Organic LEDs & Photovoltaics

DISPLAY & ENERGY DEVICES

Organic LEDs & photovoltaics

As the demand of watches, fabric of apparel, and glasses has been increased, organic photovoltaics (OPV) has received dramatic attention because of the favorable characteristics such as low cost, ease of manufacture, and low weight.

Organic light-emitting diodes (OLEDs) is the display device that emits the light from the organic emitting layer. in the device. So by using the OLEDs, we can make the display thinner with higher contrast ratio, faster response time, and wider viewing angle and can be applied as flexible and transparent display device. Due to these advantages of OLEDS, considerable attentions and efforts are paid from numerous companies and researchers. However, the light from the emission layer are extracted only 20% because the light loss is derived from the surface plasmon polariton mode and wave-guide mode. A lot of efforts are paid to enhance the light extraction efficiency such as patterning the electrodes or optimizing the structure of the device, but the performance are still behind from inorganic LED.

 As the demand of watches, fabric of apparel, and glasses has been increased, organic photovoltaics (OPV) has received dramatic attention because of the favorable characteristics such as low cost, ease of manufacture, and low weight. To date, there has been numerous attempts to improve the efficiency of OPVs through the development of transparent conductive electrodes (TCEs), optimal device structures, interface engineering methods, electron transport layers (ETL) and hole transport layers (HTL) to facilitate work function (WF) matching of electrodes. However, the power conversion efficiency (PCE) of flexible OPVs is much lower than that of rigid OPVs because of a lack of flexible transparent electrodes with good conductivities.

 To solve these problems, we research highly flexible oxide-based multilayer TCEs that has superior optical and electrical characteristic and apply them as OLED and OPV electrodes to optimize trade-off relationship between optical transmittance and sheet resistance and enhance the light extraction efficiency. The optical simulation tool is used to analyze the optical characteristics (cavity effect, far-field intensity, plasmonic effect, cavity effect vs. transmittance of electrode) of the device thus we can research and demonstrate the electrode structures or each layers of the device.

 유기물 자체의 발광을 이용하는 Organic light-emitting diode (OLED)는 높은 색 재현성, 빠른 반응속도, 넓은 시야 각 등의 장점과 유연 (flexible) 디스플레이, 투명 (transparent) 디스플레이 등에 활용될 수 있어 산학에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, surface plasmon polariton mode, wave-guide mode 등의 효과로 인해 활성층 빛 발광 중에 약 80% 가량은 내부 소멸되어 매우 낮은 광효율을 보인다. 현재 광 추출 효율 개선을 위해 전극 부분 패터닝, 또는 소자 구조 개선 등의 기술들이 소개되어 있으나 무기 LED 수준에 미치지 못하고 있다.

유기태양전지 (OPV)는 대량생산이 가능하며 가볍고 저렴한 특징 등의 장점 등으로 최근 시계, 안경 및 의류 등에 사용되는 수요가 늘어남에 따라 관심이 특히 증가하고 있다. 유기태양전지의 효율을 높이기 위해 활성층의 광 흡수율 향상, 투명전극물질의 개발 및 전자 수송층, 전공 수송층 물질 개발등이 지속적으로 이루어져 왔다. 하지만, 유연한 (flexible) 유기태양전지의 경우, 우수한 전기/광학적 특성을 갖는 동시에 휘어지는 특성까지 갖춘 기능성 투명전극의 부재로 인하여 유연하지 않은 유기태양전지에 비해 여전히 낮은 전력변환효율 (PCE)을 보이고 있다.

 본 연구실에서는 우수한 전기/광학적 특성을 가짐과 동시에 유연한 특성을 갖춘 산화막 기반의 기능성 멀티 다중층 투명전극을 OLED 및 OPV의 전극으로 활용하여 면저항과 투과도의 trade-off 관계 개선 및 광 추출 효율을 증가시키고, 유연 유기태양전지의 전력변환효율을 향상시키고자 한다. 또한, 광학적 시뮬레이션 툴을 이용하여 소자내 광학적 특성 (cavity effect, far-field intensity, plasmonic effect, Cavity 효과 vs. 투명전극의 투과도 등)을 분석하여, 최적의 전극구조 및 소자 구조를 설계 개발하고 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

대표업적

Journal of Power Sources 424 165-175 (2019)
IF 6.945; JCR 8.763%
“Tailoring Opto-electrical properties of ultra-thin indium tin oxide films via filament doping Application as a
transparent cathode for indoor organic photovoltaics”
Journal of Power Sources 417, 61-69 (2019)
IF 6.945; JCR 8.763%
“Highly efficient flexible organic photovoltaics using quasi-amorphous ZnO/Ag/ZnO transparent electrodes for
indoor applications”
Applied Energy 235, 1505-1513 (2019)
IF 7.9; JCR 2.555%
“A crucial factor affecting the power conversion efficiency of Oxide/Metal/Oxide-based organic photovoltaics optical cavity versus transmittance”

Organic LEDs

유기물 내 Nanoparticle과 OMO 투명전극을 적용한 OLED display 구현
OMO 전극을 nanomesh 구조를 이용한 OLED 소자의 EQE, EL intensity 향상
ODR 구조에 유리투명 전극 기술을 적용한 Top-emitting OLED 연구
3D FDTD simulation을 활용한 E-field EL intensity 측정

Photovoltaics

Conceptual image for explaining the principle of photovoltaic devices
ZnO/Ag/ZnO-based flexible OPVs
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