초록 ▼

○ 효과적인 빛의 포집을 위한 광학 구조체 및 소자를 연구하였고, 가시광 및 근적외선 영역의 빛을 흡수하는 반도체 나노입자를 성공적으로 합성하였으며, 나노입자의 크기제어 및 형상제어 방법을 고도화하여 테트라포드형 나노입자의 대량합성법 및 흡수대역 제어기술을 확립함.
○ 다양한 분자들을 조합한 단량체들을 이용하여 다양한 에너지 레벨이 조절된 전도성 고분자를 합성하고, 중성자 산란 및 X-선 산란법을 토대로 벌크이종접합의 내부구조를 정량적으로 분석할 수 있는 역량을 갖춤으로서, 전도성고분자-나노입자 하이브리드 태양전지의 특성을 나

○ 효과적인 빛의 포집을 위한 광학 구조체 및 소자를 연구하였고, 가시광 및 근적외선 영역의 빛을 흡수하는 반도체 나노입자를 성공적으로 합성하였으며, 나노입자의 크기제어 및 형상제어 방법을 고도화하여 테트라포드형 나노입자의 대량합성법 및 흡수대역 제어기술을 확립함.
○ 다양한 분자들을 조합한 단량체들을 이용하여 다양한 에너지 레벨이 조절된 전도성 고분자를 합성하고, 중성자 산란 및 X-선 산란법을 토대로 벌크이종접합의 내부구조를 정량적으로 분석할 수 있는 역량을 갖춤으로서, 전도성고분자-나노입자 하이브리드 태양전지의 특성을 나노구조와 연계하여 분석
○ 우수한 광흡수 및 전도특성을 지닌 테트라포드를 기반으로, 고분자-나노입자 이종접합 태양전지를 구현하고, 나노입자의 표면준위와 태양전지 소자특성과의 연관성을 분석함.
○ 태양전지 고효율화를 위해 전하이동도를 향상시킬 수 있는 고분자 나노선을 형성하고 나노구조를 정밀히 제어 및 분석하는 방법과 전자추출특성이 향상된 용액공정 기반의 산화아연 박막을 개발해 태양전지의 버퍼층 또는 활성층으로 도입함.
○ 용액공정 기반 태양전지에 적용 가능한 전자수송층 및 정공추출층 연구를 통해 효과적인 inverted 태양전지 구조를 개발하였으며, 개발된 inverted 구조에 작은 밴드갭의 고분자 광활성층을 적용함.
○ 개질된 PEDOT:PSS/PEI 구조의 고분자 기반 중간층을 적용하여 효과적인 전자와 정공의 결합을 유도하고 역전압 형성을 억제하여 개방전압 손실을 최소화한 inverted 구조의 고분자 탠덤태양전지를 개발함.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

II. Objectives and Justifications of the Project
An unit price of solar energy is currently higher than one of fossil fuels, thus it is required to ensure cost competitiveness of solar cells for utilizing them as a major energy resource. The target of this project is to develop highly efficient p

II. Objectives and Justifications of the Project
An unit price of solar energy is currently higher than one of fossil fuels, thus it is required to ensure cost competitiveness of solar cells for utilizing them as a major energy resource. The target of this project is to develop highly efficient polymer-nanoparicle hybrid solar cells based on chemical hybridization between conducting polymers and nanoparticles combined with novel photonic structures and device architectures. By combining innovative optical and electronic properties of nanoparticles with flexibility, light-weight, and solution processibility of polymers, we synthesize and manipulate the nanostructures of polymernanoparticle hybrids to realize excellent photon-to-electron conversion efficiency and apply them to novel device architectures with efficient photonic structures. Based on optimized nanoscopic morphology of hybrid materials and device structures, we’ll develop the 3rd generation solar cells with low-price and high performance.

III. Contents and Scopes of the Project
The 1st research division team focuses on the efficient light trapping, carrier generation, separation, and transport with photonic structures- V shaped, SP. The 2nd research division team synthesize NP-conducting polymer composites and study their structure and properties. The 3rd research division team investigates electrical and optical properties of thin film hybrid solar cell. The 4th research division team develops tandem structured solar cells using NP-conducting polymer hybrids.

IV. Result of the Project
- 계획
논문:38, 특허:30, 연구시설·장비:13,970 천원
- 실적
논문:76, 특허:74, 연구시설·장비:13,970 천원

V. Perspectives
We'll develop the 3rd generation solar cell based upon new concepts. The 3rd generation solar cell with low cost, large-area, high efficiency will be attained. During the deveolpments, we'll acquire fundamental knowledges such light transmission through a hole smaller than a wavelength, enahnced light absorption, mechanism for the conversion of high energy single photon into multiple ground excitons. Further, we can produce photodetectors, photonic crystal waveguides, light sources.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 5CONTENTS ... 6목차 ... 9제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12 제 1절. 연구개발의 필요성 ... 12 1. 경제적·산업적 측면 ... 12 2. 기술적 측면 ... 14 제 2절. 연구개발의 범위 및 목적 ... 16 제 3절. 연구개발의 추진체계 ... 17제 2 장 국·내외 기술개발 현황 ... 19 제 1절. 국내외 관련분야 기술개발 현황 ... 19 1. 나노입자 광 특성 연구 ... 19 2. 나노입자를 이용한 광 증폭 소자 연구 ... 19 3. 나노입자의 표면상태에 대한 연구 ... 20 4. 나노입자 표면상태 개질에 대한 연구 ... 21 5. 인공분자 합성 및 소자 적용에 대한 연구 ... 21 6. 고효율 태양전지용 물질 개발 ... 22 7. 나노입자를 이용한 태양전지 개발 ... 22 8. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 구현 ... 23 9. 나노입자 기반 태양전지 기술 ... 23 10. 장파장 대역 흡수 고분자 물질 개발 ... 27 11. Intermediate layer 구조 연구 ... 28 12. 고효율 탠덤 구조 연구 ... 29 제 2절. 연구결과의 수준 ... 30 1. 고성능 나노입자 정밀 합성 ... 30 2. 금속 및 반도체 나노구조체 제작 및 분석 ... 30 3. 고효율 태양전지용 물질 개발 ... 31 4. 고분자-나노입자 하이브리드 구조 설계 ... 31 5. 유·무기 하이브리드 박막 ... 32 6. 고분자-나노입자 벌크 이종접합 태양전지 ... 32 7. 고분자-나노입자 하이브리드 탠덤 태양전지 ... 33제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 34 제 1절. 연구성과현황표 ... 34 1. 전문학술지 논문게재 성과 ... 34 2. 지식재산권 성과 정보 ... 51 제 2절. 나노입자의 합성 및 표면상태 제어 ... 62 1. 반도체 및 금속 나노입자의 합성 ... 62 2. 나노입자의 형태제어 ... 67 3. 나노입자의 표면상태 제어 ... 70 제 3절. 금속 및 반도체 나노입자 계면배열 및 광포획 특성평가 ... 76 1. 반도체 및 금속나노입자의 박막배열법 개발 및 특성 ... 76 2. 나노구조체 제작 및 응용 ... 78 3. 다중 엑시톤 발생 연구 ... 82 4. 나노입자 구조에 따른 전자-정공 쌍의 특성 연구 ... 82 5. 인공 분자 연구 ... 84 제 4절. 하이브리드 소자용 전도성 고분자 및 단분자 합성 ... 86 1. 저밴드갭 고분자의 합성과 유기태양전지로의 적용 및 효율 최적화 ... 86 2. 하이브리드 소재 개발을 위한 다양한 전자 받개의 개발 ... 99 제 5절. 하이브리드 박막의 구조분석 및 제어 ... 116 1. 나노구조 형성 모델 및 메커니즘 확립 ... 116 2. 유무기 나노 입자를 이용한 하이브리드 박막 제작 ... 119 제 6절. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 태양전지 제작 및 특성 분석 ... 131 1. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 제작 및 분석 ... 131 2. 유기태양전지의 활성층 구조 분석 ... 134 3. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 태양전지 제작 및 분석 ... 137 4. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 태양전지의 효율적 구조 개발 ... 146 5. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 혹은 나노입자-나노입자 박막의 광전변환 및 전자전달 메커니즘 연구 ... 150 6. 고분자-나노입자 하이브리드 탠덤 태양전지 구조 개발 ... 155 제 7절. 탠덤구조 태양전지의 개발 ... 155 1. 저분자 단일 태양전지 연구 ... 155 2. 저분자 탠덤 태양전지 연구 ... 163 3. 고분자 단일 태양전지 연구 ... 165 4. 고분자 탠덤 태양전지를 위한 intermediate layer 개발 ... 182 5. 고효율 탠덤 태양전지 기술 연구 ... 185제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 189 제 1절. 연구개발목표의 달성도 ... 189 제 2절. 연구결과의 의의 및 기여도 ... 201 1. 광흡수 나노구조 ... 201 2. 고분자-나노입자 하이브리드 박막 태양전지의 효율 향상 기술 개발 ... 202 3. 전도성고분자-나노입자 하이브리드 태양전지 소자 연구 ... 203 4. 고분자-나노입자 하이브리드 탠덤 태양전지 제작기술 ... 203제 5 장 연구개발성과의 활용계획 ... 205 제 1절. 추가연구의 필요성 ... 205 1. 나노입자 및 광학 구조체 ... 205 2. 저밴드갭 전도성 고분자 합성 ... 205 3. 전도성 고분자-나노입자 하이브리드 태양전지 박막 개발 기술 ... 205 4. 전도성고분자-나노입자 하이브리드 태양전지 소자 기술 연구 ... 206 5. 고분자 탠덤 태양전지 ... 207 제 2절. 다른 연구에의 응용 및 기업화 추진방안 ... 208 1. 나노입자 및 광학 구조체 ... 208 2. 전도성 고분자-나노입자 하이브리드 태양전지 박막 개발 기술 ... 209 3. 전도성고분자-나노입자 하이브리드 태양전지 소자 기술 연구 ... 209 4. 고분자 탠덤 태양전지 ... 210 5. 경제 산업적 응용 방안 ... 210제 6 장 연구결과개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 212 1. 금속 나노입자를 이용한 광 증폭 구조 ... 212 2. 저밴드갭 전도성 고분자 합성 ... 214 3. 새로운 전자 받개 개발 ... 215 4. 고분자-나노입자 하이브리드 태양전지 ... 216 5. Intermediate layer 구조 ... 219 6. 고효율 탠덤 태양전지 구조 연구 ... 222제 7 장 연구시설 장비 현황 ... 225제 8 장 참고문헌 ... 226끝페이지 ... 229