Novel buffer layers for improving the performance of polymer solar cells

Abstract

본 논문에서는 새로운 고분자 전해질 버퍼 층 및 금속 산화물 버퍼 층의 도입을 통해 광 생성된 전하의 수집을 더욱 원활히 하여 고분자 태양전지의 효율을 향상시키는 연구를 각각 진행하였다. 고분자 전해질을 이용한 실험에서는 버퍼 층의 도입을 통하여 내부 전기장을 조절하는 실험을 진행 하였다. 이 새로운 고분자 전해질을 ITO나 Al 전극 위에 도입하면, 활성 층과 전극 사이에 강한 전기 쌍극자의 형성을 통하여 내부 전기장에 변화를 줌으로써, 소자의 극성변환이나 효율향상을 가능하게 한다. 금속 산화물을 이용한 연구에서는 기존에 연구된 바 있는 금속 산화물에 비해 간단하며 효율적인, 바나듐을 이용한 금속 산화물 버퍼 층의 새로운 도입방법을 개발하였다. 또한, 생성된 바나듐 산화물 박막에 UV를 쬐어주는 시간에 따라, 바나듐 산화물 표면에서 산소 원자가 탈락하며, 그에 따른 에너지 준위의 변화가 나타나는데, 이를 통하여 전극 및 활성 층의 에너지 준위에 적합하도록 버퍼 층의 에너지 준위를 조절하는 것이 가능하며, 이를 통하여 기존의 PEDOT:PSS보다 더욱 뛰어난 효율을 거두는데 성공하였다. 본 논문에서 연구된 바나듐 산화물은 공정이 간단하며 재현성이 뛰어나, 소자 안정성을 저해하는 기존 PEDOT:PSS의 좋은 대안이 될 것이다.