2014년 12월 29일 월요일

CNTs 기반 태양전지가 태양광을 더 잘 이용하다

탄소 나노튜브는 1991년에 처음 발견된 이래로 독특한 광학적 특성과 다재다능함에 많은 관심을 끌었다. 

CNT 기반 태양전지는 저온 공정으로 인한 제조 비용 저감과 CNT의 기계적인 탄력은 플렉서블 소자를 만들 수 있지만 광변환 효율은 무기 태양전지에 비해 낮다. 

전 세계의 과학자들은 CNT 기반 태양전지 개발의 잠재적인 혜택이 부족한 효율을 만회할 것으로 생각하고 있다. 

효율 측면에서 CNT와 같은 유기 물질은 무기 태양전지 물질과 경쟁이 되지 않는다. 하지만, 안정적이고 저온 공정이 가능하기 때문에 플렉서블/플라스틱 태양전지에 편리하게 사용될 수 있어 저전력 응용에 쓰일 수 있다. 

연구의 첫 10년 동안 CNT 기반 태양전지의 효율은 ~1%에 머물렀는데 최근 한달간 발표는 효율에서 큰 점프가 여전히 가능하다는 것을 증명했다.  

최근 연구는 크게 두 가지 범주로 나뉜다: CNT 막을 기존 태양전지와 결합하는 것과 단일 또는 몇몇 CNT로 셀을 제조하는 것이다.  

CNT막이 광학적과 전기적 특성을 향상시키지만 문제는 어떻게 도너/업셉터 계면에 있는 엑시톤으로 부터 자유 전하 생성을 강화시키고 이후 각자 전극으로 물질을 통해 안내하는 것이다. 여기에 좋은 해답은 벌크 이종접합이다. 

탄소 시트를 나노튜브로 말때 특별한 지름과 비틀림(chirality로 정의)의 튜브를 형성할 수 있다. 각각의 chirality는 광파장의 좁은 범위를 흡수하고 수 백개의 서로 다른 chirality 형성이 가능하기 때문에 전에는 기존 태양전지에서는 사용하지 못했던 적외선 영역의태양광 파장을 이용할 수 있게 한다. 

최근 까지 연구자들은 동일 chirality를 갖는 CNT로 셀을 만들었는데 태양광 스펙트럼의 좁은 영역만 활용할 수 있고 태양광의 대부분을 버릴 수 밖에 없었다. 

따라서 이론적으로 다른 chirality를 갖는 SWCNTs을 적당히 조합하면 Si 태양전지에서는 배제되었던 가시광과 적외선 영역의 태양광을 이용할 수 있는 태양전지 제조가 가능하다. 


Hersam팀은 polychiral SWCNTs/플러렌으로 태양광의 근적외선 영역까지 흡수를 확장시켜 효율 3.1%을 얻었다. 

그들은 특정 태양광 스펙트럼 부분에 최적화된 여러 층을 갖는 polychiral CNT 태양전지를 만들면 더 많은 태양광을 활용할 수 있다고 한다.

CNT 태양전지는 상용화 시기를 예측하기 힘들지만 효율로 봐서는 가장 좋은 대안적 상용 태양전지가 되지는 못할 것은 확실하다. 

CNT의 단점은 다음과 같은 이슈 때문이다; 합성, 정제, 기능화, 공정과 소자 적용.


특히 CNT에서 가장 중요한 도전은 단일 chirality의 SWCNT를 대량으로 제조하는 것이다. CNT의 선택적 chirality 성장이 최근 보고 되었지만 여전히 대량의 SWCNT를 얻기 위해 후처리 방법에 대한 큰 노력이 필요하다. 

참고: http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=56992


2014년 12월 26일 금요일

광트랩핑 요소 - SPPs

태양전지에서 광트랩핑을 위해 플라즈몬 효과를 이용하는 대안적인 방법으로 SPP(surface plasmon polariton)가 생성되는 금속 나노 구조 박막을 이용하는 것이 있다. 

SPPs는 유전체층과 금속 층 사이의 계면에서의 자유 전자의 집단적 진동이다. SPPs는 계면에 매우 국소적이며 에너지가 금속에서 소실되거나 유전체에 흡수될때 까지 몇 마이크로미터 전파된다.  

금속/유전체 계면에서의 SPPs 여기는 입사광의 운동량의 in plane 성분이 SPPs의 것과 매칭이 되어야 일어난다. 그래서 수직 입사광은 SPPs 여기를 시킬 수 없다. 

이 문제를 해결하기 위한 방안으로 나노 격자 구조를 만들거나 입사 조명에 대해 계면을 비스듬하는 것이 있다. 


하지만 지금까지의 실험 결과는 SPPs 효과에 의한 광전류 생성은 실망적이라는 것을 보여준다. 


참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

광트랩핑 요소 - near-field 강화



작은 금속 나노 입자가 태양전지의 활성층 내에 임베디드되면 광 안테나와 LSPR(localized surface plasmon resonace)에 에너지를 저장하는 역할을 할 수 있다(그림 6b). 

표면 플라즈몬의 여기는 ohmic dissipation에 의해 금속 입자 내에서 없어 지거나 주위 반도체에 의한 흡수될 수 있다. 

광학적 near-field를 강화시키기 위해서는 금속 입자의 크기가 작아질 필요가 있다. 

플라즈몬 여기와 주위 반도체 여기 사이의 커플링 효율은 나노 입자의 크기와 모양, 임베디드된 입자 간 간격과 두께, 임베디드 층의 유전상수에 의존한다. 

광전류 생성에 대한 near-field 효과는 얇고 광흡수력이 약한 유기 태양전지에서 더 클 것으로 기대하지만 금속 나노 입자에 의한 옴 손실이 더 심각해서 유기 광활층 내에서 충분한 광흡수는 기대하기 어렵다. 

임베디드 금속 나노 입자에 의한 또 다른 단점은 금속과 반도체 사이 계면에서 여기 상태의 induced quenching이다. 이것은 아주 쉽게 광흡수 증가에 의한 이득을 상쇄시켜 버린다. 

불활성 피복층으로 금속 나노 입자를 격리 시키는 것은 금속/반도체 계면에서 전기적 손실을 없애 주지만 near-field 흡수에 의한 이득을 감소시킨다. 

이런 것들로 인해 금속  나노 입자를 광활성층에 임베디드 시키는 것은 오히려 광전류 생성에 좋지 않다. 

참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

2014년 12월 25일 목요일

광트랩핑 요소 - far-field 산란

태양전지 표면 위에 올려진 금속 나노 입자는 광을 고굴절 기판으로 우선적으로 산란시킬 수 있어서 반사 손실을 줄여 광트랩핑을 향상시킨다.

더욱이 반도체로 산란된 광은 waveguide 모드와 결합하여 광흡수율을 증가시킨다.

플라즈몬 산란은 플라즈몬 공명 주파수에서 가장 효율적이고 환경 또는 입자간 간격을 제어함으로써 튜닝될 수 있다. 

나노 입자은 공명 주파수보다 훨씬 낮은 광을 흡수하기 때문에 공명 주파수 보다 크면 광은 산란된다. 

나노 입자를 광산란 목적으로 사용할 때는 큰 알베도(albedo, 산란 효율)와 저흡수 금속이 필요하다. 또한 나노 입자 크기 역시 중요하다. 입자가 클 수록 큰 산란 효과를 나타내는데 입자의 부피 v와 비례하여 입자에서 흡수가 일어나는 반면 산란은 v^2에 비례하여 일어나다. 

금속 나노 입자에 의한 반사 방지 효과는 무기물 기반 태양전지에 대해 광법위하게 연구되고 있지만 저굴절률의 유기물 기반 태양전지 표면 위에 그것을 올리면 큰 incoupling 효율을 얻지 못한다. 




그래서 그림 6 (c)와 같이 유기 태양전지에서는 금속 나노 입자를 활성층과 금속 전극 사이의 계면에 두는 것이 효과적일 수 있다. 

참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

2014년 12월 24일 수요일

광트랩핑 요소 - 플라즈몬

플라즈몬 효과는 금속/유전체 계면에서의 자유 전자의 집단적 진동이다. 금속 나노입자 또는 금속/유전체 계면에서의 자유 전자의 여기는 나노입자 또는 금속/유전체 계면의 표면 플라즈몬 polariton의 LSPR(localized surface plasmon resonace)에 에너지를 저장할 수 있게 한다. 

이것은 near-field 효과 또는 far-field 커플링을 통해 반도체에 전달되어 광흡수 증가로 이어진다. 


나노입자와 SPP(surface plasmon plariton)의 플라즈몬 구조가 태양전지로의 응용에 관심을 끌고 있다. 

참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

페로브스카이트에 대한 기대

2009년에 최초의 페로브스카이트 태양전지가 개발되었는데 효율은 3.9%였다. 그 당시의 문제점은 액체 전해질로 인해 페로브스카이트 물질이 빠르게 분해되어 버리는 것이었다. 

얼마 뒤 Cratzel 그룹은 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해서 페로브스카이트 태양전지의 효율을 ~10% 수준으로 끌어 올렸다. 

그리고 2014년 KRICT에서 17.9% 효율(NREL 인증)을 달성했다.  

이렇듯 페로브스카이트 태양전지는 다른 어떤 종류의 태양전지에서 보지 못했던 불과 몇년만에 대단한 효율 증가를 달성했다. 


페로브스카이트 태양전지의 가장 큰 문제점은 물에 녹는 것이다. 

광활성 페로브스카이트 물질은 양이온인 methylamonium 유기물 성분을 포함하고 있다. Methylamonium 염이 습기에 매우 민감하기 때문에 페로브스카이트 물질은 물에 녹는다.  

현재까지 가장 안정적인 페로브스카이트의 수명은 단지 20일 정도이다. 

또 다른 문제점은 독성 물질은 Pb를 포함하고 있다는 것이다. Pb를 Sn으로 대체하려는 시도가 있지만 안정성이 1/10로 감소할 수 있다는 우려가 있다. 

페로브스카이트 층 두께 400 nm은 최대 800 nm 까지의 태양광을 충분히 흡수할 수 있는데 이러한 얇은 층은 상용 태양전지(c-Si, CIGS)에 추가 층으로 사용될 수 있는 잠재력이 있다

또한 페로브스카이트의 밴드갭은 튜닝 가능하기 때문에 기본 셀에 최적화시킬 수 있다. 

페로브스카이트와 c-Si 태양전지가 결합되어 탠덤 셀이 되면 효율은 40%에 도달할 수 있다. 하지만 이 구조 역시 수분에 취약하다. 

따라서 외부로 부터 수분과 습기를 차단하기 위해 유리-유리 모듈 밀봉을 사용을 사용하거나 Al2O3을 코팅이 고려되고 있다. 


EMPA(스위스)은 효율 19.3%의 CIGS에 비광활성 페로브스카이트 층을 코팅했을 때 효율 7.7%을 얻었다고 발표했다. 만약 페로브스카이트가 광활성이고 최고 효율 17.9%의 페로브스카이트를 사용한다면 이 텐덤 셀의 효율은 25.6%(17.9%+7.7%)가 된다 


참고: Anne Kreutzmann, Photon International October 2014, pp 62~65. 


2014년 12월 19일 금요일

광트랩핑 요소 - 구조화된 기판

직접적인 레이저 간섭 패터닝 기술은 플라스틱 기판을 구조화하는 강력한 툴이다. 이 기술로 기판에 라인 패턴과 육각형 패턴을 했을 때 광 경로 길이 증가로 광전류가 15% 증가했다. 

Wrinkes과 deep folds 기판도 광트랩핑을 위해 유기 태양전지에 사용될 수 있다.

평면 기판과 비교했을 때 광전류는 wrinkles과 deep folds(높이 180 nm) 기판 기반 태양전지 각각에 대해13%와 47%가 증가했다. 특히 deep folds 기판으로 셀을 만들었을 때 장파장(>650 nm)의 광 경로 길이가 6배 늘었다. 

심각한 재결합 손실이 크게 없는 것으로 보아 deep folds 기판이 향후 대량 제조시 이용되 가능성이 높다. 


참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

2014년 12월 18일 목요일

광트랩핑 요소 - 구조화된 후면 반사체

이미 있는 금속 전극을 회절 격자로 수정하여 반사광을 태양전지의 waveguide 모드로 바꿀 수 있는데 이와같은 금속 전극의 구조화는 대부분 소프트 리소그라피 임프린팅 기술로 이루어진다.

격자 구조의 크기와 높이가 광트래핑 특성에 영향을 미치는데 1차원 보다 2차원 구조일 때 효과가 더 크다.  



이 금속 구조를 반투명 태양전지의 어떤 면에 위치시키더라도 광은 TIR에 의해 효과적으로 트랩된다. 하지만 일반적으로 금속 반사체의 단점은 기생 흡수인데 광트랩 증가를 제한한다(그림 4).  

따라서 유전체 산란체를 채용하는 것이 더 좋은 접근이다. 가교 실리콘 고무(PDMS)에 분산된 값싼 나노 TiO2 입자 기반 유전체 산란체를 반투명 태양전지와 결합하여 광전류를 증가시킬 수 있다. 



유전체 산란체는 매우 잘 광을 반사 확산시키며 반사율과 투과율 사이의 비율은 PDMS 내의 TiO2 입자의 농도에 의해 튜닝될 수 있다(그림 5). 

유전체 산란체는 가사광 영역에서 100%에 근접하는 반사율을 나타내어 반투명 태양전지의 광전류를 증가 시킬 뿐 아니라 반사율과 투과율을 적당히 조절하면 탠덤셀에서 광전류의 균형을 맞추는데 사용될 수 있다.  


유전체 산란체에서 이슈는 전극의 기생 흡수를 최소화하는 것이다. 


 참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

광트랩핑 요소 - 표면 incoupler

광흡수는 반사 구조, 격자, 램덤 산란체, 구멍, 그리고 나노렌즈를 태양전지 전면에 위치시킴으로써 향상시킬 수 있다. 개선된 광흡수는 증가된 결합 효율(incoupling efficiency)과 또는 증가된 광 경로 길이 때문이다. 

어떤 구조는 전극 층과 같이 직접적으로 태양전지의 한 층으로 통합될 수 있지만 때때로 별도로 준비된 구조를 사용하는 것이 전기적 결합을 피하기 위해서 좋다. 

광트랩핑 요소의 예로써 집광된 광을 투과시키기 위한 작은 구멍이 있는 금속 미러의 상부에 마이크로 렌즈 어레이로 구성되어 있는 구조가 있다(그림 2). 



이러한 구조는 한 방향의 평행광에 대해 투명하고 반대 방향의 평행광이나 방향성 램덤 광에 대해서는 매우 반사적이다. 

광이 태양전지 상부의 광트랩으로 들어가고 반사 전극과 트랩의 금속 표면 사이에 앞뒤로 바운스되어 광흡수 확률을 높인다.  

하지만 이 광트랩핑 시스템은 반사와 정밀한 초점에 기반하고 있기 때문에 광흡수 증가는 매우 작은 세트의 입사각의 광에서만 일어날 수 있다.  

다른 예로 가교 poly(dimethylsiloxane) 기반 폴리머 재귀 반사 구조를 유기 태양전지에 형성한 것이 보고 되었다. 광학적으로 구조의 기하학을 최적화하여 입사광의 각도를 바꾸어 더 많이 광을 트랩한다(그림 3). 




이 구조로 20%의 광전류 향상이 있지만 여전히 20%의 반사 손실이 있다. 따라서 추가 광트랩 요소의 도움으로 TIR(total internal reflection) 증가를 통해 광트랩을 더 향상시킬 필요가 있다. 


참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

2014년 12월 14일 일요일

스프레이 코팅 콜로이드 양자점 태양전지

Toronto 대학 연구자들은 극소 크기의 광에 민감한 콜로이드 양자점(colloidal quantum dots, CQD)을 스프레이 코팅으로 플렉서블 표면에 도포하여 태양전지를 만드는 기술을 개발했다. 여기서 플렉서블 기판은 어떤 이상 모양의 표면이라도 상관 없다. 



그들의 스프레이 코팅 시스템을 sprayLD라고 부르는데 ALD(atomic layer deposition) 처럼 단층 제어가 거의 가능하다.  

SprayLD는 대기 조건에서 이루어지고 완전 자동화 공정을 구현하여 전기적 결함이 없는 막을 형성하여 이전의 스핀 코팅 보다 더 성능이 우수한 태양전지를 만들 수 있다. 

SprayLD는 CQD를 포함하고 있는 액체를 필름 또는 플라스틱과 같은 플렉서블 표면에 직접적으로 발사하다.  

롤-투-롤 제조 공정에 대한 sprayLD의 잠재적인 적용 가능성이 빠르게 회전하고 있는 드럼에 장착된 6가지 기판에 CQD 활성층을 코팅하여 테스트됐는데 평균 효율이 6.7%가 나왔다. 


그들은 더 나아가 플렉서블 기판에 sparyLD를 적용하여 Voc 감소 없이 효율 7.1%을 얻었다.  


참고: http://nextbigfuture.com/2014/12/progress-to-spray-on-solar-power-using.html

2014년 12월 13일 토요일

태양전지의 새로운 기하학적 디자인


그림 1 (a) folded 태양전지의 소자 아키텍처 개략도. 각 면 위의 두 셀이 같은 활성층 또는 다른 활성층으로 이루어져 있다. (b) 활성층 두께에 대한 접는 각도 함수로서 활성층 APFO3:PCBM에서의 energy dissipation. 가장 큰 광흡수는 두꺼운 셀에서 얻어지지만 얇은 셀일 때 광흡수는 접는 각도에 더 영향을 받는다. (c) 평면 셀 대비 folded 셀의 energy dissipation. 

V 자형 기하학 구조를 이용한 folded 태양전지가 있는데 플라스틱 기판에서 쉽게 구현된다. 이러한 V 모양 기학학 구조에서 광트랩핑은 반사광을 반사키켜 여러번 튀겨 이루어진다. 가장 큰 향상은 흡수가 최소로 일어나는 파장과 활성층의 흡수 에지와 가까운 파장에서 일어난다. 

V 형상 각 면 위의 두 셀은 같은 활성층 또는 다른 활성층 물질에 기반할 수 있다. 다른 활성층 물질을 사용하면 탠덤 셀 기반 모듈 조립을 할 수 있어 성능을 2배로 올릴 수 있다. 

직관적으로 광트랩핑 효과는 활성층의 두께와 접는 각도에 의존한다. 태양전지의 광흡수율은 접는 각도가 낮을 수록 내부 반사 횟수가 증가하여 급격히 커진다.

비록 V 형상 셀의 결함이 많지만 최근 이 구조가 적용된 PCDTBT:PC71BM 기반 태양전지의 효율이 5.3%에서 7.2%로 향상되었다.  

V 형상 유기 태양전지를 만들기 위해 접는 방식이 아니라 기판을 사전에 구조화하는 방식이 있다. 광학적으로 마이크로 프리즘 기판위에 제조된 태양전지는 folded 태양전지와 비슷하다.

접힌 각도가 최적화 되지 않아도 스핀 코팅된 활성층이 있는 마이크로 프리즘 기반 태양전지에서 광흡수는 평면 셀에 비해 1.5배 정도 더 크다. 하지만 이 연구에서 구조화된 기판 골(valley)에 쌓인 너무 두꺼운 활성층에서 재결합 손실에 의한 효율 감소가 일어났다.


 이를 개선하기 위해 스핀 코팅 대신 저분자를 진공 증착이 연구되고 있다. 

참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

2014년 12월 12일 금요일

박막 태양전지에서 광트랩핑의 근본적인 한계

두꺼운 흡수층의 태양전지에서 단일 통과 흡수와 관련된 광 흡수를 위한 최대 증강 인자(enhancement factor)는 4n^2(n은 흡수층의 굴절률)로 제한된다. 이것은 흡수층이 등방성 응답을 하고 파장 보다 훨씬 두꺼워야 하고, 램던 구조에서 광트랩핑이 일어나야 하고 단일 통과에 의한 층에서 흡수는 거의 무시할 수 있어야 성립하고 이런 가정이 깨지면 성립하지 않는다. 

예를 들어 집광 시스템에서는 증강 인자가 1/sin^2θ(θ는 흡수 콘의 apex 각도의 1/2) 만큼 증가하고 입사광의 파장과 유사한 주기성을 갖는 주기적인 격자를 채용하면 가이드된 광학 모드를 제공할 수 있다. 따라서 이런 광트랩핑 구성에서는 증강 인자의 상한은 (2π/√3)4n^2가 된다. 

하지만 광흡수층이 얇은 유기 태양전지는 wave effect에 의해 위에 언급한 제한이 엄격하게 적용되지 않는다.

Yu et al.은 coupled-mode 이론을 이용하여 흡수체에서 광학 모드와 광흡수 사이의 관계를 정립했다. 그들은 미러와 고굴절률 상부 클래드(cladding) 층사이에 얇은 광흡수층이 샌드위치된 구조를 모델링했다. 광을 가이드 모드와 결합하기 위해 상부는 텍스처되어 있고 광은 slot-waveguide 효과에 의해 저굴절률 흡수층에 강하게 집광될 수 있다.

다른 광트랩핑 전략은 터널링 소멸 파(tunneling evanescent wave)를 이용하는 것이다. 얇은 흡수층을 Lambertian 산란 표면과 고절률을 갖는 두 비흡수 클래드 층 사이에 끼운다. 예측에 의하면 빛의 상당 부분이 흡수층으로 들어갈 수 있어 광 경로 길이가 100배 만큼 길어진다. 이 방법이 저굴절률 유기 태양전지에 특히 적합하다. 


참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014 

2014년 12월 11일 목요일

유기 태양전지에서 광 트랩

유기 태양전지의 이슈는 광생성 캐리어의 낮은 이동도와 재결합이다. 활성층의 두께는 전하 이동를 용이하게 하고 재결합 최소화를 위해서는 얇아야 하다. 하지만 두께가 얇으면 광을 효과적으로 흡수할 수 없다. 따라서 광트랩핑 전략이 고효율 유기 태양전지에 매우 중요하다. 광트랩핑 기술은 유기 태양전지 구조를 마이크로와 나노크기로 기하학적으로 엔지니어링하는 것과 플라즈몬 구조를 포함한다. 


유기 태양전지의 활성층의 최적 두께는 광흡수와 캐리어 추출 사이에 상충점이 있다. 활성층은 벌크 이종접합을 형성하고 있는데 폴리머와 플러렌 파생물로 구성되어 있다. 

활성층의 최적 두께는 광간섭과 재결합 손실을 고려했을때 ~100 nm이다. 유기물의 광흡수 계수가 일반적으로 큼에도 활성층의 흡수 밴드에 있는 광 에너지를 100 nm 두께로 완벽하게 흡수할 수 없다. 

입사광의 상당한 부분이 전면 전극에 의해 반사되고 반투명 유기 물질을 통해 투과하여 소실된다. 

유기 태양전지에서 광학적 손실은 소자 아키텍처의 적절한 디자인, 전극 물질 또는 계면 재료, 또는 광학 스페이서의 세심한 선택을 통해 줄어들 수 있다. 

유기 태양전지의 기판의 낮은 굴절률로 인해 광트랩핑 전략은 두꺼운 Si 태양전지에서와 다르게 수정되어야 한다. 


이 논문은 박막 유기 태양전지와 관련된 보고된 광트랩핑 기술을 소개한다. 예를들어 태양전지의 기학적인 엔지니어링, 그리고 격자 구조, 램덤 구조 그리고 플라즈몬 구조이다. 



참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014


2014년 12월 7일 일요일

Blue ray 디스크를 나노임프린팅 템플레이트로 이용하다

    Northwestern 대학 연구자들이 태양전지 효율 향상을 위해 blue ray 디스크를 업사이클링 했다. 그들은 매니지먼트를 위해 blue ray 디스크를 나노임프린팅 템플릿으로 사용한 것이다

   Blue ray 디스크 표면은 나노 크기의“섬과 구덩이" 패턴이 있는데 이 섬과 구덩이는 0과 1의 이진 순서이고 저장된 데이터에 의해 중복 정도가 결정된다.


(그림 2: Blue ray 패턴 태양전지 제조 공정 (a) 디스크 표면에서 BD 박리와 PDMS 모들 캐스팅 공정을 위한 계락도; 나노 패턴 태양전지 제조; 그리고 나노 패턴된 PDMS를 이용하여 활성층 임프리팅과 MoO3/Ag 전극 증착. (b) 나노 패턴된 PDMS 몰드의 AMF 이미지. (c) 태양전지 구조의 계략도)

   이 패턴을 태양전지 표면에 전사시켜 15~525 nm 범위의 준 램덤한 나노 텍스처 표면을 형성했는데 태양광 스펙트럼에 대해 거의 완벽한 광 매니지먼트를 할 수 있다고 한다.  

   그들이 발견한 것은 램덤한 텍스처에 비해 blue ray 디스크에 의한 준 램덤한 텍스처가 광흡수에 더 효과적이라는 것이다. 

   이 텍스처 구조로 부터 태양전지의 총 광대역 흡수 증대는 21.1%로 측정되었고 이 기술을 이용하면 텍스처링 공정 비용을 감소시킬 수 있다고 한다.

참고: http://cleantechnica.com/2014/11/26/new-solar-cell-efficiency-old-blu-ray-discs/


2014년 12월 6일 토요일

태양전지 패널을 더 잘 재활용하기 위한 3가지 방안

태양전지는 시간이 지남에 따라 에너지 생산은 줄어 들어 수명이 짧아진다. 따라서 수명이 다한 태양전지는 제거되어야 하지만  어떻게 재활용될 것이냐가 문제다. 

CU-PV의 프로젝트는 태양전지의 에너지 생산을 최대화하고 또한 제조과정과 폐기시 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위한 체계 를 제공하는데 목표를 두고 있다.

이렇게 하기 위해서는 최소한으로 재료를 사용하고 희소 또는 독성 물질 사용을 피하고 후면 접촉(back contact) 태양전지와 같은 고효율 소자가 필요하다.  



- 오늘날의 많은 태양전지는 전면 접촉으로 얇은 Ag층을 사용한다.   Ag는 귀금속이기 때문에 태양전지의 가격을 높이고 시장 상황에 영향을 받는다. 태양전지를 더 싸게 하기 위해서는 Ag대신 Cu 기반 접촉으로 대체할 필요가 있다.

Imec은 전면 Cu 접촉을 위한 Ni/Cu/Ag 도금 공정을 개발했다. 모든 세 물질은 하나의 통합된 도금 시퀀스에 적용된다. 이 공정은 양면 접촉 셀에 이미 평가되었고 후면 접촉 셀에 평가 예정이다. 

- 환경에 미치는 영향을 최소화하고 더 싸게 만들기 위해서는 Si과 같이 매장량이 풍부한 재료라도 재료의 사용을 최소화하는 것이 핵심이다. 

현재의 태양전지는 ~170 um 두께의 웨이퍼를 사용한다. 향후 100 um 이하 두께 웨이퍼를 사용하는 것이 목표인데 깨뜨리지 않고 셀을 제조하는 것과 모듈로 셀을 통합하는 것이 이슈이다.   

- 요즘 만들어지는 대부분의 태양전지는 전면과 후면 모두에 전기적 연결이 필요하다. 각 셀은 Sn/납이 코팅된 Cu 리본과 납 기반 솔더링을 이용해서 직렬로 PV 모듈로 결합된다. 납은 독성 물질이기 때문에 납을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 


후면 접촉 셀과 패턴된 백시트를 결합하여 서로 연결된 모듈을 형성하는 것이다. 이렇게 하면 납땜 리본을 사용하지 않아도 되고 매우 얇은 웨이퍼를 핸들링하기 유리하다. 


참고: http://www.solarnovus.com/three-steps-to-making-solar-panels-more-recyclable_N8365.html

2014년 11월 21일 금요일

플렉서블 DSSCs을 위한 그래핀/나노튜브 하이브리드 전극

Rice 대학 연구자들은 그래핀에 공유 겹합된 나노튜브로 부터 캐소드를 만들어 종래의 비싸고 부서지기 쉬운 백금/FTO를 대체했다. 

그들은 매우 긴 정렬된 탄소 나노튜브 묶음을 성장시키기 위해  “Flying carpet” 기술이 이용했는데 나노튜브가 기판 표면에 부착된 채로 촉매를 밀어오리면서 나노튜브가 자란다. 



그래핀/나노튜브 하이브리드 전극은 2년 전에 나왔고 그래핀에서 나노튜브로 매끄러운 전이가 특징이다.  

그래핀은 CVD 공정을 통해 자라고 그 위에 촉매를 패턴으로 배열시킨다. 온도를 증가 시키면 에어로졸 원료로 부터 탄소 원자가 촉매가 있는 그래핀에 달라 붙어 촉매를 들어올리고 새로운 나노튜브가 자라게 한다. 나노튜브가 자라는 것이 멈추면 남아 있는 촉매가 뚜껑 역할을 해서 나노튜브가 꼬이는 것을 막아준다. 

이 하이브리드 물질은 2가지 장점이 있다. 첫째, 그래핀과 나노튜브는 니켈 호일 기판위에 직접적으로 성장시킬 수 있어서 이 자체가 전극이 되기 때문에 백금 촉매의 경우와 같은 투명 전도성 산화물과의 부착력 이슈가 없다.  

두번째는 전해질과의 접촉 저항이 낮아서 전자를 더 자유롭게 흐르게 한다. 전하 이동 저항이 백금 기반 캐소드에 비해 20배 낮다.

사실 핵심은 하이브리드 전극의 큰 표면적이다. 이것은 전해질이 접촉할 많은 기회를 주어 전자에게 높은 전도성 경로를 제공한다. 

나노튜브가 가장 짧은 것은 4분 동안 자란 20~25 um이고 1시간 자라면 100~150 um이 된다. 



평가셀에서 나노튜브가 길 수록 셀 성능이 우수했고 가장 긴 나노튜브를 적용했을 때 백금 기반 셀 대비 딱딱한 셀에서 효율 8.2% 대 6.8%, 플렉서블 셀에서 3.9% 대 3.4%을 얻었다. 

참고: http://phys.org/news/2014-11-graphene-nanotube-hybrid-benefits-flexible.html

2014년 11월 15일 토요일

저 밴드갭 폴리머 태양전지 제조를 위한 나노임프린트 리소그래피(NIL)

유기 태양전지 효율이 낮은 이유 중 하나는 짧은 엑시톤 확산 거리 10 nm 내에서 도너-업셉터 상 분리(전하 분리와 관련)와 높은 홀 이동도(전하 수송과 관련)를 동시에 실현하기 힘들기 때문이다.  

가장 널리 사용되고 있는 램덤한 상을 만드는 벌크 이종접합 구조는 심각한 전하 재결합을 야기하고 있다. 

이 문제는 P3HT/플러렌 태양전지에 보통 행해지는 열 또는 solvant vapor 어닐링으로 해결되기 어렵다는 것이 입증되고 있다.

비록, 첨가제인 1,8-octanedithiol이 도너와 업셉터 도메인 분리에 도움을 주지만 이 방법에 어한 분리는 정밀하게 제어될 수 없다.


(PCPDTBT/C70 이종접합 공정 흐름: (a와 b) PCPDTBT 나노회절격자를 위한 NIL; (c와 d) PCPDTBT 나노회절격자의 위에 C70 도포)  

UT Dallas의 연구자들은 나노입프린트 리소그래피(nanoimprint lithography, NIL)가 위 문제 해결에 효과적 기술이라는 것을 보였고 저 밴드갭 폴리머(PCPDTBT, 밴드갭 1.4 eV)에서 5.5%의 효율을 얻었다.

NIL은 유기 태양전지에 나노 모폴로지를 정밀하게 형성하기 위한 효과적인 제조법으로 대두되고 있다.




효율은 나노회절격자의 높이가 높을 수록,  PCPDTBT/C60 접합 면적이 클 수록, 그리고 나노격자폭이 좁을 수록 증가했다. 

그들의 이전 연구에서 나노임프린트 P3HT 태양전지에서에 3~4%의 효율을 보였는데  같은 폴리머로 다른 그룹이 보인 >4% 효율보다 낮았다.

특히, P3HT 폴리머의 흡수와 태양광 스펙트럼 사이에 부조화가 있는데 태양광의 최대 광속은 1.6~1.8 eV에 있는 반면 P3HT는 상대적으로 큰 밴드갭1.9~2.0 eV을 나타내기 때문이다. 밴드갭 1.3~1.5 eV가 폴리머-플러렌 태양전지에서 이상적이다.

새로운 연구에서 그들의 기술이 적용된 저 밴드갭 공액 폴리머(PCPDTBT) 나노회절격자로 5.5%의 효율을 얻었기 때문에 NIL이 저 밴드갭 폴리머 태양전지에 더 잘 작동한다는 알 수 있다.  NIL은 PCPDTBT 체인을 더 강하게 상호작용하게 만들어 향상된 구조적 정렬을 형성한다. 

나노임프린팅 공액 고분자로 부터 제어된 체인 정렬 뿐아니라 이연속성(bicontinuous) 그리고 서로 얽힌 이종접합을 얻을 수 있는데 나노임프린트가 체인 정렬을 유도하고 그 뒤 플러렌이 폴리머 나노구조 패턴내로 스며 들어가는 것이다.


참고: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=38076.php, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am505303a


2014년 11월 14일 금요일

Multiferroic(Bi2FeCrO6) 태양전지(효율 8.1%)




Bi, Fe, Cr, O로 이루어진 금속 산화물인 mutiferroic 물질(최소한 두 개 이상의 ferroic oder을 나타내는 물질)은 태양광을 흡수하고 독특한 전기자기적 특징을 지니고 있다.  

이 물질의 밴드갭과 전기장을 유도하는 분극 덕택에 전하 생성과 분리가 가능해 차세대 태양전지 소자로 개발 가능하다. 

Multiferroic 산화물 기반 활성층은 광전하를 분리하기 위한 p-n접합이 필요 없다. 그리고 이론적으로는 광전압은 물질의 밴드갭에 의해 제한 받지 않는다.

소자의 밴드갭 튜닝은 소자 흡수 특성을 태양광 스펙트럼과 매칭을 최대로 맞춰준다. 

Multiferroic 박막은 200 nm 두께의 3층으로 이루어져 있으며 층은 서로 다른 파장을 포획할 있다.


연구자들에 의하면 Si 기술 기반 텐덤셀에서 top cell로써 multiferroic 물질을 열적 손실을 최소화하여 Si 태양전지 성능을 향상시킬 거라고 한다. 

INRS-EMT(캐나다) 연구자들은 Bi2FeCrO6 이중 페로브스카이트 multiferroic 산화물의 밴드갭을 효과적으로 튜닝하여 박막 태양전지 효율 8.1% 얻었다.

그들은 물질을 상용 단결정 Si 태양전지에 어떵게 적용할지 연구중이며 18% 효율이 24%으로 증가하고 수명도 늘어 것으로 기대한다.  

강유전체 특성을 변경하지 않고 밴드갭을 튜닝하는 것이다. 결정 구조 내의 원자 배치를 수정함으로써 광학적 특성을 조정할 있다. Bi2FeCrO6 경우 밴드갭을 1.4에서 2.2 eV 튜닝 가능하다



참고: http://phys.org/news/2014-11-materials-powerful-solar-cells.html, http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2014.255.html

2014년 11월 11일 화요일

"팅커토이" 물질을 DSSCs와 결합하여 효율을 높이다


(M: 금속 이온: L1, L2: 링커; 노란 구: 게스트 분자. 분자의, 다기능 구조는 MOFs에서 3가지 가능한 광수확 메커니즘을 제공한다: A) 틀 구조 내에 하나 또는 여러개의 유기 링커 유형; B) 기공 내의 광흡수 게스트 분자; C) 게스트 분자와 MOFs 랑커사이의 전하 이동 상호 작용이 고립된 게스트 분자와 링커가 새롭게 적색광을 흡수하게 한다.)


Sandia National Laboratories의 연구자들은 금속-유기 틀 구조(metal-organics framework, MOFs)를 DSSCs와 성공적으로 결합했다. 

그들은 TiO2 막 위에 얇은 MOFs 층을 올려 정확히 그들이 원하는 방식으로 염료 정돈시켰다. 효율 저하의 원인인 염료 응집을 피할 수 있었는데 염료가 MOF의 결정 구조에 고정됐기 때문이다. 


MOFs는 매우 규칙적인 물질이며 높은 수준의 다공성 물질이다. MOFs의 독특한 다공성은 2차 염료가 MOFs의 기공에 놓이도록 해준다. 

2차 염료는 초기 염료가 커버하지 않는 다른 태양광 스펙트럼 흡수 파장을 갖기 때문에 태양광 수확을 증가시킬 수 있다.   

참고: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141103102233.htm

태양전지 역사

1800년대 

1839: Alexandre Edmond Becquerel, 
          태양광이 조사된 전도성 용액에 하나의 전극을 통해 광기전 효과(photovoltaic effect) 관찰 

1873: Willoughby Smith, 
          selenium이 광전도성(photoconductivity)을 보인다는 것을 발견 

1877: W.G. Adams 와 R.E Day, 
          고체화된 selenium에서 광기전 효과 관찰

1883: Charles Fritts,
          얇은 Au막 위에 selenium을 이용하여 태양전지를 개발, 효율 1% 미만 

1887: Heinrich Hertz
          자외선에 의한 광전도성을 조사했고 광기전 효과를 발견

1887: James Moser
           염료 감응 광전지화학 전지(photoelectrochemical cell)을 보고 

1888: Edward Weston
          미국 특허 US389124(제목:solar cell)와 US389125(제목:solar cell)을 획득 

1888~1891: Aleksandr Stoletov
           외부 광전 효과(photoeletric effect)에 기반한 최초의 태양전지 개발 

1894: Melvin Severy
          미국 특허 US527377(제목:solar cell)와 US527379(제목:solar cell)을 획득 

1897: Harry Reagan
          미국 특허 US588177(제목:solar cell) 획득 


1900년대에서 1940년대

1902: Philipp Von Lenard
          광 주파수에 따른 전자 에너지의 변화를 관찰

1904: Wilhelm Hallwachs
          반도체-접합(구리와 산화구리) 태양전지 제조

1905: Albert Einstein
          양자역학에 기반하여 광전효과를 설명하는 논문 발표

1913: William Coblentz
           미국 특허 US1077219(제목:solar cell) 획득 

1914: Sven Ason Berglund
           "감광성 전지의 용량 증가 방법"을 특허로 냄 

1916: Robert Millikan
          실험적으로 광전효과를 증명

1918: Jan Czochralski
           금속의 단결정 성장 방법 개발 

 1920년대: 집과 아파트에서 물 집열 방식(solar water-heating systems)과 평면 집광기 이용,  
                  Florida, California 남부

1932: Audobert와 Stora
           CdSe에서 광기전 효과 발견 

1935: Anthony H. Lamb
           미국 특허 US2000642(제목:photoelectric device) 획득    

1946: Russell Ohl
           미국 특허 US2402662(제목:light sensitive device) 획득  
       
1948: Gordon Teal과 John Little
          단결정 Ge과 Si을 만들기 위해 Czochralski 방법을 채용 


1950년대

1950년대: Bell Labs에서 우주에서 사용할 수 있는 태양전지 개발 

1953: Gerald Pearson
          Li-Si 태양전지 연구 시작

1954: Bell Labs에서 최초의 현대적인 태양전지의 발명을 발표, 효율 6%

1955: Western Electric이 상용 태양전지 기술을 라이선스(license)한다. Hoffman Electronics 
          Semiconductor Division은 전지 당 25$의 2% 효율을 갖는 상용 태양전지를 개발 

1957: AT&T 양도인이 미국 특허 US2780765(제목:solar energy converting apparatus) 획득. 
          그들은 이것을 "solar battery"로 불렀다. Hoffman Electronics는 8% 효율의 태양전지를 개
          발했다.  

1958: T. Mandelkorn, U.S. Signal Corps Laboratories
          p형 Si 위에 n형 Si의 태양전지 개발. 우주 공간에서 덜 손상을 받음. Hoffman Electronics
         는 9% 효율의 태양전지 개발. 0.1W, 100cm2의 태양전지 패널로 태양 에너지로 전력 공급
         을 받은 최초의 Vanguard 인공위성이 발사되었다. 

1959: Hoffman Electronics 10% 효율의 상용 태양전지를 개발, 격자 전극 접촉(grid contact)을 소
          개했고 셀의 저항을 낮추었다. 

1960년대에서 1970년대

1960: Hoffman Electronics
          14% 효율의 태양전지 제조 

1961: "개발도상국에서 태양 에너지"학회가 미국에서 개최 
       
1962: 태양전지로 부터 Telstar communications satellite가 전력을 공급 받음

1963: Sharp Corporation이 Si 태양전지로 성공 할 수 있는 광전지 모듈을 제조  

1964: Farrington Daniel의 "Direct use to the sun's energy"책이 Yale university press을 통해 출판

1967: Soyuz 1이 태양전지에 의해 전력을 공급 받는 첫 유인 우주선이 되다. 

1967: Akira Fujishima가 광전기 화학 전지(photoelectrochemical cell)에서 가수 분해에 사용되는 Honda-Fujishima 효과를 발견 

1970: 최초로 고효율 GaAs 이종구조(heterostructure) 태양전지가 Zhores Alferov와 동료에 의해 개발 

1971: Salyut 1이 태양전지에 의해 전력을 공급 받음

1973: Skylab 1이 태양전지에 의해 전력을 공급 받음

1974: Florida Solar Energy Center가 창립 

1974: Integrated Living Systems의 J. Baldwin이 태양과 바람에 의해서만 에너지를 얻어 난방하는 세계 최초의 빌딩을 공동 개발했다. 

1979: Tang, C.W. "multilayer organic photovoltaic elements"로 미국 특허 획득(US patent 4,164,431)



1980년대

1986: Tang, C.W. "2-layer organic photovoltaic(OPV) cell" 논문 발표



1990년대

1991: O'Regan과 Gratzel은 DSCs(dye-sensitized solar cells)에서 TiO2 나노입자 막이 다공성의 n형 광애노드로써 역할을 할 수 있으며 그것 때문에 염료 부착을 사용 가능한 표면적 증가시킬 수 있다는 것을 보여 줬다. 

1992: Hiramoto et al. 이 "P-I-N like behavior in 3-layered organic solar-cells having a co-deposited interlayer of pigments" 논문에서 최초로 OPV 소자에서 벌크 이종접합 개념을 도입
1995: Yu et al.이 MEH-PPV를 C60과 그 파생품과 혼합하여 최초로 고효율 벌크 이종접합 폴리머 태양전지 제조


2000년대

2009: Tsutomu Miyasaka(Toin 대학)은 TiO2 막을 CH3NH3I와 PbI2이 들어 있는 용액으로 처리함으로써 TiO2를 CH3NH3PbI3 나노결정 층으로 코팅하는 자기 조립 공정을 개발하여 최초의 페로브스카이트 태양전지 개발, 효율 3.8%, 액체 전해질로 인해 페로브스카이트 물질이 빠르게 분해되는 문제점이 있었다. 


2012: 최초의 고체 페로브스카이트 태양전지 개발, 효율 9.7%




2014년 11월 10일 월요일

플라즈몬 태양전지가 미래다

플라즈몬은 빛을 포획해서 전하로 바꾸는 특정 금속의 능력을 의미하기도 하고 빛에 노출되었을 때 여기 상태에 있는 전자를 뜻하기도 한다. 

최근에 개발된 프라즈몬 관련된 태양전지는 에칭에 의해 나노 크기 기둥 표면으로 이루어진 "블랙 금속” 태양전지, “금 나노 기둥의 숲” 그리고 “plasmonic graphene angle" 태양전지가 있다. 

이전에 AMOLF와 Caltech의 연구자들은 Au 나노 구체에 청색광을 쪼이면 나노 구체가 음전하 포텐셜을 갖고 적색 광하에서는 양전하 포텐셜을 갖는다는 것을 알았다.



그들은 나노 기둥 대신 단지 100 nm 지름의 구멍을 뚫은 20 nm 두께의 Au 박막으로 이루어진 작은 서킷을 설계했다. 

이 금속 구멍 어레이는 뚜렷한 플라즈몬 공명을 지니고 있고 공명 파장은 구멍 간격에 의해 제어될 수 있다. 서킷에 청색 레이저를 조사하면( -100 mV가 생기고 적색 레이저를 쏘면 +100 mV가 생긴다. 

이 플라즈몬 전기 소자는 완전히 새로운 all-metal 태양전지 개발을 가능하게 할 수 있다.



참고: http://cleantechnica.com/2014/11/02/brace-comes-plasmonic-solar-cell-future/

응집과 모폴로지 제어가 고효율 폴리머 태양전지(효율 10.8%, FF 77%)를 만들다

연구자들은 새로운 반도체 도너 폴리머 족에서 온도 제어 응집 거동이 더 싸게 양산될 수 있는 고효율 유기 태양전지(OPVs) 제조에 핵심이라는 것을 알았다. 

OPVs는 도너와 업셉터 물질 시스템의 2 구성 요소로 되어 있으며, 플러렌 선택에 덜 민감한 도너-업셉터 혼합물의 모폴로지를 제어하는 것과 우수한 광학적 전기적 특성을 갖는 최적의 물질 조합을 찾는 것은 고효율 유기 태양전지 개발에 있어서 매우 중요하다.

지난 몇년 PSCs의 최고 효율은 3가지 도너 폴리머(불소가 첨가된 thieno[3,4-b]thiophene 기반한 특정 폴리머 족, 예를 들어 PTB7)에서 나왔다. 그런데 특정 플러렌인 PC71BM와 함께 사용해야 하는 단점이 있다.

PTB7족 폴리머 사용에 있어서 또 다른 제약은 두꺼운 막(~300 nm)을 만들기 어렵다는 것이다. 그 이유는 PTB7 폴리머의 낮은 결정성과 관계된 상대적으로 낮은 홀 수송 능력 때문이다. 또 다른 이유는 PTB7 기반 물질 시스템은 상대적으로 불순한 폴리머 도메인을 갖고 있어서다.

따라서 후막 PSCs 위해 폴리머 결정성이 높고 충분히 순수한 폴리머 도메인을 갖는 최적에 가까운 PSCs 모폴로지를 보이는 새로운 재료 시스템이 필요하다. 높은 폴리머의 결정성은 우수한 홀 수송 능력을 띄게 하는데 충분히 순수한 폴리머 도메인과 결합되면 활성층 300 nm 두께에서도 높은 FF 및 효율을 나타낼 수 있다.

일반적으로 셀은 폴리머와 플러렌 혼합물에 용매를 첨가하여 용액으로 만든 후 이 용액을 표면에 뿌려 만든들어 진다.   

용매 증발로 도너 물질이 작고 매우 규칙적인 덩어리로 경화되어 얇은 막이 형성된다. 이 덩어리는 다른 덩어리 그리고  불규칙적인 도너 분자와 연결되고 플러렌이 이들을 엮는다. 

연구자들은 유기 태양전지의 모폴로지를 연구했는데 도너 층내의 덩어리 크기 규모와 응집(층 내의 이웃 분자간의 상호작용)이 효율에 주요 동력이라는 것을 알았다. 

그들은 소자 내의 덩어리의 크기 규모와 응집이 온도에 강하게 의존한다는 보였고 결정성이 높으나 작은 도메인을 상당히 포함하는 거의 이상적인 폴리머-플러렌 모폴로지 형성을 통해 다수의 폴리머-플러렌 조합에서 10.8% 효율의 후막 폴리머 태양전지를 얻었다.

연구자들은 서로다른 3가지 도너 폴리머와 10개 조합의 폴리머:플러렌에 기반한 거의 완벽에 가까운 모폴로지의 후막 PSCs를 만들었다.

우수한 모폴로지는 캐스팅 동안 도너 폴리머의 온도 의존 응집 거동 통해 제어되고 플러렌 종류에 민감하지 않다.

몇몇 비슷한 구조의 폴리머에 대한 비교 연구는 quaterthiophene에 붙어 있는 2-octyldodecyl(2OD) alkyl 체인이 구조를 특징 짓는 핵심이라는 것을 보여 준다. 2OD alkyl 체인은 높은 온도에서 폴리머 용액 공정을 허용하는 폴리머의 높은 온도 의존 응집 거동을 야기하고, 더 중요한 것은 막 냉각과 건조 공정시 폴리머의 결정성과 모폴로지를 결정한다. Branched alkyl 체인의 크기와 branching 위치는 최적의 응집 거동을 얻는데 매우 중요하다.









참고: http://news.ncsu.edu/2014/11/efficient-solar-cell/,
 Aggregation and morphology control enables multiple cases of high-efficiency polymer solar cells, Yuhang Liu, et al, Nature Communications⎜5:5293⎜DOI:10.1038/ncomms6293