FTO power의 구조 특성은 FE-SEM, XPS 그

리고 BET 분석 등을 통하여 고찰되었다. 소결 온도의 증가에 따라 FTO 입자의 크

기는 커지고, 입자 간의 간격이 좁아져 입자간 면이 증가하여 비 표면 이 감

소하는 것으로 나타나서, powder의 다공성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

한 입자의 크기가 증가하면서 입자 각각의 결정구조는 높은 온도 조건에서 더욱

결정형태를 보이는 것으로 나타났다.

- 29 -

(a) 450℃ (b) 550℃

(c) 650℃ (d) 750℃

그림 11. 소결온도에 따른 FTO powder의 FE-SEM 사진

FTO powder의 구성성분의 종류와 결합 에 지 각 성분 비율 (%)을 X-ray

photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용해 분석한 결과로 Sn과 O의 구성비율과 특

히 도핑된 F의 성분비율을 알 수 있었다. 제작된 FTO powder의 XPS 측정 결과,

결합 에 지 0-1200eV 범 내에서 Sn 3d, O 1s, F 1s 그리고 C 1s의 자 peak

값이 얻어 졌다. 각각의 Sn 3d, O 1s, F 1s의 결합 에 지는 484, 528, 682eV에서

각각의 자 peak를 확인할 수 있었다. 그리고 C 1s의 성분을 모든 결과에서 확

인 할 수 있었는데, 그 이유는 sol-gel 연소법 과정에서 함유되는 Ketjen black의 잔

유성분이 검출되었을 가능성이 높은 것으로 생각된다. 그리고 이 powder들의 제작

완료 후, 기 공기와의 도 하나의 이유로 생각할 수 있다. 484eV에서 Sn 3d의

결합 에 지가 측정되는 이유는 SnO2에서의 결합 상태인 Sn2+에 기인된다.

- 30 -

그림 12. 소결 온도에 따른 FTO powder의 비표면 pore size

그림 12는 각각 BET 분석기로 측정한 FTO powder의 비표면 과 pore size의 결

과를 나타낸다. 제작된 powder는 소결 온도가 증가함에 따라서 비표면 이 감소하

는 것을 알 수 있다. 그 이유는 FE-SEM의 결과에서도 알 수 있듯이 소결 온도의

증가는 그 입자들의 크기를 증 시켜 그 결과, 입자들 간의 면 이 증 된다.

이러한 입자간 면 의 증가는 단 면 당 입자들 사이의 공간을 더욱 증

시키고, 비 표면 의 감소로 나타난다. 한 sol-gel의 공정과정에서 함유시킨

Ketjen black의 연소와 함께 제작된 powder에서는 모두 다공성을 가진다는 것을

확인할 수 있었다. 이에 반하여, 소결 온도에 따른 pore size는 온도의 증가에 따라

커지는 결과를 가져왔다. 그러나 750℃ 이상의 소결온도에 도달하면 증가하던

pore size는 다시 큰 폭으로 감소하 는데, 이는 일정 범 이상의 높은 소결 온도

에서는 입자의 응집 상으로 인해, 입자 간의 다공질 공간이 감소되기 때문으로

사료된다.

ㅇ F:SnO2 기반의 DSCs 제작

그림 13. nano-porous FTO 기반의 DSCs sample

- 31 -

그림 13은 FTO powder를 사용하여 5mm×5mm 크기로 제작된 DSCs의 샘

사진이다. DSCs의 FTO 박막은 동일한 두께의 제작을 하여 screen

printing 공정을 사용하 으며, 해질은 WWS, 염료는 N719, 그리고 상

극은 FTO glass를 사용하여 제작되었다. 그리고 그림 13은 제작된 DSCs 샘

의 류- 압 특성 곡선을 나타내고 있다. DSCs의 변환 특성은 원

AM 1.5에서 2400 Sourcemeter (KEITHLEY Co., Ltd)로 측정하 다. 류-

압 특성곡선으로부터 Nano-porous FTO 기반의 DSCs 샘 (100mW/cm2 표

면 조건)에서 약 2% 정도의 변환 효율을 확인 할 수 있었다.

그림 14. FTO-based DSCs sample의 류- 압 특성 곡선

ㅇ 젤 형 염료 태양 지의 제작 변환 특성 고찰

염료 태양 지용 해질은 다음 화학반응식을 기본 원리로 하는 요오드

(Iodine)의 산화환원체(Redox couple)가 주로 사용되고 있다.

I3- + 2e- = 3I- + I2

물론 재에도 계속해서 새로운 해질의 개발이 요구되고 있으며, 해질

이나 용매에 있어서 요구되는 성질을 간단히 정리하면 다음과 같다.

① 음이온과 양이온의 상호작용이 거의 없다.

② 유 율이 높다. (용매)

③ 해질은 잘 용해시키지만, 염료는 용해되지 않는다.

④ 도가 낮다.

⑤ 화학 으로나 열 으로 안정하다.

- 32 -

한편, 액체 해질은 용매의 휘산이나 해액의 설에 의한 열화 문제가

지 되고 있어서 이를 해결하기 한 방안으로써 해질의 고체화 혹은

완 고체화가 검토되고 있다. 고체화가 실 되면 필름화가 가능해지므로 사

용 범 가 투명성을 이용한 각종 커버용도나, Flexible에다 Colorful한 구성

이 가능해지므로 이러한 특성을 살린 인테리어(Interior) 용도 등, 그 범 가

폭 으로 확 될 수 있다. 이러한 측면에서 재 고체화 해질의 연구가

활발하게 진행되고 있다. 단, 완 고체화할 경우, 해액과 극 계면 간의

불량이 해결해야 할 과제로 남아 있고, 이에 한 방안으로써 용액을

젤(gel)화하는 기술이 검토되어 왔다. 본 연구는 이러한 연구의 일환으로서,

종래의 액상형의 해질을 고체형으로 체할 수 있는 젤 고분자(Gel

polymer)형의 해질을 제조하 다. 그리고 각 공정 조건 하에서 얻어진 젤

해질의 기화학 특성을 고찰하여 최 의 공정조건을 구하고자 하 고,

최종 으로 젤 해질을 베이스로 하여 염료 태양 지를 직 제작하여, 셀

의 변환 특성을 조사하 다.

그림 15. 젤 고분자 해질의 제작 공정

그림 15는 젤 고분자 해질을 제작하기 한 공정 흐름도를 나타내고 있

다. 여기서 Propylene carbonate (PC)와 Diethyl carbonate (DEC)가

Poly(vinylidenefluoride -hexafluoropropylene)가 혼합되어 고분자화가 진행

된다. 그리고 해질의 유 율은 이온의 확산과 융해작용에서 결정된다. 이

러한 젤 고분자 해질의 이온 확산과 융해를 결정짓는 요소로는 제작된 젤

고분자 해질의 유 율과 도가 그 특성을 결정하게 되는데, 본 실험에서

사용된 PC는 높은 유 율(ε=64.6)과 높은 도(η=2.53)를 가지고 있으며,

DEC는 낮은 유 율(ε=2.82)과 낮은 도(η=0.748)를 가진다. 비된 시약에

Acetonitrile (ACN) 5ml를 1/0.5(v/v)의 비율로 첨가한 뒤 음 세척기로

- 33 -

충분히 융해 시켰다. 음 세척기로 융해 시키는 동안에 LiI 0.5M과 I2

0.05M을 혼합하여 30분간 음 세척기로 융해한 후, 4-tert-butylpyridine

(TBP) 0.5M을 넣고 다시 30분간 융해하 다. 그리고 Poly(VdF-HFP) 8wt%를

혼합하여 60℃에서 24시간 동안 음 세척기로 충분히 분산시켜 용해시킨

후, 젤 고분자 해질 시료를 완성하 다.

(a)

(b)

(c)

그림 16. 젤 고분자 해질의 FTIR spectra

그림 16에 젤 고분자 해질의 FTIR(Fourier transform infrared) spectra를

나타내었다. 림에서 알 수 있듯이, PC의 첨가 비율이 증가함에 따라 각 주

수에서 검출된 투과 강도가 증가함을 보이고 있다. PC와 DEC의 다른 비

율에 한 FTIR spectra의 결과에 의하면, 먼 611, 760, 872, 972, 1064,

1180 그리고 1400 cm-1의 피크가 확인되었다. 그림에서는 미약하나마 확인

- 34 -

가능하며, 이러한 주 수에서 검색된 결과를 토 로 분석할 때, CF3 그룹과

Vinylidene band의 CH2 피크가 찰되었으며, C-H bending, -C-F-

stretching, CF2 stretching, Vinyl group의 진동 피크가 나타났다. 이러한 결

과들로 부터 Poly(VdF-HFP)의 진동임을 확인할 수 있었다. 그리고 1780과

1637 cm-1에서는 가소제의 C=O stretching 진동 피크가 나타나므로 PC와

DEC인 것을 확인 할 수 있었다. 1499 1448 cm-1 부근에서 검출된 주 수

로 보아 TBP의 -CH3 bending 진동을 확인할 수 있으며, 837 cm-1 부근의 피

크는 CH2의 rocking 진동인 것으로 나타났다. 3600-3200범의의 체 으로

낮은 피크는 -O-H stretching인 것으로 확인되었으며, 이는 Poly(VdF-HFP)와

PC/DEC의 내부 분자결합에 의한 것으로 사료된다. PC와 DEC의 비율에 따

른 FTIR spectra 결과로 볼 때, PC의 강도가 커질수록 -O-H stretching의 강

도가 커지며, 이는 차로 젤 화가 진행되고 있음을 나타내고 있다.

그림 17. Poly(VdF-HFP)를 첨가한 젤형 염료 태양 지와 일반 액상 의

해질을 사용한 셀의 류- 압 특성 곡선

그림 17은 Poly(VdF-HFP)를 첨가한 해질을 사용하여 제작한 염료 태양

지 단 셀의 류- 압 특성 곡선이다. 그림에서 볼 수 있듯이 액상 해질

의 효율은 약 8%를 나타내고 있지만 PC와 DEC비율이 5:5정도일 때 일반

액상 해질에 비하여 셀의 효율이 약 50% 정도 감소한 약 4%를 기록하

다. 상의 실험결과로부터 기존의 액상의 해질을 사용한 셀에 비해 젤 고분

자 해질을 사용한 셀이 체 으로 변환효율이 하되는 것을 확인할 수

있었다. 이러한 실험 경향으로 미루어 볼 때 해질에서의 특성이 해질

내의 자나 이온의 확산에 크게 향을 미치는 것으로 사료된다. 결과 으

로 본 실험에서 경향에서도 상 으로 도가 큰 젤 형의 해질은 액상

형에 비하여 해질의 이동도가 상 으로 낮으므로 체 효율은 하된

- 35 -

것으로 보인다.

이는 향후 필름형 염료 태양 지의 상용화의 에서 반드시 개선되어야

할 선결과제라 할 수 있다. 젤 형의 해질만을 상으로 비교할 때, PC와

DEC가 거의 6:4의 비율을 가질 때 가장 좋은 효율을 보이고 있으며, 그래

에 나타나있지 않지만 5:5의 조건에서도 거의 비슷한 효율을 보이고 있는 것

으로 나타났다. 그러므로 젤 형의 해질을 제작할 때, 효율의 에서 PC

와 DEC의 비율은 5:5에서 6:4의 조건에서 최 임을 알 수 있었다.

재 보고되고 있는 염료태양 지의 최 효율(약 11%)은 액상의 해질을

상으로 한 것으로서, 아직까지는 효율 인 측면에서 액상형의 셀이 우수한

경향을 보이고 있다. 그러나 상용화의 에서, 기존의 Si태양 지를 비롯

한 타 방식의 태양 지와의 시장경쟁에서 염료 태양 지가 주도권을 확보하

기 해서는, 본 연구와 같이 고체 형이나 고체형의 셀 구조를 베이스로

하는 Flexible한 염료태양 지를 개발하는 것이 필수불가결하다. 재까지 보

고된 바에 의하면 젤 고분자 해질 등을 사용한 고체 형 염료 태양 지

는 액상형의 염료태양 지에 비해 변환효율이 다소 떨어지는 것으로 알려져

있으며(최 약 8%정도), 이는 젤 구조 내에서의 자나 이온의 이동도가 액

상 형에 비해 상 으로 낮기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻어진

최 변환효율은 3∼4%정도로서 앞으로 많은 개선이 요구되고 있으나, 향후

연구개발을 통해 5%이상의 결과를 얻을 수 있으면 상용화도 충분히 가능할

것으로 기 하고 있다.

- 36 -

다. 추진조직의 운 체계

□ 주 책임자 참여연구원 등의 사업운 체계

주 기 참여연구원 담당기술내용

(주) 정

총 책임자

(김태흥) 외

2명

총 책임자(김태흥)

․시스템 운용 기술

참여연구원(송재은)-기술연구소장

․변환장치의 최 화기술

참여연구원(윤덕기)

․모듈화 공정기술 확립

참 여 기

(수행기간:08.08.01～10.04.30)참 여 기

(수행기간:08.08.01～10.04.30)

경성 학교 경성 학교

참 여 연 구 원 참 여 연 구 원

개발책임자(성열문)외

4명

개발책임자(곽동주)외

3명

담당기술내용 담당기술내용

․TiO2 극 processing

․ 극 패터닝

․모듈화 공정기술

․ 라즈마 물성

․TCO 극 processing

․공정조건 도출

․Ti 극 제작

․ /투명 극의 물성측정

․구조-물성 상 계 분석

․특성 공정조건 평가

․TiO2 nanotube

- 37 -

□ 주 기 과 력기 의 역할분담 연계 력체계

ㅇ 주 기

․ 총 책임자(김태흥) - 시스템 운용 기술

․ 참여연구원(송재은) - 변환장치의 최 화기술

․ 참여연구원(윤덕기) - 모듈화 공정기술 확립

ㅇ 력기

․ 개발책임자(성열문) 외 4명

- TiO2 극 processing

- 극 패터닝

- 모듈화 공정기술

- 라즈마 물성

- TCO 극 processing

- 공정조건 도출

․ 개발책임자(곽동주) 외 3명

- Ti 극 제작

- /투명 극의 물성측정

- 구조-물성 상 계 분석

- 특성 공정조건 평가

- TiO2 nanotube

- 38 -

비

목세부비목

계획 산

(A)

변경후 산

(B)

증감

(B-A)

집행액

(C)

이월

액

(D)

잔액(E)

(E)=(B)-(C)-(D)

물 물 물 물

인

건

비

인건비

(석사, 박사 인건비)21,500 18,000 -3,500 16,000 2,000

물인건비

(교수, 기업 등)15,000 14,000 14,000 0

직

비

연구기자재

시설비

구입 12,000-12,00

0

임차

재 료 비 28,900 37,900 +9,000 32,427 5,473

시작품제작비

여비국내 5,500 2,000 -3,500 1,262 738

국외 2,400 2,400 2,500 -100

기술정보활동비 4,700 4,700 530 4,170

연 구 홍 보 비

ㆍㆍㆍ

소 계 53,500 47,000 -6,500 36,719 10,281

간

비

지 재산권 출원, 등록비 1,000 1,000 1,000

제잡비

공 공 요

사무용품비 800 800 416 384

유 인 물 비 300 300 300

회 의 비 2,000 2,000 368 1,632

탁정산비 900 900 900

간 경 비

소 계 5,000 5,000 4,216

이자

수익

년도이월

총 계 80,000 15,000 70,000 14,000 -9,000 53,303 14,000 16,497

라. 사업비 집행 황

(단 : 천원)

- 39 -

2. 2차년도

가. 인력양성 산학 력 활성화 내용

□ 석·박사과정 참여연구원의 역할 활동

ㅇ 참여연구원(김지훈)

․ /투명 극의 제조 - processing 모듈화

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

ㅇ 참여연구원(허종 )

․모듈화 공정기술

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

ㅇ 참여연구원(팽성환)

․ /투명 극의 최 화

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

ㅇ 참여연구원(정기 )

․모듈화 공정기술

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

ㅇ 참여연구원(권 문)

․모듈화 공정기술

․수시 기업체 장 실습 기술 연수․기술 이

- 40 -

□ 학술활동(논문/학회발표) 실

ㅇ 참여교수(성열문)

ㅇ 참여연구원(김지훈, 허종 , 팽성환, 정기 , 권 문)

학회발표 논문

NO 구분 학술 회명 논문명 자(발표자) 게재년월 본사업

기여도

1 국내 한 기학회 하계학술 회

TCO-less 염료태양 지 제작 허종 외 3명

200907 100%

2 국내한 기학회

하계학술 회랙시블 염료태양 지 특성에 미치는

ZnO ITO의 향김지훈 외 3명 200907 100%

3 국내 한 기학회 하계학술 회

기화학형 발 소자의 제작에 한 연구

권 문 외 3명 200907 100%

4 국내 한 기학회 하계학술 회

졸겔 연소법에 의한 nano crystalline ITO제작 특성

정기 외 3명

200907 100%

5 국내한 기학회

하계학술 회RF 스퍼터링에 의한 ITiO 박막 제작과 태양 지에의 응용

팽성환 외 3명 200907 100%

6 국외 AEPSE 2009

Transparent conductive characteristics of ITiO films deposited by rf magnetron sputtering at low PET substrate temperature

팽성환 외 3명 200909 100%

7 국외 AEPSE 2009

Some properties on Conversion Efficiency of Flexible Film-Typed DSCs with ZnO:Al and ITO Transparent Conducting layers

김지훈 외 4명

200909 100%

8 국외 AEPSE 2009Effect of DBD plasma treatment of PET substrate on morphological and electrical properties of ZnO:Al thin film

곽동주 외 4명 200909 100%

9 국외 AEPSE 2009

Surface and electrical characteristics of a screen-printed carbonaceous electrode for photo-capacitor application

정기 외 3명 200909 100%

10 국외 ICMAP 2009Sensitization of nanoporous indium tin oxide films for TCO-less dye sensitized solar cells

권 문 외 4명

200909 100%

11 국외 ICMAP 2009Porous Ti film growth for TCO-less dye-sensitized solar cells application using rf magnetron plasma

허종 외 3명

200909 100%

12 국외 PVSEC-19

Titanium-doped indium oxide fabrication by rf magnetron sputtering for dye-sensitized solar cells application

팽성환 외 4명

13 국외 PVSEC-19TCO-less dye-sensitized solar cells fabrication using rf magnetron sputtering technology

허종 외 4건

14 국내한 기학회

추계학술 회나노입자 티타늄 극 제작과 발 셀에의 응용

권 문 외 4명

15 국내 한 기학회추계학술 회

RF 마그네트론 스퍼터링 법을 이용한 메쉬구조 Ti 극 제작

정기 외 4명

16 국내 한 기학회추계학술 회

졸젤연소법에 의해 제작된 나노다공질 ITO의 변환 특성

아카랏 외 4명

17 국내한 기학회

추계학술 회염료태양 지용 Ti-doped ITO 박막 제작

팽성환 외 4명

18 국외 IAPS-17 TCO-Less Dye-Sensitized Solar Cells Prepared by RF Magnetron Sputtering

정기 외 4명

19 국외 IAPS-17

Transparent Conductive Properties of Titanium-Doped Indium Oxide Films Deposited by RF Magnetron Sputtering Method

팽성환 외 4명

20 국외 IAPS-17 Synthesis of Nanocrystalline Ti Electrode for ECL Application

권 문 외 4명

- 41 -

□ 취업연계 실

ㅇ 참여연구원(김지훈, 허종 )

취 업

NO 구 분 지역 성 명 업 체 명 업 종

취업년월전공 비전공

1 주관기업 경남 김지훈 (주) 정관 2010.03

2 지역내 부산 허종현 (주) 디오 2010.03

3

□ 지 재산권 출원·등록 실

특허출원 / 등록

NO 구 분 특허(프로그램)명 출원인 또는 법인명

출원(등록)번호

출원(등록)년월일

본사업기여도

1 국내 출원전기화학발광 장치 및 그 제조

방법

경성대학교

산학협력단,

주신회사 정관

10-2010-

0013028

2010.02.

11

2

□ 기업 견· 장실습 실

ㅇ 참여연구원(김지훈, 권 문)

기업 견

NO 견기업명견

자견기간 견일수 총 견시간 견업무

1 (주) 정 김지훈 09.08.17~09.08.28 10일 90시간 실무교육 실습

2 (주) 정 권 문 09.08.17~09.08.28 10일 90시간 실무교육 실습

□ 기술지도/기술이 활성화 실

기술지도

NO 견기업명 방문자 성별 방문기간방문일

수

1일

방문시간지도건수

1 (주)정 성열문 남 090925 1 4 1

2

- 42 -

□ 산학 력 세미나 운 실

ㅇ 요소 기반기술개발 세미나 8회(주 기 4회, 력기 4회)

- 1차년도 사업 결과 토의 2차년도 계획 수립

- 한 기학회 하계학술 회 논문 검

· 졸겔 연소법에 의한 nano crystalline ITO제작 특성

· 시블 염료태양 지 특성에 미치는 ZnO ITO의 향

- 한 기학회 하계학술 회 참가

· 시블 염료태양 지 특성에 미치는 ZnO ITO의 향

· 기화학형 발 소자의 제작에 한 연구

· 졸겔 연소법에 의한 nano crystalline ITO제작 특성

· RF 스퍼터링에 의한 ITiO 박막 제작과 태양 지에의 응용

- ICMAP, AEPSE 학술 회 논문 주제 실험방향 토의

- ICMAP, AEPSE 학술 회 논문 최종 검토 등록

- ITO Film 제작

· 진행상황 검(문제 악 보완)

· 향후 실험방향 결정 계획 수립

- 각 트별 실험 진행상황 발표 토의

· 염료태양 지 모듈 기술 개발

· PET 투명 극을 이용한 염료감응 태양 지

· 기화학형 발 소자 제작

· ITiO film 제작

- 2차년도 지역 신인력양성사업 간 검

- ITO Film 제작 진행상황

· ZnO-Al203계 투명성, 도성 특성 고찰

· ITO Film 제작의 향후 계획 토의

- 기화학형 발 소자 제작

· 해질 제작시 문제 과 효율성 향상 토의

· 셀 제작에서 sealing시 문제 고찰

· 셀 제작 후 발 특성 고착

- PVSEC 학술 회 참가(논문 검)

· Titanium-doped indium oxide fabrication by rf magnetron sputtering

for dye-sensitized solar cells application

· TCO-less dye-sensitized solar cells fabrication using rf magnetron

sputtering technology

- 43 -

- 지역 신 인력양성사업 2차년도 간보고

· 일반 황 소개

· 기술개요

· 연차별 연구내용 성과

· 사업화 향후 계획

- 지역 신 인력양상사업 장실태조사 결과 토의

· 재 진행내용 향후 진행방향 토의

· 미비 개선/보완 사항 검토

- ZnO-Al2O3계 박막 증착의 구조 성향 토의 제작방법 토의

· ZnO-Al2O3계 증착률, 도성

- 염료 감응형 태양 지 셀 내무 mesh형 도층 구조에 한 효율설

- mesh형 도층 제작 방법 토의

- 태양 지 셀 내부 mesh형 도층 구조의 제작방법

- Razor 식각 방법 셀 합

- 지역 신 인력양성사업 2차년도 결과 토의

· 인력양성사업 진행성과 결과 도출

· 계획 비 성과 검토

· 최종 결과보고서 작성 결과물 제작

- 44 -

나. 기술개발 내용 성과(수 )

□ 기술개발 내용

ㅇ 단 셀 효율 8% 이상 소재 생산 요소 기술개발

ㅇ 단 셀 특징: Jsc ≥ 20 mA/cm2, Voc ≥ 0.6 V, ff ≥ 0.65

ㅇ 셀 효율: 8% 이상

ㅇ 셀 크기: 10 x 10 mm2 (활성면 : 67.5 mm2)

□ 정량 실 (*특정 제품/기술개발에 한함)

항목

(주요성능 Spec)단

기술개발 항목

차지하는 비율(%)2)

재 기술수

(성능수 )

2년후

개발목표치

1. TCO 극기술 Ω/□ 25 15Ω/□ 10Ω/□

2. 상 극 제작 mA/cm2 25 12～16 mA/cm2 20 mA/cm2

3. 나노 산화물층

극 스크린

인쇄 기술

cm2 25 5×5 10×10

4. 단 셀 효율 % 25 6 8

합계 100

- 45 -

□ 정성 실

- 모듈형 염료감응 태양 지

그림1. 서 모듈형 염료감응 태양 지의 구조

•그림 1은 기본 인 서 모듈형 염료감응 태양 지의 구조를 나타낸다. 그

림 1에서와 같이 서 모듈형 염료감응 태양 지의 구조는 식각된 FTO

glass/Ag grid/나노입자 반도체 산화물(TiO2)/염료/ 해질/Ag grid/Pt/식각

된 FTO glass로 구성되어 있다. 본 연구에서는 서 모듈 형식의 염료감응 태

양 지는 단 셀을 일렬로 배열하고 이 단 셀 사이를 모두 연시킨 후

단 셀의 음극과 양극을 교 로 직렬로 연결한 모습을 하고 있다. 이때 단

셀의 폭은 자의 확산에 의한 류 손실을 최소화하기 하여 10mm이

내로 제한한다. 각각의 단 셀 으로 그림에 나타낸 바와 같이 Ag grid

극을 배치하여 단 셀의 음극과 양극을 이어주는 연결고리 역할뿐만 아니라

단 셀에서 생성된 자가 그리드를 통하여 이동하게 하는 역할도 수행하게

된다.

•서 모듈 형식의 염료감응 태양 지의 구조는 FTO glass/나노입자 반도체

산화물/염료/ 해질/Ag grid/Pt/FTO glass로써 기존의 염료감응 태양 지

의 구조와 유사하다. 서 모듈 형식의 염료감응 태양 지를 제작하기에 앞서

선행되어야 할 연구과제로는 Ag grid 극의 제작, 에칭 패턴의 최 화, 그리

고 최 화된 단 셀의 면 에 한 연구 등이 있다.

- 46 -

Ag grid

distance(mm)

Sheet resistance(Ω) Efficiency(%) Fill factor(%)

none 12 3.8 49.2

2 5 4.7 60.5

4 6 4.6 58.2

6 6 4.6 58.9

8 9 4.2 53.6

10 10 4.0 51.2

- Ag grid 극의 제작

표1. Ag grid 극간 거리에 따른 면 항 fill factor 특성

•최 화된 Ag grid 극을 제작하기 해 Ag grid 극의 폭을 1mm로 고

정시키고 Ag grid 극간 거리를 변화하여 실험하 다. 표 1은 Ag grid 극

간 거리를 2mm에서 10mm까지 변화시키며 실험한 결과를 나타낸다. 4-point

probe를 통해 단 셀들의 면 항 특성을 측정하 고 solar simulator를 통해

단 셀의 fill factor 효율을 분석하 다. 단 셀 제작시 도포되는 TiO2

paste의 폭은 2mm로 고정하 다. 그 결과 Ag grid 극을 사용한 단 셀들

이 Ag grid 극을 사용하지 않은 단 셀보다 fill factor가 높게 나왔으며,

Ag grid 극간 거리가 8mm이상 되는 단 셀에서는 셀효율의 감소가 크게

나타났다. Ag grid 극간 거리가 2mm인 단 셀에서는 효율이 높게 나오지

만 서 모듈을 제작함에 있어 Ag grid 극이 차지하는 비 이 높아져 체

서 모듈의 유효면 에 손실을 가져오기 때문에 Ag grid 극간 거리는 최

소 4mm 이상 되어야 한다.

- 에칭 패턴의 제작

• 단 셀들을 하나의 기 에 제작하기 해서는 기 을 연시켜야 한다.

연은 기 에 투명 극을 식각에 의해 제거함으로써 이루어진다. 일반 으

로 FTO 투명 극의 막두께는 1µm 내외이다. 이 투명 극을 식각하기 하여

본 연구에서는 zinc powder를 사용한 화학 식각법을 사용하 다. 0.1M의

염산수용액에 zinc powder를 2.5g 첨가한 후 30분 동안 교반시킨다. FTO

glass에 식각 할 부분을 제외한 나머지 부분을 테이핑하여 보호하고 수용액에

1시간 동안 담궈 놓는다. 1시간 후 식각된 기 을 증류수로 세척한 후 테이

핑을 제거하게 된다. 최종 으로 기 의 식각 폭은 1mm로 제작하 다.

- 47 -

Width(mm) Length(mm) Efficiency(%) Fill factor(%)

2 30 4.7 59.5

4 30 4.8 58.3

6 30 4.4 56.8

8 30 4.0 53.6

10 30 3.8 50.1

6 50 4.1 53.7

6 100 4.2 55.4

- 최 화된 단 셀의 면

표2. 활성면 변화에 따른 셀효율 fill factor

서 모듈 제작에서 활성 면 이 증가하면 내부 항이 증가하여 fill factor를

하시킨다. 따라서 fill factor특성이 우수한 서 모듈 제작을 해 TiO2

paste의 길이 폭을 변화하여 활성 면 을 조 해 스크린 린 하 다.

표2는 단 셀들의 제작조건, 셀효율, fill factor를 나타낸다. 표 2에서와 같

이 린 된 TiO2 paste의 폭이 증가할수록 fill factor는 감소하는 경향을 나

타낸다. 폭이 8mm 이상에서는 fill factor 감소가 격한 반면 8mm 이하에

서는 비교 안정 인 측정 결과를 나타낸다. TiO2 paste의 폭은 6mm 고정

하고 길이를 50mm 와 100mm로 제작한 단 셀의 측정 결과에서는 fill

factor와의 상 계를 찾지 못하 다. 결과 으로 직렬로 연결되는 서 모

듈의 형태를 고려할 때 큰 류를 얻기 해서는 단 셀의 길이를 늘이고,

큰 압을 얻기 해서는 단 셀의 폭을 여 단 면 당 더 많은 극을

연결해야 한다.

- 48 -

- 서 모듈제작

그림2. 서 모듈형 염료감응 태양 지 제작과정

그림3. 서 모듈형 염료감응 태양 지의 I-V변환효율

•그림 2는 서 모듈형 염료감응 태양 지의 제작과정을 나타낸다. 선행된

연구를 통해 Ag grid 극간 거리는 4mm이상 8mm이하가 최 의 조건이

며, 린 되는 TiO2 paste의 폭은 8mm이하로 제작하게 되었다. 최 화된

서 모듈제작을 한 조건으로 Ag grid 극간 거리를 8mm, TiO2 paste의

폭을 7mm로 제작하 다. 서 모듈 형식의 염료감응 태양 지의 제작순서는

기존의 염료 감응태양 지와 동일하다. 동작 극을 제작하기 해 패턴 로

- 49 -

식각된 기 에 Ag grid를 린 한 후 450℃에서 30분간 열처리한다. 열

처리가 끝난 기 에 TiO2 paste를 린 한 후 다시 450℃에서 30분간 열

처리한다. 열처리가 끝난 기 은 N719염료에 24시간 흡착시킨다. 상 극

을 제작하기 해 패턴 로 식각된 기 에 Pt용액을 도포하고 120℃에서

15분간 건조시킨 후 450℃에서 30분간 열처리 시킨다. 비된 동작 극과 상

극을 합하기 해 썰린(60µm)을 사용하 다. 그림 3에서 보는 바와

같이 제작된 서 모듈 형식의 염료감응태양 지의 효율은 AM1.5조건에서

3.8% (fill factor는 0.47 Voc 7.95V Jsc 62mA)으로 측정되었다.

- 결론

• 본 연구에서는 기존의 염료감응 태양 지 단 셀의 압을 승압시키기

해 서 모듈 형식의 염료감응태양 지(10x10cm2)를 제작하 다. 제작된 서

모듈 형식의 염료감응태양 지는 식각된 FTO glass/ Ag grid / 나노입

자 반도체 산화물(TiO2) / 염료 / 해질 / Ag grid / Pt /식각된 FTO

glass 로 구성되어 있다. 연되어 있는 단 셀들을 극을 Ag grid로 직렬

연결하여 fill factor의 감소 없이 모듈을 제작하 다. 제작조건은 Ag grid

극간 거리 8mm, TiO2 paste의 폭을 7mm로 제작하 다. 최종 으로 제작된

서 모듈 형식의 염료감응태양 지의 효율은 3.8% (fill factor는 0.47 Voc

7.95V Jsc 62mA)으로 측정되었다.

- 50 -

다. 추진조직의 운 체계

□ 주 책임자 참여연구원 등의 사업운 체계

주 기 참여연구원 담당기술내용

(주) 정

총 책임자

(김태흥) 외

2명

총 책임자(김태흥)

․시스템 운용 기술

참여연구원(송재은)-기술연구소장

․변환장치의 최 화기술

참여연구원(윤덕기)

․모듈화 공정기술 확립

참 여 기

(수행기간:08.08.01～10.04.30)참 여 기

(수행기간:08.08.01～10.04.30)

경성 학교 경성 학교

참 여 연 구 원 참 여 연 구 원

개발책임자(성열문)외

4명

개발책임자(곽동주)외

3명

담당기술내용 담당기술내용

․TiO2 극 processing

․ 극 패터닝

․모듈화 공정기술

․ 라즈마 물성

․TCO 극 processing

․공정조건 도출

․Ti 극 제작

․ /투명 극의 물성측정

․구조-물성 상 계 분석

․특성 공정조건 평가

․TiO2 nanotube

- 51 -

□ 주 기 과 참여기 의 역할분담 연계 력체계

ㅇ 주 기

․ 총 책임자(김태흥) - 시스템 운용 기술

․ 참여연구원(송재은) - 변환장치의 최 화기술

․ 참여연구원(윤덕기) - 모듈화 공정기술 확립

ㅇ 력기

․ 개발책임자(성열문) 외 4명

- TiO2 극 processing

- 극 패터닝

- 모듈화 공정기술

- 라즈마 물성

- TCO 극 processing

- 공정조건 도출

․ 개발책임자(곽동주) 외 3명

- Ti 극 제작

- /투명 극의 물성측정

- 구조-물성 상 계 분석

- 특성 공정조건 평가

- TiO2 nanotube

- 52 -

라. 사업비 집행 황(2차년도 주 기 ) (단 : 천원)

비 목

계획 산

(A)

변경 산

(B)

증감

(B-A)

집행액

(C)

이월액

(D)

잔액(E)

(E)=(B)-(C)-(D)

물 물 물 물

인

건

비

인건비

(석사, 박사 인건비)

물인건비

(교수, 기업 등)9,501 9,501 0 9,501 0

직

사

업

비

연구기자재

시설비

구입

임차

재 료 비 32,850 38,150 5,300 37,914 236

시작품제작비

여비국내 2,000 2,000 823 1,177

국외 2,400 1,150 -1,250 0 1,150

기술정보활동비 5,000 2,250 -2,750 1,384 866

연 구 홍 보 비 750 750 750 0

ㆍㆍㆍ 37,100 37,100 37,100 0

소 계 80,100 81,400 1,300 77,971 3,429

간

사

업

비

지 재산권 출원, 등록비 1,000 1,000 1,000 0

제잡비

공 공 요

사무용품비 700 400 -300 359 41

유 인 물 비 300 300 300

회 의 비 2,000 1,000 -1,000 948 52

탁정산비 900 900 900

간 경 비

소 계 4,900 3,600 -1,300 2,307 1,293

취업지원

이자 22

수익

년도이월

총 계 85,000 85,000 80,278 4,744

- 53 -

라. 사업비 집행 황(2차년도 력기 ) (단 : 천원)

비 목

계획 산

(A)

변경 산

(B)

증감

(B-A)

집행액

(C)

이월액

(D)

잔액(E)

(E)=(B)-(C)-(D)

물 물 물 물

인

건

비

인건비

(석사, 박사 인건비)30,100 30,100 0 30,100 0

물인건비

(교수, 기업 등)5,500 5,500 5,500 0

직

사

업

비

연구기자재

시설비

구입

임차

재 료 비 2,200 2,200 0 2,200 0

시작품제작비

여비국내 1,400 1,400 0 1,400 0

국외 2,200 2,400 20 2,400 0

기술정보활동비 1,200 1,000 -20 1,000 0

연 구 홍 보 비

ㆍㆍㆍ

소 계 37,100 37,100 0 37,100 0

간

사

업

비

지 재산권 출원, 등록비

제잡비

공 공 요

사무용품비

유 인 물 비

회 의 비

탁정산비

간 경 비

소 계

취업지원

이자 0

수익

년도이월

총 계 37,100 37,100 37,100 0

첨부2 : 비목별 세부집행내역

- 54 -

Ⅲ. 결론

1. 효과

□ 석ㆍ박사과정 참여연구원의 고용 진 가능성

ㅇ 반도체, 발 디스 이와 더불어 국가 신 성장 동력산업의 한 축을 형

성하고 있는 태양 에 지 산업에서 문인력 양성과 수 은 국가 략 산

업의 성패를 좌우할 만큼 매우 요함. 염료 태양 지는 실리콘 태양 지에

비해서 제조 코스트가 렴하며 재료가 차지하는 비 이 높은 편임. 따라서

학에서 이와 같은 새로운 재료를 기화학 개념으로 설계, 합성하고 응

용하는 기술을 학부 학원 과정에서 배우게 되면 바로 업에 용이

가능한 장 이 있음.

ㅇ 에 지 재료 분야는 재료의 개발만으로는 과제를 수행할 수 없고 기

물리 화학 련 연구진과의 공동연구가 필수 인 학제간 연구분야이므로,

련 분야의 연구 그룹과의 공동 연구 세미나를 통해서 학원생들의 기타

분야에 한 지식을 습득할 수 있고, 이러한 과정을 통해 산업체로 취업되는

기회가 아주 많아서, 고용 진의 측면에서 매우 합한 연구분야임.

□ 기술개발 완료시 상되는 효과

ㅇ 재 태양 지 시장의 80%이상을 차지하는 제 1세 태양 지에 비하여

염료감응 태양 지의 제조단가는 1/3~1/5 수 으로 매우 경쟁력이 있는 차

세 태양 지로 앞으로 연구개발 방향이 고효율화(모듈화 시스템 : 8%이

상), 안정성(20년 이상) 고체화를 이룩하여 상품화 수 으로 갈 경우 기술

측면에서 큰 변화를 고하는 기술임.

ㅇ 1991년 스 스 Gratzel교수에 의하여 소개된 염료감응 태양 지는 비록

짧은 기간이지만 10%이상의 높은 변환효율을 구 하 으며 모듈화에 한

기술이 진척되면 상품화가 2~4년 이내에 이루어 질 망임. 한 제작과정

이 간편하고 가격이 렴하여 기존 실리콘 태양 지에 버 가는 차세 태

양 지로 부각될 것으로 망됨.

ㅇ 해질이 고체화되고 효율이 6~7%정도가 될 경우 제품이 flexible하여 손

으로 가지고 다닐 수 있는 mobile phone, PC, 내구용 가구류등의 축 용

으로 사용할 수 있는 미래 첨단형 기술임.

ㅇ 태양 지는 면 에 의해 발 량은 변하지만 발 효율은 규모에 계없이

일정하기 때문에 소규모에서 규모 부하까지 가능함.

- 55 -

□ 사업화·상품화에 미치는 향

ㅇ 2002년 태양 지모듈 생산실 은 562 MWp이며 달러 환산 35억불이다.

2003년도에는 년도 비 35%성장하여 760 MWp 달러환산 47억불로 최근

에 매년 35%이상의 높은 신장률을 보임(그림 2A). 2010년도에는 시장규모

250~300억불로 D-램 반도체 시장규모로 망됨. 염료감응 태양 지의 시장

규모는 2012년 기 으로 4%를 차지할 것으로 망됨.

ㅇ 미래의 에 지원으로 태양 발 시장은 세계 으로 꾸 히 증가할 것으

로 망됨.

그림1. 태양 발 시장

ㅇ 염료감응 태양 지 시장으로는 주택용, 오지발 용, 통신용, 기타 주변기

기용 뿐 만 아니라 flexible한 염료감응 태양 지가 구 될 경우 다양한 제품

상품화 가능.

ㅇ 염료감응 태양 지는 기발생의 기능 측면과 더불어 투명성 다색성

을 가지고 있기 때문에 다양한 응용제품이 가능하고 부가가치 측면에서도

효과가 큰 요소 기술.

2. 향후 계획(운 방안)

ㅇ 염료감응형 태양 지는 기존의 태양 지와 비교하여 렴한 생산단가와

반투명의 수려한 미 의 장 을 가지므로, 이러한 장 을 최 한 이용한 사

업화 추진 략이 필요함.

ㅇ 본 연구개발에서는 연구개발 시작 단계부터 양산을 염두에 둔 가격 고

효율의 염료감응형 태양 지 생산 일롯 구축에 의한 렴한 가격의 태양

지를 무기로 기존의 태양 지 시장을 고들 계획임.

ㅇ 수려한 미 의 반투명 태양 지를 최 한 활용하여 기존의 태양 지 시장

과는 차별화된 스마트 도우 개념의 태양 지를 개발하여 형 빌딩 자

- 56 -

동차 등에 용할 계획임.

ㅇ 웨어러블 컴퓨터의 보조 원을 비롯하여 산불 방제용 실시간 센서의

원, 가드 일 도로 표지 등의 솔라 시스템, 해양 치 추 시스템의

원, 자동차용 요소 원, 가정용 가 제품의 원 등 력 동작이 필요

한 틈새시장을 극 으로 개발하여 상품화에 필요한 동기를 부여할 계획임.

ㅇ 본 연구과제를 통해 개발된 고 효율의 다공질 TiO2 산화물 극과

TCO-less 구조 등을 활용하여 2010년까지 서 모듈 모듈을 제작하여 본

사 연구소와 경성 학교 옥상에 각각 설치할 정임.

ㅇ 2011~2012년 사이에 경성 연구실에서 단 지와 모듈효율을 11~12%

5~6%로 각각 향상시킬 수 있는 기술을 확립한 후, 정 에 기술을 이

plant수 의 패 을 제작 할 정임. 이와 련되어 본 사는 경성 연구실

과 장기 인 연구계약을 체결할 정이며, 어도 2012년도 까지는 시제품을

출시할 정임.

ㅇ 이미 일본을 비롯하여 국과 호주에서 패 을 생산하고 있기 때문에 본

연구그룹에서도 시 히 패 제작을 완성하여 제품화 할 채비를 갖출 정임.

ㅇ 한 2012년도 까지는 본 연구결과로 원천핵심소재기술을 확보하여 세계

으로 선도할 수 있는 차세 핵심소재기술을 보유함으로 국제 으로 독보

인 고유 소재 개발 지 재산권을 다량 확보하고, 국제 기술 경쟁에 비

교 우 를 차지할 수 있도록 경성 연구실과 함께 연구개발에 력할 정

임.

첨부1 : 성과활용계획서 1부.

- 57 -

편집순서 3

※ 겉표지 뒷면에는 아래의 문구를 기재하여야 함

1. 이 보고서는 교육과학기술부와 한국산업기술진흥원에서 시행한 지역 신인력양성

사업 최종보고서이다.

2. 이 사업내용을 외 으로 발표할 때에서는 반드시 교육과학기술부와 한국산업기술

진흥원에서 시행한 지역 신인력양성사업의 결과임을 밝 야 한다.

- 1 -

< 첨 부 1 >

성 과 활용 계 획서

2010 . 05 . 27 .

주 기 (주) 정

력기 경성 학교 산학 력단

교육과학기술부

한국산업기술진흥원

- 2 -

성과활용계획서

1. 성과활용 추진 략

가. 추진 황

□ 본 연구 과제를 통해 개발된 고 효율의 다공질 TiO2 산화물 극과 TCO-less 구

조 등을 활용하여 2010년까지 서 모듈 모듈 제작을 완성할 정이며, 완성된

제품을 본 사 연구소 옥상과 경성 학교 옥상에 각각 설치, 장기안정성 시험을

운 할 비에 착수 임.

□ 본 연구를 통해 얻어진 성과 하나로서, 기존의 향 극형 셀 구조가 아닌, 병

열형 셀 구조를 독자 개발하여 특허 원천기술 확보를 한 작업을 진행 에 있

음.

나. 추진 략 추진방향

- 3 -

2. 성과활용 목표 내용

가. 성과활용 목표

□ 2011~2012년 사이에 경성 연구실에서 단 지와 모듈효율을 국내 최고수

의 11~12% 5~6%로 각각 향상시킬 수 있는 기술을 확립한 후, 정 에 기술을

이 하여 plant 수 의 패 을 제작 할 정임. 이와 련되어 본 사는 경성

연구실과 장기 인 연구계약을 체결할 정이며, 어도 2012년도 까지는 시제품

을 출시할 정임. 이미 일본을 비롯하여 국과 호주에서 패 이 생산되고 있기

때문에 본 연구그룹에서도 시 히 패 제작을 완성하여 제품화 할 채비를 갖출

정임.

□ 한 2012년도 까지는 본 연구그룹의 독자기술을 기반으로 원천기술을 확보하

여 향후 시장을 선도할 수 있는 차세 핵심기술을 확보함으로써 국내외 으로

독보 인 고유기술 개발 지 재산권을 확보하고, 기술 경쟁에 비교 우 를

차지할 수 있도록 경성 연구실과 함께 연구개발에 력할 정임.

나. 성과활용 내용 범

□ 형 빌딩 아 트의 유리창에 반투명 태양 지 용

□ 스마트 도우 개념의 반투명 태양 지 개발에 의한 자동차 단독주택 용

□ 가격 량생산에 따른 실리콘 태양 지 체

□ 나노물질의 용 원리 등 학생교육 홍보자료 제공

□ 한여름 낮의 력난 해소를 한 염료감응형 태양 지 용

3. 사업성과 활용

가. 사업화ㆍ상품화 계획

□ 과제종료 후 2kW/월 의 생산 Line을 구축하여 2012년 1MW/월 의 Line으

로 Capa-up 추가투자를 실시하여 연간 20%이상의 성장을 목표로 함.

- 4 -

□ 기술개발 후 지자체에서 추진 인 신성장동력 사업과 연계하여 태양 주택

보 사업에 시범 용을 추진한 후 기존 실리콘 는 박막형 태양 지의

용이 어려운 분야, 특히 반투명하면서 다양한 색깔을 표 할 수 있는 디자인을

강조하는 건축물에도 용할 계획임.

□ 매출실 계획

표1. 사업화계획

(단 ：억원)

구 분

사 업 화 년 도

( 2011 )년

(개발종료 후 1년)

( 2013 )년

(개발종료 후 3년)

( 2015 )년

(개발종료 후 5년)

사 업 화 품 목염료감응형

태양 지 모듈

염료감응형

태양 지 모듈

염료감응형

태양 지 모듈

투

자

계

획

인 건 비 2.0 3.0 5.0

재료비

설비투자비2.0 5.0 20.0

경상운 비 1.0 2.0 5.0

계 5.0 10.0 30.0

생 산 계 획 2kW/월 50kW/월 1MW/월

매계획

(억 원)

내 수 1.5 30.0 400.0

수 출 - - 100.0

계 1.5 30.0 500.0

나. 산학연계 활용계획

□ 본 연구에서는 학이 태양 지의 효율향상을 해 필요한 요소별 제작공정의

최 화와 이를 한 물성 연구의 결과를 제공하고, 기업은 모듈화와 실링 등의

기술을 제공하여 상용화를 추구하는데 산학 연계의 목 이 있었다.

□ 향후, 이러한 산학연계의 결실을 하여 개발된 기술의 철 한 상호이 을 통한 연

구 결과의 공유 학 졸업생의 해당 기업으로의 취업 등 인 교류를 보다 활성

화하여 태양 발 사업을 추진함은 물론, 강화된 산학 계 보유 기술을 활용하

- 5 -

여 태양 지의 각 종 자 디바이스의 원으로의 활용을 한 국책 과제의 추진

기업 연구소를 심으로 한 연구 개발에 박차를 가할 계획이다.

□ 한, 이번 사업을 통하여 이미 학의 인력 1인이 기업에 취업하여 염료 태양 지

의 상용화를 한 연구에 활용되고 있으며, 향후 인 교류를 더욱 활발히 하여 다각

인 사업을 효율 으로 추진할 것이다.

4. 기 효과

□ 기술 측면

- 가격이 렴하고 안정성이 높은 면 의 실용 염료 태양 지 제조기술 확보

- 해질, 염료 나노소재 국내 독자 개발로 핵심 요소 기술의 국가 기술경쟁력 확보

- kW 염료감응태양 지 module화 기술 개발( 자장치 구동 원용)

- 스크린 린 Sputtering 코 기술 개발을 통한 후막 박막 형성 기술

- 이온 도성 고분자 해질 개발을 통한 안정성 있는 패키지 기술 확보 타 지 분야에

활용

- 실리콘 태양 지 체 상품으로 발 가능하며, 실리콘 원료 수입 체효과 기

□ 산업ㆍ경제 측면

- 염료 태양 지의 상품화를 통한 에 지 환기술의 국산화.

- 공정이 복잡하고 생산단가가 높은 기존 실리콘 태양 지를 체할 수 있는 태양 지 기술

확보.

- 범세계 으로 확산되고 있는 친환경 체에 지 기술의 산업화를 한 기반기술 확립에

기여.

- 태양 지에 의한 력생산이 가능한 사막 지역(고비사막 등) 개척효과.

- 화석연료사용 감소에 따른 온실가스 방출 감 등 환경오염 감효과 기 .

- 에 지 수입의존도 감소로 인한 국가 경쟁력 상승효과 기 .

- 아 트, 공동건물 등 건설 사업 진출로 시장형성 기 친환경 력생산 기술 활성화에

기여.

- 기술기반의 확충으로 고부가가치 산업의 창출 기존 련 산업의 활성화를 유도할 수 있

음.

【첨부2】

비목별 세부집행내역

【첨부3】

인력양성·산학 력

목표 실 표

인력양성․기술개발․산학연계 목표 실

최종목표 세부목표(유형) 정량 지표연도별 목표

실합계1차년도 2차년도

목표 실 목표 실

사업운

(추진체계)◦참여연구원

◦학부과정 연구원수

◦석사과정 연구원수 6 6 4 6 12◦박사과정 연구원수 0 0 0 1 1◦Post-doc 연구원수 0 0 0 0 0◦기업연구원수(주 책임자포함) 3 3 3 3 6◦참여교수(주 책임자포함) 2 2 2 2 4

소 계 11 11 9 12 23

인력양성

(학술활동,

고용효과)

◦논문/학회발표

◦SCI/SCIE수 0 1 1 2 3◦일반논문수(학술진흥재단 등재지) 1 0 2 2 2◦학회발표·게재수 3 9 4 20 29

소 계 4 10 7 24 34

◦학 논문(졸업자)

◦석사 졸업자수 2 2 2 2 4◦석사 졸업 정자수 2 2 2 3 5◦박사 졸업자수 0 0 0 0 0◦박사 졸업 정자수 0 0 0 0 0

소 계 4 4 4 5 9

◦취업

◦참여기업 취업자수 0 0 1 1 1◦지역내 취업자수 0 0 0 1 1◦지역외 취업자수 1 1 2 0 1

소 계 1 1 3 2 3

◦진학

◦지역내 석사과정 진학자수 2 3 1 1 4◦지역내 박사과정 진학자수 0 0 0 0 0◦지역외 석사과정 진학자수 0 0 0 0 0◦지역외 박사과정 진학자수 0 1 0 0 1

소 계 2 4 1 1 5

◦기타 ◦기타

기술개발

◦ 특허

◦국내 특허출원수 0 0 2 1 1◦국내 특허등록수 0 0 0 0◦국제 특허출원수 0 0 1 0

◦국제특허 등록수 0 0 0 0

◦기타(실용신안, 로그램 등) 0 0 0 0소 계 0 0 3 1 1

◦사업화·상품화◦사업화·상품화건수 1◦매출액(천원)

산학연계

◦기업 견· 장실습

( 학↔기업)

*1인당 30일/180시간 이상

◦ 견 학생수 3 4 3 2 6◦총 견시간 360 180 360 180 360

◦ 견한 기업수 1 1 1 1 2

산학연계 세미나 ◦(비)정기 회의·세미나 횟수 9 22 12 15 37

◦기술지도

(기업↔ 학)

◦지도건수 2 1 1 1 2

◦방문일수 9 22 12 15 37

◦기술이

( 학→기업)

◦이 건수/유상(천원)

◦이 건수/무상

◦이 기업수