JP2015503848A

JP2015503848A - 有機太陽電池の製造方法

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Publication number: JP2015503848A
Application number: JP2014549953A
Authority: JP
Inventors: ジン−ハカル; ジョン−ソクハン; オ，チョル; クァン−スキム
Original assignee: コーロンインダストリーズインク
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: EP2798681A4; JP6110407B2; KR20130076609A; US20140335642A1; WO2013100279A1; EP2798681A1; US9263678B2; KR101434658B1

Abstract

本発明は、有機太陽電池の製造方法に関する。本発明の各実施例によると、掃除部が基板の上側で上下に移動したり、または基板の幅方向に前後に往復移動しながら積層部を基板から除去することによって積層部を容易に除去することができる。また、接触部材が掃除部に分離可能に連結されている場合、積層物質によって汚染した接触部材を掃除部から分離して容易に洗浄することができる。また、排出部から溶媒を噴射することによって積層部を溶解し、吸入部で積層部を吸入することによって積層部を除去することができる。この場合、溶媒によって積層部を溶解することによって、積層部を基板から容易に除去することができる。

Description

本発明は、有機太陽電池の製造方法に関する。

有機太陽電池は、二重結合が交互になされているポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）などの共役高分子（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒ）、ＣｕＰｃ、ペリレン、ペンタセンなどの感光性低分子、及び（６，６）―フェニル―Ｃ６１―ブチリックアシッドメチルエステル（ＰＣＢＭ）などの有機半導体材料を活用する構造の太陽電池である。前記有機半導体材料は、構造的にデザインが可能であり、多様に合成することが可能であるので、前記有機太陽電池は無限な発展の可能性を有している。

前記有機太陽電池は、基本的に薄膜型構造を有しており、主に透明電極である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を陽極として、アルミニウム（Ａｌ）などの金属電極を陰極としてそれぞれ使用し、光活性層は、１００nm程度の厚さに正孔受容体と電子受容体が混在しているバルク異種接合構造を有している。

前記正孔受容体としては、前記ＰＰＶなどの導電性を有する共役高分子を使用し、前記電子受容体としてはフラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）を使用する。このとき、光によって生成された電子をフラーレンを通じてアルミニウム電極に損失なく収集するためには、共役高分子内にフラーレンを十分に混合しなければならないので、フラーレンを共役高分子とよく混合するために前記ＰＣＢＭなどのフラーレン誘導体を使用することができる。

前記共役高分子が光を吸収すると、電子―正孔対（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成し、前記の生成された電子と正孔は、それぞれフラーレンと共役高分子を経由して陽極及び陰極に収集される。

前記有機太陽電池は、容易な加工性及び低廉な価格によって大量生産が可能であり、ロールツーロール（ｒｏｌｌ―ｔｏ―ｒｏｌｌ）方式による薄膜の製作が可能であるので、柔軟性を有する大面積電子素子の製作が可能であるという長所を有する。

しかし、前記のような技術的、経済的な有利さにもかかわらず、低い効率によって有機太陽電池の実用化に困難が伴う。したがって、有機太陽電池分野では、効率向上のための研究が活発に進められている。現在までの効率関連研究は、吸収した光を効果的に活用するための光活性層または電子伝達層及び正孔伝達層の原料選定や製造工程、そして、低い電荷移動度を克服するための有機薄膜の形態、構造及び結晶性の増加などに焦点があてられている。

大韓民国登録特許公報１０―１０１３１５５（伝導性高分子透明電極を用いた有機太陽電池及びその製造方法）２０１１．０２．１０．大韓民国公開特許公報１０―２０１１―０００２８０２（ロールツーロール連続工程を通じた燃料感応型太陽電池の生産装置及び生産方法）２０１１．０１．１０．

本発明の目的は、有機太陽電池の印刷工程中に不必要な部分の印刷層を容易に除去できる技術を提供することにある。

本発明の一実施例に係る有機太陽電池の製造方法は、移送ローラーによって移動する基板に有機太陽電池を構成する積層部を印刷するステップと、前記積層部が印刷される前記基板の上側に掃除部が上下に往復移動しながら前記積層部の一部を前記基板から除去するステップとを含む。

前記積層部を除去するステップは、前記基板の移動方向と交差する幅方向の前記積層部を前記基板から除去することができる。

このとき、前記掃除部の一端に接触部材が分離可能に連結されており、前記接触部材は、前記積層部に接しながら前記積層部を前記基板から拭き取ることができる。

また、前記接触部材は、前記掃除部の長さ方向に沿って前記掃除部にスライディング結合することができる。

または、前記積層部を除去するステップは、前記掃除部の内部に溶媒を注入するステップと、前記掃除部が前記基板に向かって移動するステップと、前記掃除部の一端が前記積層部に接することによって前記積層部を前記基板から拭き取るステップとを含むことができる。

そして、前記積層部の一部を除去するステップは、前記掃除部が前記基板に向かって下降して前記積層部に接するステップと、前記掃除部が前記基板の幅方向に前後進または左右運動を繰り返しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、前記掃除部が前記基板の上部に上昇するステップとを含むことができる。

このとき、前記掃除部が前記積層部に接すると前記基板の移動が停止し、前記掃除部が上昇すると、前記移送ローラーによって前記基板が移動し得る。

または、前記掃除部は、前記基板の幅方向に沿って長く形成されているロール状であって、前記積層部の一部を除去するステップは、前記掃除部が前記基板に向かって下降して前記積層部に接するステップと、前記掃除部の長さ方向に沿う中心軸を中心に前記掃除部が回転しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、前記掃除部が上昇するステップとを含むことができる。

または、前記積層部を印刷するステップでは、異なる成分を有する複数の補助積層部を前記基板に順次印刷することができる。

本発明の他の実施例に係る有機太陽電池の製造方法は、移送ローラーによって移動する基板に有機太陽電池を構成する積層部を印刷するステップと、排出部が前記積層部に溶媒剤を撒布するステップと、吸入部が前記溶媒剤によって溶解された積層部を吸入するステップとを含む。

このとき、前記積層部を印刷するステップ後に、前記排出部及び前記吸入部が前記基板に向かって下降するステップを含み、前記積層部を吸入するステップ後に、前記排出部及び前記吸入部が前記基板から遠ざかる方向に上昇するステップを含むことができる。

本発明の各実施例によると、掃除部が基板の上側で上下に移動したり、または基板の幅方向に前後に往復移動しながら積層部を基板から除去することによって積層部を容易に除去することができる。

また、接触部材が掃除部に分離可能に連結されている場合、積層物質によって汚染された接触部材を掃除部から分離して容易に洗浄することができる。

また、排出部から溶媒を噴射することによって積層部を溶解し、吸入部で積層部を吸入することによって積層部を除去することができる。この場合、溶媒によって積層部を溶解することによって、積層部を基板から容易に除去することができる。

また、溶媒の性質に応じて、複数の補助積層部のうち一部を選択的に溶解して除去することができる。

本発明の一実施例に係る有機太陽電池の製造方法を示す概略図である。積層部を除去する工程を示した図である。積層部の一部が除去された基板を示した図である。本発明の他の実施例に係る積層部を除去する工程を示した図である。本発明の更に他の実施例に係る積層部を除去する工程を示した図である。

以下では、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施例について添付の図面を参考にして詳細に説明する。明細書全体にわたって類似する部分に対しては同一の図面符号を付した。

図１は、本発明の一実施例に係る有機太陽電池の製造方法を示す概略図で、図２は、積層部を除去する工程を示した図で、図３は、積層部の一部が除去された基板を示した図である。

基板１０は、有機太陽電池の外部ケースとしての役割をする部材である。

基板１０は、その材質が特別に限定されなく、石英またはガラスなどの透明無機基板であるか、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンスルホネート（ＰＥＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）及びポリエーテルイミド（ＰＥＩ）からなる群より選ばれるいずれか一つのプラスチック基板であり得る。

ロールツーロール（Ｒｏｌｌ―ｔｏ―ｒｏｌｌ）方式で積層部を印刷する場合、前記透明プラスチック基板は、フレキシブルでありながらも、高い化学的安定性、機械的強度及び透明度を有することができる。

基板１０は、約４００nmないし約７５０nmの可視光波長で少なくとも７０％以上、好ましくは８０％以上の透過率を有することができる。

または、基板１０は、グラフェン薄膜、グラフェン酸化物薄膜、炭素ナノチューブ薄膜などの有機透明電極、金属が結合された炭素ナノチューブ薄膜などの有―無機結合透明電極などを使用して形成することができる。

または、基板１０は、ポリエチレンなどのフィルムに、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、フッ素ドーピング酸化スズ（ＦＴＯ：ｆｌｕｏｒｉｎｅ―ｄｏｐｅｄｔｉｎｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ―Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ―Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２―Ｓｂ_２Ｏ_３及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる透明酸化物、または伝導性高分子を被覆することによって電極が形成されているフィルムであり得る。

基板１０は、移送ローラー５０によって一方向に移送される。移送ローラー５０は、基板１０の下部に少なくとも一つ配置しており、基板１０の長さまたは基板１０の進行距離に応じて複数を離隔させて配置することができる。

積層部２０を印刷するステップでは、印刷部３０で積層物質を基板１０にコーティングし、基板１０に積層部２０をコーティングする。

積層物質は、積層部２０の性質に応じて異なり得る。

積層部２０は、基板１０に印刷されて有機太陽電池をなす一部分であって、一例として、電極、光活性層、電子伝達層または金属酸化物ナノ薄膜層などであり得る。明示した構成以外にも、有機太陽電池をなす他の層部材を印刷することができる。

基板１０に印刷される電極は、陰極または陽極であり得る。

すなわち、有機太陽電池がインバーテッド（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）有機太陽電池である場合は、基板１０の上部に陰極として使用可能な積層物質をコーティングし、一般の有機太陽電池である場合は、基板１０の上部に陽極として使用可能な積層物質をコーティングする。

陰極１２０を形成する積層物質の具体的な例としては、スズドーピング酸化インジウム（ＩＴＯ：ｔｉｎ―ｄｏｐｅｄｉｎｄｉｕｍｏｘｉｄｅ）、フッ素ドーピング酸化スズ（ＦＴＯ：ｆｌｕｏｒｉｎｅ―ｄｏｐｅｄｔｉｎｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ―Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ―Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２―Ｓｂ_２Ｏ_３及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる透明酸化物、または伝導性高分子、グラフェン薄膜、グラフェン酸化物薄膜、炭素ナノチューブ薄膜などの有機透明電極、金属が結合された炭素ナノチューブ薄膜などの有―無機結合透明電極などがあり得る。

前記陽極１６０を形成する積層物質は、具体的に、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、アルミニウム、銀、スズ、鉛、ステンレススチール、銅、タングステン及びシリコンからなる群より選ばれるいずれか一つを含むことができる。

光活性層には正孔受容体と電子受容体が分布されている。光活性層は、外部光源から入射された光によって光子が光活性層の電子受容体に存在する価電子帯の電子と衝突し、電子と正孔との分離を可能にする補助積層部である。

電子伝達層は、光活性層で分離された電子が移動する空間であって、正孔伝達層は、光活性層で分離された正孔が移動する補助積層部である。

金属酸化物ナノ薄膜層１７０は、電子及び正孔の移動速度を増加させることによって有機太陽電池１００の効率を向上させ、外部から浸透する酸素と水分を遮断し、前記光活性層１４０に含まれた高分子が酸素と水分によって劣化することを防止する補助積層部である。

その他にも、積層部２０を構成する補助積層部は、有機太陽電池をなすその他の印刷層であり得る。

積層部２０が光活性層である場合、光活性層には正孔受容体と電子受容体が混合されており、正孔受容体は、電気伝導性高分子または有機低分子半導体物質などの有機半導体である。

前記電気伝導性高分子は、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリピロール、これらの共重合体及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであって、前記有機低分子半導体物質は、ペンタセン、アントラセン、テトラセン、ペリレン、オリゴチオフェン、これらの誘導体及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであり得る。

また、前記正孔受容体は、好ましくは、ポリ―３―ヘキシルチオフェン［ｐｏｌｙ―３―ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｐ３ＨＴ］、ポリ―３―オクチルチオフェン［ｐｏｌｙ―３―ｏｃｔｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｐ３ＯＴ］、ポリパラフェニレンビニレン［ｐｏｌｙ―ｐ―ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、ＰＰＶ］、ポリ（９，９'−ジオクチルフルオレン）［ｐｏｌｙ（９，９'―ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ）］、ポリ（２―メトキシ，５―（２―エチル―ヘキシルオキシ）―１，４―フェニレンビニレン）［ｐｏｌｙ（２―ｍｅｔｈｏｘｙ，５―（２―ｅｔｈｙｌｅ―ｈｅｘｙｌｏｘｙ）―１，４―ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、ＭＥＨ―ＰＰＶ］、ポリ（２―メチル，５―（３'，７'―ジメチルオクチルオキシ））―１，４―フェニレンビニレン［ｐｏｌｙ（２―ｍｅｔｈｙｌ，５―（３'，７'―ｄｉｍｅｔｈｙｌｏｃｔｙｌｏｘｙ））―１，４―ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、ＭＤＭＯＰＰＶ］及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであり得る。

前記電子受容体は、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ、Ｃ_６０）またはフラーレン誘導体、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳｅ及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つのナノ粒子であり得る。前記電子受容体は、好ましくは、（６，６）―フェニル―Ｃ_６１―ブチリックアシッドメチルエステル［（６，６）―ｐｈｅｎｙｌ―Ｃ_６１―ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ；ＰＣＢＭ］、（６，６）―フェニル―Ｃ_７１―ブチリックアシッドメチルエステル［（６，６）―ｐｈｅｎｙｌ―Ｃ_７１―ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ；Ｃ_７０―ＰＣＢＭ］、（６，６）―チエニル―Ｃ_６１―ブチリックアシッドメチルエステル［（６，６）―ｔｈｉｅｎｙｌ―Ｃ_６１―ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ；ＴｈＣＢＭ］、炭素ナノチューブ及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであり得る。

前記光活性層は、前記正孔受容体としてのＰ３ＨＴと前記電子受容体としてのＰＣＢＭとの混合物からなることが好ましく、このとき、前記Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとの混合重量比率は１：０．１ないし１：２であり得る。

正孔伝達層は、ポリ（３，４―エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＳＳ）、ポリアニリン、フタロシアニン、ペンタセン、ポリジフェニルアセチレン、ポリ（ｔ―ブチル）ジフェニルアセチレン、ポリ（トリフルオロメチル）ジフェニルアセチレン、銅フタロシアニン（Ｃｕ―ＰＣ）、ポリ（ビストリフルオロメチル）アセチレン、ポリビス（Ｔ―ブチルジフェニル）アセチレン、ポリ（トリメチルシリル）ジフェニルアセチレン、ポリ（カルバゾール）ジフェニルアセチレン、ポリジアセチレン、ポリフェニルアセチレン、ポリピリジンアセチレン、ポリメトキシフェニルアセチレン、ポリメチルフェニルアセチレン、ポリ（ｔ―ブチル）フェニルアセチレン、ポリニトロフェニルアセチレン、ポリ（トリフルオロメチル）フェニルアセチレン、ポリ（トリメチルシリル）フェニルアセチレン、これらの誘導体及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つの正孔伝達物質を含むことができ、好ましくは、前記ＰＥＤＯＴとＰＳＳとの混合物を使用して形成することができる。

積層部２０が電子伝達層である場合、積層物質は、リチウムフロライド、カルシウム、リチウム、チタン酸化物及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）の組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つの電子伝達物質を含むことができる。

積層部２０が金属酸化物ナノ薄膜層である場合、積層物質は、金属原料物質及び塩基性添加剤が溶媒に添加された混合溶液であり得る。

金属原料物質は、金属クロライド、金属アセテート、金属シトレート、金属（メタ）アクリレート、金属ブロマイド、金属シアニド、金属ホスフェート、金属スルフェート、金属スルファイド及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであり得る。

このとき、前記金属は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｋ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｓａ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つの金属であり得る。

塩基性添加剤は、アルコールアミン類、過酸化水素水、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであり得る。

そして、溶媒は、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、テトラハイドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トルエン、アルコール系溶媒及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれるいずれか一つであり得る。

そして、積層部２０が金属酸化物ナノ薄膜層である場合、積層部２０の厚さは５nmないし５００nm、好ましくは、１０nmないし２００nmであり得る。前記積層部２０の厚さが前記範囲内である場合、正孔の移動速度を向上させながらも、外部から酸素と水分が浸透して光活性層及び正孔伝達層に影響を与えることを効果的に防止することができる。

印刷部３０は、基板１０の幅方向に長く形成されている。印刷部３０は、一方向に移動する基板１０に積層物質をコーティングすることによって積層部を形成する。印刷部３０が積層部２０を形成する方式は、スロットコーティング、スロットダイコーティング、マルチコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング、及びブレードコーティングのうちいずれか一つであり得る。その他にも、印刷部３０で基板１０に積層部２０を形成する方法としては、有機太陽電池を形成できる他の公知の印刷方法を使用することができる。

各積層物質に応じて異なる印刷方法を使用する必要がある場合、基板１０の移動方向に複数の印刷部３０が配置され、各印刷部３０が互いに異なる方式の印刷方法で基板１０に積層部２０を形成することができる。

その後、積層部を除去するステップでは、図１を基準にして掃除部４０が基板１０の上下方向（longitudinal direction）に往復移動しながら積層部２０の一部を基板１０から除去する。

具体的に、掃除部４０は、基板１０の上側で駆動部（図示せず）によって上下に移動可能に設置されている。

駆動部は、一例として、アクチュエーターであり得る。アクチュエーターなどの駆動部によって掃除部４０が基板１０の上部で上下に往復移動する構成は公知の技術であるので、それについての具体的な説明は省略する。

掃除部４０は、基板１０が一定距離だけ移動すると、基板１０に向かって下降して積層部２０に接する。このとき、掃除部４０の一端が積層部２０に接触し、積層部２０の一部を基板１０から拭き取るようになる。

基板１０の移動距離は、有機太陽電池のサイズに応じて１mmないし６０cmなどに多様であり得る。

掃除部４０の一端には接触部材４０ａが連結されている。

接触部材４０ａは、布地、スポンジ、綿またはゴムなどであり得る。または、接触部材４０ａは、シリコンまたはプラスチックなどからなり得る。

接触部材４０ａは、積層部２０に接しながら積層部２０を基板１０から拭き取るようになる。具体的に、接触部材４０ａが積層部２０に接するように掃除部４０が下降し、基板１０が基板１０の進行方向に移動すると、接触部材４０ａに接する積層部２０は、接触部材４０ａに吸収されたり、接触部材４０ａの表面に付いて基板１０から除去される。

または、接触部材４０ａは、金属などの堅固な材質からなり得る。

この場合、接触部材４０ａは、積層部と接しながら積層部２０を基板から掻き出し、積層部２０を基板１０から拭き取ることができる。

一方、接触部材４０ａが金属などの堅固な材質からなっているとき、接触部材４０ａの一面に凹凸を形成することができる。このとき、凹凸の断面は、三角形、四角形または円形などに多様であり得る。

前記のように接触部材４０ａに凹凸が形成されている場合、凹凸によって積層部２０を基板から容易に除去することができる。

このとき、接触部材４０ａは掃除部４０に分離可能に連結することができる。

また、ベルクロ（Velcro(登録商標)）などにより、接触部材４０ａは掃除部４０に付着したり、掃除部４０から分離することができる。

または、接触部材４０ａは、掃除部４０の長さ方向に沿って掃除部４０にスライディング結合することができる。すなわち、接触部材４０ａが掃除部４０にスライディング結合し、接触部材４０ａが掃除部４０と連結された後、接触部材４０ａを反対方向にスライディングさせて掃除部４０から分離することができる。

または、容易に分離可能な接着剤を用いて接触部材４０ａを掃除部４０に接着させることができ、または、クランプなどで接触部材４０ａと掃除部４０とを連結することができる。

または、接触部材４０ａ及び掃除部４０のうちいずれか一つにフックが形成されており、残りの一つに溝が形成されている場合、フックを溝に挿入したり、またはフックを溝から分離することによって接触部材４０ａを掃除部４０から着脱することができる。

これ以外にも、他の公知技術によって接触部材４０ａを掃除部４０に分離可能に連結することができる。

前記のように接触部材４０ａが掃除部４０に分離可能に連結されている場合、積層部２０によって接触部材４０ａが汚染したとき、接触部材４０ａのみを掃除部４０から分離した後、接触部材４０ａを洗濯して再使用したり、接触部材４０ａのみを取り替えて使用することができる。

しかし、必要に応じては、接触部材４０ａが掃除部４０から分離されないように接触部材４０ａを掃除部４０に連結することができる。

このとき、掃除部４０は、基板１０の移動方向と反対方向に往復運動をしながら積層部２０を基板１０から除去することができる。すなわち、掃除部４０は、基板１０の幅方向に沿って左右運動をしながら積層部２０との摩擦力を増加させ、基板１０の幅方向に沿って一定間隔だけ積層部２０を除去することができる。

一方、掃除部４０の内部には収容部４０ｂが形成されており、収容部４０ｂの内部に溶媒を注入することができる。

掃除部４０に収容部４０ｂが形成されている場合、積層部２０を除去するステップは、掃除部４０の内部に積層物質を溶解する溶媒を注入するステップと、掃除部４０が基板に向かって下降するステップと、掃除部４０の一端が積層部２０に接しながら積層部２０の一部を基板１０から拭き取るステップとを含むことができる。

溶媒は、積層部２０を溶解し、積層部２０が基板１０から容易に除去されるようにする。

溶媒は、一例として、水（Ｈ_２Ｏ）であり得るが、溶媒の成分は、除去しようとする積層部２０を構成する積層物質に応じて異なり得る。すなわち、溶媒の成分は、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、ペンタン、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、メチルブチルエーテル、Ｎ―メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラハイドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、カーボンテトラクロライド、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、シクロヘキサン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ジオキサン、テルピネオール及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれたいずれか一つであり得る。

このとき、掃除部４０の一端には、前記のように接触部材４０ａを分離可能に連結することができる。すなわち、溶媒が接触部材４０ａに吸収され、接触部材４０ａが積層部２０に接するとき、接触部材４０ａに吸収されている溶媒によって積層部２０が溶解され、溶解された積層部２０を接触部材４０ａが基板から拭き取ることによって各積層部２０の間に除去部２１を形成する。

特に、溶媒と積層部２０との化学反応によって接触部材４０ａが変形しないように、接触部材は耐化学性及び耐久性の強い素材からなることが好ましい。

掃除部４０は、基板１０の移動方向と交差する幅方向に長く形成されている。下降した掃除部４０が積層部２０と接しながら積層部２０の一部を除去し、各積層部２０の間の除去部２１を形成する。したがって、図３に示したように、積層部２０が互いに離隔して基板１０に形成される。

掃除部４０によって除去された除去部２１は、後で各セルを連結して太陽電池モジュールを形成するとき、セルの電極と外部の連結電極とを電気的に連結する役割をしたり、またはモジューリング回路の分離領域として用いることができる。

図４は、他の実施例に係る積層部を除去する工程を示している。

他の実施例に係る積層部２０を除去するステップは、前記掃除部が前記基板に向かって下降して前記積層部に接するステップと、前記掃除部が前記基板の幅方向に前後進運動を繰り返しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、前記掃除部が前記基板の上部に上昇するステップとを含む。

他の実施例によると、掃除部４０が積層部２０と接触するように下降した後、掃除部４０は、基板１０の幅方向に沿って前進及び後進移動を繰り返しながら基板１０から積層部２０を除去する。

この場合、掃除部４０が基板１０の表面で往復移動をするので、一実施例に比べて積層部２０の除去を容易に行うことができる。

このとき、掃除部４０が積層部２０に接すると、移送ローラーが一時的に停止し得る。すなわち、掃除部４０にセンサー（図示せず）が装着されており、掃除部４０が積層部２０と接すると、センサーが移送ローラーを駆動させる駆動部に信号を伝達し、移送ローラーを一時的に停止させる。その後、掃除部４０が基板１０から積層部２０を除去することによって除去部を形成すると、掃除部４０は上昇するようになり、掃除部４０が積層部２０と接しなくなると、センサーが駆動部に信号を伝達し、移送ローラーが再び動作することによって基板が一方向に進行するようになる。

しかし、基板１０の移動速度が遅いので、基板１０が停止しない状態で掃除部４０が積層部２０を除去したり、または積層部２０から除去すべき部分が広い場合、基板１０を停止させず、掃除部４０は、基板１０の移動中に基板１０の幅方向に前後進運動をしながら積層部２０を基板１０から除去することができる。

または、図面に示していないが、掃除部４０は、前記基板の幅方向に沿って長く形成されているロール状であって、前記積層部の一部を除去するステップは、前記掃除部が前記基板に向かって下降して前記積層部に接するステップと、前記掃除部の長さ方向に沿う中心軸を中心に前記掃除部が回転しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、前記掃除部が上昇するステップとを含むことができる。

すなわち、掃除部４０が基板１０に向かって下降して積層部２０と接し、掃除部４０が掃除部４０の長さ方向に沿う軸を中心に回転しながら積層部２０を基板１０から除去するようになる。積層部２０の一部が除去されることによって除去部が形成されると、掃除部４０が基板１０の上部に移動し、積層部２０が印刷されている基板１０は進行方向に沿って継続して進行するようになる。

一方、積層部を印刷するステップにおいて、基板１０には、異なる性質を有する複数の補助積層部が順次積層されることによって積層部２０を形成することができる。

すなわち、金属酸化物ナノ薄膜層及び正孔伝達層が順次積層されることによって積層部２０が形成された後、掃除部４０を用いて積層部２０を除去することができる。その後、基板１０に光活性層を印刷し、これを除去した後、電子伝達層を基板１０に印刷することができる。

または、基板１０にいずれか一つの補助積層部を印刷し、これを基板１０から除去した後、他の補助積層部を基板に印刷して除去する過程を繰り返すことができる。

すなわち、積層部２０が異なる性質を有する複数の補助積層部からなるとき、一つの補助積層部を印刷し、これを除去する過程を繰り返すことによって積層部２０を形成することができ、または、複数の補助積層部を印刷し、これらを除去した後、他の補助積層部をその上に印刷して除去する過程を繰り返すことができる。

基板に複数の補助積層部を順次印刷した後、これらを一度に除去するときは、共に除去される補助積層部を構成する積層物質が同一の溶媒によって溶解されることが好ましい。

すなわち、同一の溶媒によって容易に溶解される各補助積層部は、これらを順次印刷した後、一度の除去過程で除去することができる。

しかし、補助積層部の厚さが厚い場合、掃除部が積層部に接し、これを除去することが難しいので、この場合は、各補助積層部を印刷し、これを除去した後、他の補助積層部を印刷する過程を繰り返しながら積層部を形成することが好ましい。

前記のように印刷部３０を用いて基板１０に積層部２０を形成し、掃除部４０を下降させながら基板１０の移動方向と交差する幅方向の積層部２０を基板から除去すると、図３に示したように、少なくとも一つの除去部２１が形成され、基板１０の長さ方向と交差する幅方向に積層部の一部分が除去されている積層部２０が印刷された基板１０が製造される。

図５は、本発明の更に他の実施例に係る積層部を除去する工程を示した図である。

本発明の更に他の実施例に係る積層部を除去するステップは、排出部４１が基板１０に溶媒剤を撒布するステップと、吸入部４２が積層部２０を吸入するステップとを含む。

排出部４１は、印刷部３０と離隔して基板１０の上部に設置されている。排出部４１の内部には溶媒剤が注入され、排出部４１から積層部２０に溶媒剤を噴射させる。

溶媒剤は、積層物質に応じて異なる性質を有し得る。

積層部２０が複数の補助積層部で構成されており、各補助積層部の性質が異なる場合、溶媒剤も、補助積層部に応じて複数の種類を排出部４１の内部に注入することができる。

このとき、各溶媒剤が互いに混合されないように、排出部４１の内部は区画部（図示せず）によって区画することができる。区画部は、排出部４１の長さ方向に沿って排出部４１の内部に設置されている仕切り壁であり得る。

すなわち、排出部４１に複数の溶媒剤が注入され、これらがそれぞれ別途に基板１０に噴射されなければならない場合、排出部４１は、その内部が区画部によって区画されており、互いに異なる溶媒剤を排出部４１の内部に保管することができる。

排出部４１から噴射された溶媒剤によって積層部２０の一部が溶解されると、その後、吸入部４２によって溶解された積層部が吸入される。

吸入部４２は、外部のタンクに連結されている。吸入部４２は、吸入部４２の内部の圧力と外部の圧力との差によって積層部２０を吸入部４２に吸入する。または、吸入部４２にポンプが連結されたり、吸入ファンが設置されることによって、積層部２０を吸入部４２に吸入することができる。

更に他の実施例に係る積層部２０を除去するステップでは、前記のように積層部２０に向かって排出部４１から溶媒を噴射し、溶媒によって積層部２０が溶解されると、溶解された積層部を吸入部４２に吸入し、積層部２０の一部を基板１０から除去するようになる。

このとき、排出部４１と吸入部４２は、一実施例の掃除部４０と同様に、駆動部によって基板１０の上側に上下移動することができる。

この場合、排出部４１及び吸入部４２と基板１０との間隔を調節することができ、溶媒によって溶解された積層部２０を吸入部４２に容易に吸入させることができる。

一方、掃除部４０に注入された溶媒を通じて積層部を溶解して基板から除去するとき、溶媒の性質に応じて複数の補助積層部のうち一部を選択的に除去することができる。

一例として、積層部２０には、ＰＥＤＯＴ―ＰＳＳ層と活性層、すなわち、異なる性質を有する二つの補助積層部が順次積層されており、溶媒として水を使用すると、水によってＰＥＤＯＴ―ＰＳＳ層を溶解できるが、活性層は溶解されないので、選択的な除去が可能になる。

したがって、掃除部４０が積層部２０に接せず、積層部２０に溶媒を噴射し、溶媒で積層部２０を溶解した後、これを吸収する方式で積層部２０を基板１０から除去すると、上述したように、積層部が異なる性質を有する複数の補助積層部からなる場合、溶媒によって補助積層部を選択的に除去できるようになる。

以上では、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものでなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１０基板
２０積層部
２１除去部
３０印刷部
４０掃除部
４０ａ接触部材
４０ｂ収容部
４１排出部
４２吸入部
５０移送ローラー

Claims

移送ローラーによって移動する基板に有機太陽電池を構成する積層部を印刷するステップと、
前記積層部が印刷される前記基板の上側に掃除部が上下に往復移動しながら前記積層部の一部を前記基板から除去するステップと、
を含む有機太陽電池の製造方法。
前記積層部を除去するステップは、
前記基板の移動方向と交差する幅方向の前記積層部を前記基板から除去する、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記掃除部の一端に接触部材が分離可能に連結されており、
前記接触部材は、前記積層部に接しながら前記積層部を前記基板から拭き取る、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記接触部材は、前記掃除部の長さ方向に沿って前記掃除部にスライディング結合可能である、請求項３に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記掃除部の一面には凹凸が形成されている、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記積層部を除去するステップは、
前記掃除部の内部に溶媒を注入するステップと、
前記掃除部が前記基板に向かって移動するステップと、
前記掃除部の一端が前記積層部に接しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、
を含む、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記積層部の一部を除去するステップは、
前記掃除部が前記基板に向かって下降して前記積層部に接するステップと、
前記掃除部が前記基板の幅方向に前後進運動を繰り返しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、
前記掃除部が前記基板の上部に上昇するステップと、
を含む、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記掃除部が前記積層部に接すると、前記基板の移動が停止し、
前記掃除部が上昇すると、前記移送ローラーによって前記基板が移動する、請求項７に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記掃除部は、前記基板の幅方向に沿って長く形成されているロール状であって、
前記積層部の一部を除去するステップは、
前記掃除部が前記基板に向かって下降して前記積層部に接するステップと、
前記掃除部の長さ方向に沿う中心軸を中心に前記掃除部が回転しながら前記積層部を前記基板から拭き取るステップと、
前記掃除部が上昇するステップと、
を含む、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
前記積層部を印刷するステップにおいて、
異なる成分を有する複数の補助積層部を前記基板に順次印刷する、請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
移送ローラーによって移動する基板に有機太陽電池を構成する積層部を印刷するステップと、
排出部が前記積層部に向かって溶媒剤を撒布するステップと、
吸入部が前記溶媒剤によって溶解された積層部を吸入するステップと、
を含む有機太陽電池の製造方法。
前記積層部を印刷するステップ後に、
前記排出部及び前記吸入部が前記基板に向かって下降するステップを含み、
前記積層部を吸入するステップ後に、
前記排出部及び前記吸入部が前記基板から遠ざかる方向に上昇するステップを含む、請求項１１に記載の有機太陽電池の製造方法。