| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2014년 봄 (05/15 ~ 05/16, 창원컨벤션센터) |
| 권호 | 20권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료(Optical Functional and Display Materials) |
| 제목 | Properties of flexible bulk heterojunction organic solar cells with Au nanoparticles dispersed in PEDOT:PSS buffer layer |
| 초록 | 최근 유기태양전지 (organic solar cell, OSC)에 대한 연구가 여러 연구자들에 의해 활발히 진행되고 있다. OSC는 용액 공정을 이용하여 저가격에 의해 쉽게 제조가 가능하고 휨성 대형 플라스틱 기판에 적용할 수 있는 등 여러 장점을 가지고 있다. 그러나 유기 활성층 재료가 갖는 작은 이동도로 인한 낮은 전력변환효율 (power conversion efficiency, PCE)과 안정성의 저하로 인해 상업적인 응용에 커다란 장애 요소가 되고 있다. 최근 OSC의 이러한 단점을 개선하기 위해 새로운 유기 반도체 물질의 개발, 활성층의 결정성 개선과 광흡수율 증대를 위한 금속 나노입자 (nanoparticles, NPs) 첨가 등을 통하여 특성개선에 어느 정도 진전을 이루고 있다. 본 연구에서는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfolnate) (PEDOT:PSS) 양극 버퍼층에 다양한 크기 (0, 10, 40 and 80 nm)의 금 나노입자를 첨가한 휨성 OSC 소자를 제작하고 전기·광학적 특성을 조사하였다. 활성층 유기 반도체 물질로는 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) and (6,6)-phenyl-C61 butyric acid methyl ester (PCBM) 고분자를 전자 도너와 엑셉터 물질로 각각 사용하였다. 최종적으로 PEN/ITO/PEDOT:PSS+Au NPs/P3HT:PCBM/LiF/Al 다층 구조의 휨성 OSC 소자를 스핀코팅 (spin coating)법과 열증착 (thermal evaporation)법을 이용하여 제작하였다. 제조된 버퍼층 용액(PEDOT:PSS+Au NPs)은 4000 rpm으로 약 60초간 스핀코팅법으로 ITO가 코팅된 PEN 플라스틱 기판 위에 막을 형성하였다. 연구 결과 최적의 나노입자 크기는 80 nm이며, 이 때의 휨성 OSC 소자 특성은 단락전류 밀도 (short circuit current density), 개방회로 전압 (open circuit voltage) 및 소자 충실인자 (fill factor) 값이 7.6 mA/cm2, 0.616 V과 58.9 %를 각각 나타내었다. 또한 유기태양전지 소자의 PCE값은 약 2.8 %가 얻어졌다. |
| 저자 | 박병민, 이상희, 조양근, 문세찬, 장호정 |
| 소속 | 단국대 |
| 키워드 | organic solar cells; Au nanoparticles; buffer layer; PEDOT:PSS; power conversion efficiency |
