• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.317-317
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• 2010

ZnO나노와이어는 높은 투과도, 화학 및 열적 안정성을 가지며, 유기태양전지에 적용하였을 때 Active Layer의 표면적 증가, 전자의 수집 및 전달에 용이한 장점가지고 있어 하이브리드 유기 태양전지에 적용되고 있다. ZnO나노와이어와 P3HT/PCBM을 사용한 하이브리드 유기태양전지는 Active Layer의 열처리 온도를 변화시켜 ITO/AZO/ZnO wire/PCBM:P3HT/PEDOT:PSS/Ag구조로 제작되었다. ZnO나노와이어는 AZO를 Seed로 사용하고 Znc nitrate hydrate와 hexamethylenetetramine을 혼합하여 수열합성법으로 성장 후, P3HT:PCBM, PEDOT:PSS을 Spin Coating법으로 형성하였다. UV-vis와 Solar simulator를 통하여 Active Layer의 열처리 온도에 따른 태양전지의 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.201.1-201.1
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• 2014

본 연구에서는 Slot die coating 공법으로 코팅된 Poly (3-4 ethylenedioxythiophene): Poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 박막과 비정질 ITO 박막의 전기적, 광학적, 기계적 특성을 비교 평가하여 Slot die coating 공법으로 코팅된 PEDOT:PSS 박막의 유기태양전지의 전극으로서의 적용가능성을 확인하였다. 상업용 PEDOT:PSS 박막은 보통 280 Ohm/sq.의 면저항과 가시광 영역에서 약 80%의 광투과도를 나타내며, 비정질 ITO 박막과 유사한 전기적, 광학적 특성을 나타내었다. Slot die coating 공법을 통해 제작된 PEDOT:PSS 투명 전극과 비정질 ITO 투명 전극의 기판 휘어짐에 따른 전기적 안정성을 비교 평가하기 위해 25 mm에서 1 mm까지 radius 변화에 따른 저항의 변화를 측정하였다. 그 결과, 비정질 ITO 투명 전극 대비 PEDOT:PSS 투명 전극이 더 우수한 전기적 안정성을 나타냄을 확인하였다. 또한, 다양한 Bending test (Inner/Outer bending, Rolling, Stretching, Twisting) 를 통해 비정질 ITO 투명 전극 보다 Slot die coating 공법으로 코팅된 PEDOT:PSS 투명 전극의 우수한 기계적 특성을 확인하였다. 이를 바탕으로 Flexible 유기태양전지에의 적용 가능성을 알아보기 위해 Slot die coating 공법으로 코팅된 PEDOT:PSS 투명 전극과 비정질 ITO 투명 전극을 유기태양전지의 anode 층에 적용하여 각각 제작하고 그 특성을 평가하였다. 비정질 ITO 투명 박막을 적용한 유기태양전지 대비 Slot die coating 공법으로 코팅된 PEDOT:PSS 투명 박막으로 제작한 유기태양전지에서 더 높은 효율이 나타났으며, 이로써 Slot die coating 공법으로 코팅된 PEDOT:PSS 투명 전극의 Flexible 유기태양전지로써의 적용 가능성을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.5
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• pp.654-659
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• 2010

We have investigated the effect of rubrene-doped CuPc hole transport layer on the performance of p-i-n type bulk hetero-junction photovoltaic device with a structure of ITO/PEDOT:PSS/CuPc: rubrene/CuPc:C60(blending ratio 1:1)/C60/BCP/Al and have evaluated the current density-voltage(J-V) characteristics, short-circuit current($J_{sc}$), open-circuit voltage($V_{oc}$), fill factor(FF), and energy conversion efficiency(${\eta}_e$) of the device. By rubrene doping into CuPc hole transport layer, absorption intensity in absorption spectra decreased. However, the performance of p-i-n organic type bulk hetero-junction photovoltaic device fabricated with crystalline rubrene-doped CuPc was improved since rubrene shows higher bandgap and hole mobility compared to CuPc. Increased injection currents have effected on the performance improvement of the present device with energy conversion efficiency(${\eta}_e$) of 1.41%, which is still lower value compared to silicone solar cell and many efforts should be made to improve organic photovoltaic devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.337.2-337.2
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• 2016

역 구조 유기태양전지는 가격이 저렴하고 우수한 경량성, 간단한 제조공정 그리고 휘어짐이 가능한 소자를 제작할 수 있는 것이 큰 장점이다. 또한, 광활성층과 전극 사이에 표면개질 물질을 도입하여 에너지장벽을 줄임으로써 소자 전반적인 전하수송을 증가시킬 수 있게 되었다. 나아가 용액공정과 저온 공정을 통해 유기 광전자소자의 roll-to-roll 대면적화 기술을 기반으로 가격대비 성능을 개선시켰다. 본 연구에서는 CdSe 또는 CdSe@ZnS 양자점을 표면개질 유기물질인 polyethylenimine ethoxylated (PEIE)에 정전기적 인력의 결합을 통한 양자점 단일층을 얻었고 이는 전기수송층, 광흡수층 그리고 표면플라즈몬 공명(Surface plasmon resornace)의 역할을 수행하게 되면서 태양전지 전반적인 성능 향상을 관찰 할 수 있었고 양자점 단일층으로 인해 20%가 증가된 에너지변환효율 얻었다. 또한 단일층으로 형성된 CdSe 또는 CdSe@ZnS 양자점 은 $F{\ddot{o}}rster$ resonance energy transfer (FRET) 메커니즘을 통해 PC60BM과 P3HT의 Photo luminescence 세기를 99% 감쇄시켰고, CdSe 양자점을 유기 광활성층인 PTB7:PC71BM에 적용하여 8.1%의 수치를 나타내었다.

• Journal of the KSME
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• v.52 no.6
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• pp.30-34
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• 2012

이 글에서는 대체 에너지 소자 중 하나인 유기태양전지의 원리와 광전변환효율 향상을 위해 연구되고 있는 나노구조 기반 기술에 대해서 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.306-307
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• 2015

유기태양전지의 대표적 Hole Transporting Layer(HTL)로는 전도성 고분자인 PEDOT:PSS이다. PEDOT:PSS는 약산성의 물질로 전극을 부식시켜 디바이스의 효율을 감소시키기 때문에 PEDOT:PSS를 대체하기 위한 Buffer층에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있다. PEDOT:PSS를 대체할 수 있는 Nickel Oxide(NiO) Buffer 층은 wide band-gab으로 Hole Transporting Layer와 Electron Blocking Layer 역할을 동시에 하여 디바이스의 효율을 향상시킬 수 있으며, 디바이스의 수명을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. NiO는 용액공정과 Sputter 증착 방법으로 형성할 수 있는데, 용액공정은 고온공정이 요구되어지고 Sputter 증착방법은 산화되기 쉬운 전극위에서는 전극의 손상을 발생한다. 본 연구에서는 이러한 단점을 해결하기 위해서 Ni을 Magnetron Sputter로 증착한 후 Ion Beam 처리를 통해 산화시켜 NiO 층을 형성하는 방법을 연구하였다. 본 연구에서 제안한 NiO형성 방법으로 유기태양전지를 제작하여 PEDOT:PSS를 Buffer층으로 사용한 태양전지와 Voc가 0.72 V로 유사하게 나와 NiO가 Buffer층으로 잘 형성된 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.466-466
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• 2008

최근 유가가 배럴당 120달러를 돌파하면서 많은 사람들에게 에너지 문제에 대한 경각심과 자원의 효율적 이용이라는 점에서 많은 생각을 하게 된다. 유기광기전소자는 실리콘 태양전지에 비해 낮은 전력 변환 효율(PCE)과 짧은 수명 등의 문제로 아직 많은 연구가 필요한 실정이다. 하지만 유연한 광기전소자의 제조나, 페인트 또는 프린트 형태의 광기전소자의 응용 등을 고려할 할 때 쉬운 제조공정, 저렴한 단가 등에서 실리콘 태양전지에 비해 많은 이점을 가지고 있어 많은 사람들의 관심을 끌고 있다. 유기광기전소자의 낮은 효율은 낮은 정공과 전자의 이동도에서 차이가 발생한다. 낮은 이동도는 정공과 전자로 분리되어 전극으로 이동해야 하는데, 정공과 전자의 이동을 고분자로 구성된 광흡수층에서 제한하기 때문에 다른 태양전지에 비해 낮은 전력변환효율을 보이고 있다. 이의 개선을 위해 온 연구에서는 높은 전기 전도도를 보이는 CNT와의 혼합을 통해 유기광기전소자의 전기전도도를 높여 효율의 향상을 꾀하였다. 그 결과, CNT를 혼합한 소자에서는 전류가 증가한 것을 알 수 있었으나, 전체적인 효율의 향상은 꾀하지 못하였다. 이는 소자의 Voc 값의 감소로 인한 것으로 해석된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.425-425
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• 2012

입사되는 태양광의 광 경로와 투과도는 태양전지 효율에 밀접한 관련이 있기 때문에 이를 개선하기 위한 많은 연구들이 진행 중에 있다. 본 연구에서는 광 경로를 길게 하고, 투과도를 개선하기 위해 알루미늄 도핑된 ZnO (AZO) 씨드층을 ICP플라즈마 처리를 하였고, 플라즈마 처리된 기판에 ZnO 나노와이어를 성장하였다. 플라즈마 처리된 AZO 기판과 ZnO 나노와이어가 성장된 기판의 광 투과도를 분석하기 위해 Haze meter를 이용하였으며, FE-SEM을 이용하여 각 기판의 형상을 분석하였다. AZO 씨드층을 플라즈마 처리했을 경우 ITO 기판보다 400-500 nm 영역에서 투과도가 향상되었고, ZnO 나노와이어가 성장한 기판은 400~600 nm 영역에서 투과도가 개선되는 것을 확인 할 수 있었다. ZnO 나노와이어가 성장된 기판을 이용하여 P3HT:PCBM 블랜딩된 유기 태양전지를 제작하여 전기적 특성 및 효율을 평가 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.469.1-469.1
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• 2014

일반적으로 유기전자소자의 제작에 있어서 Indium tin oxide (ITO)는 뛰어난 전기 광학적 특성을 바탕으로 가장 보편적으로 사용되는 투명전극이다. 특히 유기태양전지(Organic Photovoltaic, OPV)나 유기발광디스플레이(Organic Light Emitting Device)는 ITO 위에 PEDOT:PSS 층을 형성하여 HOMO, LUMO를 조절하고 효율을 향상시키는 역할을 수행하고 있다. 특히 ITO 위의 PEDOT:PSS는 사용되는 용제의 종류나 첨가제 등에 따라 특성이 크게 영향을 받는다. 이때 PEDOT:PSS는 일반적으로 강산성을 띄게 됨으로써 유기전자소자의 장시간 안정성을 저하시키는 원인으로 작용한다. 본 연구에서는 각각 다른 pH level을 가진 PEDOT:PSS의 시간 경과에 따라 투과도와 면저항을 측정하고 각각의 PEDOT을 사용하여 유기태양전지 소자를 제작하였다. 소자제작 30일 경과 후 소자의 효율이 감소하기는 하였으나 그 변화가 일반적으로 사용되는 pH 2의 감소보다 현저히 적었음을 알 수 있다. 이러한 pH 변화가 이를 적용한 투명전극 필름의 전기 광학적 특성인 투과도 면저항 등에는 영항을 거의 미치지 않으면서도 OPV의 효율 변화에는 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다.

• The Optical Journal
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• s.116
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• pp.57-61
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• 2008

고유가와 환경오염 문제로 '탈 화석연료'가 모든 제조업계의 화두가 되고 있는 가운데 대표적인 신재생에너지 중 하나인 태양전지의 기술개발에 관심이 모아지고 있다. 유럽신재생에너지협회의 전망에 따르면 2001년부터 2020년까지 전체 에너지 중 신재생 에너지의 비중은 2001년 19% 수준에서 2020년 35% 수준까지 빠르게 증가할 것으로 보고 있다. 이 전망에 따르면 2020년에는 2001년의 3배 수준에 이르러 같은 기간의 약 1.7배 증가할 것으로 예상되어 전체 에너지 소비량 증가율을 크게 상회할 전망이다. 우리나라의 경우 태양전지 기술은 걸음마 단계로 아직 기술 성숙도는 높지 않으나 최근 폴리실리콘 기반의 실리콘웨이퍼 태양전지 등 활발한 기술개발이 이뤄지고 있다. 본 고에서는 태양전지가 왜 부각되고 있고, 원리는 무엇인지와, 차세대 태양전지로 각광받고 있는 박막 태양전지, 유기 태양전지 등에 관해 소개했다.