초미세 TiO₂ 박막/ZnO를 이용한 역구조 태양전지 성능 향상

Ultrathin TiO₂ Films on ZnO Electron-Collecting Layers of Inverted Organic Solar Cell

본 연구에서는 ripple 형태의 ZnO 박막을 역구조 태양전지의 전자 수집층으로 사용하였으며, 원자층 증착법 (Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용하여 $TiO_2$ 박막을 ZnO 표면에 증착하였다. $TiO_2$가 ZnO 표면 위에 약 <3nm 정도 두께의 초미세 박막으로 형성되었을 경우 태양전지의 성능이 향상되었다. 특히 Jsc (short-circuit current)와 전환효율 값의 향상을 보였다. 반면 $TiO_2$를 더 두껍게 증착되었을 경우 오히려 태양전지 성능이 떨어지는 결과를 얻었다. 이와 같은 결과 전자를 수집하는 ZnO 위에서 $TiO_2$가 장벽으로 작용함으로써 전자의 이동을 억제하기 때문으로 풀이된다. 반면 $TiO_2$가 초미세 박막으로 형성되었을 때 ZnO 표면에 존재하는 결함자리, 즉 전자와 정공이 재결합하는 자리를 덮어줌으로써 오히려 태양전지의 성능을 향상시키게 된다. 본 연구에서는 ALD 방법을 이용하여 $TiO_2$의 미세한 두께조절을 통해 태양전지 성능향상이 가능함을 확인하였다.