2018-06-08
org.kosen.entty.User@6f1a30ba
이동익(smashq1005)
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tandem cell에서 subcell을 다른구조가아닌 동일한 2개의 subcell을 이용한 tandem cell입니다
s1은 70nm 두께 s2는 145nm 두께 tandem은 하부 70nm 상부 75nm 셀입니다. (두께는 Bulk heterojuction 층의 두께입니다)
1.전류밀도와 전력변환효율,FF는 cell의 두께와 어떤관련이있나요?
논문에선 얇은 s1은 전류밀도가 포화이고 s2는 포화되지 않았다고 하네요.
FF가 일정두께 후 곤두박질치는것이 궁금합니다
2.동일한 subcell을 적층함으로서 얻는 이득이 광흡수를 더할수 있다고 봤는데 맞나요? 혹시 다른 이득이 더있나요?
3. 광흡수는 Jsc 와 Voc 중 어디에 영향을 주나요?
4. 최대효율인 bhj.층 두께 60nm에서 C60 흡수 영역에서 60 % 미만의 광자만을 흡수한다라고 합니다 광자를 적게흡수하는게 효율에 이득인건가요? 많을수록 좋은게 아닌가요?
길어서 죄송합니다만 아시는 부분이라도 답변해주시면 감사하겠습니다.
s1은 70nm 두께 s2는 145nm 두께 tandem은 하부 70nm 상부 75nm 셀입니다. (두께는 Bulk heterojuction 층의 두께입니다)
1.전류밀도와 전력변환효율,FF는 cell의 두께와 어떤관련이있나요?
논문에선 얇은 s1은 전류밀도가 포화이고 s2는 포화되지 않았다고 하네요.
FF가 일정두께 후 곤두박질치는것이 궁금합니다
2.동일한 subcell을 적층함으로서 얻는 이득이 광흡수를 더할수 있다고 봤는데 맞나요? 혹시 다른 이득이 더있나요?
3. 광흡수는 Jsc 와 Voc 중 어디에 영향을 주나요?
4. 최대효율인 bhj.층 두께 60nm에서 C60 흡수 영역에서 60 % 미만의 광자만을 흡수한다라고 합니다 광자를 적게흡수하는게 효율에 이득인건가요? 많을수록 좋은게 아닌가요?
길어서 죄송합니다만 아시는 부분이라도 답변해주시면 감사하겠습니다.
- tandem
- cell
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 2
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답변
김병관님의 답변
2018-06-08- 2
그림만 올려주셔서 자세한 소자 구조 등은 모르기에 그림만으로 보고 답변합니다.
1. cell의 active layer의 두께는 태양 빛을 흡수하여 hole-electron sepeartion을 시켜주는 가장 중요한 층입니다. 고분자마다 파장별 흡광도가 다르지만 일반적으로 두께가 두꺼워지면 태양빛을 많이 흡수할 수 있어 (더 많은 에너지를 흡수) 동일한 면적의 소자에서 효율이 더 높아질 수 있습니다. 일정 두께 이후에 FF값이 떨어지는 이유는 hole-electron sepeartion 된 다음에 이 carrier 들이 다시 만나서 recombination 되지 않으면서 양단의 전극으로 흘러가서 전기를 생성해야되는데 mobility나 고분자 blend 상 recombination 되면 떨어질 수 있습니다. 이는 두께가 두꺼워질수록 발생하기 쉽겠죠. S2가 포화되지 못 했다고 하는 점은 Isc 값이 Voltage가 -쪽으로 갈 때 saturation되지 않고 계속 떨어지는 점을 얘기할 것 같습니다.
2. 보통 고분자나 단분자들이 태양빛의 전파장을 흡수하기는 힘들기에 영역을 두 세 영역으로 나누어서 흡수하는 active layer를 따로 딸아서 tandum 구조의 소자를 제작하여 전파장의 타양빛을 흡수하게하면 보다 높은 효율의 태양전지를 만들 수 있습니다. 그래서 보통 동일한 cell을 적층하거나 두 소자를 곂치는 일은 잘 하지는 않는데 최근에 투명한 태양전지도 많이 개발되어 가시광 영역의 빛을 잘 흡수하지 않는 태양전지의 경우에는 동일한 소자를 곂쳐서 단위 면적당 효율을 올릴 수 있을 것 같습니다. 보통은 광흡수와 더불어 V를 크게 얻으려고 합니다.
3. 소자에 따라 다르지만 주로 hole-electron sepeartion양과 관련있는 Jsc에 영향을 주고 그만큼 잘 만들어진 소자에서는 Voc도 증가한다고 보고된바 있습니다.
4. 논문의 내용이 어떤지 잘 모르겠습니다만 그냥 결과에 대한 해석인 것 같습니다. ICPE나 EQE가 높을수록 당연히 효율도 높아지고 좋겠죠.
부족하지만 도움이 되셨으면 좋겠네요. -
답변
신동협님의 답변
2018-06-09- 2
안녕하세요.
태양전지를 연구하고 계시네요.
좋은 교육용 웹사이트가 있어 소개해드립니다.
한번 둘러 보시면 좋을 것 같습니다.
https://www.pveducation.org/pvcdrom/short-circuit-current
3번에 대한 저의 생각으로 광흡수에 영향을 주는 인자는 물질의 흡광도 즉 흡수계수입니다.
absorption coefficient. 이 값은 반도체가 direct 이나 indirect이냐에 의해 크게 영향을 받습니다.
예로 실리콘은 indirect band gap 반도체로 흡수도가 좋지 않습니다. 그래서 두껍게 해야 큰 전류값을 가질 수 있습니다. 이에 반해 화합물 반도체 GaAs는 direct band gap 반도체이기 때문에 얇은 두께에서도 빛을 잘 흡수합니다. 그래서 박막에서 큰 전류값을 생성할 수 있습니다.
일반적으로 물질의 밴드갭은 Voc 와 Jsc 모두에 영향을 줍니다. Voc는 밴드갭에 비례해서 증가하고 Jsc는 반비례합니다. 그래서 최적의 값으로 계산한 이론이 SQ limit입니다. 즉 1.5 eV에서 최고효율을 유도합니다. 참고가 되시길 바랍니다.