AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide)는 기존의 LCD, OLED, 광센서, 유기태양전지 등의 투명전극에 널리 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 대체하기 위한 물질로 주목받고 있다. 본 연구에서는 유기태양전지의 투명 전극으로 많이 사용되는 ITO 를 대체하기 위해 원자층 증착(ALD) 공정의 저온 선택적 증착 특성을 이용하여 유연성 폴리머인 PEN 기판상에 AZO 투명전극을 직접 패턴방식으로 제조하고, 그 투명전극의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 전기적, 광학적 특성 결과들로부터 원자층 증작공정의 저온 선택적 증착 특성을 통해 형성된 AZO 투명전극의 유기태양전지로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
The organic binder-free paste for dye-sensitized solar cell (DSSC) has been investigated using peroxo titanium complex. The crystal structure of $TiO_2$ nanoparticles, morphology of $TiO_2$ film and electrical properties are analyzed by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Electrochemical Impedance Spectra (EIS), and solar simulator. The synthesized $TiO_2$ nanopowders by the peroxo titanium complex at 150, 300, $400^{\circ}C$, and $450^{\circ}C$ have anatase phase and average crystal sizes are calculated to be 4.2, 13.7, 16.9, and 20.9 nm, respectively. The DSSC prepared by the peroxo titanium complex binder have higher $V_{oc}$ and lower $J_{sc}$ values than that of the organic binder. It can be attributed to improvement of sintering properties of $TCO/TiO_2$ and $TiO_2/TiO_2$ interface and to formation of agglomerate by the nanoparticles. As a result, we have investigated the organic binder-free paste and 3.178% conversion efficiency of the DSSC at $450^{\circ}C$.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제17권3호
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pp.134-138
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2016
The fullerene solar cells are becoming a feasible choice due to the advanced developments in donor materials and improved fabrication techniques of devices. Recently, sufficient optimization and improvements in the processing techniques like incorporation of solvent vapor annealing (SVA) with additives in solvents has become a major cause of prominent improvements in the performance of organic solar cell-based devices . On the other hand, the challenge of reduced open circuit voltage (Voc) remains. This study presents an approach for significant performance improvement of overall device based on organic small molecular solar cells (SMSCs) by following a two step technique that comprises thermal annealing (TA) and SVA (abbreviated as SVA+TA). In case of exclusive use of SVA, reduction in Voc can be eliminated in an effective way. The characteristics of charge carriers can be determined by the measurement of transient photo-voltage (TPV) and transient photo-current (TPC) that determines the scope for improvement in the performance of device by two step annealing. The recovery of reduced Voc is linked with the necessary change in the dynamics of charge that lead to increased overall performance of device. Moreover, SVA and TA complement each other; therefore, two step annealing technique is an appropriate way to simultaneously improve the parameters such as Voc, fill factor (FF), short circuit current density (Jsc) and PCE of small molecular solar cells.
The most important parameter of organic molecules for energy harvesting application focuses mainly on their band gap (HOMO-LUMO). In this report, we synthesized differently substituted 1,3,5-triazine based organic molecule which on future processing can be used in organic electronics like solar cells and OLED's. The energy gap of the synthesized novel analogue was calculated using cyclic voltammetry, UV-Visible spectroscopy and compared with density functional theory (DFT) studies.
The trans-$A_2B_2$ porphyrin and Ni-porphyrin derivatives were synthesized by Suzuki coupling of bromoporphyrin with arylborate as a key step. The band gaps of those complexes were measured from their absorption, emission and cyclic voltammetric data. All the LUMO energy level of porphyrin derivatives is lower than that of P3HT, and the HOMO energy level is evaluated higher than the HOMO of PCBM.
결정질 태양전지는 태양전지 시장에 큰 서막을 장식하였다. 현재 여러 종류의 태양전지 기술들이 많이 나오고 있지만 결정질 태양전지는 변환 효율이 좋고 신뢰성이 높아서 높은 시장 점유율을 차지하고 있다. 하지만 응용 분야가 적고 기판 가격이 비싸다는 단점이 있다. 현재에는 응용분야 개선을 위하여 Flexible solar cell에 대한 연구가 활발하다. Flexible solar cell에 상부전극은 결정질 태양전지에서 사용되는 Ag나 Al 전극 대신 TCO 종류의 일종인 ITO를 많이 사용한다. Flexible Solar cell은 Organic Solar cell과 Amorphous Solar Cell 두 가지 범주를 가지고 있다. 본 연구에서는 Amorphous Solar Cell의 전극에 사용되는 ITO의 온도 Stress에 따른 특성을 연구함으로써 Engineer의 근본적인 이슈인 저비용, 고효율에 초점을 맞추어 소자특성을 확인해 보도록 한다. Glass에 E-beam evaporation 장비를 이용하여 ITO를 증착하였고 제작된 소자를 200, 250, 300, 350$^{\circ}C$의 온도변수를 두어 1시간동안 Annealing 하였다. 각 Annealing 온도에 따른 Sheet resistivity,와 visible 영역의 transmittant를 측정하였다. visible영역에서의 transmittant는 Annealing 200$^{\circ}C$에서 300$^{\circ}C$로 온도가 증가함에 따라 transmittant는 증가하다가 350$^{\circ}C$에서 감소하였다. Sheet resistivity의 경우 Annealing 200$^{\circ}C$에서 300$^{\circ}C$로 온도가 증가함에 따라 ITO의 Sheet resistivity가 줄어들다가 350$^{\circ}C$에서 증가하였다. 300$^{\circ}C$로 Annealing한 ITO가 가시광선 영역에서 transmittant가 가장 높은 80%로 측정 되었다. Sheet resistivity역시 300$^{\circ}C$로 Annealing한 ITO가 8${\Omega}/{\Box}$로 가장 낮았다. Annealing 온도가 ITO의 electrical 특성과 optical 특성에 변화를 주었음을 알 수 있었다. Resistivity가 낮은 ITO 전극으로 박막 셀을 제작한다면 좋은 효율을 얻을 수 있을 거라 생각된다.
페로브스카이트 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지를 대체하는 차세대 태양전지로서, 페로브스카이트 구조를 가진 유-무기 하이브리드 물질을 광 활성층으로 사용하는 태양전지 소자로 고효율, 저가의 용액 공정 및 저온 공정에 유리한 장점들을 가지고 있으며 지난 10년간 빠른 효율 향상을 보여주었다. 이러한 페로브스카이트 태양전지의 상용화 과정에서 대면적 코팅 방법에 대해서 연구개발이 진행되어야 한다. 대면적 페로브스카이트 태양전지 대면적 코팅 방법 중 하나로 슬롯-다이 코팅방법에 대해서 연구 진행하였다. 메니스커스를 이용하여 기판 위를 지나가며 용액을 코팅하는 방법으로 3D printer에 메니스커스를 장착하여 코팅을 할 수 있도록 하였다. 코팅 시 작용하는 변수로는 bed 온도, coating speed, N2 blowing간격, N2 blowing 높이, N2 blowing세기등이 있으며 이를 조절하여 페로브스카이트 흡수층을 제작 진행하였으며, 대면적 소자 제작을 위한 코팅 조건을 최적화 하였다.
PEMS (printed electro-mechanical system) is fabricated by means of various printing technologies. Passive and active components in 2D or 3D such as conducting lines, resistors, capacitors, inductors and TFT, which are printed with functional materials, can be classified in this category. And the issue of PEMS is applied to a R2R process in the manufacturing process. In many electro-devices, the vacuum process is used as the manufacturing process. However, the vacuum process has a problem: it is difficult to apply toa continuous process as a R2R printing process. In this paper, we propose an ESD (electro static deposition) printing process has been used to apply an organic solar cell of thin film forming. ESD is a method of liquid atomization by electrical forces, anelectrostatic atomizer sprays micro-drops from the solution injected into the capillary, with electrostatic force generated by electric potential of about tens of kV. ESD method is usable in the thin film coating process of organic materials and continuous process as a R2R manufacturing process. Therefore, we experiment the thin films forming of PEDOT:PSS layer and Active layer which consist of the P3HT:PCBM. The result of experiment, organic solar cell using ESD thin film coated method is occurred efficiency of about 1.4%. Also, the case of only used to ESD method in the active layer coating is occurred efficiency of about 1.86% as the applying a spin coating in the PEDOT:PSS layer. We can expect that ESD method is possible for continuous process to manufacture in the organic solar cell or OLED device.
Dye-sensitized solar cell(DSSC) have been considered one of the promising alternatives to conventional solar cells, because of their low cost, easy fabrication and relatively high energy conversion efficiency. However, although the cell offers reasonable efficiency at least 11%, the use of a liquid electrolyte placed technological challenges for achieving the desired durability and operational stability of the cell. In order to prevent or reduce electrolyte leakage considerable efforts have been made, such as p-type semiconductor or organic hole-transport material that better mechanical properties and simple fabrication processes. In this work, we synthesized solid-state electrolyte containing LiI and KI metal salt with starting materials of poly ethylene oxide to substitute liquid electrolyte enhance the ionic conductivity and solar conversion efficiency. Li+ leads to faster diffusion and higher efficiency and K+ leading to higher ionic conductivity. The efficiency of poly ethylene oxide/LiI system electrolyte is 1.47% and poly ethylene oxide/potassium electrolyte is 1.21%. An efficiency of 3.24% is achieved using solid-state electrolyte containing LiI and KI concentrations. The increased solar conversion efficiency is attributed to decreased crystallinity in the polymer that leads to enhanced charge transfer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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