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Synthesis of PbSe nanocrystal quantum dots for solar cell applications = PbSe 양자점의 합성 및 태양전지 응용
서명 / 저자 Synthesis of PbSe nanocrystal quantum dots for solar cell applications = PbSe 양자점의 합성 및 태양전지 응용 / Ju Young Woo.
저자명 Woo, Ju Young ; 우주영
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2014].
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MCBE 14037

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초록정보

In present study, I report the synthesis of PbSe nanocrystal quantum dots (NQDs) and its solar cell application. PbSe NQD is known for promising material of $3^{rd}$ generation solar cells. I successfully fabricated PbSe NQDs heterojunction solar cell using Layer-by-Layer (LBL) spin coating. I exchanged the bulky surface ligand of PbSe NQDs such as oleic acid (OA) to EDT, then I could achieve strong electronic coupling of PbSe NQDs. By optimizing solar cell fabrication condition, I could increase the overall performance of PbSe NQDs solar cell. Finally, I achieved PbSe NQDs heterojunction solar cell exceeding photocurrent of $20 mA/cm^{2}$. Additionally, I improved PbSe NQD stability by surface treatment with ammonium chloride (NH4Cl). Absorption and PL spectroscopy results revealed that our stability improved PbSe NQDs can maintain their original optical properties over 1 week. Stability improved PbSe NQDs can be applied to PbSe heterojunction solar cell with ultra-long life time in the future.

PbSe 양자점은 큰 엑시톤 보어 반경을 갖기 때문에, 강한 양자구속효과를 이끌어 낼 수 있고, 따라서 벌크 물질이나 다른 양자점들에 비하여 더욱 효과적인 다중 여기자 생성 (Multiple exciton generation, MEG) 현상을 구현할 수 있다. 따라서 PbSe 양자점을 이용하여 태양전지를 만들 경우, 단락전류를 극대화 시켜 높은 광전변환효율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 PbSe 양자점으로 리간드 교환을 포함하는 Layer-by-Layer (LBL) 공정을 통하여 이종접합 태양전지를 제작하였다. 태양전지 제작 공정에서 사용되는 1,2-ethanedithiol (EDT), hydrazine 등의 농도를 최적화하고, aging 과정을 통하여 $20 mA/cm^{2}$ 가 넘는 단락전류를 달성하였다. 또한, 산화에 취약한 PbSe 양자점을 ammonium chloride ($NH_4Cl$)를 이용한 표면처리를 통하여 그 안정성을 매우 향상시켰다. 양자점의 크기와 표면상태를 간접적으로 알아볼 수 있는 흡광도 및 PL 분광분석법을 통하여, NH4Cl을 처리한 경우 PbSe 양자점의 안정성이 9일 이상 유지되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 합성한 안정성이 향상된 PbSe 양자점을 이용하면 산소가 존재하는 환경에서도 오랜 시간 작동하는 PbSe 양자점 기반 태양전지를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 14037
형태사항 v, 41 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 우주영
지도교수의 영문표기 : Doh Chang Lee
지도교수의 한글표기 : 이도창
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 31-37
주제 PbSe nanocrystal quantum dots
solar cell
stability
ammonium chloride
PbSe 양자점
태양전지
안정성
염화암모늄
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