최신 유기 태양전지: 재료, 매케니즘 그리고 모델링, 서론

유기 태양전지는 공액(conjugated) 고분자-플러렌 업셉터와 하이브리드 유기-무기 태양전지를 포함한다. 

유기 태양전지는 Si 기반 태양전지 소자 처럼 태양광을 흡수하면 바로 분리된 전자와 홀을 생성시키는 것이 아니라 결합된 전자와 홀의 쌍인 엑시톤을 생성시킨다. 그 이유는 유기 물질의 유전상수가 낮기 때문이다. 

엑시톤의 분리 과정은 도너와 업셉터 물질의 계면에서 일어난다. 두 물질은 전하 이동이 효과적으로 일어나도록 에너지 offset이 존재하도록 선택된다. 

도너와 업셉터 물질은 층으로 각각 코팅되거나 서로 혼합된 혼합물로 코팅될 수 있고 이 코팅층은 전자와 홀이 각 전극쪽으로 횡단할 수 있도록 연속적인 경로를 제공해야 한다.   

전하 캐리어의 확산 방향은 두 금속 접촉의 일함수의 차이에 의해 영향을 받으며 차단층(blocking layer)의 도입으로 훨씬 더 최적화 될 수 있다. 

캐소드 물질은 전통적으로 Ca 또는 Al과 같은 낮은 일함수을 가지며 애노드는 PEDOT:PSS/ITO 이고 기판은 유리 또는 폴리머이다.  

참고: modern plastic solar cells: materials, mechanisms and modeling, Ryan C. Chiechi, et al, Materials Today-Volume 16, Numbers 7/8* July/August 2013.