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유기 태양전지의 밀봉을 위한 금속합금 함유 자외선 경화 유기/무기/하이브리드 나노복합체의 합성 및 가스차단 특성

전문가 제언: ○ 유기 고분자 태양전지는 저원가, 고생산성, 휘어질 수 있는 유연성 그리고 경량 등의 장점이 있다. 유기 고분자 태양전지는 5% 근처의 효율로 휴대용 기기에의 응용 가능성이 미국과 독일의 Konarka Technologies Inc. 연구팀에 의해 가시화됨에 따라 연구열기가 뜨겁다. 그러나 짧은 수명이 실용화에 지장을 주고 있어 지금까지 효율향상에 중점을 두었던 연구가 수명 향상에도 관심을 기울이게 되었다.

○ 유기 고분자 태양전지는 증발 증착으로 제조한 미세기포 함유 알루미늄 전극이 대기 중의 산소, 습기 그리고 고분자와도 반응하는 것이 밝혀졌다. 또한 투명 전도성 ITO의 화학적 열화로 인듐이 반대쪽 알루미늄 전극까지 투과되는 것도 분석기술 발전에 의해 밝혀졌다. 열화에 안정성 있는 P3HT가 상업용으로 채택되었으나 더욱 산소와 습기에 안정성 있는 폴리(3-카복시디티오펜)(P3CT)가 연구되고 있다. 다만 후자는 열분해 가공에 약 200℃를 필요로 하여 가공 기술 상 조정이 필요하다.

○ 가장 안전한 대책으로 대기 중의 산소 및 습기에 대한 차단막이 필요하여 유연성 있는 기판에서 무기질 SiOx와 PEN 또는 PET 필름의 교호 다층 가스 차단막이 사용되기도 하였다. 유기 태양전지의 경우 두꺼운 알루미늄 후면판과 에폭시 밀봉의 유리 전면판에 의해 캡슐화된 기술이 보고되었으나 너무 강성이 커서 문제가 되었다. 최근 Konarka사의 상업화에는 따라서 유연성 있는 밀봉기술이 이용된 것으로 알려졌다.

○ 본문에서 저자들은 아크릴 수지/에폭시 수지/실리카/인바로 된 새로운 자외선 경화 유기/무기 하이브리드 나노접착체를 성공적으로 합성하여 유기 태양전지 밀봉에 적용한 내용을 보고하고 있다. 시험대상 유기 태양전지는 ITO 유리/PEDOT/P3HT:PCBM/LiF/Al의 기본 구조를 하고 있다. 이 접착제는 우수한 가스차단 성능, 중간 정도의 접착력, 낮은 수축, 양호한 열안정성 그리고 빠른 경화속도를 갖고 있음이 보고되었다.

○ 이 실험실적 나노복합 접착제가 효과적으로 대기 중의 산소 및 습기의 전지 내 침투를 저지하여 태양전지의 수명을 연장하였다. 이 기술이 금후 유기 고분자 태양전지의 상용화를 앞당기는 계기가 되기를 바란다.

저자: Chen-Ming Chen, Ming-Hua Chung, Tsung-Eong Hsieh, Mark O. Liu, Jen-Lien Lin, Wei-Ping Chu, Rong-Ming Tang, Yu-Sheng Tsai, Fuh-Shyang Juang
자료유형: 학술정보

원문언어: 영어
기업산업분류: 화학·화공