Ag의 두께에 따른 V₂O₅/Ag/ITO 구조의 다층 박막의 광학적, 전기적 특성

The Effect of Ag thickness on Optical and Electrical Properties of V₂O₅/Ag/ITO Multilayer

최근 유기태양전지의 효율향상을 위하여 고분자의 PEDOT:PSS 양극(Anode) 버퍼층이 널리 사용되고 있다. 그러나 고효율 태양전지의 개발과 더불어 새로이 적용되고 있는 역구조 유기 태양전지에는 이 같은 친수성의 PEDOT:PSS 고분자가 소수성의 양극이나 광활성층 상에 균일하게 코팅되는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 양극 버퍼층으로 V₂O₅와 같은 p-type 금속산화물을 사용한 연구가 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 저항을 낮추고 홀 이동도를 향상 시키기 위해 Ag를 삽입층으로 한 V₂O₅/Ag/ITO 구조의 다층 박막을 제작하고 Ag두께에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성의 변화에 대하여 살펴보았다. 가시광 영역에서는 Ag 두께가 증가함에 따라 광 투과율이 감소하는 반면 전기적 특성은 향상되는 것을 볼 수 있었다. 광소자의 투명전극산화물로 적합한 구조인지 평가하기 위해 Figure Of Merit(FOM)의 값을 측정하였고, 그 결과 Ag의 두께가 4 nm에서 가장 좋은 특성을 나타냈다. V₂O₅/Ag/ITO 구조의 다층 박막은 가시광 영역에서 Ag의 두께가 4 nm일 때 88%의 광 투과율을 나타내었고 저항 값은 4×10⁻⁴Ωcm로써 광소자로 적합한 구조임을 확인하였다.

Recently, the buffer layers consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) are extensively used to improve power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells. However, PEDOT-PSS is not suitable for mass production of organic solar cells due to its intrinsic acid and hygroscopic properties. Moreover, because of chemical reactions between indium tin oxide (ITO) layer and PEDOT-PSS layer, the interface is not stable. For these reasons, alternative materials such as V₂O₅ have been developed to be an effective buffer layer. In this work, we used V₂O₅/Ag/ITO multilayer structure for the anode buffer layer. With variation of thickness of Ag layer, we investigated the optical and electrical properties of V₂O₅/Ag/ITO multi-layer films. As a result, we found that the electrical properties were improved with increasing Ag thickness while optical transmittance decreases in visible wavelength region. From the calculation of figure of merit (FOM) which is used to evaluate proper structure for transparent of optoelectronic, V₂O₅/Ag/ITO multilayer electrode was optimized with 4 nm thick Ag layer in optical (88% in transmittance) and electrical (4×10⁻⁴Ωcm) properties. This indicates that V₂O₅/Ag/ITO multilayer electrode could be a candidate for the anode of optoelectronic devices.