임피던스 분석을 통한 유기태양전지의 bending에 따른 성능변화

ITO가 코팅된 PET 기판 위에 P3HT:PCBM으로 이루어진 bulk heterojunction 유기 태양전지 소자를 만들었다. 이렇게 만들어진 유기 태양전지의 flexibility 특성을 측정하기 위해서, 태양전지 소자를 반지름이 다른 원통에 감아서 휘어지게 한 후 AM 1.5의 조명 하에서 전류-전압 특성을 관측하고 소자의 임피던스 분석도 측정하였다. 이때 flexibility 특성 측정의 일관성을 위하여, 단 하나의 유기 태양전지 소자를 만들고, 이 소자를 반지름이 큰 원통에서 부터 휘게 하고난 후 소자의 특성을 측정하고, 점차 작은 원통으로 바꾸어 가면서 측정을 진행하였다. 임피던스 분석 실험 자료로부터 shifted two semicircles이라는 equivalent circuit model를 분석하고 난 후, 이 회로를 구성하는 구성 성분-R(s), R(low f), R(hi f), C(low f), C(hi f)-값의 변화를 원통의 반지름의 변화에 따라 분석하였다. 반지름이 0.75cm일 때, power conversion efficiency (PCE) 값은 초기값에 비해 약 1/3로 줄었고, 반지름이 0.5cm일 때는 약 10%로 줄어 들었다. 나머지 1~2 cm일 때는 거의 변화가 나타나지 않았다. 휘어짐에 따른 이러한 태양전지의 특성의 변화를 임피던스 분석의 Cole-Cole plot의 저 주파수 영역의 반원의 반지름에 가장 큰 영향을 받음을 확인하였고, 저항과 capacitance 값의 변화에 따른 특성에 대해 이번 발표에서 더 자세히 설명할 예정이다.