초록 ▼

□ 연구개요
유기태양전지는 전도성 공액고분자를 기반으로 하여 가볍고, 소자의 유연성과 제작비용의 절감의 큰 강점을 가지고 있는 친환경에너지원 기술임. 공액고분자의 밴드갭 조절을 통해 다양한 색을 구현할 수 있으며 그에 따라 광흡수를 나타내어 매우 각광을 받고 있음. 최근들어 비플러렌 계열의 억셉터(전자 받개) 물질이 빠른 속도로 개발되어 기존의 문제점이었던 효율이 크게 개선되었음. 본 연구자는 비플러렌 물질을 기반으로 소자구조의 혁신적 변화를 통해 유기태양전지의 장점을 극대화하고 실용성을 높일 수 있는 다양한 색을 가진 투명한

□ 연구개요
유기태양전지는 전도성 공액고분자를 기반으로 하여 가볍고, 소자의 유연성과 제작비용의 절감의 큰 강점을 가지고 있는 친환경에너지원 기술임. 공액고분자의 밴드갭 조절을 통해 다양한 색을 구현할 수 있으며 그에 따라 광흡수를 나타내어 매우 각광을 받고 있음. 최근들어 비플러렌 계열의 억셉터(전자 받개) 물질이 빠른 속도로 개발되어 기존의 문제점이었던 효율이 크게 개선되었음. 본 연구자는 비플러렌 물질을 기반으로 소자구조의 혁신적 변화를 통해 유기태양전지의 장점을 극대화하고 실용성을 높일 수 있는 다양한 색을 가진 투명한 유기태양전지를 연구함. 기존 유기태양전지의 금속 상부전극 대신 광학을 이용하여 투명한 금속-금속산화물 기반의 상부 전극을 개발하고 비플러렌 억셉터를 탐색하여 고효율 고투명 유기태양전지 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
안티모니 삼산화물을 기반으로 한 금속-금속산화물-금속 (MOM) 상부전극과 금속산화물-금속-금속산화물 (OMO) 상부전극을 개발하여 유기태양전지에 적용함.
(1) MOM 상부전극은 Fabry-perot방식으로 구현하여 금속산화물의 두께에 따른 특정 색상의 투과도를 보여줌. 양 금속 두께에 따가 선명도를 결정할 수 있으며, 전극의 전반적인 투과도에 영향을 미치는 것으로 확인됨. 이를 무채색의 유기태양전지에 적용하여 투명 상부전극인 동시에 컬러필터의 효과를 보여주었으며, 더 나아가 MOM 전극의 색상과 부합하는 흡광도를 가진 활성층 필름에 적용하여 고투과 고효율의 유기태양전지를 구현함.
(2) OMO 상부전극은 위에서 언급한 컬러필터 상부전극과 반대로 금속산화물-금속-금속산화물 구조를 가지고 있으며, 전 가시광 영역에서 높은 투과도를 구현하는 것이 목표임. 안티모니 삼산화물 기반의 하단층은 nm 단위의 금속 필름의 질을 높였으며, 상단층으로 사용시 투명전극의 미세한 색상결정을 하는 것을 확인함. 금속의 두께조절을 통해 투명전극의 전반적인 투과도를 결정함. 본 연수자은 이 OMO 투명전극을 비플러렌 억셉터를 사용한 유기태양전에 적용하였으며, 양방향에서 입사된 빛에 따른 유기태양전지의 성능분석을 진행하였음.
동시에, 본 연수자는 고효율을 가지는 도너 물질-비플러렌 억셉터 물질의 조합을 지속적으로 연구하였음

□ 연구개발결과의 중요성
유기태양전지는 유연성, 저렴한 제작비용, 경량이라는 장점을 가지고 있음에도 무기물 기반의 태양전지에 비해 효율이 낮은 아쉬움이 있었음. 최근 비플러렌 억셉터의 개발로 인해 효율이 개선되면서 유기태양전지가 가지고 있는 또 다른 장점인 투명성이 크게 강조됨. 고투과성 컬러풀한 유기태양전지 기술 개발은 양산화를 앞당겨 건축물 및 차량용 윈도우, 외부장식과 같이 생활의 실용성을 높일 수 있을 것으로 예상함. 또한 탄소배출이 없고, 독성 화확물질이 포함되어 있지 않은 친환경 에너지원으로 미래에너지산업에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대함.
더 나아가 투명전극 기술 개발은 유기태양전지 뿐만 아니라, 발광다이오드, 트렌지스터, 광센서 등 여러 전자소자에 적용이 가능하며, 양자점 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등에도 적용이 가능하기 때문에 광분야 기술발전에 도움이 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 당초 연구의 배경 및 목표 ... 4
• 1-2. 당초 연구내, 범위 및 방법 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 10