유기박막 태양전지 주개용 탄소나노튜브 복합체

전문가 제언

○ 여러 신재생에너지 기술 중 실리콘 태양전지를 위주로 한 광전지 기술이 유력한 대안으로 등장한 지 오래되었으나 발전단가가 높은 실리콘 태양전지는 여러 유형의 박막태양전지 개발을 촉발시켰다. 현재 화석연료 사용 발전단가와 비슷해진 CdTe 태양전지 등이 실용화되기 시작하였다. 이보다 더 낮은 재료가격과 훨씬 높은 생산성 전망을 가진 유기박막 태양전지는 10% 변환효율 및 10년 정도의 옥외수명 달성 시 휴대용기기의 전원 및 의류 전원 등 유비쿼터스시대의 총아가 될 것이다.

○ 유기박막 태양전지의 또 다른 목전 과제의 하나는 최고의 원가부담과 굽힘 특성이 부족한 인듐주석산화물(ITO) 투명전극의 대체이다. 탄소나노튜브(CNT)의 높은 전기전도도가 이 목적에 적극적으로 활용되고 있는데 2008년 보고된 광주과학기술원의 김동유, 김석순, 나석인 등의 연구가 유명하다. 최근 그래핀이 합성기술의 발전으로 경쟁되는 추세이다.

○ 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 등 CNT의 일차원적 구조특성을 벌크이종접합에서 플러렌(C60) 대신에 받개로 사용하여 전자수송 특성을 향상시키려는 연구가 활발하다. 2008년 CNT의 분산문제를 초음파 및 최적 용매 사용에 의해 해결하고 여러 유형의 CNT를 받개로 사용한 광전특성 연구는 P3HT에 CNT 비첨가 경우보다 3자리 수 PCE를 향상시켰으며 5wt% 함량 시 CNT 유형과 관계없이 최고를 보였다. 최근 반도체성 SWNT의 가시광선 여기에 의한 직접 발광현상이 주목을 끌고 있다.

○ 이 글은 금후 원가가 낮아질 CNT를 전자받개로 사용하기 위한 기초연구인데 CNT의 우수한 전자 수송능력과 C60의 우수한 전자받개 능력을 조합하여 이상적 받개 복합체 제조연구를 소개하고 있다. 여기서 전도성 고분자는 사용하지 않고 C60-CNT 용액을 영동전착법에 의해 FTO /SnO2 위에 박막화하여 광전변환 특성을 향상시켰다. C60보다 비대칭의 C70은 보다 불안정하여 녹기 쉽고 장축방향을 CNT축과 평행하게 할 수 있어 C70-CNT 변환효율(PCE)이 크게 향상되었다. 금후 P3HT 등의 주개와 조합한 연구로 유기박막 고분자의 PCE 향상이 기대된다.

저자

Tomokazu Umeyama

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

11(1)

잡지명

未來材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

30~35

분석자

변*호

분석물

• 유기박막 태양전지 주개용 탄소나노튜브 복합체.pdf [256,888 byte]

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