유기태양전지실험

목차

TABLE OF CONTENTS ……………………………………………………………2

ABSTRACT…………………………………………………………………………3

1. INTRODUCTION
　1-1. 태양전지 …………………………………………………………………4
　1-2. 유기 태양전지……………………………………………………………4
　1-2-1. 유기태양전지의 원리……………………………………………… 5
　1-2-2. 유기태양전지의 작동원리……………………………………………6
　1-3. 고분자/C60유도체(P3HT/PCBM)………………………………………8
　1-4. ITO ( Indium-Tin Oxide ) : 산화인듐주석…………………………9
　1-5. 태양전지의 효율…………………………………………………………9

2. EXPERIMENTAL
　2-1. 실험 기구 및 시약…………………………………………………… 11
　2-2. 실험 방법……………………………………………………………… 11

3. RESULTS & DISCUSSION
　3-1. Raw data…………………………………………………………………14
　3-2 Results……………………………………………………………………16
　3-3 Discussion……………………………………………………………… 22

4. Conclusion……………………………………………………………………23

REFERENCES……………………………………………………………………… 24

본문내용

되는 V와 I 값을 확인하기 위하여 다음 Results에서 그래프를 그려보고자 한다.
3-2 Results
효율을 측정하기 위해,
FF : Fill Factor
Voc : Open Circuit Voltage(V)
Isc : Short Circuit Current(A/)
: Power Conversion Efficiency (%)
: Intensity(power) of incident light
위 식을 바탕으로 각각의 효율을 구하기 위해 Data표를 그래프로 나타내었다.
Figure 3-1. 5-2th 채화영 V vs I
Figure 3-2. 5-2th 채화영 V vs FF
FF값의 최고가 되는 V와 I 값을 확인해보면 x축인 V의 값이 대략 4.80E·-1에서최고임을 확인 할 수 있다. 이러한 그래프에서 확연히 알아본 값을 이용하여 Raw data에서 FF 값의 최고값을 알아보면 3.25임을 알 수 있다.
(3)
위 식으로 결국 단위 등을 고려하여 보면 으로 계산할 수 있다. 즉, 효율 는 3.25 % 임을 확인 할 수 있다.
이러한 방법으로 각 조원들의 그래프와 효율측정값을 나타내면,
Figure 3-3. 6-4th 조동수 V vs I
Figure 3-4. 6-4th 조동수 V vs FF
효율 측정 결과, 3.41%이다.
Figure 3-5. 7-4th 조철기 V vs I
Figure 3-6. 7-4th 조철기 V vs FF
효율 측정 결과, 3.32%이다.
Figure 3-7. 9-2th 최상섭 V vs I
Figure 3-8. 9-2th 최상섭 V vs FF
효율 측정 결과, 3.07%이다.
Figure 3-9. 10-2th 류건영 V vs I
Figure 3-10. 10-2th 류건영 V vs FF
효율 측정 결과, 3.20%이다.
그래프를 통해 알아본 각 조원들의 효율이다.
채화영
조동수
조철기
최상섭
류건영
3.25%
3.41%
3.32%
3.07%
3.20%
Table 3-6. Efficiency of members
3-3 Discussion
이번 실험은 신 재생에너지의 하나로써 기술 개발이 꼭 필요한 유기 태양전지에 대해 알아본 실험이었다. 먼저, 유기 태양전지에서 중요한 ITO glass의 세척 과정이 얼마나 신중하게 이루어져야하는지를 실험을 통해 느끼게 되었다. 같은 방식으로 실험을 하였어도 전혀 다른 효율이 나왔다는 결과에서 세척의 진행과정을 다시 한번 되짚어 보게 되었다. 또한 P3HT/PCBM 용액이 얼마나 중요한 고분자 재료인지를 세삼 느끼게 되었다. P3HT/PCBM 용액을 ITO기판에 떨어뜨릴 때 얼마나 정확하게 잘 떨어뜨렸는지, 기판에 흠집을 내지 않고 고분자 막을 얼마나 잘 보호 했는지에 따라 효율이 다르게 나온다는 점을 알았다. 만들어진 전지의 효율을 측정함으로써 태양전지의 효율을 직접 계산해보고 태양에너지 효율에 대한 개념을 이해 할 수 있었고 계산법을 알 수 있었다.
전지 제작이 끝나고 고온에서 건조 시킬 때 최적화된 조건에서 열처리를 얼마나 잘 했는지가 중요하다. 이유는 열처리 되지 않은 소자와 비교해 볼 때, 열처리가 잘 이루어진 소자의 성능이 그렇지 않은 소자보다 무려8배 이상의 차이가 난다. 이처럼 유기 태양전지 제조과정이 얼마나 섬세하고 효율의 최대치를 얻기 위해 얼마나 많은 집중력이 필요 하는지 경험할 수 있었다.
오랜 연구 결과 끝에 얻어진 결과를 이틀에 걸쳐 자세하게 알기에는 많은 무리지만, 짧은 시간동안 유기태양전지가 무엇인지에 대한 개념과 원리를 배우게 되었다.
4. Conclusion
현재 유기 태양전지는 효율 면에서 볼 때 무기 태양전지에 비해 많이 떨어져 있다. 하지만 유기물은 가공성, 유연성, 대면적의 용이함을 가지고 있으며, 상용화에 있어서 가장 중요한 저가의 태양전지를 만들 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 과거 10년간의 발전 속도와 현재까지 축적된 기술과 역량으로 볼 때, 이를 상용화 하는 데는 많은 시간이 걸리지 않으리라고 생각된다. 더욱이 우리나라의 경우, 태양에너지로부터 단위 면적 당 생성할 수 있는 전력량은 4~4.5kWh/cm2로 바로 이웃 나라인 일본과 유렵의 대부분 국가들보다 높다. 하지만 일본, 유럽, 미국 등은 정부 주도하에 태양전지 개발 프로그램을 활발히 진행하고 있다. 이것은 유가 인상, 화석연료의 고갈, 지구 온난화 방지 그리고 우주개발에 태양전지가 미래의 가장 확실한 에너지원임에 의심할 여지가 없기 때문이다. 우리나라는 태양에너지로부터 전기에너지를 얻을 수 있는 좋은 조건을 가지고 있기 때문에 태양전지 시장의 훌륭한 후보 지역이 될 수 있다. 따라서 국내 태양전지 관련 전문 인력 양성과 세계기술과의 경쟁력을 가지기 위해 기술력 제고를 위해 정부와 기업의 지속적인 관심과 연구개발의 과감한 투자가 절실히 요구된다. 더불어 유기 태양전지의 상용화도 머지않았다고 생각되며 그것을 반영하는 새로운 결과들이 계속 나타날 것으로 기대된다.
References
[1]. G.Smestad: Nanocrystalline Solar Cell Kit, Recreating PhotosyNthesis, Published By Institute for Chemical Education In the University of Wisconsin, p17, 1998
[2]. 유제정, 동향정보순석팀, "유기반도체 태양전지", 미래 선도 기술 이슈 분석 보고서 pdf, p.p 9-10(2005
[3]. J. Y. Kim, K Lee, N. E. Coates, D. Moses, T. Q. Nguyen, M. Dante, A. J. Heeger, Science,317,222(2007)
[4]. P. Peuman, S. Uchida, and S. R. Forrest, Nature, 425, 158(2003)
[5]. G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelene, F. Wudl, A. J. Heeger, Science, 270, 1789(1995)
[6] 산업자원부, 광주광역시, 한국광산업진흥회, KISTI, “ITO(Indium Tin Oxide)타겟재”pdf, p,p 379-380(2006)

키워드

유기,   태양,   전지