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NTIS 바로가기인포메이션 디스플레이 = Information display, v.16 no.1, 2015년, pp.4 - 12
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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homopolymer 중 가장 높은 광전변화효율을 보이는 P3HT는 어떤 한계점이 있는가? | 지금까지 보고된 homopolymer 중에서는 P3HT가 P3HT:PC61BM 또는 P3HT:PC71BM을 기반으로 한 유기 태양전지는 평균 3~5%대의 가장 높은 광전변화효율 (power conversion efficiency, PCE)을 보이고 있다. 하지만 P3HT의 높은 전하 이동도의 장점에도 불구하고, 큰 밴드갭(~1.9eV)으로 인해 흡수할 수 있는 광자의 양이 제한적이며, 높은 HOMO 에너지 준위로 인해 전자 받개의 LUMO 에너지 준위와의 차이를 감소시켜 낮은 개방전압을 갖게 되어 P3HT를 이용해서는 유기 태양전지의 효율을 추가로 향상시키는데 한계가 있다. | |
상용화하기에는 낮은 효율을 가진 유기태양전지의 효율을 높이기 위해 대표적으로 어떤 연구들이 진행되었나? | 유기 태양전지 분야의 단점은 유기태양전지를 상용화하기에는 효율이 상대적으로 낮다는 것이며 따라서 효율을 높이기 위해 지난 20년간 활발히 연구가 진행되었다. 작은 밴드갭을 갖는 전자 주개형 고분자(low-bandgap polymer)의 개발과 PCBM의 구조 변화를 통하여 효율 증가를 발표한 사례가 대표적이며 또한 전자주개와 전자 받개 사이의 몰포로지와 계면 조절을 통하여 효율 및 안정성을 높이는 연구도 진행되었다. 이와 같이 원리적인 접근과 더불어 소자 아키텍쳐(device architecture)를 변화시켜 효율을 올리거나 금속나노입자를 유기 태양전지에 첨가하여 플라즈몬 효과(plasmonic effect)를 통하여 효율을 극대화하는 기술적인 접근도 연구되었다. | |
D-A alternating copolymer 구조의 장점은? | Homopolymer의 단점인 큰 밴드갭을 효과적으로 작게하면서 HOMO/LUMO 에너지 준위를 쉽게 조절할 수 있는 D-A alternating approach가 개발되었으며 이로 인해 작은 밴드갭을 가지는 전도성 고분자를 확보할 수 있다. 이런 D-A alternating copolymer 구조는 electron-rich(D) unit과 electron-deficient(A) unit 이 교대로 고분자의 backbone에 도입되는 것으로, 이 방법으로는 하나의 backbone안에 존재하는 D와 A의 에너지 준위 사이의 intramolecular charge transfer (ICT)에 의해 밴드갭을 줄임과 동시에 다양한 D와 A의 조합을 통해 HOMO/LUMO 에너지 준위를 세밀하게 조절 할 수 있는 장점이 있다. 대표적인 electron-rich unit으로는 benzodithiophene, fluoren, thiophene, dithienosilole, cabazole 등이 있으며, electrondeficient unit으로는 thieno[3,4-c]pyrrole -4,6-dione, diketopyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione, isoindigo, benzothiazole 등이 있다. |
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