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문제 정의
- 본 연구에서는 P3TH:PCBM을 광활성층으로 사용하여 벌크헤테로정션구조의 유기태양전지를 제작 하였다. P3HT:PCBM의 합성비는 1:1wt%로 제작하였고, 이때 유기용매 Toluene, Monochlorobenzene, Dichlorobenzene으로 변화를 주어 전기적 특성을 관찰함으로써 최적의 합성 농도를 조사하였다.
제안 방법
- ITO 양극은 면저항이 15Ω/square의 값을 가지며 광투과 도는 90% 이상으로 포토리소그라피 공정을 통하여 전극 패터닝을 실시하였다.
- ITO 양극은 면저항이 15Ω/square의 값을 가지며 광투과 도는 90% 이상으로 포토리소그라피 공정을 통하여 전극 패터닝을 실시하였다. ITO 전극은 세정후에 전극의 표면거칠기와 전기적 특성 향상을 위하여 40W, 20mtorr 분위기에서 90초간 O2 plasma 처리를 실시하였다[16]. PEDOT:PSS (Baytron P AI4083)는 스핀코팅법으로 3000rpm/55sec의 회전수로 60nm의 박막을 형성한후 150℃에서 15분동안 진공 건조하였다.
- 유기태양전지를 제작하기 위하여 ITO가 코팅된 Glass기판을 사용하였다. ITO/Glass 기판은 아세톤, 메탄올, IPA를 이용하여 각각 5분간 초음파 세정을 실시하였다. ITO 양극은 면저항이 15Ω/square의 값을 가지며 광투과 도는 90% 이상으로 포토리소그라피 공정을 통하여 전극 패터닝을 실시하였다.
- 본 연구에서는 P3TH:PCBM을 광활성층으로 사용하여 벌크헤테로정션구조의 유기태양전지를 제작 하였다. P3HT:PCBM의 합성비는 1:1wt%로 제작하였고, 이때 유기용매 Toluene, Monochlorobenzene, Dichlorobenzene으로 변화를 주어 전기적 특성을 관찰함으로써 최적의 합성 농도를 조사하였다. 각각의 유기용매로 소자를 제작한 후 각각 150℃로 15분간 열처리를 실시하여 P3HT:PCBM 광활성층의 광학적, 형상학적 특성의 변화를 조사하여 포스트어닐링 효과가 유기태양전지에 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
- Toluene, Monochlorobenzene, Dichloroben zene을 이용하여 형성된 광활성층을 갖는 유기박막태양 전지 소자를 제작하여 그 전기적 특성을 비교 평가 하였다. 유기용매에 따른 광활성층의 특성 변화를 알아보기 위하여 UV-vis spectrometer를 이용하여 광활성층의 흡광도를 측정하였다.
- P3HT:PCBM의 합성비는 1:1wt%로 제작하였고, 이때 유기용매 Toluene, Monochlorobenzene, Dichlorobenzene으로 변화를 주어 전기적 특성을 관찰함으로써 최적의 합성 농도를 조사하였다. 각각의 유기용매로 소자를 제작한 후 각각 150℃로 15분간 열처리를 실시하여 P3HT:PCBM 광활성층의 광학적, 형상학적 특성의 변화를 조사하여 포스트어닐링 효과가 유기태양전지에 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
- 포스트 어닐링 효과에 따른 광활성층의 변화를 알아보기 위하여 UV-vis spectroscopy와 XRD를 통하여 흡광도의 변화와 결정성의 변화를 조사하였다. 또한 AFM 측정을 통하여 광활성층과 Al 전극간의 표면 상태의 변화를 관찰하였다.
- 본 연구에서는 전자도너 P3HT와 전자억셉터 PCBM을 Toluene, Monochlorobenzene, Dichlorobenzene에 1wt%의 농도로 용해한후, Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PCBM/Al 구조를 갖는 유기박막태양전지 소자를 제작하여 전기적 특성 변화를 조사하였다. 유기용매로 Dichlorobenzene을 사용하였을 경우 JSC, VOC, FF, PCE의 값이 12mA/cm2, 0.
- 유기 박막의 두께는 α-step으로 측정하였다.
- Toluene, Monochlorobenzene, Dichloroben zene을 이용하여 형성된 광활성층을 갖는 유기박막태양 전지 소자를 제작하여 그 전기적 특성을 비교 평가 하였다. 유기용매에 따른 광활성층의 특성 변화를 알아보기 위하여 UV-vis spectrometer를 이용하여 광활성층의 흡광도를 측정하였다. [Fig.
- 04cm2이었다. 이 후 소자를 150℃에서 15분간 각각 포스트어닐링 처리를 실시 그 전기적 특성 변화를 조사하였다.
- 5 상에서 솔라시뮬레이터에서 측정되었다. 포스트 어닐링 효과에 따른 광활성층의 변화를 알아보기 위하여 UV-vis spectroscopy와 XRD를 통하여 흡광도의 변화와 결정성의 변화를 조사하였다. 또한 AFM 측정을 통하여 광활성층과 Al 전극간의 표면 상태의 변화를 관찰하였다.
대상 데이터
- 1]은 본 연구에서 사용된 BHJ 구조의 (a) 단면도와 (b) 화학기호를 보여준다. 유기태양전지를 제작하기 위하여 ITO가 코팅된 Glass기판을 사용하였다. ITO/Glass 기판은 아세톤, 메탄올, IPA를 이용하여 각각 5분간 초음파 세정을 실시하였다.
- 유기 박막의 두께는 α-step으로 측정하였다. 음극으로 사용된 Al 전극은 5X10-7 torr에서 진공열증착 공정을 통하여 형성하여 태양전지 소자를 제작하였다. 본 연구에서 제작된 샘플의 광활성층 면적은 0.
- 제작된 유기태양전지 소자의 전기적 특성은 AM1.5 상에서 솔라시뮬레이터에서 측정되었다. 포스트 어닐링 효과에 따른 광활성층의 변화를 알아보기 위하여 UV-vis spectroscopy와 XRD를 통하여 흡광도의 변화와 결정성의 변화를 조사하였다.
성능/효과
- Dichlorobenzene을 사용하였을 경우 광활성층의 흡광도와 광활성층의 결정화도가 가장 좋게 나타나고, 가장 거친표면을 가지면서 광활성층에서 캐리어의 발생 확률이 높아지고 박막내 캐리어의 이동도가 증가하고 계면면적을 넓혀서 태양전지소자의 JSC 특성이 가장 좋게 나타났다.
- 본 연구에서는 전자도너 P3HT와 전자억셉터 PCBM을 Toluene, Monochlorobenzene, Dichlorobenzene에 1wt%의 농도로 용해한후, Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PCBM/Al 구조를 갖는 유기박막태양전지 소자를 제작하여 전기적 특성 변화를 조사하였다. 유기용매로 Dichlorobenzene을 사용하였을 경우 JSC, VOC, FF, PCE의 값이 12mA/cm2, 0.566V, 55.2%, 3.7%로 최적의 소자 특성이 나타났다.
- 전자도너로 P3HT와 전자억셉터로 PCBM이 혼합된 광활성층을 이용한 BHJ 유기태양전지에서 가장 우수한 광변환 효율을 보이고 있다. 이는 P3HT가 다른 공액성고분자에 비하여 낮은 에너지 밴드갭을 갖음에도 불구하고 높은 흡광도를 가지고 있어, IOC 특성이 좋기 때문이다.
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