고분자유기태양전지실험

목차

TABLE OF CONTENTS -----------------------------2

LIST OF FIGURES & TABLES ------------------------------------3

ABSTRACT -------------------------------------------------4

1. INTRODUCTION -------------------------------------------5

1-1 유기태양전지 ------------------------------------------------5

1-2 유기 박막 태양전지의 기본 구조 ---------------------------------5

1-3 유기박막 태양전지의 제작방법 ----------------------------------5

1-4 유기박막 태양전지의 작동원리 ----------------------------------6

1-5 유기 박막 태양전지 디바이스구조 --------------------------------7

1-6 태양전지 장치 특성 평가 ---------------------------------------8

1-7 폴리티온펜 P3HT:PCBM 벌크 헤테로 접합 태양전지 ----------------8

1-8 ITO --------------------------------------------------------9

1-8-1 ITO glass ------------------------------------------------9

1-8-2 ITO 코팅 Glass 특성 ---------------------------------------9

2. EXPERIMENTAL -----------------------------------------------11

2-1 실험 기구 ---------------------------------------------------11

2-2 실험 방법 ---------------------------------------------------11

3. RESULTS & DISCUSSION --------------------------------------14

3-1 Raw Data ---------------------------------------------------14

3-2 Discussion --------------------------------------------------21

4. Conclusion -----------------------------------------------------22

5. REFERENCES -------------------------------------------------23

본문내용

ble 3. 1번째 파일(5_1) 오승찬
V: voltage I: current FF: fill factor
측정값인 V와 I 값의 측정 결과이다. EXCEL을 이용하여 정리한 값이다. 3번째 값은 A*1000/0.09 을 계산해준 값이다. Fill factor 값은 Figure 1.에서 그 면적을 나타낸 것으로 1번째 값 V와 계산한 3번째 값의 곱으로부터 나온다.
Figure 17. V vs I
Table 3.를 이용하여 V와 계산해준 I 값을 이용하여 그래프를 나타내보면 Figure 17.과 같다.
Figure 18. V vs FF
FF값의 최고가 되는 V와 I 값을 확인하기 위하여 Figure 18.를 확인해보면 x 축값 즉 V 값이 대략 4.80E·-1과 5.90E-1사이임을 확인 할 수 있다.
이러한 그래프에서 확연히 알아본 값을 이용하여 Raw data에서 FF 값의 최고값을 알아보면 3.26 임을 확인 할 수 있다. (넓이가 x, y 축의 아래에 위치하므로 절대 값을 붙여준다.)
(1)에 (2)식을 대입하여 효율 값을 알아보면,
(3)
으로 결국 단위 등을 고려하여 보면 으로 계산할 수 있다.
최고값인 3.26은 와 계산한 에 의한 곱에서 나오므로 두 값을 확인하여 보면 4.80E-01과 6.80E(절대값붙여줌)이 나온다. 즉 효율 는 3.26 % 임을 확인 할 수 있다.
Table 4. 1번째 파일(7_1) 박지은
V: voltage I: current FF: fill factor
측정값인 V와 I 값의 측정 결과이다. EXCEL을 이용하여 정리한 값이다. 3번째 값은 A*1000/0.09 을 계산해준 값이다. Fill factor 값은 Figure 1.에서 그 면적을 나타낸 것으로 1번째 값 V와 계산한 3번째 값의 곱으로부터 나온다.
Figure 19. V vs I
Table 4.를 이용하여 V와 계산해준 I 값을 이용하여 그래프를 나타내보면 Figure 19.과 같다.
Figure 20. V vs FF
FF값의 최고가 되는 V와 I 값을 확인하기 위하여 Figure 20.를 확인해보면 x 축값 즉 V 값이 대략 4.40E·-1과 4.80E-1사이임을 확인 할 수 있다.
이러한 그래프에서 확연히 알아본 값을 이용하여 Raw data에서 FF 값의 최고값을 알아보면 3.03 임을 확인 할 수 있다. (넓이가 x, y 축의 아래에 위치하므로 절대 값을 붙여준다.)
(1)에 (2)식을 대입하여 효율 값을 알아보면,
(3)
으로 결국 단위 등을 고려하여 보면 으로 계산할 수 있다.
최고값인 3.03은 와 계산한 에 의한 곱에서 나오므로 두 값을 확인하여 보면 4.60E-01과 6.58E(절대값붙여줌)이 나온다. 즉 효율 는 3.03 % 임을 확인 할 수 있다.
3. Discussion
고분자 유기 태양전지 실험은 고가의 실험 장비들을 이용한 실험이었다. 직접 ITO 기판을 준비하여 각각 20분간의 시간가량을 세척 등을 거치며 직접 active층 용액을 제조하기도 하였다. 같은 재료에 같은 환경 거의 비슷한 상태에서 효율의 차이는 spin coating에서 달라지기 때문에 그것에 많은 정성을 기울였다.
spin coater의 중심부분의 원에 맞추어 기판을 핀셋으로 조심스럽게 놓고 나서 제조한 용액을 천천히 기판의 중심에서 떨어뜨린 후 기계를 조작하여 coating하는 그 과정은 고분자막을 기판에 씌우는 과정 이였는데 아주 얇게 기판에 coating 되는 점이 신기했다. 처음의 PEDOT:PSS 5000rpm에서 coating 했을 때는 육안으로 판단하기에 변화가 없어 보였지만 P3HT/PCBM(700rpm)을 확인한 결과 붉은 보랏빛 형태로 기판의 색깔이 변화한 것을 알 수 있었다.
고가의 장비를 이용하여 하는 Deposition 등의 과정을 직접 해보지는 않았지만 I-V measurement를 이용하여 결과 값을 확인하는 작업을 끝으로 실험은 종결되었다.
FF를 통하여 효율 값을 확인하였는데 4명의 조원들의 가장 높은 효율을 알아본 결과 3.38%, 3.36%, 3.26%, 3.03%와 같은 효율이 나왔다. 실험을 하면서 기판을 다룰 때 떨어뜨리고 흠집을 내서인지 몇몇 조원들의 전지판이 죽거나 효율일 낮게 나오는 것을 알 수 있었다.
4. Conclusion
이번 실험은 을 통해 ITO 기판을 얼마나 세척을 많이 했나에 따라 기판의 성능이 달라진 다는 점을 알게 되었고 고분자 막을 기판에 떨어뜨릴 때 얼마나 기반에 정확하게 잘 떨어뜨렸냐와 기판에 흠집을 내지 않고 고분자 막을 얼마나 잘 보호 했느냐에 따라 효율이 다르게 나온다는 점 spin coating시 진공상태를 유지하면 튀지 않고 고르게 퍼진다는 점을 알게 되었고 최종적으로 효율을 측정해본 결과 실험하기 전에 몰랐던 점을 알게 되었는데 바로 고분자 물질을 증착시킨 후 얼마나 빨리 건조 시켰나에 따라 효율이 달라지는 것을 알게 되었다. 이로서 고분자 유기 태양전지는 얼마나 깨끗하게 기판 또는 고분자 물질을 다루었나 그리고 바로 건조 지켰나에 따라 효율이 달라진다는 결과를 알게 되었다.
대략 8시간 정도의 시간 동안 완성된 고분자 유기 태양전지는 고 에너지로 사용되기에는 미미한 효율이지만 대략적으로 이러한 과정을 거쳐서 고분자를 이용하여 태양전지를 만들 수 있었고 바로 고분자 물질이 날라가지 않게 코팅을 안 해서 다시 쓸 수는 없었지만 태양전지를 직접 배우는 좋은 기회였다.
5. REFERENCES
[1] 유제정, 동향정보순석팀, "유기반도체 태양전지",미래선도기술 이슈 분석 보고서
pdf, p.p 9-10(2005)
[2] 한국과학기술정보연구원 KISTI, “태양광 발전에 관한 기술동향분석”, pdf
p,p 31-34(2006)
[3] 배우진(삼성전자 LCD 총괄책임 연구원), “전도성 고분자 유기태양전지”pdf, p.p 1-4(2008)
[4] 산업자원부, 광주광역시, 한국광산업진흥회, KISTI, “ITO(Indium Tin Oxide)타 겟재”pdf, p,p 379-380(2006)
[5] 이수형 교수님 , “유기태양전지소자재작” pdf, p,p 1-6(2009)

키워드

고분자,   유기,   태양전지