초록 ▼

연구개요
현재 지구의 온난화 및 화석연료의 고갈에 따른 차세대 신재생에너지원으로 주목 받고 있는 “플라스틱 태양전지”의 개발이 주목받고 있다. 본 과제에서 제안하는 태양전지소자는 광 변환효율 15% 이상, 수명 10년 이상의 유기 태양전지이다. 이러한 고효율, 고안정성 유기태양전지 실현을 위하여 광활성층 소재 개발과 소자 제조 공정개발이 매우 중요하다. 본 연구진은 phenazine 구조를 도입하고자 한다. Phenazine 구조는 많은 치환기의 도입이 가능함에 따라 고분자의 용해도를 증가 시켜 주는 장점을 가지고 있고, 이

연구개요
현재 지구의 온난화 및 화석연료의 고갈에 따른 차세대 신재생에너지원으로 주목 받고 있는 “플라스틱 태양전지”의 개발이 주목받고 있다. 본 과제에서 제안하는 태양전지소자는 광 변환효율 15% 이상, 수명 10년 이상의 유기 태양전지이다. 이러한 고효율, 고안정성 유기태양전지 실현을 위하여 광활성층 소재 개발과 소자 제조 공정개발이 매우 중요하다. 본 연구진은 phenazine 구조를 도입하고자 한다. Phenazine 구조는 많은 치환기의 도입이 가능함에 따라 고분자의 용해도를 증가 시켜 주는 장점을 가지고 있고, 이 phenazine의 전자 받게 효과와 다양한 전자 주게 효과를 이용한 낮은 밴드갭의 새로운 전도성 고분자 및 비풀러렌계 억셉터를 개발하고자 한다. 또한 이들을 같은 소자에 도입시켜 같은 Phenazine 구조를 가진 도너와 억셉터의 유기적 결합으로 인한 소자의 안전성을 향상시킬 예정이다. 이렇게 합성한 소재의 소자를 제작하여 고효율, 고안정성 “인쇄 가능한 고효율의 저가형 플라스틱 태양전지”를 구현하고자 한다.

연구 목표대비 연구결과
현재 상용화 되고 있는 실리콘 태양전지의 고비용 문제점을 극복하기 위하여 공정이 간단하여 대면적 모듈 제작이 용이하며 구부릴 수 있는 장점이 있는 “플라스틱 태양전지”의 개발에 있어서 현재 사용되는 고분자들에 비하여 더 넓은 파장 영역의 태양광을 흡수하여 효율을 향상 시키는 낮은 밴드갭을 가지는 새로운 고분자를 개발이다. 최근 개발되고 있는 태양전지 전도성 고분자에 다양한 작용기를 도입하여 높은 효율의 안정성이 높은 태양전지를 구현이다. 또한, 신규 골격을 가진 물질의 개발이 중요하기 때문에 기존의 전자받게 부분의 기본 골격을 바꾸어 본 연구진이 개발한 phenazine이 도입된 공액고분자들은 우수한 용해도를 보이며 1000 nm 영역까지 흡수를 보이고 있다. 본 연구진은 기존에 개발되어 있는 골격을 더욱 향상 시킨 새로운 전자받게 phenazine에 다양한 작용기를 도입하여 전자주개인 공액고분자 및 비플러렌계의 전자받개를 개발하고자 하였다. 각각의 전자받개와 전자주개의 유기적 상호 결합으로 인한 안정성을 극대화하고자 한다. 새로운 구조의 전자주개/전자받개를 이용한 낮은 밴드갭을 갖는 신규 전도성 고분자 및 올리고머를 개발하여 “인쇄 가능한 고효율, 고안전성의 저가형 플라스틱 태양전지”를 구현하는데 획기적인 기여를 한다. 또한, 새로운 형태의 탄소나노소재의 하이브리드 복합체 개발을 통해 에너지 변환 효율을 극대화하고자 한다. 이번 연구 결과로 phenazine과 qunoxaline이 도입된 새로운 신소재 개발을 하였다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
건물 일체형 태양전지 개발은 국내에 가장 적합한 태양광 발전 방식으로써 반투과 유연한 유기태양전지 모듈개발 기술은 국내 태양 전지 기반산업에서의 원천기술 확보가 가능하며 산업체와의 연계를 통한 미래 산업 분야 활성화 및 국가 산업 발전의 원동력이 된다. 본 연구진은 소자 공정이 용이한 전도성 고분자를 사용한 고효율의 플라스틱 태양전지의 성공적인 개발은 플렉서블 태양전지, 휴대용 태양전지의 개발을 가능하게 하고, 태양전지의 저가화를 유발하여 태양전지의 양산화, 상용화 및 대중화를 이룰 수 있을 것으로 기대되며, 이는 단순히 태양광 발전뿐만 아니라 미래 유비쿼터스 소자의 핵심전원으로 활용되어 관련 산업을 크게 활성화시킬 것이다. 소자 공정이 용이한 전도성 고분자를 사용한 고효율의 저가형 태양전지의 개발은 국내 신재생에너지 산업에 기여할 뿐만 아니라 반도체와 같이국가의 주력 수출산업으로 성장할 수 있어 국가의 무역수지개선에 크게 기여할 것으로 기대된다. 다양한 건축자재로 응용이 가능함에 따른 대체에너지로 사용함에 따른 온실 가스 감축 할 수 있으며, 친환경 그린에너지로서 오염물질 배출 감소를 통한 환경문제 개선할 수 있다.
또한, 유기 태양전지 기반 신재생 에너지 관련 시장 및 일자리 창출을 할 수 있으며, 태양전지 기술개발에 대한 높은 과학적 지식을 겸비한 고급인력 양성 가능하다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 33