유연 유기소자 제작을 위한 인쇄배선 전극의 전기적 특성 향상 연구
- Abstract
- indium-doped tin oxide (ITO) has been used as the transparent electrode for the optoelectronic devices owing to their low resistance and high transmittance. However, it is not suitable for application of large-area flexible device due to their poor mechanical property. So, printed metal grid are used as second electrode in order to improve the conductivity and flexibility of electrode.
In this research, to improve the mechanical properties, metal embedded flexible substrates with high conductivity and flexibility are fabricated. The Ag grid are printed by electrohydrodynamic (EHD) printing system. Ag nanopaste has been used as a formation of Ag gird. To prevent aggregation of nanoparticles, Ag nanoparticles are surrounded by dispersant such as unimolecular and polymer. The interface and microstructure of the Ag grid are controlled using Ar gas at high temperature (about 400 ℃). As a result, uniformity of the Ag grid are improved and pores are reduced. The resistivity of Ag grid is greatly reduced (3.26±(0.34)x10-6 Ωcm). The flexible organic solar cells with a structure of metal embedded PI (polyimde)/ ITO (20 nm)/ PEDOT:PSS/ P3HT:P PC60BM/ LiF/Al are fabricated. The power conversion efficiency (PCE) of flexible organic solar cell based on the metal embedded PI is 2.34% under AM 1.5 (1 sun) simulated illumination with an intensity of 100 mW/cm2, which is higher to the device based on glass substrate.
- Issued Date
- 2014
- Awarded Date
- 2014. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 대학원
- Department
- 대학원 고분자공학과
- Advisor
- 김주현
- Table Of Contents
- I. 서론 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
I-1. 연구 배경 및 목적 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
II. 이론적 배경 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5
II-1. 전극 인쇄 방법 ••••••••••••••••••••••••••••••• 5
II-1-1. Photolithography •••••••••••••••••••••••••••••••• 5
II-1-2. Screen printing ••••••••••••••••••••••••••••••• 6
II-1-3. Gravure printing ••••••••••••••••••••••••••••••• 6
II-1-4. Ink-jet printing •••••••••••••••••••••••••••••• 7
II-1-5. Electrohydrodynamic (EHD) printing ••••••••••••• 7
II-2. 금속 나노입자 •••••••••••••••••••••••••••• 10
II-2-1. 은 나노입자의 합성 •••••••••••••••••••••••••••••• 10
II-2-2. 은 나노페이스트 •••••••••••••••••••••••••••••• 11
II-3. 인쇄배선의 전기적 특성 향상방법 •••••••••••••••••• 13
II-3-1. 전기적 특성 이론 ••••••••••••••••••••••••••••• 13
II-3-2. 소결 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14
II-3-2-1. 열적인 소결 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 16
II-3-2-2. 광 소결 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 16
II-3-2-3. 마이크로파 소결 •••••••••••••••••••••••••••• 17
II-3-2-4. 전기적 소결 ••••••••••••••••••••••••••••••• 18
II-3-2-5. 상온 소결 ••••••••••••••••••••••••• 19
II-4. 유연 유기 태양전지 ••••••••••••••••••••••••••••••• 20
II-4-1. 유연 유기 태양전지 연구동향 ••••••••••••••• 20
II-4-2. 유연 유기 태양전지 특성에 영향을 주는 요소 •••• 21
II-4-3. 유연 유기 태양전지 구동 원리 •••••••••••••• 26
II-4-3-1. 태양전지 효율••••••••••••••••••••••••••••••• 26
II-4-3-2. 단락 전류(Jsc)••••••••••••••••••••••••••••••• 27
II-4-3-3. 개방 전압(Voc)••••••••••••••••••••••••••••••• 27
II-4-3-4. 곡선 인자(FF)••••••••••••••••••••••••••••••• 28
II-4-3-5. 최대 출력전류와 최대 출력전압(Imax, Vmax)•••••28
II-4-3-6. 전류-전압 곡선(I-V curve) ••••••••••••••• 28
III. 실험방법 •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 31
III-1. Electrohydrodynamic printing 방법 •••••••••••••• 31
III-2. 은 나노 입자 소결 방법 •••••••••••••••••••••••34
III-3. 유연 배선 함몰 기판 제작 ••••••••••••••••••••••• 36
III-4. 유연 유기 태양전지 제작 •••••••••••••••••••••••• 40
Ⅳ. 결과 및 고찰•••••••••••••••••••••••••• 43
Ⅳ-1. Electrohydrodynamic (EHD) 인쇄배선 형성 평가
•••••••••••••••••••••••••••••••••• 43
Ⅳ-2. 은 나노입자 소결 분위기에 따른 특성 평가 •••••••••• 47
Ⅳ-2-1. 대기에서 은 나노입자의 소결 ••••••••••••••• 47
Ⅳ-2-2. Ar 분위기에서 은 나노입자의 소결 ••••••••••• 53
Ⅳ-3. 배선 함몰 전극 기판 특성평가 •••••••••••••••••• 58
Ⅳ-4. 유연 유기 소자 결과 ••••••••••••••••••••••••••••• 60
Ⅴ. 결론 ••••••••••••• 65
References •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 67
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