| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 가을 (11/06 ~ 11/08, 제주롯데호텔) |
| 권호 | 19권 2호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료(Optical Functional and Display Materials) |
| 제목 | 양극 전극과 활성층 사이에 다양한 버퍼층을 갖는 유기태양전지의 특성 |
| 초록 | 최근 유기태양전지 (orgaic solar cells, OSCs)에 대한 연구가 여러 연구자들에 의해 활발히 진행되고 있다. OSC는 용액 공정을 이용하여 저가격에 의해 쉽게 제조가 가능하고 휨성 대형 플라스틱 기판에 적용할 수 있는 등 여러 장점을 가지고 있다. 그러나 유기 활성층 재료가 갖는 작은 이동도로 인한 낮은 전력변환효율 (power conversion efficiency, PCE)과 안정성의 저하로 인해 상업적인 응용에 커다란 장애 요소가 되고 있다. 최근 OSC의 이러한 단점을 개선하기 위해 새로운 유기 반도체 물질의 개발, 활성층의 결정성 개선과 광흡수율 증대를 위한 중간층의 도입 등을 통하여 특성개선에 어느 정도 진전을 이루고 있다. 본 연구에서는 ITO/glass 투명 전극이 증착된 유리기판 위에 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfolnate) (PEDOT:PSS) 정공전달층 (hole tranport layer, HTL)을 코팅하여 glass/ITO/PEDOT:PSS/LiF/PDTSTPD:PC71BM/LiF/Al으로 된 다층 구조의 OSC 소자를 스핀코팅 (spin coating)법과 열증착 (thermal evaporation)법을 이용하여 제작하였다. 활성층 유기 반도체 물질로는 poly[2,6(4,4’bis(ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2´,3´-d]silole)-alt-(1,3-(5-octyl-4H-thieno[3,4-c]pyrrole-4,6(5H)-dione))] (PDTSTPD) and (6,6)-phenyl-C71 butyric acid methyl ester (PC71BM) 고분자를 전자도너와 엑셉터 물질로 사용하였으며 두 물질을 여러 농도 비율 (1:1, 1:2, 1:3, 1:4 wt%)로 혼합한 후 1,2-dichlorobenzene 용매로 용해하여 활성층 precursor 용액을 제조하였다. 제조된 용액을 500 rpm으로 약 60초간 스핀코팅법으로 PEDOT:PSS/ITO/glass 기판위에 OSC 활성층 막을 형성하였다. PEDOT:PSS HTL과 유기 활성층 막의 두께는 약 40 nm와 100 nm를 각각 나타내었다. 연구 결과 최적의 활성층 농도 비율은 PDTSTPD:PC71BM=1:3 wt%에서 얻어졌으며 이 때의 OSC 소자 특성은 단락전류 밀도 (short circuit current density), 개방회로 전압 (open circuit voltage) 및 소자 충실인자 (fill factor) 값이 6.9 mA/cm2, 0.848 V과 39.1 %를 각각 나타내었다. 또한 유기태양전지 소자의 PCE값은 약 2.3 %가 얻어졌다. LiF 중간층을 소자의 ITO 투명 전극과 활성층 사이에 도입함으로써 유기태양전지의 특성이 다소 개선되는 경향을 보여주었다. |
| 저자 | 박병민, 이상희, 조양근, 장호정 |
| 소속 | 단국대 |
| 키워드 | organic solar cell; buffer layer; PEDOT:PSS; LiF; power conversion efficiency |
