ZnO 주형을 사용하여 액상증착법으로 제조한 TiO2 나노튜브 어레이를 가진 하이브리드 태양전지의 광기전력 성능

전문가 제언

○ 경제적이고 생산성이 높은 유기태양전지가 실리콘 태양전지 및 염료감응 태양전지에 대한 대안으로 높은 인기를 누리고 있다. 현재 너무 짧은 내구성과 5% 대의 낮은 에너지 변환효율이 상용화를 막고 있어 다양한 기술이 적극적으로 연구되고 있다. 유기태양전지에는 고분자 태양전지, 저분자계 박막태양전지, 유기무기 하이브리드 태양전지, 무기나노입자 증감 또는 양자점 증감 태양전지 등이 있다. 각 기술마다 특유의 장점이 있어 수년 내 10%대의 변환효율 달성은 무난하다고 생각된다.

○ 유기무기 하이브리드 태양전지는 공액고분자의 장점인 높은 생산성, 저렴한 재료비를 활용하며, 전자받게 무기산화물 반도체는 나노입자 크기 에 따른 띠 간격 조정으로 광흡수 범위의 확대를 기대할 수 있다. 전하분리 문제는 고분자 태양전지계의 벌크이종접합 활성층에 의해 해결책이 제시되었다. 트랩 등 전자수송 효율 문제 해결에는 일차원 구조의 나노튜브, 나노와이어, 나노로드의 고전도도 무기산화물이 연구되고 있다. 최근 용액가공이 가능하도록 기능화된 그라핀에 대한 밝은 전망과 탄소나노튜브의 용액가공 기술 향상으로 상당한 효율 향상이 보고되고 있다.

○ 본문에서 일본 Kyoto University의 S. Yoshikawa 교수 등은 광주과학기술원 나석인 등의 ITO 상에서 전해석출 ZnO 나노로드 주형을 이용한 졸-겔법에 의한 독창적인 TiO2 나노튜브 어레이 제조기술의 개량을 소개하였다. 이 기술은 TiO2 나노튜브 어레이를 한 단계의 LPD(액상증착) 평형반응기술에 의해 기판 상에 성공적으로 제조한 기술이다. 잘 정렬된 TiO2 나노튜브/나노로드 어레이는 전자받게와 전자의 수송을 돕는다.

○ 또 N719 염료에 의한 TiO2 표면개질은 P3HT:PCBM와 TiO2 사이의 계면 접촉 증진으로 전자주입을 촉진시켜 단락전류밀도(Jsc)를 5배 향상시켰다. 기판 상의 TiO2 나노튜브 어레이는 TiO2/N719/P3HT:PCBM/Au 구조의 하이브리드 태양전지 제조에 적합함이 밝혀졌다.

○ 광주과학기술원의 김동유 팀은 고전도도의 고분자 전극 개발로 경제적이고 유연한 ITO 없는 유기태양전지 개발과 활성층의 브러시 페인팅, 분무 증착법 개발로 유기태양전지 실용화에 가장 앞서나가고 있다.

저자

Susumu Yoshikawa et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2008

권(호)

92

잡지명

Solar Energy Materials and Solar Cells

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1445~1449

분석자

변*호

분석물

• ZnO 주형을 사용한 액상증착법으로 제조한 TiO2 나노튜브 어레이를 가진 하이브리드 태양전지의 광기전력 성능.pdf [307,060 byte]

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