용액 공정을 통한 그래핀 양자점 삽입형 유/무기 하이브리드 태양전지 제작

김영준; 박병남

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김영준 (홍익대학교) 박병남 (홍익대학교)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제19권 제6호

발행연도: 2018.6

수록면: 646 - 651 (6page)

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최근 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 완충 층으로 삽입하여 광 전환 효율을 향상시킨 많은 연구결과들이 보고되었다. 그래핀 양자점은 그래핀 단일 층이 여러 겹 쌓여서 구성된 수 나노미터 크기의 물질로, 양자 제한 효과에 의한 밴드갭 조절이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 대부분의 그래핀 양자점을 활용한 연구에서 레이저 분쇄나 수열 처리 등과 같은 복잡하고 접근성이 떨어지는 용액 공정들이 박막 형성에 사용되고 있다. 본 연구에서는 Indium tin oxide(ITO)/TiO₂/Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)/Al 구조로 구성된 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 단순한 초음파 처리를 통해 용매에 분산시켜 박막 공정에 사용하였음에도 불구하고, 단락 전류를 1.26×10<SUP>-5</SUP> A/cm²에서 7.46×10<SUP>-5</SUP> A/cm²으로, 곡선인자(Fill factor)를 0.27에서 0.42로 향상된 결과를 확인하였다. 이러한 결과를 트랜지스터 구조의 소자를 활용한 전기적 성질 확인과 순환 전압-전류법을 통한 에너지 레벨 분석 및 가시광 흡수 스펙트럼 분석 등을 통하여 고찰하였다. 본 연구 결과를 통해 그래핀 양자점 용액 공정이 복잡한 처리 공정 없이도, 보다 폭넓게 활용 가능할 것으로 예상된다.

#Buffer Layer #Graphene Quantum Dot #Interface #Photovoltaics #P3HT #Solar Cell #TiO₂

참고문헌 (17)

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Graetzel, Michael, et al., Materials interface engineering for solution-processed photovoltaics., Nature, 488.7411 (2012): 304. de Freitas, Jilian Nei, Joao Paulo de Carvalho Alves, and Ana Flavia Nogueira., Hybrid Solar Cells: Effects of the Incorporation of Inorganic Nanoparticles into Bulk Heterojunction Organic Solar Cells., Nanoenergy. Springer, Cham, 2018. 1-68. Reeja-Jayan, B., and A. Manthiram., Influence of polymer?metal interface on the photovoltaic properties and long-term stability of nc-TiO2-P3HT hybrid solar cells., Solar Energy Materials and Solar Cells, 94.5 (2010): 907-914. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2010.01.021 Shoaee, Safa, et al., Acoustic enhancement of polymer/ZnO nanorod photovoltaic device performance., Advanced materials, 26.2 (2014): 263-268. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201303304 Baran, Derya, et al., Reducing the efficiency?stability ?cost gap of organic photovoltaics with highly efficient and stable small molecule acceptor ternary solar cells., Nature materials, 16.3 (2017): 363.

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