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