서울대학교 중앙도서관
S-Space 소개
My S-Space
로그인이 필요합니다.
Login

S-Space

Publications

Detailed Information

Fabrication of SiO2/TiO2 based multifunctional nanomaterial and their solar cell applications : 실리카/이산화티타늄 기반의 다기능성 나노물질의 제조와 태양전지 응용

DC Field Value Language
dc.contributor.advisor장정식-
dc.contributor.author황선혜-
dc.date.accessioned2017-07-13T08:37:44Z-
dc.date.available2017-07-13T08:37:44Z-
dc.date.issued2014-08-
dc.identifier.other000000021850-
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10371/119711-
dc.description학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 화학생물공학부, 2014. 8. 장정식.-
dc.description.abstract나노물질은 단위 부피당 표면적이 급격히 늘어나면서 양자 크기 효과로 인해 자기적, 화학적, 기계적, 전기적, 광학적 성질을 타나낸다. 이러한 독특한 특성으로 인하여 물리학, 화학, 기계공학, 전기공학, 생물의학, 생물학에서 큰 주목을 받고 있다. 나노물질을 만드는 방법은 물리적 방법인 하향식과 화학적 방법인 상향식으로 나뉜다. 이러한 방법을 토대로 하여 다양한 접근법을 통해 나노물질을 제조하였지만 세부적인 응용 분야에서 획기적인 성능 향상을 기대할 수 있는 다기능적 맞춤형 나노물질의 제조가 강력히 요구된다.
본 논문에서는 실리카와 이산화티타늄 기반의 다기능적 나노물질의 제조와 태양전지 분야의 응용에 대해 서술하고 있다. 실리카와 이산화티타늄 나노물질은 전기방사와 졸-겔 방법으로 준비하였다. 전기방사법은 일차원 나노섬유 제조 기술이며 졸-겔법은 다양한 모양과 크기의 무기 나노물질의 제조에 있어서 간편한 방법을 제공한다. 이러한 방법을 기반으로 하여 실리카/이산화티타늄 나노물질을 준비한 후 각 응용분야에 높은 성능 향상을 위해 추가적으로 맞춤형 기능성을 부여하였다. 다기능성을 나타내는 은나노 입자가 부착된 실리카/이산화티타늄 중공입자, 은나노 입자가 부착된 이산화티타늄 나노섬유, 이중 쉘 구조의 실리카/이산화티타늄 중공입자, 다중 쉘 구조의 이산화티타늄 중공입자, 크기가 다른 기공을 가지는 이산화티타늄 나노섬유, 크기가 조절된 실리카 나노입자가 성공적으로 제조되었다.
제조된 실리카/이산화티타늄 기반의 다기능적 나노물질은 염료감응형 태양전지와 페로브스카이스 태양전지의 소재로써 응용하였다. 첫번째로 은나노가 부착된 실리카/이산화티타늄 중공입자 및 나노섬유는 은나노 입자의 표면 플라즈몬 공명형산으로 인해 단파장 영역에서 빛의 흡수를 증진할수 있었고 동시에 중공입자 및 나노섬유의 광산랑 효과로 인해 장파장 영역의 빛의 흡수 또한 증진 시킬 수 있었다. 이중 쉘 구조의 실리카/이산화티타늄 중공입자의 경우에는 다중 광산란으로 인하여 염료감응형 태양전지에서 증진된 광 흡수를 도모하였다. 다중 쉘 이산화티타늄 중공입자는 가장작은 크기의 쉘, 중간 크기의 쉘, 가장 큰 쉘로 이루어져 있다. 가장작은 크기의 쉘은 염료의 흡착을 향상할 수 있으며 다중쉘의 구조는 광산란 증진할 수 있어 염료감응형 태양전지에 최적화된 나노물질이다. 크기가 다른 기공을 지니는 이산화티타늄 나노섬유 역시 높은 표면적과, 강한 광산란, 뿐만 아니라 산화/환원반응을 위한 전해질 이동을 용이하게 할 수 있는 기공을 제공하는 구조이다. 마지막으로 크기가 조절된 실리카 나노입자를 도입한 페로브스카이트 태양전지는 증진된 광 흡수율을 나타내었다. 결과적으로 본 논문에서 제시된 방법을 통하여 제조된 실리카/이산화티타늄 기반의 다기능성 나노물질은 태양전지 분야의 이해를 높이고 성능 향상을 제공하였다.		-
dc.description.tableofcontentsTable of Contents

Abstract i
List of Abbreviations iv
List of Figures viii
List of Tables xxi
Table of Contents xxii

1. INTRODUCTION 1
1.1. Background 1
1.1.1. Nanostructured materials 1
1.1.1.1. Nanomaterials 1
1.1.1.2. Inorganic nanomaterials 2
1.1.1.3. Metal nanoparticles 5
1.1.1.4. Multishell hollow nanoparticles 7
1.1.1.5. Porous nanofibers 8
1.1.1.6. Multifunctional nanomaterials 9
1.1.2. Application fields 13
1.1.2.1. Dye sensitized solar cells 13
1.1.2.2. Perovskite solar cells 15
1.2. Objectives and Outlines 19
1.2.1. Objectives 19
1.2.2. Outlines 19

2. EXPERIMENTAL DETAILS 24
2.1. Metal decorated inorganic nanomaterials for dye sensitized solar cells 24
2.1.1. Size tunable Ag decorated SiO2/TiO2 hollow nanoparticles for light scattering and surface plasmon 24
2.1.1.1. Fabrication of size controlled Ag decorated SiO2/TiO2 hollow nanoparticles 24
2.1.1.2. Characterization of Ag decorated SiO2/TiO2 hollow nanoparticles with different size 26
2.1.1.3. Performance of dye sensitized solar cells 26
2.1.2. Ag decorated TiO2 nanofibers for light scattering surface plasmon resonance effect 27
2.1.2.1. Fabrication of Ag decorated TiO2 nanofibers 27
2.1.2.2. Performance of dye sensitized solar cells 28
2.2. Multishell hollow nanoparticles for dye sensitized solar cells 29
2.2.1. Fabrication of double shell SiO2/TiO2 hollow nanoparticles 29
2.2.1.1. Fabrication of double shell SiO2/TiO2 hollow nanoparticles 29
2.2.1.2. Preparation of SiO2/TiO2 double shell hollow nanoparticles paste as scattering layer 31
2.2.1.3. Performance of dye sensitized solar cells 31
2.2.2. Multishell TiO2 hollow nanoparticles for high surface area and light scattering 32
2.2.2.1. Fabrication of multishell TiO2 hollow nanoparticles 32
2.2.2.2. Performance of dye sensitized solar cells 34
2.3. Multiscale porous TiO2 nanofibers for dye sensitize solar cells 35
2.3.1. Fabrication of porous TiO2 nanofibers with different pore size 35
2.3.2. Performance of dye sensitized solar cells 36
2.4. SiO2 nanoparticles with various size for mesoporous layer in perovskite solar cells 37
2.4.1. Fabrication of size controlled SiO2 nanoparticle 37
2.4.2. Performance of dye sensitized solar cells 37
2.5. Instrumental 39

3. RESULTS AND DISCUSSION 41
3.1. Metal decorated inorganic nanomaterials for dye sensitized solar cells 41
3.1.1. Size tunable Ag decorated SiO2/TiO2 hollow nanoparticles for light scattering and surface plasmon 41
3.1.1.1. Fabrication of size controlled Ag decorated SiO2/TiO2 hollow nanoparticles 41
3.1.1.2. Characterization of Ag decorated SiO2/TiO2 hollow nanoparticles with different size 51
3.1.1.3. Performance of dye sensitized solar cells 57
3.1.2. Ag decorated TiO2 nanofibers for light scattering surface plasmon resonance effect 73
3.1.2.1. Fabrication of Ag decorated TiO2 nanofibers 73
3.1.2.2. Characterization and optical absorption property of Ag decorated TiO2 nanofibers 78
3.1.2.3. Thickness control of anode film containing Ag decorated TiO2 nanofibers 83
3.1.2.4. Performance of dye sensitized solar cells 85

3.2. Multishell hollow nanoparticles for dye sensitized solar cells 91
3.2.1. Fabrication of double shell SiO2/TiO2 hollow nanoparticles 91
3.2.1.1. Fabrication of double shell SiO2/TiO2 hollow nanoparticles 91
3.2.1.2. Preparation of SiO2/TiO2 double shell hollow nanoparticles paste as scattering layer 98
3.2.1.3. Performance of dye sensitized solar cells 104
3.2.2. Multishell TiO2 hollow nanoparticles for high surface area and light scattering 107
3.2.2.1. Fabrication of multishell TiO2 hollow nanoparticles 107
3.2.2.2. Characterization of TiO2 hollow nanoparticles with various shell layer 121
3.2.2.3. Performance of dye sensitized solar cells 125
3.3. Multiscale porous TiO2 nanofibers for dye sensitize solar cells 129
3.3.1. Fabrication of porous TiO2 nanofibers 129
3.3.2. Characterization and performance of porous TiO2 nanofibers 132
3.3.3. Characterization of porous TiO2 nanofibers with different pore size 141
3.3.4. Performance of porous TiO2 nanofibers with different pore size 145
3.4. SiO2 nanoparticles with various size for mesoporous layer in perovskite solar cells 149
3.4.1. Fabrication and structure analysis of mesoporous layer with SiO2 nanoparticles 149
3.4.2. Characterization of perovskite coated on mesoporous layer with different size of SiO2 nanoparticles 153
3.4.3. Performance of perovskite solar cells 158
3.4.4. Comparison with electrochemical properties and performance of TiO2 and SiO2 based perovskite solar cells 163


4. CONCLUSIONS 170
REFERENCES 174
국문초록 182		-
dc.formatapplication/pdf-
dc.format.extent148230060 bytes-
dc.format.mediumapplication/pdf-
dc.language.isoen-
dc.publisher서울대학교 대학원-
dc.subject나노물질-
dc.subject무기 나노입자-
dc.subject금속 나노입자-
dc.subject다중쉘 중공입자-
dc.subject다기능성 나노물질-
dc.subject태양전지-
dc.subject.ddc660-
dc.titleFabrication of SiO2/TiO2 based multifunctional nanomaterial and their solar cell applications-
dc.title.alternative실리카/이산화티타늄 기반의 다기능성 나노물질의 제조와 태양전지 응용-
dc.typeThesis-
dc.contributor.AlternativeAuthorSun Hye Hwang-
dc.description.degreeDoctor-
dc.citation.pagesxxiii, 182-
dc.contributor.affiliation공과대학 화학생물공학부-
dc.date.awarded2014-08-
Appears in Collections:
Files in This Item:

Altmetrics

Item View & Download Count

Show Simple Item Record
Find it @ SNU

  • mendeley

Items in S-Space are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Share

qrcode
SNS Share