신규 전자 수송층을 활용한 역 구조 유기태양전지의 산화안정성 및 광전변환효율의 향상에 관한 연구
The studies on the air stability and power conversion efficiency of the inverted organic photovoltaic cells using novel electron transport layers
- 주제(키워드) 도움말 역 구조 유기태양전지
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 오세용
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000053408
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약 도움말
유기 태양전지에서 버퍼층의 역할을 태양전지의 효율을 높이는데 있어서 매우 중요하다. 버퍼층은 크게 p형과 n형 버퍼층으로 나뉘며 p형은 PEDOT:PSS, MoO3, WO3, n형[1,2]은 LiF, Ca, Mg, TiO2, ZnO 가 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 신규 n형 버퍼층(ETL: electron transport layer)를 태양전지의 기본구조(ITO가 양극으로 사용되는 구조) 및 역 구조 (ITO가 음극으로 사용되는 구조)에 적용하여 유기태양전지의 산화안정성 및 광전변환효율의 향상을 도모 하였다. 기본구조에서는 DMDCNQI와 TiOx가 n형 더블 버퍼층으로 사용되었으며 역 구조에는 신규 물질인 ytterbium (Yb)가 ETL로 사용되었다. 기본 구조의 태양전지가 갖는 산화안정성 문제[3,4]가 더블 버퍼층의 효과로 인해 크게 개선됨과 동시에 곡선인자(FF:fill factor)의 향상으로 인한 광전변환효율의 향상도 관찰되었다. 역 구조에서 사용된 Yb 역시 역 구조가 갖는 산화 안정성의 장점과 더불어 Yb의 물리적 성질에 의한 단락전류와 FF의 개선이 관찰되었다. 본 논문에서는 연구에 사용된 ETL의 물리적 화학적 분석을 통하여 태양전지의 효율 및 산화안정성이 향상되는 메커니즘을 규명하는 것에 초점을 두었다.
more초록/요약 도움말
The electron transport (ETL) layer improves power conversion efficiency (PCE) in organic photovoltaic cells (OPVs) as it helps to form ohmic contact between the active layer and the cathode metal. Here, we introduce ytterbium (Yb) as an n-type buffer layer in inverted OPVs where Yb is directly evaporated on indium tin oxide (ITO). The PCE of the inverted OPVs composed of ITO/Yb/P3HT:PCBM/MoO3/Ag reaches up to 4.3% recording 71% of fill factor (FF) in 1 Sun irradiation and over 80% of its original PCE is retained in 30 days. The results indicate that Yb in inverted structure is vastly superior to other n-type buffer layers as it improves most parameters (short circuit current, FF and PCE) of OPVs. Furthermore, the conventional structure composed of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/TiO2/DMDCNQI has been analyzed. It turns out that the structure of double buffer layers is effective by improving PCE and air stability in similar manner to the inverted OPV with Yb. In this report, we will discuss how ETLs function physically and optically in the inverted OPVs and conventional OPVs, making it a promising candidate for realizing simultaneous high PCE and good air stability.
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