나노구조 광활성층을 이용한 역방향 유기 태양전지 제작 및 특성 연구

Abstract

본 논문에서는 주기적인 나노구조를 가지는 광활성층을 이용한 역방향 유기태양전지의 특성을 연구하였다. 알루미늄은 일함수가 낮아 쉽게 산화되는 문제점에도 불구하고, 일반적으로 유기태양전지의 금속전극으로 사용된다. 이러한 문제점은 금속전극으로 금이나 은을 이용한 역방향 유기태양전지를 제작하여 해결 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 인듐 주석 산화물, 산화 아연, poly (3-hexylthiophene ) (P3HT) : indene-C60 bisadduct(ICBA), 산화 몰리브덴, 은의 층들로 이루어진 역방향 유기 태양전지를 제작하였다. 또한 빠르고 간단하며 저비용으로 약 25 nm의 해상도를 구현할 수 있다고 알려진 나노임프린트 리소그래피를 이용하여, 광활성층(P3HT:ICBA)에 주기적인 나노구조를 도입하였다. 나노구조 광활성층을 이용한 역방향 유기태양전지의 구동 특성은 나노구조가 없는 편평한 광활성층을 이용한 유기태양전지와 비교하였을 때, 단락 전류와 에너지 변환효율(Power conversion efficiency; PCE)이 향상된 것을 확인할 수 있다. 또한 나노구조 소자들의 전산모사된 반사 스펙트럼들과 측정을 통한 확산반사결과와 유사 하였으며, 여기서 특징적인 확산반사도가 감소한 파장 영역이 incident photon-to-electron conversion efficiency의 증가한 파장 영역과 겹치는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 주기적인 나노구조를 가진 광활성층은 빛 가둠과 흡수를 향상시켜 광전류와 증가로 이끌 수 있음을 확인 하였다.