• Prospectives of Industrial Chemistry
• /
• v.24 no.1
• /
• pp.3-13
• /
• 2021

강유전체는 특유의 높은 유전상수와 자발분극으로 인해 반도체 소자 및 센서 등에서 널리 활용되어 왔다. 강유전체의 특성을 활용하여 광전소자에서 형성된 전하를 원하는 방향으로 쉽게 이동시킬 수 있는 특성을 가지고 있어 광전소재와 결합 시 특성 향상이 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 강유전체와 기존 태양전지와의 융합 연구들은 기초적인 단계의 연구가 산발적으로 진행되고 있으나, 아직 실용화 단계에는 이르지 못하고 있다. 본 서지에서는 최근에 활발히 연구되기 시작한 강유전 기반 광소자와 그 관련 연구를 소개하고자 한다. 특히 강유전체 자체를 활용한 태양전지와 유기태양전지, 실리콘 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등 최근 가장 활발히 연구되고 있는 태양전지 소재와 강유전체를 결합한 새로운 태양전지의 연구동향을 다룰 고자 한다. 이와 같은 자발분극에 의한 캐리어 이동의 변화는 에너지 소자 전반에 기여할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.327-327
• /
• 2013

본 연구에서는 $SiO_2$ Target과 $In_2O_3$ Target으로 co-sputtering방법을 이용해 증착한 Si-doped $In_2O_3$ (ISO) 박막의 Si 도핑 농도에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성에 대해 연구하였고, 이를 유기태양 전지(OPVs) 에 적용함으로써 그 가능성을 타진하였다. $In_2O_3$ target의 DC power를 100 W로 고정시킨 채 $SiO_2$ target의 RF power 크기를 20~60 W 변화시키면서 상온에서 실험을 진행한 결과 최적 조건은 박막의 두께가 200 nm일 때 Working pressure는 3 mTorr이고, RF power는 50 W이었다. 이 조건으로 제작된 ISO 박막은 550 nm에서 81.51%의 광투과율과 51.91 Ohm/sq.의 비교적 낮은 면저항이 나타남을 Hall measurement 및 UV/Vis spectroscopy 분석을 통해 알 수 있었다. 또한 X-ray diffraction 분석법과 Transmission Electron Microscope 분석법을 통해 $SiO_2$ 도핑 power가 50 W 이상으로 증가할 경우 ISO 박막의 결정성이 감소하여 완벽한 비정질상의 ISO 투명박막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 비정질 특성을 갖는 ISO 투명 전극을 이용하여 유기 박막형 태양전지를 제작한 결과 Voc (0.576 V), Jsc (7.671 mA/$cm^2$), FF (62.96%), PCE (2.78%)의 특성을 나타냄으로서 co-sputtering 공정을 통해 최적화된 ISO 박막을 유기 박막형 태양전지에 적용함으로써 광전소자로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.04a
• /
• pp.61-62
• /
• 2008

최근 유가 상승의 영향으로 많은 연구자들의 관심이 풍부하고 무한한 태양에너지의 활용에 많은 관심이 쏟아지고 있다. 하지만 현재 상용화된 실리콘 태양전지는 실리콘의 정제 및 제조 단가가 생산 비용에 많은 부분을 차지하여 시장진입에 어려움을 겪고 있다 또한 실리콘의 생산과 가공이 반도체나 디스플레이 분야에서도 반드시 필요하기 때문에 그에 따른 생산량이 전체 소비를 따라 가지 못하여 나타나는 공급 부족 현상도 상당 기간 지속 되었다. 이러한 상황에서 실리콘을 대처할만한 태양전지의 개발과 함께 휴대성이 뛰어난 태양전지의 개발이 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 기존의 유기 태양전지에 CNT를 혼합한 유무기 하이브리드 태양전지를 제조하고 그에 따른 광학적 특성과 전기적 특성을 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.99-99
• /
• 2009

차세대 대체에너지로서 유기태양전지는 저비용, flexible한 장점이 있다. 그러나 에너지 효율이 상대적으로 낮아 고효율 유기태양전지 개발이 필요하다. 이 문제를 개선하기위해 본 실험에서는 전기화학적인 방법으로 ZnO 나노구조체 (nanowire, film)를 ITO위에 전착하였다. ZnO 나노구조체는 Poly(3-hexylthiophene)(P3HT):[6,6]-Phnyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM)에서 엑시톤된 전자와 홀의 charge collector와 electron path way로서 사용되었다. 유/무기 하이브리드 태양전지의 구조는 Ag/P3HT:PCBM/(A)/ITO로 사용하였으며 (A)는 (1) ZnO nanowire/ZnO film (2)ZnO nanowire (3)ZnO film으로, 각각의 효율을 측정하였다. 생성된 ZnO 나노구조를 FE-SEM, XRD, TEM, UV/vis로 분석하였고 AM1.5G SUN을 기준으로 하여 Solar simulator로 효율을 측정하였다. 측정결과 Jsc값의 증가를 효율이 향상됨을 알 수 있었다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
• /
• v.9 no.1
• /
• pp.9-20
• /
• 2023

유기태양전지는 차세대 신재생 에너지소자로 크게 주목받아 왔으며, 특히 최근에는 높은 신축성과 기계적 안정성이 요구되는 웨어러블 및 휴대용 전자소자의 에너지 공급원으로 연구되고 있다. 이를 위해 전기적/기계적 성능 양 측면에서 모두 뛰어난 신규 전도성 소재 및 소자의 개발이 매우 필수적인데, 두 성질은 일반적으로 Trade-Off 관계를 가지고 있어 두 가지 특성을 모두 확보하는 것이 매우 어렵다. 본 원고에서는 높은 전기적/기계적 특성을 동시에 지니는 전도성 고분자 소재에 관한 분자 설계 전략과 기존의 경직 소자 및 플렉서블 소자와 완전히 다른 기계적 성질을 요구하는 신축형 유기태양전지 소자 플랫폼 기술로의 비약적인 발전을 포함한 기술 동향을 요약하여 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.25-25
• /
• 2010

태양광 에너지는 인류의 미래 에너지로서 이미 그 효용성을 전 세계에 드러내고 있다. 각 나라마다 자국의 에너지 전략 및 일조량등 환경적 여건 또는 경제적 수준에 따라 다양한 에너지 수급의 양태를 띠고 있지만 향 후 한세대 내에 전세계 에너지의 30% 정도를 태양에너지로 공급받게 될 것으로 기대하고 있다. 이러한 추세 속에서 태양광 에너지의 방식도 여건에 따라 다양한 형태들이 상호 경쟁과 보완의 과정을 거치며 꾸준히 연구 개발되어오고 있다. 집광형 태양전지는 그 중에서 광전변환효율의 관점에서 41%라는 경이적인 기록을 가지고 있으며 매년 평균 1% 씩의 발전을 꾸준히 달성해 오고 있다. 특히 화합물반도체 태양전지의 경우 1900년대 후반부터 인공위성등의 에너지 모듈로 독자적인 시장을 형성하고 있었지만 경제성등의 이유로 지상 에너지의 대안으로 고려되지 못하고 있었으나 집광시 효율이 높아지는 특이현상과 다중접합을 통한 태양에너지 스펙트럼의 흡수영역 확대등을 통하여 총체적인 효율이 30%를 넘어서면서부터 서서히 대전력 에너지원으로 주목을 받기 시작하였다. 이러한 기술적 경쟁력에도 불구하고 전세계 태양전지 시장의 대부분은 단결정 실리콘 태양전지가 차지하고 있으며 박막형 태양전지 혹은 유기태양전지등 차세대 태양전지 또한 기존의 단결정 실리콘 태양전지를 기준으로 상대적인 가격경쟁력을 높이므로서 기존시장을 잠식하거나 신규시장을 통하여 점유율을 높이는 전략을 고려하고 있다. 본 세미나를 통하여 현재 화합물반도체 집광형 태양전지 시장을 살펴보고 시장 진입의 걸림돌에 대한 분석과 향 후 동향에 대하여 논의하도록 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2008.05a
• /
• pp.433-433
• /
• 2008

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2014.11a
• /
• pp.152-152
• /
• 2014

본 연구에서는 핫플레이트를 이용한 간단한 산화아연 박막의 열처리를 통해 역구조 유기 태양전지에서의 광전환 효율증가를 소개한다. 유기태양전지는 환경오염에 따른 신 재생에너지의 필요성이 대두되면서, 중요한 주제가 되고 있다. 본 연구에서는 3차원 물결구조의 산화아연 박막을 핫플레이트를 이용하여, $180^{\circ}C$ 에서 산화아연의 3차원 물결구조의 형성에 성공하였다. 그리고 구조적 측면 뿐만 아니라, 아연 용액에 포함된 질소로 인해 산화아연의 밴드갭이 조절되어 유기태양전지의 효율이 증가했음을 확인 하였다. 또한 본 연구의 공정을 이용하여 PET 유연기판으로의 적용이 가능하다는 것을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.467.2-467.2
• /
• 2014

유기태양전지는 친환경 에너지 소스로써 저가 대량 생산이 가능하고 특히 유연한 기판에 적용이 가능하여 많은 관심을 받고 있다. 그럼에도 불구하고 기존에 사용되는 indium tin oxide (ITO)의 사용으로 인한 유연성 부족으로 대체되는 투명전극의 개발이 요구되어지고 있다. 이로 인해 carbon nanotubes, graphene, thin metals, metal grids, and conducting polymers 등이 연구되고 있으며, 이중 Silver nanowires (Ag NWs)를 이용한 방식도 많은 관심과 함께 전기광학적 특성에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 유기전자소자에 사용되기에는 몇 가지 문제점이 발생하는데 이를 해결하기 위한 노력이 다양하게 이루어지고 있다. 특히 다양한 물질의 혼합을 통해 개선하고자 하는 노력이 증가하고 있는데 적층구조의 전도성필름 형성을 통해 ITO-free OPVs에서 Ag nanowire를 transparent conductive electrodes로 활용하였다. Ag NWs층과 PEDOT:PSS layer의 복합화를 통해 저가의 ITO-free OPVs용 transparent anodes가 가능해졌다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.59.2-59.2
• /
• 2012

Polymer solar cells utilize bulk heterojunction (BHJ) type photo-active layer in which the electron donating polymer and electron accepting $C_{60}$ derivatives are blended. We found there is significant charge recombination at the interface between the BHJ active layer and electrode. The charge recombination at the interface was effectively reduced by inserting wide band gap inorganic interfacial layer, which resulted in efficiency and stability enhancement of BHJ polymer solar cell.