나노기술 및 정책 정보

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● 일본 나라첨단과학기술대학원대학교의 벤텐 히로아키 준 교수 연구팀이 고분자 태양전지 제작 시 사용되는 용매 첨가제의 작용을 나노미터(nm) 수준에서 가시화하는 데 성공

● 고분자 태양전지의 경우 변환 효율을 높이기 위해 제막 용액에 용매 첨가제를 1% 정도 첨가하는 방법이 이용되고 있지만, 어떠한 작용으로 인해 기능이 향상되었는지에 대해서는 해명된 바가 없었음.

● 연구진은 나노 공간 영역에서 전류–전압 특성을 측정할 수 있는 스캐닝프로브현미경( photoconductive atomic force microscopy)을 이용하여 첨가제를 넣어 제작한 태양전지 내를 흐르는 광전류를 가시화하는 데 성공

● 측정을 위해서 현미경으로 사용하는 프로브에 금을 코팅하여 금 전극을 갖는 태양전지와 같은 환경을 구축하였으며, 그 결과 첨가제를 넣은 태양전지 내에서는 공액 고분자에 생긴 막 구조의 질서화가 진행되어(크기 50~100nm 정도), 생성된 전하를 외부 전극으로 효율적으로 수송하는 네트워크가 나노 수준에서 형성되는 것을 규명

● 본 연구성과는 스크리닝을 용이하게 하는 것 외에 현재 사용되고 있는 것보다 고기능 첨가제를 선택할 때 도움이 될 것으로 전망되며, 향후 고성능화의 원리로서 고분자 태양전지의 개발에 적용될 것으로 기대

※ ACS Applied Polymer Materials 게재(2021.12.27.), “Nanoscale Observation of the Influence of Solvent Additives on All-Polymer Blend Solar Cells by Photoconductive Atomic Force Microscopy”