[논문]순환전류법을 이용해 ZnO 금속산화물과 Graphene을 동시에 제막한 전자수송층을 갖는 유기태양전지의 특성

안준섭; 한은미

doi:10.6117/kmeps.2022.29.1.071

순환전류법을 이용해 ZnO 금속산화물과 Graphene을 동시에 제막한 전자수송층을 갖는 유기태양전지의 특성
Characteristics of Organic Solar Cell having an Electron Transport Layer co-Deposited with ZnO Metal Oxide and Graphene using the Cyclic Voltammetry Method 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.29 no.1, 2022년, pp.71 - 75

안준섭 (전남대학교 에너지융복합 전문 핵심연구지원센터) , 한은미 (전남대학교 화학공학부)

초록
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Graphene oxide를 ZnCl₂:NaCl 전해질과 함께 교반한 후 순환 전압전류법에 의해 전기화학적으로 제막하여 유기태양전지용 전자수송층 제막과정을 단순화하고 이를 갖는 유기태양전지를 제작하였다. 소자의 구조는 FTO/ZnO:graphene 전자수송층/P3HT:PCBM 광활성층/PEDOT:PSS 정공수송층/Ag이다. ETL의 형태 및 화학적 특성은 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS), 라만 분광법으로 확인하였다. XPS 측정결과 ZnO 금속산화물 및 탄소결합이 동시에 확인되었고, 라만 분광법에서 ZnO와 graphene 피크를 확인하였다. 제작한 태양전지의 전기적 특성을 솔라시뮬레이터로 측정하였고 0.05 V/s의 속도로 2회 제막한 ETL 소자에서 1.94%의 가장 높은 광전변환효율을 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Graphene oxide was stirred with a ZnCl2:NaCl electrolyte and electrochemically coated by cyclic voltammetry to simplify the electron transpfer layer film forming process for organic solar cells and to fabricate an organic solar cell having it. The device structure is FTO/ZnO:graphene/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Ag. Morphology and chemical properties of ETL were confirmed by scanning electron microscopy(SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Raman spectroscopy. As a result of XPS measurement, ZnO metal oxide and carbon bonding were simultaneously confirmed, and ZnO and graphene peaks were confirmed by Raman spectroscopy. The electrical characteristics of the manufactured solar cell were specified with a solar simulator, and the ETL device coated twice at a rate of 0.05 V/s showed the highest photoelectric conversion efficiency of 1.94%.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 2. Schematic diagram of the organic solar cell manufacturing process with ZnO:graphene electron transfer layer formed by the cyclic voltammetry method.
그림 Fig. 1. ZnO:graphene electron transfer layer forming process using cyclic voltammetry method.
그림 Fig. 3. SEM images of surface (a) ZnO, (b) ZnO:graphene and cross-section (c) ZnO, (d) ZnO:graphene of the electron transfer layer formed by the cyclic voltammetry method.
그림 Fig. 4. To confirm the peak of metal oxide and graphene, the XPS pattern of the ZnO:graphene electron transfer layer formed by cyclic current method (a) Zn 2p, (b) O 1s, (c) C 1s.
그림 Fig. 5. To confirm the graphene characteristics Raman spectroscopy pattern of ZnO:graphene electron transfer layer formed by cyclic voltammetry method.
그림 Fig. 6. JV curve of organic solar cell with ZnO:graphene electron transfer layer.
표 Table 1. Electrical characteristics of organic solar cell with ZnO:graphene electron transfer layer

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