유기태양전지실험

목차

1. INTRODUCTION……………………………………………1
　1-1 태양전지의 분류……………………………………1
　1-2 태양전지의 작동원리………………………………2
　　1-2-1 무기물 태양전지………………………………2
　　1-2-2 염료감응형 태양전지…………………………2
　　1-2-3 유기태양전지…………………………………4
　1-3 유기태양전지………………………………………5
　　1-3-1 연구적 배경……………………………………5
　　1-3-2 유기태양전지의 원리…………………………5
　1-4 태양전지의 효율…………………………………… 8

2. EXPERIMENT………………………………………………10
　2-1 실험장치………………………………………………10
　2-2 실험방법………………………………………………10
　2-3 주의사항………………………………………………12

3. RESULTS & DISCUSSION…………………………………13
　3-1 Raw data………………………………………………14
　3-2 Result & Discussion………………………………15

4. CONCLUSION………………………………………………16

5. REFERENCES………………………………………………17

본문내용

active layer solution제조한다. (active layer solution 은 12시간 섞어 주는 시간이 필요하다. 따라서 이번 실험을 하면서 세척하는 과정 중에 actvie layer solution 제조하여 glove box 안에서 12시간 동안 섞어주고 보관하였다.)
[Figure2-3] Active layer solution 계산
그리고 로 처리하는 동안 실험에 사용하는 PEDOT:PSS solutions을 준비한다. PEDOT:PSS 비율이 부피비로 5:1 로 혼합한 다음 초음세척기를 이용하여 약 20분간 섞어준다.
[Figure2-4] Solution Of PEDOT:PSS & P3HT:PCBM
그리고 로 처리된 ITO glass를 spin coater 위에 올려놓고 vaccum 을 잡아준 다음 준비된 PEDOT:PSS solutions 을 micro pipette 을 이용하여 0.2ml을 ITO glass위에 뿌려주고 5000rpm 으로 40초 동안 spin coating 을 한다. coating 된 ITO glass 를 155℃ hotplate 위에 올려 놓고 20분 동안 건조한다.
다시 건조된 ITO glass 를 spin coater 위에 올려놓고 P3HT:PCBM solution 을 700rpm 으로 PEDOT:PSS solutions 을 코팅할 때 와 같은 방법으로 coating 한다. coating 된 ITO glass 의 주위를 acetone 을 이용하여 닦아 내고 102℃ hotplate 위에서 20분간 건조한다.
[Figure2-5] spin coating & ITO glass dry
그리고 coating 된 ITO glass 를 glove box 안에서 Cathod deposition 한다.
증착이 완료된 ITO glass 를 차례대로 효율을 측정한다.
2-3 주의사항
먼지와 같은 미세 미립자가 ITO glass 묻어 있을 경우 효율에 영향을 준다. 따라서 먼지와 같은 이물질도 묻지 않도록 세척을 잘 해야하고. 세척 후 에도 묻지 않도록 주의해야 한다. 또한 micro pipette 사용시 항상 수직을 유지 하며 사용해야 하며 spin coating 시 진공으로 ITO glass 를 잡고 있어야 하므로 vaccum 버튼을 눌러야 한다. 그리고 ITO glass 위에 micro pipette 을 이용하여 물질을 올려놓을 때는 되도록 가운데에 올려놓도록 한다.
RESULTS & DISCUSSION
3-1 Raw data
에너지 효율을 측정하여 아래 [Table3-1] 과 같은 raw data 을 얻을 수 있었다.
[Table3-1] raw data
3-2 Results & Discussion
FF : Fill Factor
Voc : Open Circuit Voltage(V)
Isc : Short Circuit Current(A/)
: Power Conversion Efficiency (%)
: Intensity(power) of incident light
e.g. 100mW/, AM1.5
효율(%) = (FF × (Voc*Isc/Pin)) × 100
= (Vm × Im/Vos × Isc) × (Voc × Isc/Pin ) × 100
= Vm × Im
위의 식에서 = 100mW/ 이므로 뒤에 100과 상쇄됨.
효율은 Vm × Im 값으로서 % 이다.
결국 A열과 C열의 곱의 값들 중에서 V가 0보다 작은 수(음수) 중에 절대값이 가장 큰 값이 된다.
각각의 조원들의 효율을 계산하여 아래 [Table3-2] 과 같이 정리 하였고, 각각의 조원들의 Fill Factor 값을 [Figure3-1]과 같이 나타내어 비교 분석한 결과 가장 높은 효율 일수록 Fill Factor 면적이 크게 나타난다는 경향을 보였다.
이영석
전진배
이종민
장철호
이윤경
3.02%
3.47%
3.23%
3.01%
3.17%
[Table3-2] Efficiency of members
[Figure3-1] Efficiency Graph
CONCLUSION
본 실험에서는 P3HT 물질로 유기태양전지 solar cell 을 제작하고 효율을 측정하는 실험이었다. 실험한 결과 3.01 ～ 3.47% 라는 효율을 얻었다. 각각의 조금씩의 차이는 spin coating 시 ITO glass 위에 용액을 올려놓는 기술적 문제라고 생각한다. 3%대 효율은 적지 않은 효율이라고 했지만 5% 에는 미치지 못하는 결과였다. 5%의 효율을 얻기 위해서는 섬세하고 완벽한 cleaning room 이라는 조건과 또 기술적인 조건을 갖추었다면 더 좋은 결과를 보였을 것이다
우리가 사용한 P3HT 물질은 최고 5% 대의 효율을 나타낸다고 한다. 그 만큼 미세한 이물질과 같은 것들이 주는 작은 영향 또한 태양전지 효율에는 크게 영향을 준다. 그래서 세척과정이 반복되고 중요하다는 것을 실험을 통해 알았고 cleaning room 에서 실험하고 Glove Box 안에서 신중이 다루어진다는 것을 알게 되었다. 또한 만들어진 solar cell 의 효율을 측정함으로써 태양전지의 효율을 직접 계산 해보고 태양에너지 효율에 대한 개념을 이해 할 수 있었고 계산법을 알게 되었다. 결론적으로 태양에너지의 효율이 Fill Factor 의 면적을 나타낸다. 이번 실험을 하면서 그동안 이론으로만 익히 들어왔던 태양전지의 개념과 원리에 대해 이해할 수 있었다.
REFERENCES
[1] 유기태양전지의 개발현황. 방창현, 박근희, 정동근, 채희엽. 성균관대학교화학공 학과
[2] 광전기화학형 염료감응형 태양전지 기술. 서선희, 이동윤, 이원재. 한국전기연구 원
[3] 차세대 고효율 태양전지 기술 동향. 한원석, 김현수, 최병석, 오대곤. ETRI
[4] 태양전지 기술 현황 및 전망. 윤경훈
[5] 유기박막 태양전지 개발 동향. 신원석, 윤성철, 문상진
[6] 유기태양전지의 표면처리를 통한 효율 향상. 박근희, 장선기, 정동근, 김형섭, 부 진효, 이준신, 채희협. 한국진공학회
[7] http://solar.korea.ac.kr
[8] Fabrication of Polymer Devices. 이수형

키워드

유기,   태양,   전지