이광희 교수 연구팀, Advanced Materials 誌 표지논문 개재

광주과학기술원(GIST, 총장 김영준)의 이광희 교수(신소재공학부) 연구팀의 연구가 세계적 학술지인 Advanced Materials 誌2012년6월 12일자에 내부 표지논문으로 게재되었다. 이 연구는 신소재공학과 강홍규 박사과정 학생이 제1저자, 이광희 교수가 교신저자로 참여하였으며World-Class University Program과 Basic Science Research Program 의 지원으로 수행되었다.

논문명: Electrostatically Self-Assembled Nonconjugated Polyelectrolytes as an Ideal Interfacial Layer for Inverted Polymer Solar Cells

웹주소: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200594/abstract

유기태양전지는 기존의 실리콘 태양전지보다 낮은 가격으로 생산할 수 있고, 보다 유연한 특성을 가지기 때문에 차세대 에너지원으로 각광 받고 있다. 특히Inverted 유기태양전지는 긴 수명과 인쇄공정에 보다 적합한 구조를 가지므로 많은 연구가 선행되고 있다.

본 연구에서는 Inverted 유기태양전지에서 Polyethyleneimine(PEI)와Polyallylamine(PAA) 같은Nonconjugated Polyelectrolytes를Bottom 전극으로 쓰이는Indium Tin Oxide (ITO) 와 광활성층 사이의Interfacial층으로 도입하였다. 이Nonconjugated Polyelectrolytes 로 인해ITO 표면에 분극을 형성하여ITO의 일함수를 감소시켜n-type으로 쓰이는fullerene의LUMO level과 ohmic contact을 유도하였다.

이로 인해 광활성층에서 생성된 전자들이 보다 쉽게 전극으로 이동할 수 있게 되었고, Inverted 구조에서6.3%의 효율을 달성하였다. 이 연구에 사용된Non-conjugated polyelectrolytes는 보다 만드는 방법이 쉽고, 물을 용매로 쓴다는 점에서 친환경적이라는 장점이 있으며 또한 ITO 같은 전극의 일함수를 조절 할 수 있어서 앞으로 응용 가능성이 많다. 

-논문Abstract-

Nonconjugated polyelectrolytes (NPEs) are ideal interfacial layers for high-efficiency inverted polymer solar cells (I-PSCs). The NPEs are coated on indium tin oxide (ITO) using ionic self-assembly. Due to dipole formation between the cationic amine of the NPE and the anionic oxygen of ITO, the work function of ITO is dramatically reduced from 4.8 to 4.0 eV. Using the modified ITO, UV-independent I-PSCs with high efficiencies of 6.3% are demonstrated.