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PPHT:ZnO 및 염료감응 PPHT:ZnO 박막 기반의 태양전지

전문가 제언: ○ 유기 고분자 태양전지의 현재 에너지 변환효율은 염료감응 태양전지(DSSC)의 약 반인 5%대에 머물고 있다. 그러나 스핀 코팅과 같은 용액 가공에 의한 높은 생산성을 기대할 수 있고, 유연성 있는 기판을 사용할 수 있으며 휘발성 전해질에서 연유되는 문제가 없다. 따라서 DSSC보다 더욱 염가가 기대되어 휴대전화기와 같은 유비쿼터스 시대에 적합한 경제적 전력공급원을 만들기 위한 연구가 활발하다.

○ 유기고분자 태양전지는 전자주개용 전도성 공액 고분자와 전자받개용 풀러렌 혹은 풀러렌의 가용성 유도체와의 상호침투네트워크(IPN)인 벌크이종접합 기술로 현재의 효율까지 향상되었다. 그러나 현재의 활성층은 태양광의 전파장을 이용할 수 없어 흡수파장의 확장을 위한 탠덤전지 연구 등에서 한국 학자들이 큰 성과를 보이고 있다. 여기자 분리 및 전하이동의 효율을 더 높이고, 좀 더 장파장 흡수영역을 갖기 위해 나노크기의 전자받개 무기결정 이용 연구가 뜨겁다.

○ 본문은 DSSC에 사용되던 보다 장파장의 흡수영역을 가진 알리자린 염료를 광흡수 증감제뿐만 아니라 전자받개용으로 경제적 전자받개인 ZnO와 병용하고, 공액고분자로 PPHT를 사용한 연구를 소개하고 있다. 저자인 인도 JNV 대학의 G.D. Sharma 교수는 폴리-3-페닐히드라존 티오펜(PPHT) 고분자를 태양전지에 이용하기 위한 연구를 1998년, 1999년에 보고하였다. 본문은 PPHT 연구의 클라이맥스가 되는 내용이다.

○ 알리자린 염료를 PPHT:ZnO 유무기 하이브리드 복합체에 사용한 PPHT:염료: ZnO의 나노복합체는 백색광 조명 시 광흡수, 여기자 분리 그리고 광전류를 크게 향상시켰다. 무기 나노결정인 ZnO의 PPHT 내 함량 45%에서 형광 소멸과 단락전류의 극적인 향상이 관찰되었다.

○ 이 전지의 열풀림 처리는 조명 하 파워변환효율의 큰 상승을 일으켰고 광흡수도 더욱 커지고 흡수파장이 장파장역으로 확대되었음도 소개되었다. 박막 제조에 사용된 용매가 형광 소멸(여기자 분리)과 효율에 큰 영향을 미치는 것도 보고되었다. 총괄 효율은 아직 미미하나 염료와 무기 나노결정을 함께 전자받개로 병용한 착상은 유망한 방향이다.

저자: G.D. Sharma et al
자료유형: 학술정보