유기태양전지 수명을 최대 10년까지 연장, 상용화 앞당겨 - 수명손실 기전 규명으로 유기 디스플레이, LED 등의 수명문제 해결 기대 -
연구결과 개요
2. 연구내용
번-인 손실은 광활성층 양단의 계면 또는 전극의 산화 등 다양한 원인에서 기인한다고 알려져 왔다. 하지만 소자를 여러 박막으로 봉지하거나 불활성 기체 내에 보관하여도 번-인에 의한 소자의 급격한 수명 감소는 여전히 발견되고 있다.
이러한 현상의 원인을 근원적으로 규명하기 위해 연구팀은 전기가 발생되는 광활성 층의 고분자 물질 자체를 탐구하였다. 고분자의 분자량 구성 분포를 젤 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 기반으로 세분화하여 분석함으로써 하나의 광활성 물질 내에 다양한 크기의 고분자, 저분자 영역 대들이 공존함을 확인하였다.
이를 바탕으로 각 영역들을 용해도기반 분류법을 통해서 개별적으로 분리하여 각각의 전기적 특성을 확인함으로써 유기태양전지 내의 발생전류를 가두거나 가로막는 물질이 광활성 원료 내에 포함된 불순물로 작용하는 저분자 영역대의 분자들이라는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 저분자 영역대의 분자들을 선택적으로 제거함으로써 기존 유기태양전지 대비 소자 효율은 40% 이상 향상된, 그리고예상 사용수명은 최대 10년인 긴 수명의 고효율 유기태양전지 개발에 성공하였다.
예상 사용수명은 유기태양전지를 일상 생활의 정오(正午) 일사량과 동일한 조건에 계속 노출시킨 상태에서 소자의 효율을 30분마다 주기적으로 측정하여 ‘1일 일사량 = 연속 노출 5.5시간’의 가정 하에 사용 예상 가능 기간을 예측한 결과를 바탕으로 산출되었다.
유기태양전지 수명을 최대 10년까지 연장
고효율 유기태양전지는 저분자 영역대의 분자들을 제거함으로써 기존 대비 소자 효과를 몇 퍼센트 이상 향상시켰어
40%