[자연과학][실험보고서] 유기 태양전지의 제작 및 측정 [Fabrication of Organic Solar Cell and It`s Measurement]

[실 험 제 목]
유기 태양전지의 제작 및 측정 (Fabrication of Organic Solar Cell and It`s Measurement)
[실 험 목 적]

1. 대표적인 유기반도체 소재인 p-형 폴리(3-헥실)티오펜, poly(3-hexyl thiophene)과 n-형 플러렌 유도체, phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)를 이용한 유기태양전지의 소개, π-공액구조 및 전하이동 메커니즘, 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이해한다.

2. 유기태양전지 효율에 있어 벌크 이종접합(bulk heterojunction, BHJ)와 2층(bi-layer)구조의 차이점을 이해한다.

3. 유기 태양전지를 제작하고, 전류-전압 측정을 통하여 구동원리 및 특성을 이해한다.

[실험기구 및 시약]
1. 실험 도구
ITO coated Glass(2×2cm2), 세척용-zig, 600ml beaker, bath, Tweezers, Petri-dishes, 5ml vial, Stirring bar, 1.0μm PTFE syringe filter, Needle, Micro-pipette, 증착용 Al, 전극증착용 mask, Spatula, Imide tape,
2. 시약
15mg P3HT, 15mg PCBM, 3ml Dichlorobenzene, PEDOT:PSS, Toluene, Mucasol, Acetone, 2-propanol, Etching Solution
3…(생략)

4. PEDOT:PSS 박막 내 잔류 수분 제거를 위해 100 oC 진공오븐에서 1시간동안 건조시킨다.

5. 건조된 PEDOT:PSS/ITO/glass 위로 dichlorobenzene(DCB)에 녹인 2 vol% P3HT:PCBM(50/50) 용액를 마이크로피펫을 이용하여 떨어뜨린 후, 용액 스핀코팅 방법을 통하여 필름을 형성시킨다.

6. P3HT/PCBM 필름 위로 shadow(쉐도우) 마스크를 위치시킨 후, 증착기를 이용하여 상부 100nm 두께의 Al 전극을 형성시켜 유기태양전지 소자를 완성시킨다.

7. 제작된 유기태양전지의 태양광 유/무에 따른 전류-전압 특성을 측정한다.

8. 완성된 유기태양전지의 전류-전압 곡선을 측정한다.

a) 암상태에서 명상태에서의 그래프변화

b) I-V곡선에서 Isc와 Voc값의 설정