P3HT/PCBM 물질의 이종접합으로 이루어진 유기 태양전지의 후열처리에 따른 효과 연구

Abstract

본 연구에서는 휘어짐과 공정가격의 문제점을 해결하기 위한 태양전지로서 고분자 태양전지 (OPV cell: Organic Photovoltaic cell)를 제시하였다. Donor 역할의P3HT와 acceptor 역할의PCBM 나노 입자를 특정 용매에 녹여 ITO가 코팅된 glass 기판 위에 스핀 코팅 방법을 이용하여 제작하였다. 완성된 소자들을 각각 다른 시간의 간격으로 열처리를 함으로써 열처리에 따른 특성변화를 분석하였다. 스핀 코팅에 의해 형성되는 박막의 두께는 합성용액의 농도와 스핀 코팅의 회전 속도를 제어하여 조절 할 수 있었고, 스핀 코팅 공정을 통해 제작 하기 때문에 간단하게 제작이 가능하다. 후열처리된 소자의 전류-전압 곡선 특성에서는 암 상태와 광 상태에서 각각 다이오드 특성이 나타나는 것을 확인 할 수 있었고, 후열처리 하지 않은 소자의 I-V곡선과 비교한 결과 후열처리를 하지 않는 소자가 불안정한 I-V 곡선을 나타나는 것을 확인 하였다. 이를 통해 후열처리가 태양전지 I-V 곡선의 특성을 나타내는데 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 또한 각각 다른 시간의 간격으로 후열처리된OPV 소자의 여러 물성 측정을 통해 각각 다른 I-V곡선이 나타나는 것을 확인 하였다. 이러한 결과들은 고분자 물질의 간단한 스핀 코팅 공정을 통해 박막 형태로 제작한 고분자 태양전지 소자가 차세대 태양전지 소자로써 활용이 가능하며, 간단하고 저가의 공정을 통해 공정 시간과 비용을 단축 할 수 있는 소자 제작이 가능함을 보여주었다. 또한 물성 특성을 분석함으로써 태양전지 원리를 이해하여 유기 태양전지의 신뢰성을 높일 수 있는 가능성을 보여주었다.