Effect of organic small-molecule electrolytes as the cathode buffer layer on the photovoltaic properties of polymer solar cells
- Alternative Title
- 유기 저분자 전해질이 포함된 고분자 태양전지의 광전효과에 대한 연구
- Abstract
- 현재 전 세계적으로, 고갈되는 화석연료 자원확보 경쟁 및 고유가의 지속으로 에너지 공급방식 다양화의 필요성과 청정에너지 비중 확대의 중요성 증대 등에 따라 신재생 에너지 개발의 필요성은 점점 증가하고 있다. 특히, 신재생 에너지 중 태양광 에너지는 지속 가능한 에너지로써 더욱 주목을 받고 있다. 이러한 태양광 에너지를 사용하는 고분자 태양전지는 현재 낮은 효율과 수명을 가지고 있지만, 유연하고 가벼우며 저가 생산 공정이 가능하여 많은 곳에 적용할 수 있다는 잠재력을 가져 많은 관심을 받고 있다. 고분자 태양전지의 효율을 올리는 방법으로 conjugated polymers 또는 small molecule electrolytes를 ZnO와 Active Layer 사이에 도입하는 공정이 있다.
본 논문에서는 새로운 organic small-molecule electrolytes를 합성하여 음극 소재로써 ZnO와 Active Layer 사이에 도입하여 효율상승을 기대하였다.
- Issued Date
- 2018
- Awarded Date
- 2018.2
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 고분자공학과
- Advisor
- 김주현
- Table Of Contents
- Chapter 1. Introduction 1
Ⅰ-1. Motivation 1
Ⅰ-2. Polymer solar cells 2
Ⅰ-2-1. Definition 2
Ⅰ-2-2. Advantages 2
Ⅰ-2-3. Disadvantages 2
Ⅰ-3. Mechanism of polymer solar cells 3
Ⅰ-3-1. Exciton generation and diffusion 3
Ⅰ-3-2. Exciton dissociation 3
Ⅰ-3-3. Charge transport 3
Ⅰ-4. Parameters of polymer solar cells 5
Ⅰ-4-1. Short-circuit current (Jsc) 5
Ⅰ-4-2. Open-circuit voltage (Voc) 5
Ⅰ-4-3. Fill factor (FF) 5
Ⅰ-4-4. Power conversion efficiency (PCE) 6
Ⅰ-5. Metal-semiconductor contact 8
Ⅰ-6. Space charge limited current (SCLC) 10
Chapter Ⅱ. A Simple Approach to Fabricate an Efficient Inverted Polymer Solar Cell with a Novel Small Molecular Electrolyte as the Cathode Buffer Layer 11
Ⅱ-1. Introduction 11
Ⅱ-2. Experiment Section 14
Ⅱ-2-1. Materials 14
Ⅱ-2-2. Synthesis of 1,1'-bis(4-hydroxypropyl)-[4,4'-bipyridine]-1,1'-diium bromide (V-OH) 15
Ⅱ-2-3. Measurements 16
Ⅱ-2-4. Fabrication of PSCs 17
Ⅱ-2-5. Fabrication of electron-only devices 17
Ⅱ-3. Results and Discussion 18
Ⅱ-3-1. Photovoltaic properties 18
Ⅱ-3-2. Work function 21
Ⅱ-3-3. Electron mobility 23
Ⅱ-3-4. Surface properties 25
Ⅱ-4. Conclusion 27
Chapter Ⅲ. Properties of inverted polymer solar cells based on novel small molecular electrolytes as the cathode buffer layer 28
Ⅲ-1. Introduction 28
Ⅲ-2. Experiment Section 30
Ⅲ-2-1. Materials 30
Ⅲ-2-2. Synthesis of organic small molecule electrolytes 31
Ⅲ-2-2-1. Synthesis of N,N,N,N,N,N-hexakis(2-hydroxyethyl)butane-1,4-diaminium bromide (C4) 31
Ⅲ-2-2-2. Synthesis of N,N,N,N,N,N-hexakis(2-hydroxyethyl)hexane-1,6-diaminium bromide (C6) 31
Ⅲ-2-3. Measurements 32
Ⅲ-2-4. Fabrication of PSCs 33
Ⅲ-2-5. Fabrication of electron-only devices 33
Ⅲ-3. Results and Discussion 34
Ⅲ-3-1. Photovoltaic properties 34
Ⅲ-3-2. Work function 40
Ⅲ-3-3. Electron mobility 42
Ⅲ-3-4. Surface properties 44
Ⅲ-4. Conclusion 46
Chapter Ⅳ. Investigation of the effect of 2,6-pyridinedimethanol as the cathode buffer layer on the photovoltaic properties 47
Ⅳ-1. Introduction 47
Ⅳ-2. Experiment Section 49
Ⅳ-2-1. Materials 49
Ⅳ-2-2. Measurements 50
Ⅳ-2-3. Fabrication of PSCs 51
Ⅳ-2-4. Fabrication of electron-only devices 51
Ⅳ-3. Results and Discussion 52
Ⅳ-3-1. Photovoltaic properties 52
Ⅳ-3-2. Work function 55
Ⅳ-3-3. Electron mobility 57
Ⅳ-4. Conclusion 59
References 60
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