N형 유기버퍼층으로서 DMDCNQI를 사용한 유기태양전지의 제작 및 특성에 관한 연구
Studies on the characteristics and fabrication of organic photovoltaic cells using DMDCNQI as n-type organic buffer layer
- 주제(키워드) 유기태양전지 , 버퍼층 , DMDCNQI
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 오세용
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046606
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
유기박막태양전지는 유기재료의 우수한 가공성, 경량성과 함께 roll to roll 대면적 박막제작공정 기술이 개발되면서 차세대 태양전지로 주목 받고 있다. 유기박막태양전지에서 높은 효율을 얻기 위해서는 광활성층과 금속전극 계면의 접촉저항개선이 필수적인데 현재 자기조립단분자막, LiF층의 삽입, 버퍼층삽입 등의 연구가 진행중이다. N형 버퍼층으로는 주로 무기산화물계열이 개발되고 있지만 공기중에서 O2를 흡수하여 낮은 전도도를 나타내는 문제를 개선하고, 유기태양전지의 유연한 장점을 극대화하기 위해 새로운 n형 유기 버퍼층의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 전하착체화합물이며, n형 유기 버퍼층으로서 사용된 DMDCNQI가 활성층으로 P3HT:PCBM을 사용한 유기박막태양전지의 성능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/DMDCNQI/metals 구조로 소자를 제작하고, 최적화된 성능을 나타내는 금속과 DMDCNQI의 열증착 조건을 확인하였다. 또한 dipping 공정으로 DMDCNQI를 제작하여 완전 용액공정으로서 유기태양전지소자의 활용 가능성을 분석하였다. 최대 소자의 성능은 DMDCNQI를 0.5 Å/s 로 30 Å 증착하고, 금속전극을 LiAl로 사용하였을 때 10.062 mA/cm2의 높은 단락전류밀도와 0.6062 V의 개방전압, 0.5567의 곡선인자, 3.40%의 광변환효율을 나타내었다. 이 같은 태양전지 성능 증가는 DMDCNQI/금속 계면에서 금속종류에 따른 DMDCNQI의 진공준위 변화, 접촉저항감소효과, 고 전도성을 갖는 전하착체화합물 생성 등으로 분석되었다.
more초록/요약
Various metals for the cathode electrode of organic electronic device have been used in order to improve carrier injection and contact resistance etc. However, metal electrodes have some disadvantages such as rough surface, interfacial durability and unsuitable workfunction. In the present work, we have fabricated organic photovoltaic cell consisting of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/DMDCNQI/metals. The dimethyldicyanoquinonediimine(DMDCNQI) compound was used as an organic n-type charge transfer material between cathode electrode and organic active layer to improve contact resistance and electron transport ability. The prepared device shows high short-circuit current density of 10.062 mA/cm2 and maximum power conversion efficiency of 3.40%.
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