유기반도체를 이용한 태양전지 연구
유기태양전지를 이용한 BIPV용 반투명 태양전지 연구
건물일체형 설비가 가능한 신재생 에너지 기술 중에서도 거의 무한한 청정에너지원으로 생각되고 있는 태양광 관련 기술은 태양에너지를 직접 전기 에너지로 변환시켜주는 태양전지를 기반으로 빛이 비치는 곳에서는 어디서나 전기를 얻을 수 있는 환경 친화적 에너지 기술이다. 건물 외벽 적용이 가능한 여러 태양전지 중에서도 유기 또는 유기/나노입자 하이브리드 태양전지는 대면적 플라스틱 기판에 프린팅 공정을 통해 태양전지를 제작할 수 있어서 다른 태양전지 기술보다 가격을 크게 낮출 수 있고, 유연성, 반투명성 등의 장점을 가지고 있어서 건물일체형 태양전지로의 응용으로 높은 가능성을 가지고 있다.
<그림 17> 유기 태양전지를 기반의 건물 일체형 태양전지 설치 예 (상상도)
반투명유기태양전지 제작을 위한 보유 기술 고도화 연구
1. 광활성층 최적화 기술 고도화.
- DIO, DPE, CN 등의 processing additive 적용 기술 최적화.
- 스핀코팅, 스프레이코팅, 닥터블레이드 등의 광활성층 코팅 기술 최적화.
- solvent annealing, thermal annealing 등의 광활성층 모폴로지 최적화.
2. 전하수송층 기 확보 기술 고도화.
- 다양한 HOMO, LUMO 에너지 레벨에 적용할 수 있는 다양한 전하수송층 기술 확보.
- 광활성층의 산화에 따른 수명저하를 방지하기 위한 non-oxide계열이 신규 전하수송층 연구.
3. 적층형 투명(또는 반투명)태양전지 제작을 위한 중간연결층 형성 기술 고도화.
- PEDOT:PSS와 PEI를 이용한 터널정션형 중간연결층 형성 기술 최적화.
- p-type/n-type oxide를 활용한 중간연결층 형성 기술 최적화.
정구조/역구조 태양전지 제작 및 성능분석.
1. Single junction 단위 소자 제작.
- 0.5 cm2 이하의 단위 소작 제작 및 성능 분석.
2. 정구조/역구조 태양전지 제작 성능분석.
- J-V/External Quantum Efficiency(EQE)/Internal Quantum Efficiency(IQE).
- Impedance Spectroscopy: Non-modulated IS, IMVS, IMPS.
- Charge Extraction Property: Charge Extraction Density
Photo CELIV를 통한 소자 내 전하 분산도 및 농도 분석.
- 소자내의 전하 수송 특성 분석 (charge mobility).
3. 광활성층 및 전하수송층 변화에 따른 소자의 성능 변화 및 투과율 변화에 대한 분석.
- 신규 합성 광활성층 물질 제작 조건 변화에 따른 소자의 성능 변화.
적층형 투명전지 제작 및 성능분석.
- 0.5 cm2 이하의 단위 소작 제작 및 성능 분석.
- 중간연결층 구성 및 성능 최적화.
- 신규 광활성층 물질을 활용한 정구조/역구조 적층형 태양전지 제작 및 성능분석.