초록 ▼

□ 연구개요
- roll-to-roll 기반 인쇄기술에 아주 적합한 유기 및 페로브스카이트 기반 태양전지는 최초 개발된 이후 지속적인 효율 향상이 이루어지진 결과, 단위소자에서 각각 10 %와 20 %의 효율을 보고하고 있어, 소자효율의 개선과 더불어 상용화를 위한 신공정의 개발 및 소자의 장기 안정성 향상, 환경 친화적인 방향으로의 전개 등이 요구되고 있는 상황임.

-이에, 본 연구과제에서는 기존 연구에서 완성된 산화물 및 나노 구조체 기반 계면층 인쇄기술을 접목함과 동시에 ITO 대체용 전극 및 공액고분자와 페

□ 연구개요
- roll-to-roll 기반 인쇄기술에 아주 적합한 유기 및 페로브스카이트 기반 태양전지는 최초 개발된 이후 지속적인 효율 향상이 이루어지진 결과, 단위소자에서 각각 10 %와 20 %의 효율을 보고하고 있어, 소자효율의 개선과 더불어 상용화를 위한 신공정의 개발 및 소자의 장기 안정성 향상, 환경 친화적인 방향으로의 전개 등이 요구되고 있는 상황임.

-이에, 본 연구과제에서는 기존 연구에서 완성된 산화물 및 나노 구조체 기반 계면층 인쇄기술을 접목함과 동시에 ITO 대체용 전극 및 공액고분자와 페로브스카이트 광활성층 인쇄기술을 완성하여 고효율·고안정성의 유기/무기 혼합형 태양전지 인쇄 기술을 개발하여 관련 분야 기술 선점 및 향후 초기 시장진입을 위한 원천기술을 확보하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제에서는 브러쉬 페인팅이라는 차별화된 기법을 사용하여 산화물 및 나노구조체, 나노구조체/고분자 복합체 기반 계면층, ITO 대체용 전극, 공액고분자와 페로브스카이트 박막 인쇄를 최적화하였으며 전 인쇄공정에 의한 공액고분자 및 페로브스카이트 기반 태양전지 단위소자제작을 성공적으로 수행하였으며 대표적인 연구 결과는 아래와 같음.

■ITO 대체 전극의 인쇄 최적화 및 소자 응용
: Brush painting을 통한 PEDOT:PSS 전극 최적화 및 소자 적용
당초 정량적 목표(전도도 : >600 S/cm, 단위전지 효율 : > 3.5 % )를 초과 달성

■2차원 나노구조체/고분자 계면층 최적화 및 응용
:GO/PEDOT:PSS 복합체를 정공전달층으로 사용하여 PEDOT:PSS 기반 소자 대비 높은 효율(~10 %) 및 안정성(> 70 % after 10 days)을 확보. 목표 초과달성

■페로브스카이트 박막 최적화 및 인쇄공정에 의한 페로브스카이트 기반 소자 제작
:2-Methoxyethanol이라는 새로운 용매를 활용하여 전 인쇄공정에 의해 9 % 이상의 효율을 확보함으로서 당초 목표 (단위전지 효율 : >7 %)를 초과달성

■인쇄공정에 의한 공액고분자 기반소자 제작
: PBDB-T:ITIC 기반 소자에서 전하전달층의 제어를 통해 9.63 %의 고효율 전 인쇄공정 단위소자 제작. 당초 목표 (단위전지 효율 : >7 %)를 초과달성

■ITO 및 대체전극 기반 투명 태양전지 구현
: 텐덤소자구현의 핵심 요소인 투명태양전지 개발을 위해 ITO 기반 및 Cu, Ni 기반 ITO-free 반투명 태양전지를 연구하였으며 계면층 최적화를 통해 당초 목표를 초과 달성 (ITO 기반 : 10.5 %, ITO-free : ~9 %)

□ 연구개발결과의 중요성
-인쇄형 태양전지의 실용화를 위해서는 높은 효율 뿐 아니라 박막 및 소자 성능의 신뢰성이 중요한 요소인데, 본 연구과제에서 사용된 브러쉬 페인팅 기법은 타 인쇄 공정대비 수나노미터 및 수십나노미터 범주에서 그 신뢰성이 우수하여 향후 인쇄형 태양전지 실용화에 유용하게 사용될 원천기술로 작용할 수 있을 것으로 판단됨.

-본 과제에서 완성된 요소층 및 단위소자 제작 원천 기술을 3D 프린터 기반 브러쉬 페인팅 자동화 공정에 접목하여 공정 및 소자성능의 신뢰성 확보, 텐덤 태양전지 제작이나 대면적 소자, 모듈에의 응용에 대한 지속적인 연구를 수행하여 추후 인쇄형 태양전지 실용화를 대비한 기술 선점을 이루고자 함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 필요성 및 개요 ... 4
• 나. 연차별 연구 목표 및 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 주요 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 나. 연구목표의 달성도 ... 12
• 다. 세부 성과 목표 달성도 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 가. 후속 연구와의 관계 ... 13
• 나. 그 외 기술의 활용계획 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 38