[신소재공학] Alkyl Side Chain이 도입된 Low Band-gap Polymer의 용해도 향상과 유기태양전지로의 적용에 관한 연구

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신소재공학 Alkyl Side Chain이 도입된 Low Band-gap Polymer의 용해도 향상과 유기태양전지로의 적용에 관한 연구-1페이지

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추천 연관자료

목차: 제 1장 서 론

제 2장 이 론
제 1절 태양전지 원리 및 종류
1. 태양전지의 원리
2. 태양전지의 종류
3. 유기태양전지의 특성 평가
제 2절 PSCs의 연구동향
제 3절 PSCs의 특징 및 개선사항
1. 특징
2. 개선사항
제 4절 효율향상 방안 및 발전방향

제 3장 합성 및 중합법
제 1절 Stille coupling
제 2절 Suzuki coupling

제 4장 실험
제 1절 연구의 목적
제 2절 Monomer 합성
제 3절 Polymerization
제 4절 소자제작

제 5장 결과 및 고찰
제 1절 Monomer 합성 분석
제 2절 Polymer 중합 분석
제 3절 광학적 특성평가
제 4절 전기화학적 특성평가
제 5절 OPV 소자 특성평가
제 6절 Morphology 특성평가

제 6장 결 론

제 7장 참고문헌

표 1. 단결정 실리콘 태양전지의 종류

표 2. 다결정 실리콘 태양전지의 종류

표 3. 벌크형 실리콘 태양전지와 박막형 실리콘 태양전지의 비교

표 4. 소재별 태양전지 모듈 제조단가 예측

표 5. P1, P2의 GPC 측정 결과

표 6. P1, P2의 소자 특성 결과

그림 1. 태양광 시장 전망

그림 2. 무기태양전지의 원리

그림 3. 유기태양전지의 원리

그림 4. 태양전지의 종류

그림 5. 실리콘 태양전지 종류

그림 6. 단결정 실리콘 태양전지 발전

그림 7. 다결정 태양전지의 발전

그림 8. 폴리실리콘 현물가격 추이

그림 9. 여러 가지 태양전지의 흡광효율

그림 10. 화합물 반도체 태양전지의 종류

그림 11. CIGS 박막 태양전지 기본구조

그림 12. CdTe 태양전지의 구조

그림 13. III족-V족 태양전지 삼중접합 탠덤 셀의 각 층별 구조

그림 14. 유기물 태양전지의 종류

그림 15. 염료감응형 태양전지 원리
그림 16. 고분자 태양전지의 종류

그림 17. 유기태양전지의 광활성층 재료

그림 18. I-V Sweep에 대한 최대 전력

그림 19. Fill Factor 계산 방법

그림 20. 유기 박막 태양전지의 재료에 따른 효율 변화 추이

그림 21. low band-gap 고분자들

그림 22. fullerene 유도체

그림 23. MDMO-PPV:PCBM 태양전지
(a) MDMO-PPV 와 PCBM 구조,
(b) 소자 구조 및 용매에 따른 J-V 특성

그림 24. 용매 첨가제에 따른 J-V 특성

그림 25. 유기태양전지의 광활성층 구조
(A) single-layer PV cell, (B) bi-layer PV cell,
(C) disordered bulk heterojunction, (D) ordered bulk-heterojunction

그림 26. heterojunction구조의 광활성층

그림 27. TiOx가 도입된 P3HT:PCBM 태양전지
(a) 내부에서의 optical 전기장의 세기의 제곱을 공간에서의 분포도 구조,
(b) 소자 구조 및 에너지 준위

그림 28. 대표적인 Tandem Polymer Solar cell 구조
그림 29. 유기태양전지의 장점

그림 30. 태양광 스펙트럼과 PPV, P3HT 고분자의 광흡수 스펙트럼

그림 31. P3HT와 PCBM의 구조 및 소자의 후처리에 따른 J-V 곡선변화

그림 32. P3HT와 PCBM의 구조로 만든 소자의 건조 조건에 따른
(a) J-V 곡선 변화와 (b) 전자와 정공의 이동도 변화

그림 33. Stille coupling reaction의 Mechanism

그림 34. Suzuki coupling reaction의 Mechanism

그림 35. 중합한 고분자 P1 및 P2의 구조

그림 36. Monomer 합성

그림 37. Polymerization

그림 38. 특성평가를 위한 소자제작 모식도

그림 39. 1의 1H-NMR spectra

그림 40. 2의 1H-NMR spectra

그림 41. 3의 1H-NMR spectra

그림 42. 4의 1H-NMR spectra

그림 43. 5의 1H-NMR spectra

그림 44. M1의 1H-NMR spectra

그림 45. M2의 1H-NMR spectra

그림 46. 6의 1H-NMR spectra

그림 47. 7의 1H-NMR spectra

그림 48. M3의 1H-NMR spectra

그림 49. P1의 1H-NMR spectra

그림 50. P2의 1H-NMR spectra

그림 51. P1, P2의 용액에서의 UV-vis. spectroscopy

그림 52. P1, P2의 박막에서의 UV-vis. spectroscopy

그림 53. P1의 CV curve

그림 54. P2의 CV curve

그림 55. P1, P2의 I-V curve

그림 56. P1의 IPCE 그래프

그림 57. P2의 IPCE 그래프

그림 58. 광활성층의 topography image
(a) P1, (b) P2

본문내용: 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석에너지 자원들은 고갈되고 있고, 시대가 지나면서 에너지 문제의 중요성은 더욱 증가되어 에너지 안보 문제가 심각하다. 우리나라는 2009년도 기준 에너지 해외 의존도가 약 96.2%로 세계 에너지 시장의 변화에 취약한 구조를 가지고 있다. 특히 중동 지역의 의존도가 2008년 84%로 미국 20.7%, 유럽 25.0%, 중국 40.1%에 비해 크게 높아 중동 지역 정세가 악화될 경우 피해는 우리나라까지 미칠 수밖에 없다[1]. 더구나 최근 들어 유럽의 금융위기, 일본의 국가재정 적자 등으로 국제유가가 불안한 점도 간과할 수 없다.
이에 따라 세계 많은 국가들이 신재생에너지 개발에 힘을 기울이고 있다. 신재생에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지이다. 대표적으로는 태양광, 태양열, 풍력, 수력, 바이오, 폐기물, 연료전지 등으로 나타낼 수 있다. 신재생에너지 세계시장은 연평균 20~30%로 급성장하고 있으며, EU는 유럽정상회의를 통해 2020년에 전체 에너지소비량의 20% 달성 목표로 하고 있다[2].
유럽 태양광 산업협회(European Photovoltaic Industry Association, EPIA)에 따르면 태양에너지 산업은 2006년 1.5 GW이었던 것이 2009년 7.3 GW로 급성장하였고 2010년 12.3 GW, 2013년 26.3 GW로 지속적으로 높은 성장을 보일 것으로 [그림 1]과 같이 예측했다[3]. 신재생에너지 중에서 태양에너지는 무한하고, 에너지원의 크기가 가장 크며, 원자력 발전이 가지고 있는 잠재적 위험요소도 없기 때문에 가장 이상적인 대체에너지로 손꼽히고 있으며, 산업화 가능성도 가장 높은 에너지원으로 부각되고 있다.
이렇게 신재생에너지가 대두되고 있는 원인은 여러 가지가 있다. 그 중 하나는 교토의정서 발효에 따른 온실가스 감축부담이 본격화되고 있기 때문이다. 교토의정서란 지구온난화 규제 및 방지의 국제협약인 기후변화협약의 구체적 이행 방안으로, 선진국의 온실가스 감축을 의무화하는 것이다. 교토의정서에 따라 선진국은 온실가스 감축의무가 현실화되었고 감축을 위한 노력을 지속적으로 하고 있다. 우리나라는 OECD 국가 중 온실가스 배출증가율 1위, 세계 9위의 온실가스 배출국가다[4]. 앞으로 의무감축대상국에 포함될 것이 확실시 되고 있어, 이에 대한 준비로 신재생에너지가 하나의 답이 될 수 있다. 다른 하나는 ‘저탄소 녹색성장’의 신·성장동력의 가능성이다. 신재생에너지를 통해 고유가 시대에 의존도가 높은 화석에너지의 대체, 온실가스 절감효과, 관련 산업의 성장에 따른 이윤창출과 에너지 안보, 환경보존, 경제성장의 순환 고리를 이어주는 핵심역할을 하는 중요한 산업으로 주목 받고 있다[5].

참고문헌: [1] http://www.khnp.co.kr, 한국수력원자력
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