초록 ▼

□ 연구개요
[고효율/고안정성을 동시에 확보한 유기태양전지용 유기 및 고분자 소재 개발]
최근까지 유기태양전지에 대한 연구는 효율 향상을 위한 소재 개발/디바이스 제작 기술 등에만 집중되어 왔다. 이에 본 연구팀은 태양전지 성능 향상과 동시에 상용화에 필수적인 장기 안정성 확보를 위한 핵심기술을 개발하는 것을 목표로 하여 본 연구 과제를 수행하였다.. 구체적으로 본 연구팀은 과제 기간 동안 (1) 우수한 광학적, 전기적 특성을 지니면서 (2) 열, 대기 및 기계적 안정성을 지니는 신소재를 설계 및 개발하여 (3) 고효율/

□ 연구개요
[고효율/고안정성을 동시에 확보한 유기태양전지용 유기 및 고분자 소재 개발]
최근까지 유기태양전지에 대한 연구는 효율 향상을 위한 소재 개발/디바이스 제작 기술 등에만 집중되어 왔다. 이에 본 연구팀은 태양전지 성능 향상과 동시에 상용화에 필수적인 장기 안정성 확보를 위한 핵심기술을 개발하는 것을 목표로 하여 본 연구 과제를 수행하였다.. 구체적으로 본 연구팀은 과제 기간 동안 (1) 우수한 광학적, 전기적 특성을 지니면서 (2) 열, 대기 및 기계적 안정성을 지니는 신소재를 설계 및 개발하여 (3) 고효율/고안정성 유기태양전지 소자를 구현하였다. 또한, 유기태양전지 안정성 저하에 주요한 원인 중 하나인 풀러렌을 대체하는 광활성층 n-형 소재에 대한 원천 기술을 확보하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
[주요 세부 연구 목표]
▷ 전-고분자 태양전지 광전환 효율 >10% → 터사이오펜 신규 고분자 도너/NDI-Se고분자 억셉터를 활용하여 전-고분자 태양전지 효율 11% 달성 (전-고분자 태양전지 분야 국내 최고효율)
▷ 신규 n형 고분자를 이용한 광전 변환 효율 > 8% → 사이아노바이닐그룹이 도입된 신규 NDI 고분자 억셉터를 개발하여 전-고분자 태양전지 효율 8.0% 달성
▷ 우수한 전하 이동도 (> 5cm²/Vs)를 가지는 신규 n-형 소재 개발 → 삼환융합링 구조의 신규 NDI 고분자 억셉터를 개발하여 전자이동도 5.3cm²/Vs 달성
▷ 85%습도, 85℃에서 효율 감소<10% → 85%습도/85℃에서 효율 감소 5% 이내인 PBDTTTPD:P(NDI2HD-T) 전-고분자 유기태양전지 제작 (500시간 기준)
▷ 50℃, 1 sun 조건에서 효율 감소 < 30% (500시간) → 효율감소가 25% 이내인 PBDTTTPD:P(NDI2HD-T) 전-고분자 유기태양전지 제작
▷ 한계 인장율 15% 이상의 전-고분자 광활성층 박막 제작 → PTB7-Th:P(NDI2HD-T) 박막 제조를 통해 한계 인장율 25.2% 달성
▷ Stretching test (활성층 변형율 10%에서 효율 감소 <20%) → 스트레칭이 가능한 유기태양전지 소자 제작 기술을 개발하였고, 변형율 10%에서 초기 효율 대비 98% 효율을 유지하는 소자를 제작하였음 (다른 연구 목표 항목은 69 page 참고).

□ 연구개발결과의 중요성
▷ 국내 최고 수준의 고효율 전-고분자 유기태양전지를 구현함으로써 고효율을 위한 전도성 소재 개발에 필수적인 요소 기술들을 확보할 수 있었다.
▷ 풀러렌 기반 유기태양전지와 전-고분자 유기태양전지의 열/광/기계적 요인에 의한 안정성 저하 메카니즘을 비교하고 규명함으로써 상용화를 위한 고안정성의 유기태양전지 시스템을 제안할 수 있었다.
▷ 특히, 광활성층 박막에 대한 기계적 내구성을 평가 및 분석하고 이에 관한 메카니즘을 자세히 규명하여 보고하였다. 이는 유연기판을 활용하여 실제 스트레칭이 가능한 유기태양전지 소자 제작 기술을 개발하는데에 있어 매우 중요한 원천기술이다. 따라서, 유기태양전지의 웨어러블, 플렉서블 전자 소자의 전력 공급원으로 실제 응용될 수 있는 가능성을 한층 높여 산업적, 기술적 측면에서도 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 가. 연구의 개요 및 필요성 ... 5
• 나. 연구의 최종 목표 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• A. 고효율 유기태양전지 개발 ... 7
• B. 고신뢰도 및 안정성을 가지는 고분자 태양전지 개발 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 35
• 끝페이지 ... 53