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유기물 솔라셀의 캐리어 이동도

전문가 제언: ○ 솔라셀 기술은 1세대 실리콘 솔라셀, 2세대 CdTe, CIGS 실리콘 박막전지, 3세대는 염료감응형전지와 유기 솔라셀(OPV, organic photovoltaic cell)로 구분한다. 특히 3세대 솔라셀은 투명하고 플렉시블하며 색깔과 재료를 다양하게 바꿀 수 있으며 roll-to-roll 방식으로 대량생산이 가능하므로 기후변화 대응 전력장치로 기대되는 글로벌 산업의 총아로 대두하고 있다.

○ 유기물 솔라셀은 1970년대부터 그 가능성이 제시되었지만, 효율이 낮아 세인의 관심을 끌지 못하였지만 1985년 리처드 스몰리 교수가 발견한 플레렌(C60)을 솔라셀에 도입하면서 괄목할 만한 발전을 이루어 현재 단층구조에서는 5%, 텐덤구조에서는 6.5%의 효율을 보일 정도로 발전하였다. 유기반도체의 에너지 준위와 광전기적 물성을 조절하면 단층구조에서 10% 효율도 가능할 것으로 예측되고 있어 유기박막 솔라셀 실용화 효율을 높이는 것이 중요한 과제가 되고 있다.

○ 이 리뷰는 유기물 솔라셀의 광전현상을 유동-확산(drift-diffusion) 모델을 사용하여 J-V특성을 분석하고 다양한 재결합 모드와 접촉점에 대한 영향을 계산하여 이동도의 특성을 분석한 것이다. 특성은 접촉전극, 퍼텐셜 장벽의 높이, 접촉점에서 에너지 밴드의 변형과 기판의 암전류의 영향을 분석하여 개방전압의 변화를 해석함으로써 최적의 이동도를 결정하기 위한 조건을 제시하였다. 이 리뷰는 솔라셀 분석데이터를 이해하고 활성물질 개발에 가이드 역할을 할 수 있다.

○ 국내의 대학과 연구소의 솔라셀에 대한 기초 및 효율향상을 위한 연구 환경은 고무적인 편이다. 특히 광전효율 향상을 위한 광주과기원, 한국화학연구원, 한국기계연구원에서 선도적 연구를 수행하고 있으며 최근에는 세종대-KIST 연구진이 TiO2필름을 이용하여 광전효율을 향상한 연구결과가 AFM(Advanced Functional Materials) 2012년 8월 23일자 온라인 저널 표지에 소개되었다. 이 리뷰가 솔라셀 개발연구자들에게 유익한 정보를 제공할 것으로 기대하여 추천한다.

저자: Wolfgang Tress, Karl Leo, and Moritz Riede
자료유형: 학술정보