ITO의 전극 패턴에 따른 유기 광기전력 소자의 전기적 특성에 대해서 연구하였다. 소자의 구조는 ITO/PEDOT:PSS(90nm)/CuPc(20nm)/$C_{60}$(40nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)이고, PEDOT:PSS는 스핀 코팅한 후 $120^{\circ}C$에서 20분간 건조시켰으며, 유기물은 열증착을 하여 제작하였다. ITO 전극의 패턴을 corss-bar type과 island type으로 하여 소자의 특성을 비교하였다. 광원은 500W xenon lamp를 사용하였고, optical density filter로 광원의 세기를 조절하였으며, AM 1.5G의 스펙트럼을 조사하였다. PEDOT:PSS 층을 사용함으로서 유기 광기전력 소자의 효율, 단락 전류, 그리고 개방 전압의 향상을 얻을 수 있었다. ITO 전극 패턴에 따른 광기전력 소자의 특성은 cross-bar type에 비하여 island type의 구조에서 유기 광기전력 소자의 효율이 34% 감소하였다.
본 논문은 AC 직구동 LED를 위한 MOSFET 기반의 위상 제어 조광기에 관한 것이다. 기존의 트라이악을 기반으로 하는 조광기는 트라이악 소자 특성에 많은 영향을 받는다. 트라이악은 래칭 전류와 유지 전류의 특성을 가지고 있다. 특히 래칭 전류는 조광기의 최소 조광 범위를 제한하는 요소로 작용한다. 또한 최대 조광 범위는 트라이악을 구동하기 위한 에너지에 의해 제한된다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 본 논문에서는 트라이악이 아닌 MOSFET을 기반으로 하는 조광기를 제안한다. MOSFET은 래칭 전류, 유지 전류의 특성이 없으며 전압 구동 소자이기 때문에 기존의 조광기에 비해서 훨씬 넓은 조광 범위를 가진다. 또한, 제안하는 모델은 기존의 트라이악 기반의 조광기와 핀투핀 호환이 가능하다. 마지막으로 실제 실험을 통해 제안하는 조광기의 성능을 검증하였다.
최근 유가가 배럴당 120달러를 돌파하면서 많은 사람들에게 에너지 문제에 대한 경각심과 자원의 효율적 이용이라는 점에서 많은 생각을 하게 된다. 유기광기전소자는 실리콘 태양전지에 비해 낮은 전력 변환 효율(PCE)과 짧은 수명 등의 문제로 아직 많은 연구가 필요한 실정이다. 하지만 유연한 광기전소자의 제조나, 페인트 또는 프린트 형태의 광기전소자의 응용 등을 고려할 할 때 쉬운 제조공정, 저렴한 단가 등에서 실리콘 태양전지에 비해 많은 이점을 가지고 있어 많은 사람들의 관심을 끌고 있다. 유기광기전소자의 낮은 효율은 낮은 정공과 전자의 이동도에서 차이가 발생한다. 낮은 이동도는 정공과 전자로 분리되어 전극으로 이동해야 하는데, 정공과 전자의 이동을 고분자로 구성된 광흡수층에서 제한하기 때문에 다른 태양전지에 비해 낮은 전력변환효율을 보이고 있다. 이의 개선을 위해 온 연구에서는 높은 전기 전도도를 보이는 CNT와의 혼합을 통해 유기광기전소자의 전기전도도를 높여 효율의 향상을 꾀하였다. 그 결과, CNT를 혼합한 소자에서는 전류가 증가한 것을 알 수 있었으나, 전체적인 효율의 향상은 꾀하지 못하였다. 이는 소자의 Voc 값의 감소로 인한 것으로 해석된다.
광전변화소자(Photo electric conversion device)는 광전효과-내부 광전효과(광도전 및 광기전력) 및 외부광전효과(광전자방출)을 이용하여 광을 전기신호로 변화시키는 소자를 광전자소자라 하며, 광전자 및 양자전자공학의 발전과 함께 많은 개발이 되고 있다. 이 광전변환소자는 주로서 고체박막의 재료를 이용하며, 소자의 소형화, 고성능화, 고신뢰성등의 요구와 함께 광전기술연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재 광전소자의 광의 파장은 가시부만이 아니고, X선으로 부터 적외선까지에 걸쳐 있다. 이 파장에 대응하여 각종의 단결정이 필요하고, 소자의 설계가 요구된다. 이들의 응용은 소자의 광의 발진, 증폭, 검출의 소자만이 아니고 변조, 편향, 기록, 전달로등 다종다양의 기능을 갖는 소자가 요구되고 있다. 이들의 Optoelectronic Device의 연구가 활발하게 진행되어 새로운 광전소자의 제품이 개발되고 있어, 이에 대한 소개를 하고져 한다.
이온이나 플라즈마를 사용해서 박막형성이나 MBE진공증착법에 비해서 분자배열이나 고차구조의 제어 및 그의 다양성에 있어서 LB법에 대한 기대가 크다. 특히 습식법인 점에서 생체기능을 짜넣을 수 있는 분자소자의 개발에는 불가능하다. 역으로 생체분자의 자기조직화나 정보전달기능을 분자 Level로 이해하는 점에서도 LB법은 중요하다고 본다. 또 저차원자성체 전도체 여기자등 물리량에 의한 차원성을 고찰하는 점에서도 LB막의 거동이 주목되고 있다. 또 자발분극된 강유전성의 고분자 즉 Poly등의 박막에 광조사를 하면 광생성된 캐리어가 내부전계에 따라서 이동하고 ~$10^{4}$V 정도의 높은 광기전력을 발생시키는 것도 나타났다. 얻어진 전류는 단지 초전효과를 상회하고 광전류라고 할 수 있다. 쇼트키형 소자의 금속-반도체의 절연막층을 MIS형이라고 하며 특성이 향상된다. SnO$_{2}$/NiPc/Polyethylene막/Al형 광전지가 만들어졌다. 광전변환막이 다양한 목적에 사용되리라 사료되며 지금은 초기 연구단계이나 실용화하는데는 많은 시간이 소요되나 간단한 디바이스 등과 같은 것은 제작이 가능할 것이며 광에너지로 힌한 화학, 전기, 역학 에너지로 변환되는 데는 시간 문제인것 같다. 1년간 일본 동경공업대학 생명이공학부에서 연구한 내용을 정리하여 보았으며 이에 협조하여 주신 문교부 학술진흥재단에 감사드리며 또 등평연구실에 감사드린다.
Photovoltaic effects in organic solar cell were studied in a cell configuration of ITO/PEDOT:PSS/CuPc(20 nm)/$C_{60}$(40 nm)/BCP/Al(150 nm) at room temperature. Here, the BCP layer works as an exciton blocking layer. The exciton blocking layer must transport electrons from the acceptor layer to the metal cathode with minimal increase in the total cell series resistance and should absorb damage during cathode deposition. Therefore, a proper thickness of the exciton blocking layer is required for an optimized photovoltaic cell. Several thicknesses of BCP were made between $C_{60}$ and Al. And we obtained characteristic parameters such as short-circuit current, open-circuit voltage, and power conversion efficiency of the device under the illumination of AM 1.5.
소자제조 공정의 질과 생산성을 향상시키기 위하여 플라즈마 감시가 필요하다. 본 연구에서는 광반사분광기(Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 소스전력의 변화에 따른 플라즈마 상태 데이터를 수집하였다. 수집된 데이터를 이용한 시계열 신경망 감시 모델을 개발하였으며, 개발된 모델과 CUSUM(Cumulative Sum Control Chart)를 결합하여 플라즈마의 이상 상태를 실시간으로 감시하는 기법을 개발하였다. 매우 우수한 감시 성능을 확인할 수 있었다.
Photovoltaic effects in organic solar cell were studied in a cell configuration of ITO/PEDOT:PSS/CuPc(20nm)/$C_{60}$(40nm)/BCP/Al(150nm) at room temperature. Here, the BCP layer works as an exciton blocking layer. The exciton blocking layer must transport electrons from the acceptor layer to the metal cathode with minimal increase in the total cell series resistance and should absorb damage during cathode deposition. Therefore, a proper thickness of the exciton blocking layer is required for an optimized photovoltaic cell. Several thicknesses of BCP were made between $C_{60}$ and Al. And we obtained characteristic parameters such as short-circuit current, open-circuit voltage, and power conversion efficiency of the device under the illumination of AM 1.5.
Structural and optical characteristics in $SnO_2$/a-Se/Al sample by aging variation and applying constant voltage had been investigated. a-Se was varied with monoclinic structure and its surface was greatly exchanged. Its capacitance was first decreased and then increased and its photo-current, photo-voltage and photo-capacitance were increased gradually with day and applying voltage. From the results, crystallization of a-Se and dopant trap level formation had been identified. Also, it was acknowledged $SnO_2$/a-Se/Al sample is useful in photovoltaic and solid thin film cell.
Photovoltaic effects in organic solar cell were studied in a cell configuration of ITO/PEDOT:PSS/CuPd(20nm)/$C_{60}$(40nm)/BCP/Al(150nm) at room temperature. Here, the BCP layer works as an exciton blocking layer. The exciton blocking layer must transport electrons from the acceptor layer to the metal cathode with minimal increase in the total cell series resistance and should absorb damage during cathode deposition. Therefore, a proper thickness of the exciton blocking layer is required for an optimized photovoltaic cell. Several thicknesses of BCP were made between $C_{60}$ and Al. And we obtained characteristic parameters such as short-circuit current, open-circuit voltage, and power conversion efficiency of the device under the illumination of AM 1.5.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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