• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.29 no.5
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• pp.25-31
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• 2015

• Electrical & Electronic Materials
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• v.17 no.7
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• pp.12-20
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• 2004

현재 지구상에서 소모되는 에너지의 비율 중 70% 이상이 화석연료이다. 그러나 이런 화석연료의 고갈과 환경문제가 대두되면서 미래의 에너지와 환경 문제를 극복할 수 있는 재생에너지원의 개발이 시급하다. 그 중 태양전지는 가장 주목받고 있는 대체에너지원다. 더욱이 지구표면에 도달하는 년간 태양에너지의 총량은 $795,000{\times}{10^12}$kWh이다. 이는 전 세계가 년간 소비하는 총량($82,83{\times}{10^12}$kWh)에 비해 10,000배에 해당한다. 보다 현실적 인 표현을 빌면 10%의 에너지 변환효율을 갖는 태양전지로 지구 전체의 0.1%만 채워도 인류가 사용하는 에너지원을 전부 공급할 수 있어서, 에너지 전문가들은 향후 20년 내에 태양에너지의 사용량이 총에너지 사용량의 30%에 도달할 것으로 예상하고 있다. (중략)

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.20 no.2
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• pp.39-46
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• 2013

In this paper, organic solar cells(OSCs) based on bulk-heterojunction structures were fabricated by spin coating method using polymer P3HT and fullerene PCBM as a photoactive layer. The fabricated OSCs had a simple glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al structures. The photoactive layer of mixed P3HT:PCBM was formed with 1:1 weight ratio. The hole transport layer(HTL) was used conducting polymer PEDOT:PSS concentration with gold nanoparticles. The annealing temperature and concentration of nanoparticles in HTL were verified to improve the OSC characterization. The percentage of gold nanoparticles in HTL were 0.5 wt% and 1.0 wt%, and the surface morphology, electrical properties and absorption intensities were investigated. The devices were 0.5 wt%, and the highest 3.1% of the powder conversion efficiency(PCE), 10.2 $mA/cm^2$ of the maximum short circuit current density($J_{SC}$), 0.535V of the open circuit voltage($V_{OC}$) and 55.8% of the fill factor(F.F) could be obtained when the nanoparticle concertration was 0.5 wt%. The annealing temperature of HTL was $110^{\circ}C$, $130^{\circ}C$, $150^{\circ}C$ in vacuum oven and measured the absorption intensities, surface morphology, crystallinity and electrical properties were investigated. The best property was obtained in HTL annealed at $130^{\circ}C$ for gold nanoparticles of 0.5 wt%, showing that $J_{SC}$, $V_{OC}$, F.F and PCE were about 12.0 $mA/cm^2$, 0.525V, 64.2% and 4.0%, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.453-453
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• 2013

유기 태양전지는 저비용으로 제작이 가능하고 제작이 용이한 장점을 가지고 있으므로 많은 그룹에서 관심을 가지고 있다. 정공 수송층으로 사용되는 PEDOT:PSS는 많이 사용되지만 강한 산성 특성 때문에 ITO 전극에 식각이 되므로 문제가 있다. 그러므로 산화물 반도체 $WO_3$, $MoO_3$, 그리고 $V_2O_3$ 등이 태양전지에 많이 만들어지고 있다. 특히 copper oxide는 높은 광흡수율을 가지고 있으므로 태양전지에 사용하는 데 많은 기대되는 물질이다. Copper oxide 박막은 열증착 법, 스프레이 필로시스, 전기화학 증착, 화학증착법, 그리고 솔-젤법 등 다양한 증착 방법이 있다. 넓은 면적의 소자를 제작할 경우 솔-젤 방법은 기존의 증착법에 비해 낮은 비용으로 제작, 높은 성장율, 그리고 높은 기계적 탄력성의 장점이 있다. 솔-젤법으로 만든 copper oxide는 P3HT의 HOMO (high occupied molecular orbital)와 비슷한 위치에 접하고 있으므로 정공수송층으로 적합하다. 본 연구에서 제작된 태양전지의 구조는 ITO/P3HT:PCBM/CuxO로 구성되어 있다. ITO가 $10{\Omega}$/sq의비저항을 가지고 있었고 UV 처리를 하였다. 그 위에 P3HT:PCBM (1:0.8 weight)를 스핀 코팅하였다. 마지막으로 0.1 M $Cu_xO$용액은 Cu (II) acetate monohydrate를 소스로 2-methoxyethanol ($C_3H_8O_2$)의 용제와 안정제로 monoethanolamine ($C_2H_7NO$)을 섞어서 만들었다. 그리고 P3HT:PCBM 위에 스핀 코팅하였고 열증착 방법으로 전극인 Ag 을 증착하여 최종 소자를 만들었다. Cu(II) acetate의 소스로 제작된 박막의 투과율 측정을 통해 에너지 밴드갭을 구할 수 있었다. Copper oxide 박막은 다결정구조 이므로 다중 밴드갭으로 구성되어지는 것을 알 수 있었다. 최종적으로 만들어진 소자를 열처리를 통해 소자 특성을 조사했더니 250도에서 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.305-305
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• 2013

태양전지는 무기태양전지와 유기태양전지 등이 연구 되고 있는데 [1] 그 중 유기물질의 장점(높은 수율, solution phase processing, 저비용으로 전력 생산)과 무기재료의 장점(높은 전자 이동도, 넓은 흡수 범위, 우수한 환경 및 열 안정성)을 융합함으로써 장기적 구조안정성의 확보와 광전변환의 고 효율화를 동시에 달성하기 위한 유기무기 하이브리드 태양전지가 최근 큰 관심을 끌고 있다[2]. 본 연구에서는 hybrid photovoltaics에 유기물 MDMO-PPV와 전도성 고분자 PEDOT:PSS를 무기물 GaN 위에 spin coating 하여 두께에 다른 효율을 측정하였다. 유기물 MDMO-PPV는 p-형으로 클로로벤젠, 톨루엔과 같은 유기 용매에 잘 녹으며 HOMO 5.33eV, LUMO 2.97eV, energy band gap 2.4eV이며 99.5%의 순도 물질을 사용하였다. 또한 정공 수송층(hole transport layer, HTL)으로 PEDOT:PSS를 사용하였으며, HOMO 5.0eV, LUMO 3.6eV, energy band gap 1.4eV를 가지며 증류수나 에탄올과 같은 수용성 용매에 잘 녹는 특성을 가지고 있다. 무기물은 III-V 족 물질 n-GaN(002)을 사용하였고 valence band energy 1.9eV, conduction band energy 6.3eV, energy band gap 3.4eV, 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도, 광전자 소자에 유리한 광 전기적 특성을 가지고 있다. 기판으로는 GaN와 격자 부정합도와 열팽창계수 부정합도가 큰 Sapphire (Al2O3) 이종 기판을 사용하였다. 전극으로 Au를 사용하였으며 E-beam증착하였다. Reflector로서 Al를 thermal evaporator로 증착하였다 [3]. 실험 과정은 두께에 따른 효율을 알아보기 위해 MDMO-PPV를 900~1,500 rpm으로 spin coating 하였고, 열처리에 따른 효율을 알아보기 위해 열처리 온도 조건을 $110{\sim}170^{\circ}C$의 변화를 주었다. FE-SEM으로 표면과 단면을 관찰하였으며 J-V 특성을 알아보기 위해 각 샘플마다 solar simulator를 사용하여 측정하였고 그 결과를 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.571-571
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• 2013

본 연구에서는 유연 유기태양전지용 플렉시블 InZnSnO (IZTO)/PEDOT:PSS 투명전극을 제작하고 그 특성을 연구하였다. 이를 위해 선형 대향 타겟 스퍼터(Linear Facing Target Sputtering: LFTS) 시스템을 이용하여 그라비아 프린팅된 PEDOT:PSS/PET 매우 얇은 IZTO 투명전극을 성막하였다. 일반적으로 PEDOT:PSS 전극은 수분/산소에 약하지만 매우 얇은 IZTO passivation 층을 코팅함으로써 PEDOT:PSS의 안정성을 향상시키는 동시에 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 PEDOT:PSS 기반 하이브리드 투명 전극을 제작하기 위해 IZTO 두께를 5 nm에서 40 nm 까지 조절하여 IZTO/PEDOT:PSS 다층 투명전극을 제작하였으며, 이때 IZTO 두께 변수에 따라 제작된 하이브리드 IZTO/PEDOT:PSS 투명전극의 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. 최적화된 20 nm의 IZTO의 두께에서 IZTO/PEDOT:PSS 하이브리드 투명전극은 PEDOT:PSS 단일층으로 제작된 플렉서블 투명전극과 동일한 우수한 유연성을 가짐과 동시에 PEDOT:PSS 단일층보다 현저히 낮은 면저항 값(353.6 ohm/sq.)과 높은 광투과율(83.09%)을 나타내었다. 최적화된 IZTO/PEDOT:PSS 투명전극으로부터 제작된 플렉서블 유기태양전지는 IZTO의 passivation 특성으로 인해 PEDOT:PSS 단일막을 이용하여 제작된 플렉시블 투명전극보다 우수한 소자효율을(FF: 59.04%, Voc: 0.588 V, Jsc: 7.554 mA/cm2, PCE: 2.622%) 나타내었다. 이러한 결과들은 LFTS 공법으로 PEDOT:PSS위에 성막된 IZTO passivation 층이 PEDOT:PSS의 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, PEDOT:PSS의 안정성도 향상시킬 수 있기 때문에 기존 PEDOT:PSS 기반 투명 전극의 문제점을 해결할 수 있는 해결책으로 적용이 가능하다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.64-64
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• 2008

연속공정이 가능한 Roll to Roll sputter system을 이용하여 플렉시블 indium tin oxide(ITO) 투명전극을 PET(polyethlyene terephthalate) 기판위에 성막하였다. 연속 성막공정을 위해 Roll to Roll sputter system에서의 unwinder roller와 rewinder roller를 이용한 servomotor의 rolling으로 기판의 움직임이 완벽히 제어되었으며, 외부 응력으로 부터의 안정성 및 성막 공정 시의 PET 기판의 열적 변형을 최소화하기 위한 접촉식 냉각방식의 cooling system을 main drum으로 사용하였다. 또한 고분자 기판과 투명전극 사이의 adhesion을 향상시키기 위한 전처리 공정으로 gridless linear ion beam source를 pretreatment system으로 구축하였다. 이렇게 제작된 Roll to Roll sputter system을 이용하여 PET 기판위에 연속공정을 통해 ITO 투명전극을 성막하였다. 성막된 플렉시블 ITO/PET 투명전극은 XRD, HREM, SEM 분석을 통하여 main drum의 cooling에 의해 완전한 비정질 구조를 나타내었음을 확인할 수 있었으며, 비록 Roll to Roll sputter system을 통하여 상온에서 성막 되었음에도 불구하고 최적화 된 조건에서 가시광선 영역 83.46 %의 높은 광투과도 값과 47.4 Ohm/square의 비교적 낮은 먼저항 값을 얻을 수 있었다. 또한 Bending test 결과를 통하여 ion source의 전처리 공정으로 굽힘/평의 반복적 응력에 따른 전기적 특성 열화를 최소화 할 수 있음을 보였다. 최적화된 플렉시블 투명전극을 이용하여 P3HT:PCBM 기반의 플렉시블 유기태양전지를 제작하였으며, 제작된 유기태양전지로부터 1.88%의 power conversion efficiency (PCE)을 확보함으로써 플렉시블 유기태양전지 제작을 위한 ITO/PET 투명전극 성막 공법으로써 Roll to Roll sputter system의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.13 no.1
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• pp.1-9
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• 2010

We are presenting an overview of a R&D trend on dye-sensitized solar cells and organic polymer solar cells, which are classified into a next-generation solar cell, and the perspective on their hybridization technology. When considering the competition with inorganic material-base solar cells, especially, these next-generation solar cells need a new hybridization technology, even though it is still at the initial stage. The fusion and hybridization of them will be not only attractive in a new application, but also promising to expect significant progresses in the near future for successful R&D.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.16 no.2
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• pp.159-168
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• 2005

Dye-sensitized solar cells (DSCs) have been under investigation for the past decade due to their attractive features such as high energy conversion efficiency and low production costs. The basis for energy conversion is the injection of electrons from a photoexcited state of a dye sensitizer into the conduction band of the nanocrystalline $TiO_2$ semiconductor upon absorption of light. It is believed that the DSC is one of the most promising candidates for renewable energy sources. In this review, the development trends and perspectives of DSCs are investigated.

• 한국ITS학회:학술대회논문집
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• 2008.11a
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• pp.517-518
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• 2008