KIC News, Volume 15, No. 4, 2012
KIC News, Volume 15, No. 4, 2012 29
Figure 2. 난연화 공정의 개요.
출처: 2012. 6. 26. 일본과학기술진흥기구(http://www.jst.go.jp) 작성: 최 창 식(고등기술연구원)
일본 가나자와대학, 나노로드 시트를 이용한 고효율 유기 태양전지 개발 - 경사증착 형성을 통해 고효율 나노로드 시트 구조 실현 -
일본 과학기술진흥기구(JST) 연구의 일환으로 가나자와(金澤)대학 이공연구영역부속 서스테이너블 에너 지 연구센터의 타이마 테츠야(當摩哲也) 교수 연구팀은 유기박막 태양전지로 기존의 ‘벌크 헤테로(bulk hetero)’ 구조를 뛰어 넘는 새로운 구조를 개발, 고효율화에 성공했다.
유기박막 태양전지는 빛이 닿으면 전자를 방출하는 도너(doner) 재료와 방출된 전자를 받아 전극까지 운 반하는 억셉터(accepter) 재료, 이 2종류의 반도체 재료로 구성된다. 최근 이들을 단순 적층하는 것이 아니 라 2종류의 재료를 혼합함으로써 접합 계면의 증가를 통해 효율적으로 전하 분리를 발생시키는 ‘벌크 헤테 로’ 구조가 개발되어 변환 효율의 대폭적인 향상이 기대되었다. 그러나 반도체 재료에 따라 분자끼리 겹치 는 ‘응집’ 문제와 혼합층 제작에 따른 고비용의 문제가 있었다.
본 연구진은 벌크 헤테로 구조를 이용하지 않으면서 벌크 헤테로 구조와 같거나 그 이상의 효율을 얻을 수 있는 새로운 구조를 창출하였다. 디바이스의 기판 위에 경사증착기법을 이용하여 CuI (요오드화구리)를 나노미터 크기(나노는 10억분의 1)의 나노로드 형태로 배열한 골짜기 구조의 시트를 만든 후, 그 위에 도 너 재료인 아연-프탈로시아닌(Pc)과 억셉터 재료인 풀러렌(fullerene)을 단순적층하면 이들도 나노로드의 골짜기 구조에 맞춰서 성장하기 때문에 매끄러운 기판과 비교했을 때 결정성이 높아져 2가지 재료 간의 접 촉 계면도 증가한다. 이는 나노로드를 제작할 때 고가의 매끄러운 투명전극기판보다 저렴하고 표면이 거친 기판이 적합하다는 점을 시사한다. 또 연구자들이 지금까지 발견한 요오드화구리와 아연 Pc의 상호작용에
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30 공업화학 전망, 제15권 제4호, 2012
따른 분자의 배향 제어에 의해 빛 흡수도 증가했다. 이들 상승효과의 결과로, 나노로드 시트를 이용한 새로 운 구조의 태양전지의 효율은 단순 적층형과 비교하여 3배의 값(4.1%)을 나타냈으며 이는 기존 벌크 헤테 로형 태양전지를 뛰어넘는 수치이다.
이 나노로드 시트는 아연Pc 뿐만 아니라 다른 반도체에 적용하더라도 효율이 향상되는 것이 확인되었으 며, 향후 유기 태양전지 전반에 걸친 응용이 기대된다. 본 연구 성과는 미국 화학회지 ｢NANO LETTERS｣
의 온라인 판에 공개될 예정이다.
※ 발표논문 : “Glancing Angle Deposition of Copper Iodide Nanocrystals for Efficient Organic Photo- voltaics”, Ying Zhou, Tetsuya Taima, Tetsuhiko Miyadera, Toshihiro Yamanari, Michinori Kitamura, Kazuhiro Nakatsu, and Yuji Yoshida, Nano Lett., July 16, 2012 DOI: 10.1021/nl301709x
Figure. 개발된 유기박막 태양전지의 디바이스 구조와 나노로드의 비교: (a) CuI 나노로드 시트를 도입한 유기박막 태 양전지의 디바이스 구조, (b) 거친 기판 위에 성장된 CuI 나노로드 및 아연Pc 막의 투과형전자현미경(TEM) 사진, (c) 비교적 매끄러운 기판 위(투명전극 ITO)에 성장된 CuI 나노로드 및 아연 Pc막의 TEM 사진. 거친 기판 위 (b)와 비교 적 매끄러운 기판 위 (c)에서의 CuI 로드의 형상이 다른데, (b)에서는 비스듬히 성장한 기둥 모양이 되어 높은 결정성 으로 성장하고 있음을 알 수 있다.
출 처 : 2012.07.24 JST (http://www.jst.go.jp/pr/announce/20120724/index.html) 작 성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
일본 츠쿠바대학, 탄소나노튜브의 고효율 광전변환 메커니즘 해명
- 빛에 의해 복수의 전자 ․ 정공쌍을 효율적으로 생성하는 메커니즘을 이론적으로 해명 -
일본 과학기술진흥기구(JST) 연구의 일환으로 츠쿠바대학(筑波大學) 오카다 스스무(岡田晋) 교수팀은 차 세대 일렉트로닉스 재료로 주목받는 반도체 단층 탄소나노튜브에 대해, 빛으로부터 전류를 담당하는 전 자·정공쌍(여기자)으로의 변환 프로세스를 상세하게 조사한 결과, 종래의 반도체 재료보다 큰 효율을 나
