• 공업화학
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• 제25권5호
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• pp.447-454
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• 2014

유기태양전지는 제조비용이 저렴하고 플렉서블 전자소자에 적용이 가능하다는 장점들로 인해 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적인 정구조의 태양전지(conventional structured solar cell)의 경우 10%대의 향상된 발전 효율을 보이고 있으나, 여전히 기타 Si 및 CIGS 등과 같은 태양전지에 비해 낮은 효율과 짧은 수명은 상용화의 걸림돌로 작용하고 있다. 일반적으로 유기태양전지의 짧은 수명은 유기물의 광산화뿐만 아니라 수분 및 산소에 의한 음극, 양극 소재의 부식으로 인한 소재/소자 열화 문제로 설명되어지고 있다. 한편 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 새로운 소자 구조(역구조 태양 전지; Inverted structured solar cell)가 제안되었으며 전자 수송층 및 기능성 계면 소재 연구를 통한 발전 효율 및 수명 향상에 관한 연구가 꾸준히 되고 있다. 그 결과 최근 2D/3D 산화 아연(ZnO) 소재를 역구조 태양전지의 전자 수송층으로 적용하고 건,습식 표면 후처리를 통해 약 9% 수준의 발전효율을 달성하였다. 본 총설에서는 ZnO를 기반으로 하는 전자 수송층 소재의 연구 동향 및 역구조 태양전지의 효율 향상 기술에 관한 최신 연구 동향을 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.396-396
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• 2012

$TiO_2$ anatase nanotube arrays (NTAs) were grown by electrochemical anodization and followed annealing of Ti foil. Ethylene glycol/$NH_4F$-based organic electrolyte was used for electrolyte solution and using second anodization process to obtain free-standing NTAs. After obtaining NTAs, ITO film was deposited by sputtering process on bottom of NTAs. UV-curable NOA was used for attach free-standing NTAs on flexible plastic substrate (PEN). Solid state electrolyte (spiro-OMeTAD) was coated via spin-coating method on top of attached NTAs. Ag was deposited as a counter electrode. Under AM 1.5 simulated sunlight, optical characteristics of devices were investigated. In order to use flexible polymer substrate, processes have to be conducted at low temperature. In case of $TiO_2$ nano particles (NPs), however, crystallization of NPs at high temperature above $450^{\circ}C$ is required. Because NTAs were conducted high temperature annealing process before NTAs transfer to PEN, it is favorable for using PEN as flexible substrate. Fabricated flexible solid-state DSSCs make possible the preventing of liquid electrolyte corrosion and leakage, various application.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.278.2-278.2
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• 2014

We have investigated the highly flexible and transparent Si-doped $In_2O_3$(ISO)/Ag/ISO multilayer grown on polyethylene terephthalate (PET) substrates using a roll-to-roll sputtering system. The electrical and optical properties of ISO/Ag/ISO multilayer electrodes depended on the insertion of a nano-size Ag layer. Due to the high conductivity of a nano-size Ag layer, the optimized ISO/Ag/ISO multilayer electrodes showed the lowest resistivity of $3.679{\times}10^{-5}Ohm-cm$, even though the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes was sputtered at room temperature. Furthermore, the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes exhibited a high transmittance of 86.33%, because of the anti-reflection effect, comparable to Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) electrodes. In addition, the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes had a very smooth surface morphology without surface defects and showed good flexibility. The flexible OSCs fabricated on ISO(30nm)/Ag(8nm)/ISO(30nm) multilayer electrode showed a power conversion efficiency of 3.272%. This result indicates that the ISO/Ag/ISO multilayer is a promising transparent conducting electrode for flexible OSCs.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.257.1-257.1
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• 2014

We investigated characteristics of ITO/Ag-Pd-Cu (APC)/ITO multilayer electrodes prepared by direct current magnetron sputtering for use as an anode in organic solar cells (OSCs). To optimize electrical properties of ITO/APC/ITO multilayer, we fabricated the ITO/APC/ITO multilayer at a fixed ITO thickness of 30 nm as a function of APC thickness. Compare to the surface of Ag layer on ITO, the APC had a smooth surface morphology. At optimized APC thickness of 12 nm, the ITO/APC/ITO multilayer exhibited a sheet resistance of $6{\Omega}/square$ and optical transmittance of 84.15% at a wavelength of 550 nm which is comparable to conventional ITO/Ag/ITO multilayer. However, the APC-based ITO multilayer showed a higher average transmittance in a visible region than the Ag-based ITO multilayer. The higher average transmittance of ITO/APC/ITO multilayer indicated the multilayer is suitable anode for organic solar cells with P3HT:PCBM active layer. OSCs fabricated on the optimized ITO/ACP/ITO multilayer exhibited a better performance with a fill factor of 64.815%, a short circuit current of $8.107mA/cm^2$, an open circuit voltage of 0.59 V, and power conversion efficiency (3.101%) than OSC with ITO/Ag/ITO multilayer (2.8%).

• Current Applied Physics
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• 제18권12호
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• pp.1564-1570
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• 2018

Charge transport dynamics in ZnO based inverted organic solar cell (IOSC) has been characterized with transient photocurrent spectroscopy and localised photocurrent mapping-atomic force microscopy. The value of maximum exciton generation rate was found to vary from $2.6{\times}10^{27}m^{-3}s^{-1}$ ($J_{sat}=79.7A\;m^{-2}$) to $2.9{\times}10^{27}m^{-3}s^{-1}$ ($J_{sat}=90.8A\;m^{-2}$) for devices with power conversion efficiency ranging from 2.03 to 2.51%. These results suggest that nanorods served as an excellent electron transporting layer that provides efficient charge transport and enhances IOSC device performance. The photovoltaic performance of OSCs with various growth times of ZnO nanorods have been analysed for a comparison between AM1.5G spectrum and local solar spectrum. The simulated PCE of all devices operating under local spectrum exhibited extensive improvement with the gain of 13.3-3.7% in which the ZnO nanorods grown at 15 min possess the highest PCE under local solar with the value of 2.82%.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권3호
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• pp.57-61
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• 2016

$Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 휨성 태양전지의 셀을 보호하기 위하여 스프레이 코팅방법에 의해 수분과 공기로부터의 보호막을 형성하고 그 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 일반적으로 CIGS 휨성 태양전지의 소자층을 보호하기 위해서 EVA(ethylene-vinyl acetate) 필름을 라미네이션 장비를 통하여 여러 겹 보호막을 형성함으로써 복잡한 공정으로 인해 원가상승의 요인으로서 작용한다. 본 연구는 휨성 CIGS 태양전지의 보호막을 라미네이션 박막공정 대신에 간단한 스프레이 코팅공정을 통한 패시베이션(passivation) 박막층을 형성함으로써 CIGS 태양전지 무게의 경량화와 공정시간 단축 연구를 진행하였다. 패시베이션 박막층으로는 PVA(polyvinyl alcohol), SA(sodium alginate) 물질에 $Al_2O_3$ 나노 입자를 첨가하여 유 무기 복합 용액을 사용하였다. 스프레이 코팅된 소자에 비해 에너지 변환 효율특성 62.891 gm/[$m^2-day$]의 비교적 양호한 습기 차단 특성을 나타내었다.

• 응용화학
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• 제15권2호
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• pp.105-108
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• 2011

Organic photovoltaic cells (OPVs) have attracted considerable attention due to their low cost, light-weight and flexible characteristics. Small molecules have advantages of well-defined structure and easy synthesis. In this work, new tetrazine, DPP, and furan-based oligomers for organic solar cell were synthesized by Suzuki coupling reaction. The structures were confirmed by NMR and optical and electronic properties were investigated by UV-vis absorption.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.221-221
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• 2012

Small-molecule organic photovoltaic cells have recently attracted growing attention due to their potential for the low-cost fabrication of flexible and lightweight solar modules. The PVP/Ag nanoparticles were synthesized by the reaction of poly vinylpyrrolidone (PVP) and silver nitrate at $150^{\circ}C$. In the reaction, the size of the nanoparticles was controlled by relative mole fractions between PVP and Ag. The PVP/Ag nanoparticles with various sizes were then spin coated on the patterned ITO glass prior to the deposition of the PEDOT:PSS hole transport layer. The scattering of the incident light caused by these incorporated nanoparticles resulted in an increase in the path length of the light through the active layer and hence the enhancement of the light absorption. This scattering effect increased as the size of the nanoparticles increased, but it was offset by the decrease in total transmittance caused by the non-transparent nanoparticles. As a result, the maximum power conversion efficiency, 0.96% which was the value enhanced by 14% compared to the cell without incorporation of nanoparticles, was obtained when the mole fraction of PVP:Ag was 24:1 and the size of the nanoparticles was 20~40 nm.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.310-316
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• 2021

기존의 인공위성은 다기능·높은 성능을 가진 대형위성을 국가 단위에서 운용하는 것이 일반적이었으나 최근의 전기·전자 및 광학 기술의 경량 소형화 발전에 따라 점차 소형위성이 주목받고 있다. 크기와 무게가 감소됨에 따라 적은 비용으로 개발 및 발사가 가능하여 위성 개발에 진입장벽이 낮아지고 있으나, 인공위성의 전력공급에 필수적인 태양전지 패널의 경우 태양광에 효율적으로 노출되기 위해 넓은 표면적이 필요하여 소형화 및 경량화가 제한적이다. 우주용 태양전지는 우주선과 태양열, 온도와 같은 다양한 우주환경을 고려하여 제작되어야하고, 부피를 최적화하기 위해 전개 매커니즘을 적용하며 경량화 및 고효율화를 위하여 태양전지 셀의 구조적 재료적인 연구개발이 필요하다. 현재 태양전지 패널로 개발되어 운용되고 있는 제품들은 고효율화를 위하여 주로 InGaP/GaAs/Ge 소재의 3중구조를 적용하고 있다. 최근에는 초고효율 다층구조 태양전지를 위하여 4중접합 이상의 구조가 연구되고 있으며, 나아가 소재적으로 경량화에 유리한 유연박막 태양전지, 유기 및 유무기 하이브리드 태양전지 등이 차세대 소형위성용 태양전지로 주목받고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.343-343
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• 2014

We reported on the electrical, optical, structural and morphological properties fabricated by co-sputtering for use as an anode for organic solar cells (OSCs). By adjusting RF and DC power of $MoO_3$ and IZO targets during co-sputtering, we fabricated the $MoO_3$-IZO electrode with graded content of the $MoO_3$ on the IZO films. At optimized $MoO_3$ thickness of 20 nm, the $MoO_3$ graded IZO electrode showed a higher mobility ($33cm^2/V-Sec$) than directly deposited $MoO_3$ on IZO film ($26cm^2/V-Sec$). At visible range (400nm~800nm), optical transmittance of the $MoO_3$ graded IZO electrode is higher than that of directly deposited $MoO_3$ on IZO film. High mobility of $MoO_3$ graded on IZO is attributed to less interface scattering between $MoO_3$ and IZO. To investigate the feasibility of $MoO_3$ graded IZO films, we fabricated conventional P3HT:PCBM based OSCs with $MoO_3$ graded IZO as a function of MoO3 thickness. The OSC fabricated on the $MoO_3$ graded IZO anode showed a fill factor of 66.53%, a short circuit current of $8.121mA/cm^2$, an open circuit voltage of 0.592 V, and a power conversion efficiency of 3.2% comparable to OSC fabricated on ITO anode and higher than directly deposited $MoO_3$ on IZO film. We suggested possible mechanism to explain the high performance of OSCs with a $MoO_3$ graded IZO.