초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 새로운 QD 소재를 개발하고 이를 새로운 소자에 도입함으로써 10% 이상의 단위 QD 태양전지를 제작하며, 페르미 준위와 밴드갭 조절을 통한 다양한 QD와 유기물을 이용하여 15% 이상의 고효율, 10년 이상 수명의 고안정성 유-무기 하이브리드 QD tandem 태양전지를 제작하는 것이 목표이다.

유기태양전지와 QD 태양전지는 최근 급진적인 발전으로 차세대 태양전지분야의 첨단기술로 주목받고 있으며, 저가 태양전지의 상용화가 가능한 기술이다. 하지만 각 기술이 지니고 있는 한계점을 해

연구의 목적 및 내용
본 연구는 새로운 QD 소재를 개발하고 이를 새로운 소자에 도입함으로써 10% 이상의 단위 QD 태양전지를 제작하며, 페르미 준위와 밴드갭 조절을 통한 다양한 QD와 유기물을 이용하여 15% 이상의 고효율, 10년 이상 수명의 고안정성 유-무기 하이브리드 QD tandem 태양전지를 제작하는 것이 목표이다.

유기태양전지와 QD 태양전지는 최근 급진적인 발전으로 차세대 태양전지분야의 첨단기술로 주목받고 있으며, 저가 태양전지의 상용화가 가능한 기술이다. 하지만 각 기술이 지니고 있는 한계점을 해결할 필요성이 제기되고 있어, 두 기술을 접목하여 각 기술의 단점을 보완하고 새로운 태양전지 기술을 개발하고자 한다.

연구결과
(1) 유기태양전지 부문
- 유기 고분자의 굽음도 조절을 통해 광변환 효율 5.56%, 이동도 0.26 cm2V-1s-1 달성.
- 유기 전자수송층을 이용한 유기태양전지 성능 향상 (7.02%) 및 고안정성 확보.
- 이리듐 혼합 물질을 활용하여 흡수증대 및 태양전지 소자 성능 향상.
- 유기태양전지에 최적화된 금속전극 연구. 광변환 효율 8.2% 획득.
- 금속나노입자의 도입을 통한 유기태양전지 효율증대.
- 두가지 전자 받개를 사용한 삼원혼합 유기태양전지의 성능 향상 (최대 7%) 보고.
- 중간 밴드갭의 유기 고분자 개발을 통해 유기태양전지 개방전압 1.0V 달성.

(2) QD 태양전지 부문
- 역방향 QD 태양전지 개발. 저가의 공정과 4.31%의 광변환 효율 확보.
- 유기태양전지에 PbS QD의 도입을 통한 고성능 (최대 8.6%) 의 태양전지 제작.

(3) 그 외
- 혼합용매를 이용하여 역방향 페로브스카이트 태양전지의 효율 향상 (6.16%).
- 세슘이온의 도입으로 역방향 페로브스카이트 태양전지 광변환 효율 7.68% 확보.
- 레이저기술을 통한 다양한 크기의 Ge 나노입자 합성 기술 개발.
- PEDOT:PSS의 일함수 조절을 통한 페로브스카이트 태양전지의 효율 향상 (11.7%).
- 고분자 전해질을 이용하여 고효율 (12.51%) 고 안정성의 페로브스카이트 태양전지 제작 기술 개발.

연구결과의 활용계획
다양한 donor-acceptor 구조의 공액고분자 개발 및 이를 이용한 고효율 유기태양전지 개발은 향후 유기태양전지의 원천기술을 확보하는 중요한 이정표가 될 것임. 특히, 다양한 금속나노입자의 합성 및 유기태양전지에의 도입은 정체되어 있던 유기태양전지의 효율을 향상시켜 상용화에 접근하고 있음. QD 태양전지의 경우 처음으로 고효율의 역구조 소자 개발로 QD 태양전지의 연구방향을 넓히는 계기가 될 것으로 기대됨. 더욱이 PbS QD의 유기태양전지에의 도입을 통한 고성능 하이브리드 태양전지 제작기술은 태양전지연구에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대됨. 유무기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 연구에서는 초박막 광활성층 (< 100nm) 에서도 높은 효율을 달성하여 BIPV 또는 플렉서블 태양전지 등 넓은 응용범위를 제공할 것으로 기대됨.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this research is "development of highly efficient hybrid thin-film solar cells" as the next generation energy sources. This research will develop new types of QD by introducing concentration control of p-type of Pb and n-type of Bi.

These method can control

Purpose&contents
The purpose of this research is "development of highly efficient hybrid thin-film solar cells" as the next generation energy sources. This research will develop new types of QD by introducing concentration control of p-type of Pb and n-type of Bi.

These method can control the fermi level and bandgap of QD. The expected power conversion efficiencies are over 10% in single cells and over 15% in hybrid tandem cells with long-life time over 10 years.

Organic solar cells and QD solar cells have been developed as state-of-the-art technology and can be commercialized as low cost devices. Hybrid organic-QD hybrid solar cells could be the solution of their limitation, and suggest new photovoltaic device technologies.

Result
(1) Organic solar cells
- 5.56% of power conversion efficiency (PCE), and 0.26 cm2V-1s-1 of molbility was achieved via curvurture control of polymers.
- Improvement of PCE (7.02%) and development of highly air-stable devices by organic surface modifier.
- PCE enhancement of organic solar cells by surface plasmon resonance effect of metal nanoparticles.

(2) QD solar cells
- Development of inverted QD solar cells. Low-cost fabrication and 4.31% of PCE.
- High-performance solar cells (8.6%) by introduction of PbS QD to organic solar cells.

(3) Perovskite solar cells
- Improvement of PCE (6.16%) of inverted perovskite solar cells by mixed solvent.
- 7.68% of PCE of inverted perovskite solar cells by introduction of Cs ion.
- Enhancement of PCE of perovskite solar cells (11.7%) by work-function control of PEDOT:PSS.
- High-performance and high-stable perovskite solar cells by conjugated polyelectrolyte.

Expected Contribution
Synthesis of various conjugated polymers which have push-pull structures and their highly efficient organic solar cells wil be the milestone of organic solar cell researches. Especially, introduction of metal nanoparticles in organic solar cells improves the PCEs, which advances commercialization of organic solar cells. In terms of QD solar cells, high-performance inverted QD solar cells are firstly developed, and it widen the direction of solar cell researches. Furthermore, high-performance hybrid solar cells by introduction of PbS QD in organic solar cells suggest new direction of solar cell researches. Thin-film perovskite solar cells which are highly efficient could be applied in various way such as BIPV and flexible devices.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17 5. 연구결과의 활용계획 ... 18 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 19 8. 참고문헌 ... 20 9. 연구성과 ... 21 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 27 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 27 12. 기타사항 ... 27별첨1 ... 28별첨2 ... 43끝페이지 ... 46