Multi-anchoring Phenoxazine 계 염료감응제의 합성과 광전 특성 평가

Abstract

본 연구에서는 Phenoxazine에 기초한 염료감응형 태양전지용 염료감응제 4종을 합성하고 그 특성을 평가하였다. 새로운 염료감응제는 전자주개그룹으로 Phenoxazine을, 전자받개그룹으로 cyanoacetic acid를 각각 도입하였다. 이 때, 추가적인 전자주개그룹으로 methoxy phenyl group과 bi-anchoring group을 도입함으로써 광전기적 특성 및 효율 향상을 꾀하였다. Phenoxazine의 N에 butyl기가 달린 염료감응제에 비해서 methoxy phenyl기가 달린 염료감응제의 경우 N에 달린 methoxy phenyl기가 phenoxazine 판에 대해 90°의 각도로 뒤틀리면서 aggregation을 방지하는 효과를 보이며 VOC가 향상되었다. 반면 phenoxazine의 N에 orbital overlap을 감소시켜 염료 전체의 conjugation이 약화되면서 blue shift 하였고 그 결과로 JSC가 감소하였다. 또한 bi-anchoring group이 도입된 염료감응제는 mono-anchoring group이 도입된 염료감응제에 비해서 bathochromic shift를 보이며 흡수파장이 장파장화 하였으며 JSC 값이 향상되었다. 하지만 anchoring group이 늘어나면서 TiO2 표면에 proton이 증가하며 TiO2의 conduction band가 낮아지고 VOC가 감소하였다. 결과적으로 합성한 4종의 염료감응제 모두 VOC와 JSC의 증감에 따라 대략 5% 대의 광전변환효율을 갖는다.