To clarify the charge carrier characteristics at the heterojunction interfaces of p-type organic photovoltaic devices, a p-type organic photovoltaic device was fabricated, which is composed of two hole transport layers of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) : poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) and lead phthalocyanine (PbPC), and a thin organic dielectric layer between them. Both the photovoltaic device and the reference, which has no dielectric layer, show photovoltaic characteristic. Under the same illumination, the short circuit current and open circuit voltage of the photovoltaic device were smaller than those of the reference.
When the applied voltage is greater than the opencircuit voltage, the current density showed unusual behavior with the bias. The current density of the reference device reached the maximum and decreased as voltage increased. On the other hand, the current density of the photovoltaic device with a dielectric layer became saturated above a certain voltage. This result may lead to a conclusion that the photovoltaic device with two p-type layers in contact can act like an excitonic photovoltaic device, in which both electrons and holes play a role of charge carrier.
본 연구에서는 p-type 유기 photovoltaic 소자의 이종접합 표면에서의 전하 수송자의 특성을 명확히 하기 위하여 홀(hole) 전달 층으로 사용되는 poly (3,4-ethylenedioxythiophene) : poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), lead phthalocyanine (PbPC), 그리고 이 두 물질 사이에 얇은 유기 유전층을 도입하여 p-type 유기 photovoltaic 소자를 제작하였다. 유전층을 도입하지 않은 기본 소자와 유전층을 도입한 실험 소자, 모두 photovoltaic 특성을 보여주었다. 동일한 광원 하에서 실험 소자의 short circuit current와 open circuit voltage는 기본 소자에 비하여 작게 측정되었다.
Open circuit voltage 보다 높은 전압을 인가하였을 때 전압에 따른 전류 밀도는 특이한 경향성을 보였다. 기본 소자의 전류 밀도는 전압이 증가함에 따라 최대값에 도달 한 뒤 감소하였다. 반면에, 유전층이 도입된 실험 소자의 전류 밀도는 전압에 따라 증가하는 것을 멈추고 일정한 값을 유지하였다. 이러한 결과로부터 두 종류의 p-type 물질이 접합된 photovoltaic 소자는 전자와 홀 모두가 전하 수송자의 역할을 하는 excitonic photovoltaic 소자와 같이 작동한다는 결론에 도달할 수 있을 것이다.
