유기 패시베이션 박막이 P3HT:PC61BM 활성층을 갖는 고분자 태양전지의 특성에 미치는 영향
Effects of Organic Passivation Films on Properties of Polymer Solar Cells with P3HT:PC61BM Active Layers
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초록
재생에너지 광소자로서 스마트 농장 등의 에너지원으로서 고분자 태양전지의 응용이 기대되며 향후 상업화를 위해 효율과 신뢰성 개선이 요구된다. 본 연구에서는 유기 패시베이션 박막을 가지는 헤테로정션 고분자태양전지를제작하고, 패시베이션 박막이 고분자 태양전지의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 사용된 패시베이션 유기재료로는 폴리비닐알코올과 이크롬산 암모늄을 혼합하여 용해한 후 스핀코팅방법으로 P3HT:PC61BM/LiF/Al 기판위에 코팅하여 소자를 제작하였다. 제작된 소자구조는 glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/LiF/Al/passivation layer 이며, 140시간 공기중에 노출 후 전기적 특성을 측정, 비교한 결과, 패시베이션 처리된 고분자 태양전지가 패시베이션 박막 처리되지 않은소자에 비해 보다 우수한 전기적 특성을 보여주었다. 즉, 패시베이션 처리된 소자의 전력변환효율은 제작직후 3.0%에서140시간 노출 후 1.3%로 감소한 반면 패시베이션 처리되지 않은 소자의 경우는 동일한 노출조건에서 3.5%에서 0.1%로급격한 특성저하를 나타내었다.
Abstract
It is required to improve the efficiency and the reliability of the polymer solar cells (PSCs) as the energysaving optical device for the future application of the smart farm facilities. In this study, we fabricated the bulk heterojunction PSCs with organic passivation film layer for the reliability improvement of the devices. The effects of thepassivation layer on the electrical properties of the PSCs were studied. The materials of passivation layer are composedof poly vinyl alcohol (PVA) and ammonium dichromate, and the passivation films were fabricated by the spin coatingmethod on the P3HT:PC61BM/LiF/Al substrate. The prepared structure of the device is the glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/LiF/Al/passivation layer. The performances of the PSCs with the organic passivation film showed betterelectrical properties compared with the PSCs without passivation layers. The power conversion efficiency (PCE) valuesof passivated PSCs decreased from 3.0 to 1.3% after air exposure for 140 hrs. In contrast, the PCE values for the deviceswithout passivation decreased sharply from 3.5 to 0.1% under the same exposure condition.
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