• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.453-453
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• 2013

유기 태양전지는 저비용으로 제작이 가능하고 제작이 용이한 장점을 가지고 있으므로 많은 그룹에서 관심을 가지고 있다. 정공 수송층으로 사용되는 PEDOT:PSS는 많이 사용되지만 강한 산성 특성 때문에 ITO 전극에 식각이 되므로 문제가 있다. 그러므로 산화물 반도체 $WO_3$, $MoO_3$, 그리고 $V_2O_3$ 등이 태양전지에 많이 만들어지고 있다. 특히 copper oxide는 높은 광흡수율을 가지고 있으므로 태양전지에 사용하는 데 많은 기대되는 물질이다. Copper oxide 박막은 열증착 법, 스프레이 필로시스, 전기화학 증착, 화학증착법, 그리고 솔-젤법 등 다양한 증착 방법이 있다. 넓은 면적의 소자를 제작할 경우 솔-젤 방법은 기존의 증착법에 비해 낮은 비용으로 제작, 높은 성장율, 그리고 높은 기계적 탄력성의 장점이 있다. 솔-젤법으로 만든 copper oxide는 P3HT의 HOMO (high occupied molecular orbital)와 비슷한 위치에 접하고 있으므로 정공수송층으로 적합하다. 본 연구에서 제작된 태양전지의 구조는 ITO/P3HT:PCBM/CuxO로 구성되어 있다. ITO가 $10{\Omega}$/sq의비저항을 가지고 있었고 UV 처리를 하였다. 그 위에 P3HT:PCBM (1:0.8 weight)를 스핀 코팅하였다. 마지막으로 0.1 M $Cu_xO$용액은 Cu (II) acetate monohydrate를 소스로 2-methoxyethanol ($C_3H_8O_2$)의 용제와 안정제로 monoethanolamine ($C_2H_7NO$)을 섞어서 만들었다. 그리고 P3HT:PCBM 위에 스핀 코팅하였고 열증착 방법으로 전극인 Ag 을 증착하여 최종 소자를 만들었다. Cu(II) acetate의 소스로 제작된 박막의 투과율 측정을 통해 에너지 밴드갭을 구할 수 있었다. Copper oxide 박막은 다결정구조 이므로 다중 밴드갭으로 구성되어지는 것을 알 수 있었다. 최종적으로 만들어진 소자를 열처리를 통해 소자 특성을 조사했더니 250도에서 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.20 no.2
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• pp.39-46
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• 2013

In this paper, organic solar cells(OSCs) based on bulk-heterojunction structures were fabricated by spin coating method using polymer P3HT and fullerene PCBM as a photoactive layer. The fabricated OSCs had a simple glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al structures. The photoactive layer of mixed P3HT:PCBM was formed with 1:1 weight ratio. The hole transport layer(HTL) was used conducting polymer PEDOT:PSS concentration with gold nanoparticles. The annealing temperature and concentration of nanoparticles in HTL were verified to improve the OSC characterization. The percentage of gold nanoparticles in HTL were 0.5 wt% and 1.0 wt%, and the surface morphology, electrical properties and absorption intensities were investigated. The devices were 0.5 wt%, and the highest 3.1% of the powder conversion efficiency(PCE), 10.2 $mA/cm^2$ of the maximum short circuit current density($J_{SC}$), 0.535V of the open circuit voltage($V_{OC}$) and 55.8% of the fill factor(F.F) could be obtained when the nanoparticle concertration was 0.5 wt%. The annealing temperature of HTL was $110^{\circ}C$, $130^{\circ}C$, $150^{\circ}C$ in vacuum oven and measured the absorption intensities, surface morphology, crystallinity and electrical properties were investigated. The best property was obtained in HTL annealed at $130^{\circ}C$ for gold nanoparticles of 0.5 wt%, showing that $J_{SC}$, $V_{OC}$, F.F and PCE were about 12.0 $mA/cm^2$, 0.525V, 64.2% and 4.0%, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.08a
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• pp.267-267
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• 2009

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.30 no.6
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• pp.567-572
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• 2013

In many electro-devices, the vacuum process is used as the manufacturing process. However, the vacuum process has a problem, it is difficult to apply to a continuous process such as a R2R(roll to roll) printing process. In this paper, we propose an ESD (electro static deposition) printing process has been used to apply an organic solar cell of thin film forming. ESD is a method of liquid atomization by electrical forces, an electrostatic atomizer sprays micro-drops from the solution injected into the capillary with electrostatic force generated by electric potential of about several tens kV. The organic solar cell based on a P3HT/PCBM active layer and a PEDOT:PSS electron blocking layer prepared from ESD method shows solar-to-electrical conversion efficiency of 1.42% at AM 1.5G 1sun light illumination, while 1.86% efficiency is observed when the ESD deposition of P3HT/PCBM is performed on a spin-coated PEDOT:PSS layer.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.69.2-69.2
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• 2010

Recently, bulk hetero-junction cells have been extensively studied by many researchers. Most of these cells were fabricated by spin coater. However, the spin coating process is not favorable to the large-scaled industry because it is not compatible with roll-to-roll process. One of the alternative methods is Doctor blading. In this study, we fabricated large OPV cells having total area of $100cm^2$. The buffer layer was Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene) : poly-(styrenesulfonate) aqueous dispersion (PEDOT:PSS) and the active material is poly (3-hexythiophene) (P3HT) and phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) blend in the solvent of Chlorobenzene. All of the organic layers were coated by dragging the blade with a speed of 5~20 mm/s on the stage with a temperature of $50^{\circ}C$. As-bladed PEDOT:PSS layer was baked at $120^{\circ}C$ for 10 minutes to eliminate the water. The cell structure is patterned ITO substrate/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al. The topmost electrode, LiF/Al, was deposited by thermal evaporation. After depositing electrode, and the cell was annealed at $150^{\circ}C$ for 30 minutes. The measured ISC, VOC, fill factor, and PCE were 2.95 A, 5.86 V, 0.32, and 0.78%, respectively. PCE was quite low but the large active area could be obtained successfully.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.168.2-168.2
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• 2015

We observed the temperature-dependent evolution and behavior of P3HT type-II phase during a real time annealing process from a cryo-cooled low temperature in the absence and presence of an Al electrode. A poly (3-hexylthiophene) (P3HT) Type-II phase in the P3HT:PCBM films started to form near at $-10^{\circ}C$, regardless of Al layer presence. In the absence of an Al layer, type-II phase was extinct at $30^{\circ}C$. However, the extinction temperature was extended to $50^{\circ}C$ in the presence of the Al layer. Simultaneously, combined with the type-II phase, a 1:3 ordered P3HT type-II (1/3,0,0) super-lattice peak evolved. These type-II domains tended to be formed near the Al electrode layer with higher aligned status than host P3HT crystals.

• Advances in Energy Research
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• v.4 no.4
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• pp.275-284
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• 2016

In the present work, ZnO nanoparticles (NPs) have been dispersed alone in the same solvent of the active layer for improving performance parameters of the organic solar cells. Different concentrations of the ZnO NPs have been blended inside active layer of the solar cell based on poly(3-hexylthiophene) (P3HT), which forms the hole-transport network, and [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM), which forms the electron-transport network. In the present investigations, the ZnO NPs may represent an efficient tool for improving light harvesting through light scattering inside active layer, electron mobility, and electron acceptance strength which tend to improve photocurrent and performance parameters of the investigated solar cell. The fill factor (FF) of the ZnO-doped solar cell increases nearly 14% compared to the non-doped solar cell when the doping is 50%. The present investigations show that ZnO NPs improve power conversion efficiency of the solar cell from 1.23% to 1.64% with increment around 25% that takes place after incorporation of 40% as a volume ratio of the ZnO NPs inside P3HT:PCBM active layer.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.57.1-57.1
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• 2011

We studied the performance of CdSe nanoparticle in the active layer of organic photovoltaics (OPVs) by changing concentration of the CdSe NPs in the P3HT:PCBM layer. We observed that the absorption peak value gradually increases with the increasing amount of CdSe NPs at 600nm wave length. However, the electrical properties of OPVs correspond less with the tendency of UV/visible result. The highest performance was shown with 10% of CdSe NPs. The device performance decreased after 10% of CdSe NPs, this shows the dependencies of performanc of hybrid solar cells on the CdSe NPs loading amount. The resulting OPVs with 10 % of CdSe NPs show a short circuit current density ($J_{sc}$) of $6.96mA/cm^2$, open circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.61V, fill factor (FF) of 0.59, and power conversion efficiency (PCE) of 2.53% under AM 1.5 ($100mW/cm^2$).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.388-388
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• 2011

본 연구에서는 CuO 나노 입자를 poly(3,4,-ethylene dioxythiophene):polystyrene sulfonic acid (PEDOT:PSS) 버퍼층에 첨가하여 정공의 이동도를 높임으로서 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) as the electron donor and (6.6) phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) 기반의 유기 태양전지를 제작하였다. 일반적으로 PEDOT:PSS 박막은 높은 광 투과율과 상대적으로 우수한 전기전도도를 지닌 p-type의 유기 반도체 물질로써 유기 태양전지의 홀 전도막으로 널리 사용되어지고 있다. 하지만 낮은 홀이동도로 인하여 전달된 정공이 전극까지 전달되는데에 한계점이 있어 본 연구에서 이를 극복하기 위한 방안으로 p-type의 무기 반도체 물질인 CuO 나노 입자를 PEDOT:PSS 박막내에 첨가하여 홀 이동도를 높이고자 하였다. CuO 나노 입자를 PEDOT:PSS 용액에 각각 5, 10, 15, 20mg/ml 의 농도로 첨가하여 유기 태양 전지의 버퍼층으로 사용을 하였다. 이렇게 제작되어진 각각의 PEDOT:PSS 박막과 CuO 나노 입자가 첨가된 PEDOT:PSS 박막의 전기적, 광학적 및 표면 분석을 통하여 CuO 나노 입자가 PEODT:PSS 박막에 미치는 영향을 조사하였고, 이를 통하여 P3HT:PCBM 기반의 유기 태양전지를 제작하여 전기적 특성 분석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.385-385
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• 2011

Si 또는 반도체 화합물을 기반으로 한 태양전지의 높은 원재료 가격과 복잡한 공정 등의 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 반도체성 고분자인 Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)과 C60 유도체인 PCBM을 광활성 층으로 이용하여 유기 태양전지(Organic Solar Cell, OSC)를 제작하였다. 하지만 상대적으로 낮은 효율을 갖는 OSC의 단점을 해결하기 위해서 유기물 자체가 갖고 있는 광 안정성, 낮은 전하 이동도 및 광 에너지 흡수대 등의 문제점들의 해결 방안들이 제시되고 있다. 본 연구에서는 광활성 층을 사용한 유기 태양전지의 특성에서 후열처리에 따른 유기 태양전지의 전기적 및 구조적, 광학적인 특성들이 소자의 효율에 끼치는 영향에 대해 분석하였다. 후열 처리 온도에 따른 광활성 층의 구조적인 특성을 분석하기 위해 EFM 이미지와 XRD패턴을 측정하였는데 열처리 후 박막의 전기적인 포텐셜과 결정성 향상의 유기 태양전지의 효율향상에 기여함을 알 수 있었다. 또한 임피던스 분석 장치를 이용해 후열 처리에 따른 소자의 Resistance, Capacitance, I-V 곡선들을 분석한 결과 최적의 조건에서 열처리된 광활성 층은 전하들의 이동을 조절하여 소자 내에서 Capacitance를 증가시키는 것 뿐만 아니라 전극과 유기물 층 사이의 계면 특성을 향상시킴으로써, 소자의 효율을 증가시키는 원인으로 작용함을 확인 하였다.