KR101126751B1

KR101126751B1 - 전기 방사를 이용한 공액 고분자 나노 섬유와 이를 이용한 1차원 섬유 구조를 갖는 유기 태양전지의 제조 방법

Info

Publication number: KR101126751B1
Application number: KR1020090135575A
Authority: KR
Inventors: 박종래; 김태훈
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20110078701A

Abstract

본 발명에서는 전기 방사법을 이용하여 유기 태양전지를 만드는 방법에 관한 것으로, 직경이 100 나노미터 이하인 고분자 나노 섬유를 제조하는 단계와 고분자 나노 섬유와 티타니아 나노 섬유를 활성층으로 혹은 고분자 나노 섬유와 풀러렌 유도체 필름을 활성층으로 사용하는 유기 태양전지를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따라 제조되는 유기 태양 전지는 기존의 100 이상의 열처리 없이 나노 구조를 형성하여 플렉서블한 고분자 기판에 대응할 수 있으며, 같은 조건에서 기존의 벌크 이종접합형 태양전지에 비해 높은 효율 또는 단락 전류를 보인다.

전기방사, 유기태양전지, 공액고분자

Description

전기 방사를 이용한 공액 고분자 나노 섬유와 이를 이용한 1차원 섬유 구조를 갖는 유기 태양전지의 제조 방법{Manufacturing method for conjugated polymer nanofiber by electrospinning and 1-Dimensional fiber structured organic solar cell}

본 발명은 유기 전자 소재에 이용되는 공액 고분자(Conjugated polymer)의 나노 섬유 제조와 이를 이용한 태양전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 공용매(Cosolvent)를 이용하여 전자 주개와 전자 받개 나노 섬유를 제조하고 이를 이용하여 전자 이동 경로를 확보하는 유기 태양전지 제조에 관한 것이다.

화석연료의 고갈과 환경오염으로 인해 신재생에너지인 태양에너지에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 기존 고가의 실리콘 태양전지를 대신하여 발전단가를 화석연료와 비슷한 수준으로 낮추기 위해 저렴한 재료와 공정을 이용한 유기 태양전지가 각광받고 있다. 뿐만 아니라 유기 태양전지는 플렉서블한 전지로 제작이 가능하여 보관이 용이하고 휴대용 제품으로의 응용가능성이 매우 높다. 그러나 현재까지의 유기 태양전지는 그 효율이 상용화된 실리콘 기반의 태양전지에 미치지 못하 여 유기 태양전지의 상용화까지에는 많은 노력이 필요하다.

유기 태양전지를 타 태양전지와 비교하였을 때 효율이 낮게 나오는 이유는 대부분 낮은 단락전류에서 기인함을 알 수 있다. 낮은 단락전류를 갖는 이유 중 하나는 기존 벌크 이중접합의 경우 전자 주개와 받개 간의 혼합물로 생성되는 구조이기 때문에 활성층의 구조를 직접 제어할 수 없어서 생성된 전류가 전극까지 효과적으로 전달이 되지 않는 것 때문이다. 이러한 문제를 극복하기 위해 자기 조립 특성을 이용하여 섬유 형태로 폴리 3-헥실 티오펜을 형성하고, 이를 이용하여 활성층을 제작하여 효율적인 전자 이동경로를 형성한 연구가 보고되었다. [Adv Func Mater 17, (2007), 1377]. 더불어 이 방법을 통해 효율적으로 형성된 전자 이동 경로로 인해 추가적인 고온 어닐링과정이 필요하지 않아 플라스틱과 같은 플렉서블 기판에도 태양전지를 형성할 수 있어 향후 개발될 플렉서블 태양전지에도 대응될 수 있다. 그러나 상기 연구는 폴리 3-헥실 티오펜의 특성에 기반한 것으로, 그 이외의 다른 무정형 공액 고분자의 경우 사용이 불가능하며 특히 최근 개발되고 있는 작은 밴드갭을 갖는 공액 고분자의 경우에도 사용할 수 없어 일반적인 방법으로 받아들여질 수 없다.

전기방사는 고분자와 산화금속을 섬유 형태로 만드는 방법으로 널리 이용되어 왔다[Adv Mater 16, (2004), 1151]. 또한 섬유가 쌓이는 컬렉터 부분의 이동이 가능하여 연속 공정을 할 수 있기 때문에 대면적 태양전지 제작에 매우 적합하다는 특성을 가지고 있다. 이를 이용한 염료 감응형 태양 전지에 관한 연구는 진행되어 있으나[Nanotechnology 15, (2004), 1861] 유기 태양전지에의 응용은 아직까지 이 루어진 바 없다. 그 이유는 유기 태양전지의 경우 빛을 흡수하였을 때 생성되는 엑시톤이 분해되기 위해서는 확산 거리 이내에 전자 주개와 받개의 계면이 존재해야 하기 때문에 고분자 섬유가 충분히 작은 지름을 가지고 있어야 하기 때문이다. 그러나 공액 고분자의 경우 낮은 점성과 제한된 용매로 인해 그 형태가 고르지 않거나 섬유의 지름이 지나치게 크기 때문에, 엑시톤 분리를 위해 작은 지름을 가져야 하는 유기 태양전지에는 적합하지 못하다.

본 발명의 목적은 전기 방사를 이용하여 간단하게 공액 고분자의 나노 섬유를 만들기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폴리 3-헥실 티오펜의 자기 조립을 이용하는 대신, 범용적으로 모든 공액 고분자의 나노 섬유를 만드는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 플라스틱과 같은 기판에 응용이 가능하도록 고온에서의 어닐링을 거치지 않고도 유기 태양전지를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존 구조보다 높은 단락 전류를 갖는 태양전지를 만드는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 실현될 수 있다.

본 발명은 100nm 내외의 지름을 갖는 공액 고분자 나노 섬유와 산화 금속 나노 섬유를 전기 방사를 이용하여 제조하고, 이를 이용하여 태양전지의 활성층을 형성하여 기존 벌크 이종접합 구조와 이중층 구조의 효율을 넘는 태양전지를 제조함으로써, 상기한 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명의 유기 태양전지는 (a) 전자 주개로서 공액 고분자와 큰 분자량의 고분자를 같이 공용매(Cosolvent)에 녹여 전기 방사를 실시하고 (b) 전자 받개 물질과 큰 분자량의 고분자를 같이 공용매에 녹여 전기 방사를 실시하거나 혹은 스핀 코팅을 통해 필름을 형성하며 (c) 전기 방사 과정을 통해 얻어지는 나노 섬유를 투명 전극 위에 방사하며 (d) 전자 주개와 받개 이외의 고분자를 용매를 통해 선택적으로 제거하고 음극을 증착하여 얻어진다.

본 발명에서 사용되는 전자 주개 물질로는 공액 고분자 물질이, 전자 받개 물질로는 풀러렌, 풀러렌 유도체 및 금속 산화물, 화합물이 사용될 수 있다. 방사를 위한 고분자로는 폴리 에틸렌 옥사이드 (Polyethyleneoxide), 폴리 비닐 피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리 메틸 메타크릴레이트(Polymethacrylate), 폴리 비닐 알코올(Polyvinylalcohol), 폴리 비닐 아세테이트(Polyvinylacetate), 폴리 스티렌(Polystyrene) 혹은 이들 물질의 혼합체가 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 전자 주개 물질을 방사하는 용액으로는 공액 고분자를 녹이는 용매, 산용매, 극성 용매의 혼합물이, 받개 물질을 방사하는 용액으로는 위의 혼합물 또는 극성 용매의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 받개층을 이루는 용매는 물, 아세트산, 메탄올, 에탄올, 이소 프로필 알코올(Isopropyl alcohol), N,N-디메틸포름아미드, 클로로폼 혹은 이들 물질을 하나 이상 포함할 수 있다.

본 발명에서 전자 받개 물질을 스핀코팅 하는 경우에는 전자 받개만을 선택적으로 용해하는 용매가 사용될 수 있다.

전기 방사를 실시할 때 노즐에 5kV 내지 30kV의 전압을 인가하고 컬렉터는 접지하여 전기장을 형성한다.

노즐에서 용액을 분출하는 속도는 각 노즐별 0.1ml/h 내지 3.0ml/h의 속도를 유지하도록 한다.

선택적으로 고분자를 제거할 때 사용되는 용매로는 아세토니트릴, 메탄올, 물, 포름산 혹은 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 고분자, 산화 금속 섬유는 10 내지 300nm의 크기를 갖고, 바람직하게는 10 내지 100nm의 크기를 갖는다.

본 발명은 기존의 폴리 3-헥실티오펜의 자기 조립과정을 이용한 섬유와 달리 대부분의 공액 고분자를 나노 섬유로 변환하여 태양 전지를 제작할 수 있다. 또한 전자 주개 - 받개 쌍을 모두 섬유 형태로 형성하였을 경우 추가적인 어닐링이 필요하지 않아 플라스틱 기판에 태양전지 형성이 가능하여 플렉서블 태양전지에도 대응할 수 있다. 그리고 종래의 방법으로 제작한 태양 전지와 비교하였을 때 높은 단락 전류 값을 보인다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 나노 섬유와 태양전지를 제조할 전기방사 장치의 도면이다. 본 발명에서 사용되는 전자 주개 용액(110)에 사용되는 공액 고분자는 폴리 파라 페닐렌 비닐렌(Poly p-phenylenevinylene), 폴리 티오 펜(Polythiophene) 유도체, 폴리 플루오렌(Polyfluorene) 유도체로서, 태양광을 흡수하고 전기를 전도할 수 있는 능력을 가진 공액 고분자라면 모두 사용가능하다.

공액 고분자와 함께 방사되는 고분자로는 100,000이상의 분자량을 갖는 폴리 에틸렌 옥사이드 혹은 300,000이상의 분자량을 갖는 폴리 비닐 피롤리돈이 사용될 수 있고, 바람직하게는 분자량 900,000 이상의 폴리 에틸렌 옥사이드가 사용될 수 있다.

전자 주개 용액(110)에 사용되는 용매로는 공액 고분자를 녹이는 용매와 산용매, 극성 용매의 혼합물이 사용될 수 있다. 공액 고분자를 녹이는 용매로는 클로로포름(Chloroform), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 클로로벤젠(Chlorobenzene), 디클로로벤젠(Dichlorobenzene), 톨루엔(Toluene), 디클로로메탄(Dichloromethane), 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene), 자일렌(Xylene) 혹은 이들의 혼합물이 사용될 수 있고, 산용매로는 아세트산(Acetic acid)이 사용될 수 있다. 극성 용매로는 N,N-디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol) 혹은 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

혼합 용매의 비율은 공액 고분자를 녹이는 용매와 아세트산, 극성 용매의 비율은 공액 고분자를 녹이는 용매 대비 4 내지 20wt%, 2 내지 10wt%가 될 수 있다. 고분자의 비율은 공액 고분자는 0.1 내지 10wt%이며, 폴리 에틸렌 옥사이드 혹은 폴리 비닐 피롤리돈은 0.1 내지 10wt%가 바람직하다.

전자 받개층은 도1에서 주어진 바와 같이 전기 방사를 통해 방사되거나 혹은 전자 주개층 위에 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

전자 받개 용액을 방사하는 경우(120)에 사용되는 물질로는 금속 산화물 전구체로서 금속 알콕시화합물(Metal alkoxide), 금속 염화염(Metal chloride), 금속 아세트산염(Metal acetate), 금속 질산염(Metal nitrate), 다이에틸 금속 화합물류(Diethyl metal)(여기서 금속은 티타늄 혹은 아연을 의미함) 혹은 이들 물질을 하나 이상 포함하는 물질이 사용될 수 있다. 이 때 결과물로 생성되는 잔류하는 전자 받개와 전자 주개 용액(110)에 녹아있는 공액 고분자의 비율이 10:1 내지 1:10에 해당되는 것이 바람직하다. 이 때 사용되는 용매로는 전자 주개 용액(110)과 같은 혼합 용매가 사용될 수 있고, 물, 알코올과 아세트산의 혼합물이 사용될 수 있다.

전자 받개층을 스핀코팅 방법으로 형성할 경우에 사용되는 물질로는 풀러렌, PCBM(fullerene derivative [6,6]-phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester)이 사용될 수 있고 용매로는 씨클로헥산(Cyclohexane), 디클로로메탄(Dichloromethane), 알칸티올(Alkanethiol), 알칸디티올(Alkanedithiol) 혹은 이들의 혼합물이 용매로 사용될 수 있다.

고전압 장치(150)로부터 5kV 내지 30kV의 전압이 노즐(130, 140)에 인가된다. 컬렉터(160)은 접지되거나 음전위가 걸려야 하며, 방사가 이루어지는 동안 노즐(130, 140)과 컬렉터(160)사이의 거리는 5cm 내지 30cm의 거리를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

노즐에서 나오는 용액의 유량은 0.1 내지 3.0 ml/h가 되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 생산성 향상을 위해 다중 노즐을 이용하여 더 빠르게 방사할 수 있다.

도 2는 상기 공정을 통해 제작될 유기 태양전지의 구조를 표현한 단면도이다. 투명전극(210)으로는 산화인듐주석, 불소도핑 산화주석, 탄소나노튜브를 이용한 투명전극과 같은 빛의 투과와 전도도를 보장하는 물질이 사용될 수 있다. 아세톤과 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol)을 이용한 세척과 자외선/오존 세척기를 이용하여 표면을 친수성으로 개질한다.

정공전달층(220)으로는 가시광선의 투과성과 전도성을 보장하는 고분자인 PEDOT:PSS가 사용될 수 있다. 4000 내지 5000rpm의 속도로 40 내지 50초간 스핀코팅을 실시하여 정공전달층을 적층한다.

공액 고분자층(230)은 전기방사에 쓰이는 공액 고분자를 클로로벤젠과 같은 용매에 1wt%로 녹여 2500rpm의 속도로 40 내지 50초간 스핀코팅을 실시하여 적층될 수 있다.

상기와 같은 작업을 마친 태양전지는 전기방사기기로 옮겨져 컬렉터(160)위에 얹도록 한다. 방사 용액은 전자 주개와 받개 모두 섬유 형태로 구성하고자 할 경우에는 두 용액을 모두 사용하고, 전자 주개만을 섬유 형태로 구성하고자 할 경우에는 전자 주개 용액만 사용하도록 한다.

방사시간은 방사 범위와 농도, 노즐의 개수에 따라 상이하나, 단일 노즐을 이용하고 공액고분자의 농도가 0.25wt%이며, 컬렉터의 이동 범위가 20×10cm일 때 10분에서 2시간동안 방사를 하도록 한다. 컬렉터(160)는 로봇에 의해 좌우이동을 하여 고르게 기판위에 방사될 수 있도록 한다. 상기의 과정은 질소, 혹은 공기 분위기에서 이루어질 수 있다.

상기의 작업을 마친 태양전지는 아세토니트릴 혹은 메탄올과 같이 폴리 에틸렌 옥사이드나 폴리 비닐 피롤리돈만 선택적으로 제거할 수 있는 용매를 이용하여 필요 없는 고분자를 제거한다.

활성층(240)을 전자 주개와 받개 섬유로 구성한 태양전지에는 티타늄 이소프로폭사이드를 에탄올과 같은 용매에 1:1 내지 1:4로 희석시킨 용액을 2000 내지 4500rpm으로 45초 동안 스핀코팅을 하여 전자 받개 층을(250) 적층한다. 활성층(240)을 전자 주개만으로 구성한 태양전지에는 풀러렌 유도체를 상기 언급한 용매에 1wt%로 녹여 600 내지 2000rpm으로 45초간 스핀 코팅을 하여 전자 받개 층을(250) 적층한다.

증착, 스퍼터링, 스크린 프린팅등의 방법을 이용하여 알루미늄과 같은 금속을 음극(260)으로 적층한다.

전자 받개 층을 스핀 코팅을 이용하여 적층 하였을 경우, 150°C에서 30분간 열처리를 하여 내부 구조가 잘 형성되도록 한다.

상기 본 방법을 이용하여 제작된 태양전지는 기존의 벌크 이종접합 방법이나 이중층 구조를 이용해 동일한 물질로 제작한 태양전지에 비해 높은 효율을 갖는다.

본 발명은 아래에 기재한 실시예에 의하여 더욱 구체화될 것이며, 이 실시예가 본 발명의 권리범위를 제한하려는 것은 아니다.

실시예 1

클로로포름(Aldrich사 제품) 1.8g, 아세트산(대정케미칼 제품) 0.2g, N,N-디 메틸포름아미드(대정케미칼 제품) 0.1g과 폴리 에틸렌 옥사이드 7mg(Aldrich사 제품, Mw: 900,000), 폴리 3-헥실티오펜 5mg(Nicke사 제품)을 섞어 전자 주개용 방사용액을 만든다.

클로로포름(Aldrich사 제품) 1.8g, 아세트산(대정케미칼 제품) 0.2g, N,N-디메틸포름아미드(대정케미칼 제품) 0.1g과 폴리 에틸렌 옥사이드 7mg(Aldrich사 제품, Mw: 900,000), 티타늄 이소프로폭사이드 71.2mg을 섞어 전자 받개용 방사용액을 만든다.

세척된 ITO Glass(선익 시스템 제품)에 PEDOT:PSS를 4500rpm으로 50초간 스핀코팅 후 건조하여 정공 전달층을 형성한다. 이어서 클로로벤젠에 폴리 3-헥실티오펜을 1wt%로 녹인 용액을 2500rpm으로 40초간 스핀코팅하여 얇은 고분자층을 형성한다. 이를 전기방사의 컬렉터로 옮겨 전기 방사를 준비한다.

도1에서 구성된 전기 방사 기기를 이용하여, 23kV의 전압을 컬렉터로부터 21cm 떨어진 노즐에 인가한다. 이 때 노즐의 직경은 0.2mm이며 상기 용액은 둘 다 1.0ml/h의 속도로 방사된다. 로봇을 통해 움직이는 컬렉터는 20cm×10cm의 영역을 움직이게 되고 1시간 동안 방사를 통해 태양전지를 제작하게 된다.

도3a와 도3b는 위의 방사과정을 통해 얻어진 폴리 에틸렌 옥사이드-폴리 3-헥실 티오펜 혼합 나노섬유이다. 100nm정도의 나노 섬유를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.

도4a와 도4b는 상기 얻어진 혼합 나노섬유를 아세토니트릴 용매를 이용하여 폴리 에틸렌 옥사이드만 선택적으로 제거한 것이다. 두께는 줄어들고 섬유간 계면 이 늘어나는 것을 알 수 있는데, 산화 티타늄과 같이 방사했을 때 전자 주개-받개간 계면이 효율적으로 생성됨을 예측할 수 있다.

도5는 상기 폴리 3-헥실티오펜 나노섬유의 TGA 그래프이다. 공기 분위기에서 폴리 에틸렌 옥사이드가 180도에서 분해되는 것을 이용하여 폴리 에틸렌 옥사이드의 제거율을 확인할 수 있다. 그래프에서 보듯 2wt% 이하의 폴리 에틸렌 옥사이드만 남아있음을 알 수 있다.

도6a와 도6b는 상기 얻어진 산화 티타늄 나노섬유이다. 100nm내외의 지름을 가지고 있음을 알 수 있다.

상기 방사를 통해 얻어진 태양전지에 에탄올과 티타늄 이소프로폭사이드를 질량비 2:1로 섞은 용액을 3000rpm으로 40초간 스핀코팅을 하여 전자 받개층을 형성하고, 알루미늄 전극을 진공 증착한다.

도7은 상기 얻어진 활성층과 폴리 3-헥실티오펜만을 방사한 활성층의 광발광(Photoluminescence: PL) 그래프이다. 산화 티타늄과 같이 방사하였을 때 광발광이 상당부분 소멸하는 것을 알 수 있다. 이는 생성된 엑시톤이 전자 주개-받개 계면에서 효과적으로 전자와 정공으로 분리된다는 것을 의미한다.

도8은 상기 얻어진 태양전지의 효율 표이다. 같은 재료를 이용하여 이중층 구조와 벌크 이종전합 구조를 만들었을 때의 효율과 비교해보면 상승했음을 알 수 있다.

실시예 2

클로로포름(Aldrich사 제품) 1.8g, 아세트산(대정케미칼 제품) 0.2g, N,N-디메틸포름아미드(대정케미칼 제품) 0.1g과 폴리 에틸렌 옥사이드 7mg(Aldrich사 제품, Mw: 900,000), 폴리 3-헥실티오펜 5mg(Nicke사 제품)을 섞어 전자 주개용 방사용액을 만든다.

도1에서 구성된 전기 방사 기기를 이용하여, 23kV의 전압을 컬렉터로부터 21cm 떨어진 노즐에 인가한다. 이때, 노즐의 직경은 0.2mm이며 상기 용액은 1.0ml/h의 속도로 방사된다. 로봇을 통해 움직이는 컬렉터는 20cm×10cm의 영역을 움직이게 되고 1시간 동안 방사를 통해 태양전지를 제작하게 된다.

상기 방사를 통해 얻어진 태양전지를 아세토니트릴 용액에 1시간 동안 담가 폴리 에틸렌 옥사이드를 선택적으로 제거한다.

상기 얻어진 태양전지에 PCBM을 1wt%로 녹인 시클로헥산용액을 600rpm에서 40초간 스핀코팅을 하여 전자 받개층을 형성하고, 알루미늄 전극을 진공 증착한다.

상기 얻어진 태양전지를 150°C에서 30분간 열처리하여 내부 구조를 형성할 수 있도록 한다.

도9은 상기 실시예 2를 통해 얻어진 태양전지의 효율 표이다. 같은 재료를 이용하여 벌크 이종전합 구조를 만들었을 때와 비교해보면 단락 전류의 값이 큰 폭 으로 상승한 것을 알 수 있다.

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따라 전기 방사법으로 유기 태양전지를 제작하기 위한 장치를 도시한 도면이다.

제2도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 유기 태양전지의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.

제3도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 폴리 3-헥실 티오펜과 폴리 에틸렌 옥사이드의 혼합 섬유의 주사 전자 현미경 사진으로, (b)는 (a)를 더욱 확대한 사진이다.

제4도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 폴리 3-헥실 티오펜의 주사 전자 현미경 사진으로, (b)는 (a)를 더욱 확대한 사진이다.

제5도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 폴리 3-헥시 티오펜의 열분해 거동 그래프이다.

제6도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 티타늄 옥사이드와 폴리 에틸렌 옥사이드의 혼합 섬유의 주사 전자 현미경 사진으로, (b)는 (a)를 더욱 확대한 사진이다.

제7도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 태양전지의 광발광 그래프이다.

제8도는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 태양전지와 기존 구조를 갖는 태양전지들의 효율 표이다.

제9도는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 태양전지와 기존 구조를 갖는 태양전지들의 효율 표이다.

Claims

(a) 전기 방사를 통해 전자 주개 용액으로부터 나노 섬유를 만드는 단계와,

(b) 상기 나노 섬유를 태양전지 기판 위에 방사하여 섬유 구조를 갖는 전자 주개 층을 형성하는 단계와,

(c) 상기 전자 주개 층에 전기 방사 또는 스핀 코팅을 통해 전자 받개 층을 형성하여 활성층을 구성하는 단계와,

(d) 상기 활성층에서 불필요한 고분자를 제거용매를 통해 제거하고 음극을 증착하는 단계를 포함하되,

상기 전자 주개 용액은 공액 고분자와 100,000 이상의 분자량을 가지는 제1 고분자, 상기 공액 고분자를 녹이는 제1 용매, 아세트산 및 극성 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 공액 고분자는 폴리 티오펜 유도체, 폴리 파라 페닐렌 비닐렌 유도체 및 폴리 플루오렌 공중합체 중 하나 이상을 포함하고, 상기 공액 고분자를 상기 제1 용매에 대해 0.1wt% 내지 10wt%로 용해한 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 고분자는 폴리 에틸렌 옥사이드 및 폴리 비닐 피롤리돈 중 하나 이상을 포함하고, 상기 제1 고분자를 상기 제1 용매에 대해 0.1wt% 내지 10wt%로 용해한 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 극성 용매는 N,N-디메틸포름아미드, 메탄올 및 에탄올 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 용매는 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 톨루엔, 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌 및 자일렌 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전자 받개층은 금속염, 제2 고분자 및 제2 용매를 포함하는 용액을 방사하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 금속염은 금속 알콕시화합물, 금속 염화염, 금속 아세트산염, 금속 질산염 및 다이에틸 금속 화합물류 중 하나 이상을 포함하고, 상기 금속염을 상기 제2 용매에 대해 0.1wt% 내지 10wt%로 용해한 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 제2 고분자는 폴리 에틸렌 옥사이드, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리 메틸 메타크릴레이트, 폴리 비닐 알코올, 폴리 비닐 아세테이트 및 폴 리 스티렌 중 하나 이상을 포함하고, 상기 제2 고분자를 제2 용매에 대해 0.1wt% 내지 10wt%로 용해한 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 제2 용매는 물, 아세트산, 메탄올, 에탄올, 이소 프로필 알코올, N,N-디메틸포름아미드 및 클로로폼 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 스핀 코팅을 통해 상기 전자 받개 층을 형성하고, 상기 전자 받개 층은 풀러렌 또는 PCBM(fullerene derivative [6,6]-phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 스핀 코팅 시에 제3 용매가 사용되고, 상기 제3 용매는 씨클로헥산, 디클로로메탄, 알칸티올 및 알칸디티올 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 음극을 증착하는 단계 이후에 150°C에서 30분간 열처리를 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 전기 방사는 노즐과 컬렉터를 포함하는 전기 방사기기를 통해 이루어지고, 상기 노즐과 컬렉터 사이의 전위차가 5kv 내지 25kV이고, 거 리가 5cm 내지 40cm이고, 노즐의 직경이 0.1mm 내지 2mm이고, 유량이 0.1ml/h 내지 3.0ml/h인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제거용매는 물, 메탄올, 아세토니트릴 및 트리플루오르에틸렌 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조 방법.
제1항 및 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따라 제조된 유기 태양전지에 포함된 지름이 5nm 내지 1000nm인 나노 섬유.
제1항 및 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따라 제조된 전자 주개와 전자 받개가 나노 섬유로 이루어진 활성층을 갖는 유기 태양전지.