• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.488-490
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• 2010

최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그중에서 태양정지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다. 본 연구에서는 P3HT(regioregular poly(3-hexylthiophene))와 PCBM(fullerene derivative [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)을 전자 도너와 억셉터 물질을 하나의 브랜드로 광 활성층을 형성하는 BHJ(bulk hetero junction)구조를 갖는 고분자 유기 박막 태양전지를 각각 Toluene, Mono-Chlorobenzene, Dichlorobenzene에 $60^{\circ}C$, 200rpm으로 약 12시간동안 1wt%로 교반(Stirring)한 후에 중량비(1:1 wt%)로 혼합하여 스핀코팅(Spin-coating)으로 제작하였고, 완성된 소자의 광활성층 면적은 0.04cm2이며, $150^{\circ}C$에서 후속 열처리 공정을 통해 특성 향상이 측정 되었다. 태양전지 소자 구조는 Glass / ITO / PEDOT:PSS / P3HT : PCBM / Al이다. 전류-전압, FF(Fill Factor), 변환효율 측정을 위해 solar simulator를 AM1.5 조건(100 mW/cm2)으로 이용하였으며, 소자의 최대 전류밀도는 12mA/$cm^2$, 개방전압은 0.566V이고 F.F(Fill Factor)는 55.2%이고 변환효율은 3.7%이다. 후속 열처리후 더욱 좋은 성능을 갖게 되었고, 최대 효율은 Dichl orobenzene일 때 이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.391.2-391.2
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• 2014

Solution-processible hybrid bipolar field effect transistors (HBFETs) with balanced hole and electron mobilities were fabricated using a combination of the organic p-type poly (3-hexylthiophene) (P3HT) layer and inorganic n-type ZnO material. The hole and electron mobilities were first optimized in single layer devices by using acetonitrile as a solvent additive to process the P3HT and annealing to process the ZnO layer. The highest hole mobility of the P3HT-only-devices with 5% acetonitrile was 0.15 cm2V-1s-1, while the largest electron mobility was observed in the ZnO-only-devices annealed at $200^{\circ}C$ and found to be $7.2{\times}10-2cm2V-1s-1$. The inorganic-organic HBFETs consisting of P3HT with 5% acetonitrile and ZnO layer annealed at $200^{\circ}C$ exhibited balanced hole and electron mobilities of $4.0{\times}10-2$ and $3.9{\times}10-2cm2V-1s-1$, respectively. The effect on surface morphology and crystallinity by adding acetonitrile and thermal annealing were investigated through X-ray diffraction and atomic force microscopy (AFM). Our findings indicate that techniques demonstrated herein are of great utility in improving the performance of inorganic-organic hybrid devices

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.316-316
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• 2010

Thin films spin-coated from solvent solutions are characterized by solution parameters and spin-coating process. In this study, performance characteristics of polymer solar cells were investigated with changing solution parameters such as solvent and additives. The phase-separation between polymer and fullerene is needed to make the percolation pathway for better transportation of hole and electron in polymer solar cells. For this reason, cooperative effects of solvent mixtures adding additives with distinct solubility have been studied recently. In this study, chlorobezene, 1, 2-dichlorbenzene, and chloroform were used as solvent. 1, 8-diiodoctaned and 1, 8-octanedithiol were used as additives and were added into poly(3-hexylthiophene-2, 5-diyl)/[6, 6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (P3HT/PCBM) blends. Pre-patterned ITO glass was cleaned using ultrasonication in mixed solvent with ethyl alcohol, isopropyl alcohol and acetone. PEDOT:PSS was spin-coated on to the ITO substrate at 3000rpm and was baked at $120^{\circ}C$ for 10min on the hotplate. The prepared solution was spin-coated at 1000rpm and the spin-coated thin film was dried in the Petri dishes. Al electrode was deposited on the thin film by thermal evaporation. The devices were annealed at $120^{\circ}C$ for 30min. By adding 2.5 volume percent of additives into the chlorobenzene from that bulk heterojunction films consisting of P3HT/PCBM, the power efficiency (AM 1.5G conditions) was increased from 2.16% to 2.69% and 3.12% respectively. We have investigated the effect of additives in P3HT/PCBM blends and the film characteristics and the film characteristics including J-V characteristics, absorption, photoluminescence, X-ray diffraction, and atomic force microscopy to mainly depict the morphology control by doping additives.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.217-217
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• 2012

Solution-processed tungsten oxide thin film with thickness of about 30 nm is prepared from ammonium tungstate. This layer is introduced into the interface between the poly(3-hexylthiophene):[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) layer and the ITO electrode to be used as an electron blocking layer. The annealed tungsten oxide thin films at $150^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$ show amorphous phase, while the $400^{\circ}C$ -annealed tungsten oxide film shows crystalline phase. At $150^{\circ}C$ annealing temperature, the conversion efficiency is significantly improved from 0.71% to 1.42% as the condition is changed from vacuum to air atmosphere, which is related to oxidation state of tungsten in amorphous phase. For the air annealing condition, the conversion efficiency is further increased from 1.42% to 2.01% as the temperature is increased from $150^{\circ}C$ to $300^{\circ}C$, which is mainly due to the removal of the chemisorbed water. However, a slight deterioration in photovoltaic performance is observed when the temperature is increased to $400^{\circ}C$, which is ascribed to poor electron blocking ability due to the formation of crystalline phase. It is concluded that $W^{6+}$ oxidation state and amorphous nature in tungsten oxide interlayer is essential for blocking electron effectively from the active layer to the ITO electrode.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권2호
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• pp.63-67
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• 2010

본 연구에서는 P3HT와 PCBM 물질을 전자도너와 억셉터 광활성층 물질로 사용하여 벌크이종접합 구조를 갖는 Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PCBM/Al 구조의 유기박막태양전지를 제작하였다. P3HT와 PCBM은 각각 0.5 wt%의 농도로 톨루엔 용액에 용해하였다. 광활성층 농도를 최적화하기 위하여 P3HT:PCBM= 3:4, 4:4, 4:3 wt%의 농도비로 소자를 제작하고, 농도비에 따른 전기적 특성을 조사하였다. 또한 활성층의 후속열처리 온도가 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. P3HT와 PCBM의 농도비가 4:4 wt%의 비율에서 가장 우수한 전기적 특성을 나타내었으며, 이때 단락전류밀도 ($J_{SC}$), 개방전압 ($V_{OC}$), 및 충실인자 (FF)는 4.7 $mA/cm^2$, 0.48 V 및 43.1%를 각각 나타내었다. 또한 전력변환효율(PCE)은 0.97%의 값을 얻었다. 최적화된 농도비를 갖는 태양전지 소자에 대해 $150^{\circ}C$에서 5분, 10분, 15분, 20분간 후속 열처리를 실시한 결과 P3HT 전자도너의 흡광계수가 증가하는 경향을 보였다. 후속 열처리 조건이 $150^{\circ}C$에서 15분인 경우 전기적 특성이 열처리 하지 않은 소자에 비해 특성이 개선되었다. 즉, 이때의 전기적 특성은 $J_{SC},\;V_{OC}$, FF, PCE의 값이 각각 7.8 $mA/cm^2$, 0.55 V, 47%, 2.0%를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.646-651
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• 2018

최근 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 완충 층으로 삽입하여 광 전환 효율을 향상시킨 많은 연구 결과들이 보고되었다. 그래핀 양자점은 그래핀 단일 층이 여러 겹 쌓여서 구성된 수 나노미터 크기의 물질로, 양자 제한 효과에 의한 밴드갭 조절이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 대부분의 그래핀 양자점을 활용한 연구에서 레이저 분쇄나 수열 처리 등과 같은 복잡하고 접근성이 떨어지는 용액 공정들이 박막 형성에 사용되고 있다. 본 연구에서는 Indium tin oxide(ITO)/$TiO_2$/Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)/Al 구조로 구성된 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 단순한 초음파 처리를 통해 용매에 분산시켜 박막 공정에 사용하였음에도 불구하고, 단락 전류를 $1.26{\times}10^{-5}A/cm^2$에서 $7.46{\times}10^{-5}A/cm^2$으로, 곡선인자(Fill factor)를 0.27에서 0.42로 향상된 결과를 확인하였다. 이러한 결과를 트랜지스터 구조의 소자를 활용한 전기적 성질 확인과 순환 전압-전류법을 통한 에너지 레벨 분석 및 가시광 흡수 스펙트럼 분석 등을 통하여 고찰하였다. 본 연구 결과를 통해 그래핀 양자점 용액 공정이 복잡한 처리 공정 없이도, 보다 폭넓게 활용 가능할 것으로 예상된다.