KR100993643B1 - 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법 - Google Patents

고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 기판 상부에 하부전극, 정공수집층, 반도체박막층을 형성하는 유기태양전지 제조공정에 있어서, 해당 단계에서 형성되는 각 층의 상부로 이온빔을 조사하는 이온빔조사단계를 더 포함하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명인 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 각 층 상부에 이온빔을 조사함에 따라 전자의 이동성이 증가하여 유기태양전지의 효율성을 증대시킬 수 있다.
또한, 각 층 상부에 이온빔을 조사함으로써, 각 층간의 접착력을 강화시킬 수 있다.
유기태양전지, 이온빔, 질소이온, 수소이온, F3HT, F8BT, 유기반도체박막

Description

고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법{Manufacturing method for organic solar cell}
본 발명은 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 기판 상부에 하부전극, 정공수집층, 반도체박막층을 형성하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 있어서, 해당 층을 형성하는 해당단계 후, 해당 층의 상부로 이온빔을 조사하는 이온빔조사단계를 더 포함하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 에너지의 사용량이 비약적으로 증가하고 있으나 자원은 한정되어 있어, 에너지 수요의 증대에 따른 문제점이 예상되고 있다. 따라서 환경을 파괴하지 않으면서도 경제적이고 고성능의 새로운 에너지원을 생산하는 기술에 대한 개발 필요성이 점차 커지고 있다.
이러한 새로운 에너지원의 하나로서 태양전지가 주목받고 있는데, 현재 실용화되고 있는 태양전지의 대부분은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 무정형 실리콘을 이용한 무기태양전지이다. 하지만 이러한 무기태양전지는 그 제조과정이 복잡해서 제조비용이 높기 때문에 일반 가정용으로 보급하기에는 많은 어려움이 따른다. 이러한 어려움을 해결하고자 간단한 제조공정을 통해 제조비용이 적게 드는 유기태양전지의 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 유기태양전지는 수 백 nm 이하의 두께를 갖는 박막으로 만들 수 있으며, 휘어짐이 가능한 구조로 적용이 가능한 장점을 가지고 있기 때문에, 미래의 에너지원으로서 가능성을 제시하는 등의 다양한 용도로 응용이 기대된다.
이러한 유기태양전지를 연구하는 데 있어서, 유기태양전지의 효율성을 높이는 방안에 대해 많은 연구가 요구되고 있다.
이와 같은 요구에 의해서 본 발명인 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 기판 상부에 하부전극, 정공수집층, 반도체박막층을 형성하는 단계 후, 해당 층의 상부에 이온빔을 조사함에 따라 전자의 이동성이 증가하여 유기태양전지의 효율성을 증대시키는데 그 목적이 있다.
또한, 해당 층 상부에 이온빔을 조사함으로써 해당 층간의 접착력을 강화시키는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한, 유기태양전지 제조방법은 기판 상부면에 하부전극을 형성하는 하부전극형성단계와; 상기 하부전극 상부에 위치하며, 정공의 이동을 돕는 정공수집층을 형성하는 정공수집층형성단계와; 상기 정공수집층 상부에 위치하며, 자유전자와 정공을 분리하는 반도체박막층을 형성하는 반도체박막층형성단계 및 상기 반도체박막층 상부에 위치하는 상부전극을 형성하는 상부전극형성단계를 포함하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 있어서, 상기 하부전극형성단계, 정공수집층형성단계, 반도체박막층형성단계 및 상부전극형성단계 중 적어도 하나의 단계 이후에, 해당단계에서 형성되는 하부전극과, 정공수집층 및 반도체박막층 중 적어도 하나의 층 상부면으로 이온빔을 조사하는 이온빔조사단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
바람직한 본 발명의 특징에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 수소, 질소, 산소, 불소 이온 중 적어도 하나를 이온빔으로 하여, 상기 기판 상부면에 형성되는 상기 하부전극과 정공수집층 및 반도체박막층 중 적어도 하나의 층 상부면에 상기 이온빔을 조사하는 이온빔조사단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
보다 바람직한 본 발명의 특징에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 P3HT poly(3-hexylthiophene)와 PEDOT : PSS[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) : poly(styrenesulfonate)], poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole) 및 F8BT 중 적어도 하나를 사용하여 정공수집층을 형성하는 정공수집층형성단계를 포함함을 특징으로 한다.
보다 바람직한 본 발명의 특징에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은P3HT:PCBM[poly(3-hexylthiophene):Phenyl-C61-Butyric-Acid-Methyl-Ester]와 poly(3-hexylthiophene)(P3HT)및 poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT) 중 적어도 하나를 사용하여 반도체박막층을 형성하는 반도체박막층형성단계를 포함함을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 특징에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 poly(3-hexylthiophene)(P3HT): poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT)의 비를 6:4로 하여 반도체박막층을 형성하는 반도체박막층형성단계를 포함함을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명인 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 기판 상부에 하부전극, 정공수집층, 반도체박막층을 형성하는 단계 후, 해당 층의 상부에 이온빔을 조사함에 따라 전자의 이동성이 증가하여 유기태양전지의 효율성을 증대시킬 수 있다.
또한, 해당 층 상부에 이온빔을 조사함으로써, 해당 층간의 접착력을 강화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 대한 예는 다양하게 적용될 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 측면 구조도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법의 순서도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상부의 일측면으로 투명으로 된 하부전극(200)을 형성한다(S601). 이 때, 상기 하부전극으로는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명전극을 사용함이 바람직하다.
상기 하부전극(200)이 형성된 기판(100) 상부에 일측면으로 정공수집층(300)을 형성한다(S602). 상기 정공수집층(300)이 형성된 기판(100) 상부로 이온빔을 조사할지 여부를 판단한다(S603). 상기 이온빔 조사여부의 판단에 따라, 상기 기 판(100) 상부로 이온빔을 조사하거나(S603), 상기 정공수집층(300)이 형성된 기판(100) 상부로 이온빔을 조사하지 않고 상기 정공수집층(300)이 형성된 기판(100) 상부의 일측면으로 반도체박막층(400)을 형성한다(S605).
이와 같이 상기 기판(100) 상부에 형성된 반도체박막층(400) 상부로 이온빔 조사 여부를 판단한다(S606). 상기 이온빔 조사여부 판단에 따라, 상기 기판(100) 상부로 이온빔을 조사하거나(S607), 이온빔을 조사하지 않고 상기 반도체박막층(400)이 형성된 기판(100) 상부의 일측면으로 상부전극(500)을 형성한다(S608).
이 때, 상기 상부전극(500)은 알루미늄(Aluminum)과 같은 도전성 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 여러 실시예를 통해 본 발명인 유기태양전지의 제조방법에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
<제1 실시예>
기판 상부의 일측면에 투명전극용으로 주로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 기판 상부에 코팅하고, 정공수집층 형성을 위해 상기 ITO가 코팅된 기판 상부에 poly(3-hexylthiophene)(P3HT)를 60nm의 두께로 코팅한다.
상기 poly(3-hexylthiophene)(P3HT)는 현재까지 보고된 물질 중 가장 높은 정공이동도를 보이는 고분자물질로서 낮은 밴드 갭을 가지고 있으며, 화학식은 다음과 같다.
Figure 112008056260854-pat00001
이후, 상기 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)가 코팅된 기판에 대해 50℃에서 15분간 용매로 사용된 벤젠을 증발시키도록 한다.
이와 같이 용매를 증발시킨 상기 기판을 진공상태인 공정챔버에 넣어 120℃에서 30분간 열처리를 수행하도록 한다.
상술한 일련의 과정을 통해 정공수집층이 형성된 기판 상부로 이온빔을 조사한다.
이 때, 조사되는 이온빔은 질소, 수소, 산소, 불소 이온을 사용가능하며, 본 실시 예에서는 저에너지의 질소 이온빔을 조사한다.
상기 질소 이온빔을 상기 기판 상부에 조사한 후, 흡광도를 측정해보면 도 3a에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 그래프는 질소 이온빔을 조사한 후의 흡광도를 측정한 결과이고, 실선으로 표시된 그래프는 질소 이온빔을 조사하지 않고 흡광도를 측정한 결과이다.
질소 이온빔을 조사하지 않는 경우, 700~1100nm 범위의 파장(wavelength)을 갖는 빛에 대해서는 흡수율이 거의 0에 가까우나, 질소 이온빔을 조사한 경우, 700~1100nm 범위의 파장을 갖는 빛에 대해서는 흡수율(absorbance)이 0.1 이상임을 알 수 있다. 광흡수율이 가장 높은 대역인 400~600nm 사이의 광흡수율이 0.25 임을 감안하고 살펴보면, 700~1100nm 대역에서의 광흡수율이 높음을 확인할 수 있다.
다시 말해, 가시광선뿐만 아니라 근적외선 범위에 해당하는 빛이 유기태양전지에 조사되어도 일정수준 이상의 광흡수가 가능함을 알 수 있다.
뿐만 아니라, 질소 이온빔을 조사함에 따라 전자를 떼어내는 에너지가 높아짐을 알 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 왼쪽에 나타난 막대그래프는 질소 이온빔을 조사하지 않을 때의 에너지량을 측정한 결과이고, 오른쪽에 나타난 막대그래프는 질소 이온빔을 조사한 후의 에너지량을 측정한 결과이다.
막대그래프의 차이를 통해 육안으로도 에너지가 늘어나는 것을 알 수 있다.
<제2 실시예>
제2 실시예는 상기 제1 실시예와 동일한 과정을 수행함에 있어서, 정공수집층이 형성된 기판 상부에 저에너지의 질소 이온빔 대신 저에너지의 수소 이온빔을 조사한다. 상기 수소 이온빔을 기판 상부에 조사한 후, 흡광도를 측정해보면 도 4에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 그래프는 수소 이온빔을 조사한 후의 흡광도를 측정한 결과이고, 실선으로 표시된 그래프는 수소 이온빔을 조사하지 않고 흡광도를 측정한 결과이다.
수소 이온빔을 조사하지 않는 경우, 700~1100nm 범위의 파장(wavelength)을 갖는 빛에 대해서는 흡수율(absorbance)이 거의 0에 가까우나, 수소 이온빔을 조사한 경우, 700~1100nm 범위의 파장을 갖는 빛에 대해서는 흡수율이 0.15 이상임을 알 수 있다. 광흡수율이 가장 높은 대역인 400~600nm 사이의 광흡수율이 0.35~0.45 임을 감안하고 살펴보면, 700~1100nm 대역에서의 광흡수율이 높음을 확인할 수 있다.
다시 말해, 가시광선뿐만 아니라 근적외선 범위에 해당하는 빛이 유기태양전지에 조사되어도 일정수준 이상의 광흡수가 가능함을 알 수 있다.
<제3 실시예>
기판 상부의 일측면에 투명전극용으로 주로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 기판 상부에 코팅하고, 정공수집층 형성을 위해 상기 ITO가 코팅된 기판 상부에 PEDOT:PSS[Poly (3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)]를 70nm의 두께로 코팅한다.
이 때, 상기 PEDOT : PSS[Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) : poly(styrenesulfonate)]의 화학식은 다음과 같다.
Figure 112008056260854-pat00002
이후, 상기 PEDOT : PSS[Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) : poly(styrenesulfonate)]가 코팅된 기판을 230℃에서 15분간 열처리를 수행한다.
정공수집층으로서 PEDOT : PSS[Poly (3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)]가 코팅된 기판 상부의 일측면으로 반도체박막층 형성을 위해 P3HT : PCBM[poly(3-hexylthiophene) : Phenyl-C61-Butyric-Acid-Methyl-Ester]를 60nm의 두께로 코팅한다.
이 때, 상기 P3HT : PCBM[poly(3-hexylthiophene) : Phenyl-C61-Butyric-Acid-Methyl-Ester]의 화학식은 다음과 같다.
Figure 112008056260854-pat00003
이후, 상기 P3HT : PCBM[poly(3-hexylthiophene) : Phenyl-C61-Butyric-Acid-Methyl-Ester]가 코팅된 기판을 50℃에서 15분간 용매를 증발시킨다.
이와 같이 용매를 증발시킨 상기 기판을 진공상태인 공정챔버에 넣어 140℃에서 30분간 열처리를 수행한다.
상술한 일련의 과정을 통해 반도체박막층이 형성된 기판 상부로 이온빔을 조사한다. 본 실시 예에서는 저에너지의 질소 이온빔을 조사한다.
상기 질소 이온빔을 상기 기판 상부에 조사하는 과정에 있어서, 상기 기판 상부로 조사되는 질소 이온빔의 농도를 서로 달리하여 조사를 각각 수행한다.
이와 같이 질소 이온빔의 농도를 서로 달리하여 조사한 기판을 진공상태인 공정챔버에 넣고, 상기 기판 상부의 일측면으로 상부전극을 코팅하여 유기태양전지를 완성한다.
본 실시 예에서는 조사되는 질소 이온빔의 농도를 1x1016, 5x1016, 1x1017, 5x1017 (ions/cm2)의 총 4가지로 나누어 조사한다.
이와 같이, 상기 질소 이온빔을 상기 기판 상부에 조사한 후, 흡광도를 측정해보면 도 5a에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 1로 표시된 그래프는 상기 기판 상부에 질소 이온빔을 조사하지 않고 흡광도를 측정한 결과이고, 각각 질소 이온빔의 농도에 따라 각각 흡광도를 측정한 결과들이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 1 그래프를 제외한 나머지 그래프들은 700~110nm 범위(wavelength)의 빛이 조사될 때, 0.1의 흡광도율(absorbance)을 갖는 것을 알 수 있다.
이에 반하여, 질소 이온빔을 조사하지 않는 1 그래프의 경우, 700~1100nm의 범위의 빛이 조사될 때, 0에 가까운 흡광도율을 갖는 것을 알 수 있다.
따라서 근적외선 범위에 해당하는 빛이 유기태양전지에 조사되어도 일정수준 이상의 광흡수가 가능함을 확인할 수 있다.
뿐만 아니라, 서로 다른 농도로 질소 이온빔이 조사됨에 따라, 전력변환효율이 각각 달라짐을 도 5b를 통해 알 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 기판 상부에 질소 이온빔을 조사하지 않는 경우의 전력변화효율은 4.4%이고, 1x1016 (ions/cm2)의 농도로 질소 이온빔을 조사한 경우는 5.0%의 전력변화효율을 보인다. 5x1016 (ions/cm2)의 농도로 질소 이온빔을 조사 시, 전력변화효율은 5.6%이고, 1x1017 (ions/cm2)의 농도로 질소 이온빔을 조사 하는 경우는 6.0%의 전력변화효율을 나타내며, 5x1017 (ions/cm2)의 농도로 질소 이온빔을 조사하는 경우는 5.1%의 전력변화효율을 갖는 것을 알 수 있다.
<제4 실시예>
기판 상부면의 일측면에 투명전극용으로 주로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 기판 상부에 코팅하고, 정공수집층 형성을 위해 상기 ITO가 코팅된 기판 상부에 poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT)를 100nm의 두께로 코팅한다.
이 때, 상기 poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT)의 화학은 다음과 같다.
Figure 112008056260854-pat00004
이후, 상기 poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT)가 코팅된 기판을 50℃에서 30분간 용매를 증발시킨다.
이와 같이 용매를 증발시킨 상기 기판을 진공상태인 공정챔버에 넣어 120℃에서 30분간 열처리를 수행하도록 한다.
상술한 일련의 과정을 통해 정공수집층이 형성된 기판 상부로 이온빔을 조사한다.
본 실시 예에서는 저에너지의 질소 이온빔을 조사한다.
상기 질소 이온빔을 상기 기판 상부에 조사한 후, 흡광도를 측정해보면 도 6에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 그래프는 질소 이온빔을 조사한 후의 흡광도를 측정한 결과이고, 실선으로 표시된 그래프는 질소 이온빔을 조사하지 않고 흡광도를 측정한 결과이다.
질소 이온빔을 조사하지 않는 경우, 550~1100nm 범위의 파장(wavelength)을 갖는 빛에 대한 흡수율(absorbance)이 0 ~ 0.1이지만, 질소 이온빔을 조사한 경우, 550~1100nm 범위의 파장을 갖는 빛에 대해서는 흡수율이 0.1 ~ 0.15 이상임을 알 수 있다.
상술한 다른 실시 예와 마찬가지로 보다 넓은 범위의 빛에 대한 광흡수가 가능한 것을 알 수 있다.
<제5 실시예>
기판 상부면의 일측면에 투명전극용으로 주로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 기판 상부에 코팅하고, 정공수집층 형성을 위해 상기 ITO가 코팅된 기판 상부에 poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT)를 100nm의 두께로 코팅하고, 상기 기판에 대한 용매를 50℃에서 30분간 증발시킨다.
상술한 일련의 과정을 통해 정공수집층이 형성된 기판 상부로 이온빔을 조사한다.
본 실시 예에서는 저에너지의 수소 이온빔을 1x1016 (ions/cm2)의 농도로 조사한다.
상기 수소 이온빔을 상기 기판 상부에 조사한 후, 흡광도를 측정해보면 도 7에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 그래프는 수소 이온빔을 조사한 후의 흡광도를 측정한 결과이고, 실선으로 표시된 그래프는 수소 이온빔을 조사하지 않고 흡광도를 측정한 결과이다.
수소 이온빔을 조사하지 않는 경우, 700~1100nm 범위의 파장을 갖는 빛에 수소 이온빔을 조사한 경우의 광흡수율이 0.05 ~ 0.1 사이임을 알 수 있다.
상술한 다른 실시 예와 마찬가지로 보다 넓은 범위의 빛에 대한 광흡수가 가능한 것을 알 수 있다.
<제6 실시예>
기판 상부의 일측면에 투명전극용으로 주로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide) 를 기판 상부에 코팅하고, 정공수집층 형성을 위해 상기 ITO가 코팅된 기판 상부에 PEDOT:PSS[Poly (3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)]를 70nm의 두께로 코팅하고, 230℃에서 15분간 용매를 증발시킨다.
반도체박막층 형성을 위한 poly(3-hexylthiophene)(P3HT), poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT)를 6:4의 비율로 혼합하여 50nm의 두께로 상기 기판의 상부에 코팅하고, 50℃에서 30분간 용매를 증발시킨다. 상기 용매를 증발시킨 기판의 상부에 저에너지의 질소 이온빔의 농도를 서로 달리하여 조사한다. 본 실시 예에서는 질소 이온빔의 농도를 1x1016, 1x1017 (ions/cm2)의 두 가지로 나누어 조사하도록 한다.
뿐만 아니라, 서로 다른 농도로 질소 이온빔이 조사됨에 따라, 전력변환효율이 각각 달라지는 것을 도 8을 통해 알 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기판 상부에 질소 이온빔을 조사하지 않는 경우의 전력변화효율은 0.13%이고, 1x1016 (ions/cm2)의 농도로 질소 이온빔을 조사한 경우는 1.5%의 전력변화효율을 보인다. 1x1017 (ions/cm2)의 농도로 질소 이온빔을 조사 하는 경우는 2.0%의 전력변화효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
상기 기판 상부로 질소 이온빔 조사가 완료되면, 상기 기판 상부의 일측면으로 LiF층을 1nm의 두께로 코팅하고, 상부전극을 형성을 위한 알루미늄전극을 상기 LiF층이 코팅된 기판 상부의 일측면으로 150nm의 두께로 증착하여 유기태양전지 제조를 완성한다.
상술한 바와 같이 본 발명인 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법은 유기물질로 구성되는 정공수집층과 반도체박막층 중 적어도 하나의 층 상부면에 이온빔을 조사함으로써, 상기 유기물질이 이온결합되거나 조사된 이온을 중심으로 가교가 형성됨에 따라 광조사 시, 전자의 이동성이 증가하여 유기태양전지의 효율성을 증대시키는 장점이 있다.
또한, 상기 정공수집층과 반도체박막층 중 적어도 하나의 층 상부면에 이온빔을 조사함으로써, 해당 층간의 접착력을 강화시키는 장점이 있다.
이상 본 발명에 의한 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 측면 구조도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법의 순서도이고,
도 3a은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 흡광도 변화율을 나타낸 그래프이고,
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 중 전자를 떼어내는 에너지량을 나타내는 그래프이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 흡광도 변화율을 나타낸 그래프이고,
도 5a은 조사하는 이온빔 농도를 달리하는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 흡광도 변화율을 나타낸 그래프이고,
도 5b는 조사하는 이온빔 농도를 달리하는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 전력변환효율을 나타낸 표이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 흡광도 변화율을 나타낸 그래프이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 흡광도 변화율을 나타낸 그래프이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지의 전력변환효율을 나타낸 표이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
100: 기판 200: 하부전극
300: 정공수집층 400: 반도체박막층
500: 상부전극

Claims (5)

  1. 기판 상부면에 하부전극을 형성하는 하부전극형성단계와; 상기 하부전극 상부에 위치하며, 정공의 이동을 돕는 정공수집층을 형성하는 정공수집층형성단계와; 상기 정공수집층 상부에 위치하며, 자유전자와 정공을 분리하는 반도체박막층을 형성하는 반도체박막층형성단계 및 상기 반도체박막층 상부에 위치하는 상부전극을 형성하는 상부전극형성단계를 포함하여 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법에 있어서,
    상기 하부전극형성단계, 정공수집층형성단계, 반도체박막층형성단계 및 상부전극형성단계 중 적어도 하나의 단계 이후에, 해당단계에서 형성되는 하부전극과, 정공수집층 및 반도체박막층 중 적어도 하나의 층 상부면으로 이온빔을 조사하되,
    상기 정공수집층의 상부면으로 질소이온빔 또는 수소이온빔을 조사하거나, 상기 반도체박막층의 상부면으로 질소이온빔을 조사하는 이온빔조사단계를 더 포함하며,
    상기 반도체박막층형성단계는 poly(3-hexylthiophene)(P3HT): PCBM(Phenyl-C61-Butyric-Acid-Methyl-Ester)으로 이루어진 벌크 헤테로 정션(bulk hetero junction) 구조를 갖는 반도체박막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온빔조사단계는 수소, 질소, 산소, 불소 이온 중 적어도 하나를 이온빔으로 하여, 상기 정공수집층의 상부면으로 수소 이온빔을 1x1016 (ions/cm2)의 농도로 조사하고, 상기 반도체박막층의 상부면으로 질소 이온빔을 1x1016, 5x1016, 1x1017, 5x1017 (ions/cm2)의 농도로 조사하는 것을 특징으로 하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정공수집층형성단계는 P3HT poly(3-hexylthiophene)와 PEDOT:PSS[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)]를 사용하여 정공수집층을 형성함을 특징으로 하는 고분자와 고분자 또는 고분자와 단분자로 이루어지는 유기태양전지 제조방법.
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