KR101266674B1 - Inverted Organic Solar cells and Manufacturing Method Threreof using Solution processed oxide semiconductor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기태양전지의 효율과 수명 향상을 위한 것이다. 유기물 전자소자의 한계라고 할 수 있는 낮은 캐리어 이동도로 인한 낮은 에너지 변환 효율의 개선과 더불어 정공 수송층으로 사용하고 있는 PEDOT:PSS의 산도로 인한 투명전극의 부식이 수명을 단축하는 문제를 모두 해결하기 위해, 본 발명에서는 PEDOT:PSS를 사용하지 않고, 용액공정을 기반으로 한 SnO2 박막을 전자 수송층으로 사용하여 전자 전도도를 높여 유기태양전지의 효율을 높이고, SnO2 박막의 내식성으로 인해 소자 수명을 연장시켰다.
용액공정 기반의 제조방법은 여전히 유기태양전지의 제조단가를 낮추어 전력당 생산비 면에서도 유리하다.
The present invention is to improve the efficiency and life of the organic solar cell. In order to solve all the problems of shortening the lifespan of the transparent electrode due to the acidity of PEDOT: PSS, which is used as the hole transport layer, and the improvement of low energy conversion efficiency due to the low carrier mobility, which is the limit of organic electronic devices. In the present invention, the PEDOT: PSS is not used and the SnO 2 thin film based on the solution process is used as the electron transport layer to increase the electron conductivity to increase the efficiency of the organic solar cell and to extend the device life due to the corrosion resistance of the SnO 2 thin film. I was.
Solution process based manufacturing method is still advantageous in terms of production cost per power by lowering the manufacturing cost of the organic solar cell.

Description

용액 공정 기반의 산화물 반도체를 이용한 역방향 구조의 유기태양전지 및 그 제조방법{Inverted Organic Solar cells and Manufacturing Method Threreof using Solution processed oxide semiconductor}Inverted Organic Solar cells and Manufacturing Method Threreof using Solution processed oxide semiconductor}

본 발명은 태양전지에 관한 것이며, 좀 더 상세하게는 유기태양전지의 활성층인 유기박막에서 생성된 전자를 전달하는 전자 수송층 형성 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to an electron transport layer forming technology for transferring electrons generated in an organic thin film that is an active layer of an organic solar cell.

대체 에너지에 대한 기술 중 특히 태양전지에 대한 기대와 연구는 매우 활발하며, 태양전지의 효율증가 및 전력당 원가절감에 대한 요구는 더욱 절실해지고 있다. 태양전지를 비롯하여 전자소자에 활용되고 있는 전도성 고분자 박막인 PEDOT:PSS는 투명하고 전도성이 우수하여 여러 유기 박막 전자소자의 애노드(양극), 혹은 정공 수송층으로 주로 사용되는 유기물이다. 하지만 PEDOT:PSS 자체의 정공 전도도가 무기 박막에 비하여 상대적으로 낮아 이로 인한 효율상의 제약이 문제된다. Among the technologies for alternative energy, especially the expectation and research on solar cells are very active, and the demand for increasing the efficiency of solar cells and reducing the cost per power is more urgent. PEDOT: PSS, a conductive polymer thin film used in electronic devices including solar cells, is an organic material mainly used as an anode (anode) or a hole transport layer of various organic thin film electronic devices because of its transparency and excellent conductivity. However, the hole conductivity of PEDOT: PSS itself is relatively lower than that of the inorganic thin film, which causes a problem of efficiency limitation.

또한 PEDOT:PSS 박막의 경우 산소(oxygen)나 수분에 대한 민감도가 매우 크고, 용액 상태일 때 산성을 나타내므로 소자 구현시 전극으로 사용되는 ITO(Indium tin oxide) 박막에 손상(damage)을 줄 수 있는 단점이 존재한다. 이를 극복하기 위하여 PEDOT:PSS를 대체한 형태의 유기 태양전지를 개발하여 소자의 수명을 향상시키고, 산소 및 수분에 대한 민감도를 감소시켜 소자의 안정성(stability), 즉, 소자 수명을 장기화시킬 필요가 있다. In addition, PEDOT: PSS thin film is very sensitive to oxygen or moisture and shows acidity when in solution, which can damage ITO (Indium tin oxide) thin film used as an electrode when implementing a device. There is a disadvantage. In order to overcome this problem, it is necessary to develop an organic solar cell that replaces PEDOT: PSS to improve the life of the device and reduce the sensitivity to oxygen and moisture to prolong the stability of the device. have.

유기 태양전지의 기본 구조는 "투명 전도막/유기 화합물/금속 전극"이라는 구조를 기본적으로 갖고 있으며, 사용되는 투명 전도막 물질로는 ITO(Indium tin oxide)가 유기 태양전지의 애노드(양극)로 사용되고 알루미늄(Al)과 같은 낮은 일 함수를 갖는 금속이 캐소드(음극)로 주로 사용된다. 두 전극 사이에 유기 반도체 물질이 존재하여, 상기 유기 반도체 물질은, 흡수된 태양광 에너지를 이용하여 전자-정공 쌍을 형성하는 활성층으로 존재하게 된다. 이 활성층은 도너(donor) 물질과 액셉터(acceptor) 물질을 혼합한 용액을 주로 스핀 코팅(spin coating)하는 방법으로 적층되며, 최근에는 잉크 젯(inkjet) 방법이나 스프레이 코팅(spray coating)과 같은 방법으로 적층 되고 있다. 유기 태양전지에 빛이 입사되면 도너(donor) 물질에서 전자-정공 쌍이 형성되며, 이렇게 형성된 전자-정공 쌍은 물질의 계면에서 분리되어 정공은 애노드(anode) 쪽으로, 전자는 캐소드(cathode) 쪽으로 분리되어 전류가 생성된다. The basic structure of the organic solar cell has a structure of “transparent conductive film / organic compound / metal electrode”, and ITO (Indium tin oxide) is used as the anode (anode) of the organic solar cell. Metal having a low work function such as aluminum (Al) is mainly used as a cathode (cathode). An organic semiconductor material is present between the two electrodes, so that the organic semiconductor material is present as an active layer which forms electron-hole pairs using the absorbed solar energy. The active layer is mainly deposited by spin coating a solution of a donor material and an acceptor material, and recently, such as an ink jet method or a spray coating method. It is laminated by the method. When light is incident on the organic solar cell, electron-hole pairs are formed in a donor material, and the electron-hole pairs thus formed are separated at the interface of the material, so that holes are separated toward the anode and electrons toward the cathode. Current is generated.

하지만 이때 투명 전도막과 유기 화합물 사이에 전자 수송층을 삽입하면 투명 전도막을 캐소드로, Ag, Au, Pt 등의 금속을 애노드로 사용하여 역방향의 유기 태양전지 제작이 가능하다. 여기서 전자 수송층을 유기물 박막이 아닌 무기 박막을 적용함으로써 소자 특성의 안정성(stability)을 증가시킬 수 있다. 전자 수송층으로 사용되는 무기 박막은 빛의 투과를 높이기 위하여 투명한 특성을 나타내야 하며 전자 전도성이 높아야 한다는 특성을 요한다. However, when the electron transport layer is inserted between the transparent conductive film and the organic compound, it is possible to fabricate the organic solar cell in the reverse direction by using the transparent conductive film as a cathode and Ag, Au, Pt, etc. as an anode. The electron transport layer may increase the stability of device characteristics by applying an inorganic thin film instead of an organic thin film. The inorganic thin film used as the electron transporting layer must have a transparent property and high electron conductivity in order to increase light transmission.

또한, 앞서 언급한 바와 같이, 전자수송층 등의 버퍼층이 수분 및 산소에 대해 내식성을 지녀 투명전극을 부식시켜 단시간 내에 소자특성이 저하되는 문제를 해소할 필요가 있다. In addition, as mentioned above, a buffer layer such as an electron transport layer has a corrosion resistance against moisture and oxygen, and thus, it is necessary to solve the problem of deteriorating device characteristics in a short time by corroding the transparent electrode.

더불어 태양전지의 전력당 제작단가를 낮추고자 하는 요구를 만족시켜야 할 것이다. In addition, the demand for lowering the manufacturing cost per power of solar cells should be satisfied.

따라서 본 발명의 목적은 유기 태양전지의 투명전극과 접하는 버퍼층을 전자 전도도가 높고, 산소와 수분에 대해 내식성을 가져 투명전극을 열화 시키지 아니할 새로운 소재의 전자 수송층을 제공하고자 하는 것이며, 더불어 유기 태양전지의 제조비용을 충분히 낮출 수 있는 유기태양전지의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. Therefore, an object of the present invention is to provide an electron transport layer of a new material that has a high electron conductivity and a corrosion resistance against oxygen and moisture in a buffer layer in contact with a transparent electrode of an organic solar cell, and thus does not deteriorate the transparent electrode. It is to provide a method of manufacturing an organic solar cell that can sufficiently reduce the manufacturing cost of.

이에 따라 본 발명은, 제조비용이 저렴한 용액기반 공정으로 제작한 SnO2 박막을 전자 수송층으로 채택하여 이를 이용한 역방향 구조의 유기 태양전지를 제조하여, 무기 박막의 높은 전자전도도를 통해 유기 태양전지의 효율을 향상시키는 한편, 무기 박막의 내식성을 통해 유기 태양전지 소자의 안정성(stability)을 향상시킬 수 있다. 용액기반 공정으로 제작된 SnO2 박막은 90% 이상의 높은 투과도를 나타내어 태양전지의 효율에 더더욱 기여하고, 적절한 일함수 값을 가져 전자를 투명 전도막까지 충분히 이동시켜 발명의 목적을 달성할 수 있게 한다. Accordingly, the present invention adopts a SnO 2 thin film manufactured by a solution-based process having a low manufacturing cost as an electron transporting layer to manufacture an organic solar cell having a reverse structure using the same, the efficiency of the organic solar cell through the high electron conductivity of the inorganic thin film In addition, the stability of the organic solar cell device may be improved through corrosion resistance of the inorganic thin film. SnO 2 thin film manufactured by solution-based process shows high transmittance of more than 90%, further contributing to the efficiency of solar cell, and having proper work function value to transfer electrons to transparent conductive film sufficiently to achieve the object of the invention. .

즉, 본 발명은, 애노드/활성층/캐소드를 구비하는 전자소자에 있어서, 상기 캐소드와 활성층 사이에,That is, the present invention provides an electronic device having an anode / active layer / cathode, wherein the cathode and the active layer

주석을 포함한 전구체물질과 유기용매의 혼합물을, 상기 캐소드 상에 박막으로 적층하고, 상기 박막을 열처리하여 전자 수송층으로서 SnO2 박막을 형성하며, 상기 SnO2 박막을 얻기 위해 사용되는 전구체 물질은, 염화주석(tin chloride), 요오드화주석(tin iodide), 주석아세테이트(tin acetate), 염화주석 디히드레이트(tin chloride dihydrate), 주석니트레이트(tin nitrate) 물질 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.A mixture of a precursor material including tin and an organic solvent is laminated on the cathode in a thin film, and the heat treatment is performed to form a SnO 2 thin film as an electron transporting layer, and the precursor material used to obtain the SnO 2 thin film is chloride. An electronic device comprising at least one of tin chloride, tin iodide, tin acetate, tin chloride dihydrate, and tin nitrate. It is possible to provide a method for producing.

또한, 본 발명은, 상기 전자소자 제조방법에 있어서, 상기 유기용매는, 증류수(DI water), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로판올(isopropanol), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법을 제공할 수 있다. In addition, the present invention, in the electronic device manufacturing method, the organic solvent is distilled water (DI water), methanol (methanol), ethanol (ethanol), isopropanol (isopropanol), 2-methoxyethanol (2-methoxyethanol) It can provide a method for producing an electronic device, characterized in that it comprises at least one of dimethylformamide.

또한, 본 발명은, 상기 전자소자 제조방법에 있어서, 전자 수송층 제작을 위한 용액 제조시 전구체 물질의 몰 농도는 용매로 사용될 물질에 대해 0.005 ~ 0.3 M 인 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an electronic device, characterized in that the molar concentration of the precursor material in the preparation of the solution for the electron transport layer manufacturing method is 0.005 ~ 0.3 M with respect to the material to be used as a solvent. can do.

또한, 본 발명은, 상기 전자소자 제조방법에 있어서, 주석을 포함한 전구체물질을 유기용매에 균일하게 분산 시키기 위하여 주석을 포함한 전구체물질과 유기용매를 혼합한 용액을 30 ~ 70 ℃ 온도에서 1~5 시간 동안 교반(stirring) 처리하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention, in the electronic device manufacturing method, in order to uniformly disperse the precursor material containing tin in the organic solvent, a solution in which the precursor material containing tin and the organic solvent is mixed at a temperature of 30 ~ 70 1 ~ 5 It is possible to provide a method for manufacturing an electronic device, characterized in that the stirring process for a time.

또한, 본 발명은, 상기 전자소자 제조방법에 있어서, 상기 박막의 열처리 온도는 300 내지 600 ℃로 하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method of manufacturing an electronic device, characterized in that the heat treatment temperature of the thin film is 300 to 600 ℃ in the electronic device manufacturing method.

또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,

투명전극으로 된 캐소드 상에, 상기의 전자소자 제조방법을 이용하여 전자 수송층으로서 SnO2 박막을 형성하고,On the cathode made of a transparent electrode, a SnO 2 thin film is formed as an electron transporting layer using the above-described method of manufacturing an electronic device,

상기 SnO2 박막 위에, P3HT:PCBM이 혼합된 클로로벤젠 용액을 적층 하고 100 내지 120 ℃의 온도에서 열처리하여 활성층을 박막으로 형성하고,On the SnO 2 thin film, a chlorobenzene solution mixed with P3HT: PCBM was laminated and heat treated at a temperature of 100 to 120 ° C. to form an active layer as a thin film.

금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 중 어느 하나를 애노드로 증착하여 제작되는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지를 제공할 수 있다.Gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt) of any one of the organic thin film solar cell characterized in that it can be provided by depositing an anode.

본 발명에 따르면, 투명전극에 대한 부식으로 짧은 수명을 갖게하는 PEDOT:PSS 박막의 단점을 극복하기 위하여 유기 박막 소자로 이루어진 PEDOT:PSS 사용을 배제하고, 그 대신 SnO2 박막을 전자 수송층으로 채택한, ITO 투명전극을 캐소드로, 금속 전극을 애노드로 사용한 형태의 역방향 구조의 유기 태양전지 제작을 함으로써, 시간에 따른 안정성 특성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, in order to overcome the shortcomings of the PEDOT: PSS thin film having a short life due to corrosion to the transparent electrode, the use of the PEDOT: PSS made of an organic thin film element is eliminated, and instead SnO 2 thin film is adopted as the electron transport layer, By fabricating an organic solar cell having a reverse structure having an ITO transparent electrode as a cathode and a metal electrode as an anode, stability characteristics with time can be improved.

또한, 본 발명에 따른 전자 수송층의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 태양전지는 무기 박막을 용액 공정으로 전자 수송층으로 사용함으로써 전자 전도도 또한 종래의 유기 박막에 비해 높일 수 있으면서도 여전히 저렴한 제조단가를 제공하고 유기 태양전지의 효율 향상에도 기여할 수 있다.In addition, the method of manufacturing an electron transporting layer according to the present invention and an organic solar cell using the same provide an inexpensive manufacturing cost while still increasing the electron conductivity by using an inorganic thin film as an electron transporting layer in a solution process and compared to a conventional organic thin film. It can also contribute to the improvement of battery efficiency.

도 1은 본 실시예에 의한 SnO2 박막을 전자 수송층으로 사용한 유기 태양전지의 물질에 따른 에너지 밴드 다이어그램(energy band diagram)을 나타낸 것이다.
도 2는 본 실시예에 의한 SnO2 박막을 전자 수송층으로 사용한 유기 태양전지의 제작 방법을 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 따라 제작된 유기 태양전지의 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 의한 SnO2 박막을 전자 수송층으로 사용한 유기 태양전지의 전압-전류밀도 그래프(J-V)를 나타낸 것이다.
도 5는 본 실시예에 의한 SnO2 박막을 TG-DTA(온도 증가에 따른 무게 변화 분석) 측정한 결과로 SnO2 박막이 성장하였는지 여부를 알아보기 위해 측정한 결과그래프이다.
FIG. 1 shows an energy band diagram according to a material of an organic solar cell using the SnO 2 thin film according to the present embodiment as an electron transporting layer.
2 shows a method of manufacturing an organic solar cell using the SnO 2 thin film according to the present embodiment as an electron transporting layer.
3 is a block diagram of an organic solar cell manufactured according to FIG. 2.
4 illustrates a voltage-current density graph (JV) of an organic solar cell using the SnO 2 thin film according to the present embodiment as an electron transporting layer.
FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the SnO 2 thin film according to the present embodiment to determine whether the SnO 2 thin film was grown as a result of TG-DTA (weight change analysis with increasing temperature).

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2에 도시된 바와 같이, 아래의 1 단계로부터 7 단계까지 수행하여, 도 3과 같은 유기태양전지를 제작한다. As shown in FIG. 2, an organic solar cell as shown in FIG. 3 is manufactured by performing steps 1 to 7 below.

1 단계Stage 1

도 2에 따라 유기 태양전지를 제작하기 위하여 유리기판 위에 투명전극을 형성한 투명전극/유리기판(ITO/Glass)을 포토리소그라피(photolithography) 작업을 통해 HCl : HNO3 : DI water(증류수) 용액에서 1 시간 동안 습식각(wet etching) 작업을 수행한다. 상기에서 HCl : HNO3 : DI water(증류수) 비율은 부피비로 45~49:1~5:50 정도가 바람직하다. 습식각(wet etching) 작업을 통하여 선폭이 2~4 mm 내외인 직사각형의 ITO 패터닝을 형성한다.
In order to fabricate an organic solar cell according to FIG. 2, a transparent electrode / glass substrate (ITO / Glass) having a transparent electrode formed on a glass substrate is subjected to a photolithography operation in a HCl: HNO 3 : DI water (distilled water) solution. Wet etching is performed for 1 hour. The ratio of HCl: HNO 3 : DI water (distilled water) is preferably 45 to 49: 1 to 5:50 in volume ratio. Through wet etching, a rectangular ITO patterning with a line width of about 2-4 mm is formed.

2 단계Step 2

유기 태양전지 활성층에 인접하는 버퍼층(전자 수송층으로 불리 울 수 있다)을 상기 투명전극/유리기판 상에 형성하기 위한 용액을 제조한다. 즉, 주석을 포함한 전구체물질과 유기용매혼합물을 버퍼층 형성을 위해 제조한다. 용질로써 염화주석(tin chloride)을, 용매로서 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol)을 사용하여 용액을 제조한다. 이때 용액의 농도는 몰 농도로 0.005 ~ 0.3 M로 함이 바람직하다. 이와 같이 제조한 용액을 상온 내지 70 ℃, 바람직하게는 50 ℃에서 100 내지 500 rpm, 바람직하게는, 약 300 rpm으로 교반한다. A solution for forming a buffer layer (also called an electron transporting layer) adjacent to the organic solar cell active layer on the transparent electrode / glass substrate is prepared. In other words, a precursor material including tin and an organic solvent mixture are prepared to form a buffer layer. The solution is prepared using tin chloride as the solute and 2-methoxyethanol as the solvent. At this time, the concentration of the solution is preferably set to 0.005 ~ 0.3 M in molar concentration. The solution thus prepared is stirred at room temperature to 70 ° C., preferably at 50 ° C., at 100 to 500 rpm, preferably at about 300 rpm.

상기 용질은 염화주석(tin chloride) 외에 요오드화주석(tin iodide), 주석아세테이트(tin acetate), 염화주석 디히드레이트(tin chloride dihydrate), 주석니트레이트(tin nitrate) 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 염화주석(tin chloride)을 녹이는 용매로는, 증류수(DI water), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로판올(isopropanol), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 디메틸포름아미드(dimethylformamid) 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
The solute may be tin iodide, tin acetate, tin chloride dihydrate, tin nitrate, or the like in addition to tin chloride. In addition, as a solvent for dissolving the tin chloride, di water, (methanol), ethanol (ethanol), isopropanol, 2-methoxyethanol, 2-dimethylethanol, dimethylformamide One or more of dimethylformamid may be used.

3 단계Step 3

2 단계에서 만들어진 염화주석(tin chloride)과 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol) 혼합용액을 다시 상온 ~ 100 ℃ 사이에서 1~5 시간, 바람직하게는 30 내지 70 ℃ 온도로 30분 내지 2시간, 더욱 바람직하게는, 50 ℃ 온도로 1 시간 동안, 100 내지 500 rpm, 바람직하게는, 300 rpm 내외의 속도로 교반(stirring) 하여 용액을 준비한다.
The mixture of tin chloride and 2-methoxyethanol prepared in step 2 is again 1 to 5 hours at room temperature to 100 ° C., preferably at 30 to 70 ° C. for 30 minutes to 2 hours. More preferably, the solution is prepared by stirring at 50 ° C. for 1 hour at a speed of about 100 to 500 rpm, preferably about 300 rpm.

4 단계Step 4

유기 태양전지의 활성층을 제작하기 위한 P3HT 및 PCBM 유기물을 준비하여 각각 15 mg/ml, 12 mg/ml 내외의 농도가 되도록 클로로벤젠(chlorobenzene) 용매에 녹인 후 약 3 시간 정도 100 rpm 스피드로 교반(stirring) 한다. (상기에서 P3HT는 P3HT and PCBM organic materials for preparing the active layer of the organic solar cell were prepared and dissolved in a chlorobenzene solvent at a concentration of about 15 mg / ml and 12 mg / ml, respectively, and then stirred at 100 rpm for about 3 hours. stirring) (In the above P3HT is

regioregular poly(3-hexylthiophene)이고, PCBM은 phenyl-C61-butyric acid methyl ester의 약식표기이다.)
regioregular poly (3-hexylthiophene) and PCBM is an abbreviation for phenyl-C61-butyric acid methyl ester.)

5 단계Step 5

1 단계에서 준비한 ITO 패터닝이 형성된 투명전극/유리기판(ITO/Glass) 위에 버퍼층(전자 수송층)으로 상기 3 단계에서 준비한 염화주석(tin chloride)과 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol) 혼합용액을 1000 내지 5000 rpm, 바람직하게는, 3500 rpm 정도의 속도로 10 내지 50초, 바람직하게는, 30 초 정도 스핀 캐스팅(spin casting)하여 약 30 nm 두께의 박막을 적층 한 후 300 ~ 600 ℃ 내외의 온도에서 60분 내지 200분, 바람직하게는, 120 분 정도 열처리한다.Prepare the tin chloride and 2-methoxyethanol mixed solution prepared in step 3 as the buffer layer (electron transport layer) on the transparent electrode / glass substrate (ITO / Glass) on which ITO patterning prepared in step 1 is formed. 10 to 50 seconds at a speed of about 1000 to 5000 rpm, preferably about 3500 rpm, preferably about 30 seconds by spin casting to deposit a thin film having a thickness of about 30 nm, and then about 300 to 600 ° C. The heat treatment is carried out at a temperature of 60 to 200 minutes, preferably about 120 minutes.

상기 전자 수송층의 적층 방법은 스핀 캐스팅 외에 딥 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯, 롤투롤 인쇄코팅 방법 등을 사용할 수 있다.
The method of laminating the electron transport layer may use dip coating, spray coating, inkjet, roll-to-roll printing coating, etc. in addition to spin casting.

6 단계6 steps

SnO2 박막을 적층한 ITO 기판을 무습, 무산소 분위기의 글러브 박스로 이동한 후 상기 4 단계에서 제조한 P3HT:PCBM이 혼합된 클로로벤젠 용액을 스핀 캐스팅 방법을 이용하여 1500 rpm 내외로 30 초 정도 적층 하고 60 내지 200℃, 바람직하게는, 120 ℃ 정도의 온도에서 열처리를 수행한다.
After moving the ITO substrate on which the SnO 2 thin film was laminated to a glove box of a moisture-free and oxygen-free atmosphere, the chlorobenzene solution mixed with P3HT: PCBM prepared in step 4 was laminated for about 30 seconds at around 1500 rpm using a spin casting method. And heat treatment at a temperature of about 60 to 200 ° C, preferably about 120 ° C.

7 단계7 steps

유기태양전지의 활성층까지 증착한 샘플을 캐소드(cathode) 증착을 위하여 증발원 증착장치(thermal evaporator) 안으로 이동시켜 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등을 캐소드 전극으로 증착한다. 이때 전극두께는 금, 은, 백금 중 하나의 소재를 택하여 박막을 150 nm 이내로 증착하며, 전극 증착이 끝난 후 다시 무습, 무산소 분위기의 글러브 박스에서 60 내지 200℃에서 5분 내지 30분, 바람직하게는, 120 ℃ 정도에서 10 분 정도 후 열처리를 수행한다.Samples deposited up to the active layer of the organic solar cell are moved into a thermal evaporator for cathode deposition, and gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and the like are deposited to the cathode. In this case, the thickness of the electrode is one of gold, silver, and platinum, and the thin film is deposited within 150 nm, and after electrode deposition is completed, it is again 5 minutes to 30 minutes at 60 to 200 ° C. in a moisture-free, oxygen-free glove box. Preferably, the heat treatment is performed after about 10 minutes at 120 ℃.

상기와 같이 제작비용을 낮추면서도, 전자 수송율을 크게 높여, 활성층에서 생성된 전자-정공 쌍은 재결합으로 소멸하는 비율을 낮춰 고효율 저비용의 유기태양전지를 제작할 수 있다.While lowering the manufacturing cost as described above, the electron transport rate is significantly increased, and the electron-hole pair generated in the active layer is reduced by the recombination to reduce the organic solar cell can be produced with high efficiency.

도 4에는 본 실시예에 따라 제작한 유기태양전지의 전류-전압 특성 곡선이 나와 있다. 도 4는 상기 방법에 의해 SnO2 박막을 반복하여 형성한 횟수를 1 내지 5회로 하여 유기태양전지의 전류-전압 특성을 측정한 것으로 2회 반복 형성한 경우 가장 양호한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 4 shows a current-voltage characteristic curve of the organic solar cell manufactured according to the present embodiment. 4 shows that the current-voltage characteristics of the organic solar cell were measured by 1 to 5 times the number of times the SnO 2 thin film was repeatedly formed by the above method.

도 5는 SnO2 박막을 TG-DTA(온도 증가에 따른 무게 변화 분석) 측정한 결과로 SnO2 박막이 성장하였는지 여부를 알아보기 위해 측정한 결과그래프로 특히 전자수송층의 열처리 온도가 500℃로 하여 제작된 경우로 이에 따르면 SnO2 박막이 성장하였음을 확인할 수 있다.
5 is a result of measuring the SnO 2 thin film by TG-DTA (weight change analysis with increasing temperature) to determine whether the SnO 2 thin film is grown. In particular, the heat treatment temperature of the electron transport layer is 500 ° C. According to this case, it can be seen that the SnO 2 thin film was grown.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.

도면 부호 없음No reference

Claims (7)

애노드/활성층/캐소드를 구비하는 전자소자에 있어서, 상기 캐소드와 활성층 사이에,
주석을 포함한 전구체물질과 유기용매의 혼합물을, 상기 캐소드 상에 박막으로 적층하고, 상기 박막을 열처리하여 전자 수송층으로서 SnO2 박막을 형성하며, 상기 SnO2 박막을 얻기 위해 사용되는 전구체 물질은, 염화주석(tin chloride), 요오드화주석(tin iodide), 주석아세테이트(tin acetate), 염화주석 디히드레이트(tin chloride dihydrate), 주석니트레이트(tin nitrate) 물질 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법.
In the electronic device having an anode / active layer / cathode, between the cathode and the active layer,
A mixture of a precursor material including tin and an organic solvent is laminated on the cathode in a thin film, and the heat treatment is performed to form a SnO 2 thin film as an electron transporting layer, and the precursor material used to obtain the SnO 2 thin film is chloride. An electronic device comprising at least one of tin chloride, tin iodide, tin acetate, tin chloride dihydrate, and tin nitrate. Method of preparation.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 유기용매는, 증류수(DI water), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로판올(isopropanol), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the organic solvent is distilled water (DI water), methanol (methanol), ethanol (ethanol), isopropanol (isopropanol), 2-methoxyethanol (2-methoxyethanol), dimethylformamide (dimethylformamide) Method of manufacturing an electronic device comprising at least one. 제1항에 있어서, 전자 수송층 제작을 위한 용액 제조시 전구체 물질의 몰 농도는 용매로 사용될 물질에 대해 0.005 ~ 0.3 M 인 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the molar concentration of the precursor material is 0.005 to 0.3 M with respect to the material to be used as a solvent. 제4항에 있어서, 주석을 포함한 전구체물질을 유기용매에 균일하게 분산 시키기 위하여 주석을 포함한 전구체물질과 유기용매를 혼합한 용액을 30 ~ 70 ℃ 온도에서 1~5 시간 동안 교반(stirring) 처리하는 것을 특징으로 하는 전자조자의 제조 방법.The method of claim 4, wherein the solution containing the precursor material containing tin and the organic solvent is stirred at a temperature of 30 to 70 ° C. for 1 to 5 hours to uniformly disperse the precursor material including tin in an organic solvent. A method of manufacturing an electronic assistant, characterized in that. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 박막의 열처리 온도는 300 내지 600 ℃로 하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조 방법.The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the heat treatment temperature of the thin film is 300 to 600 ° C. 7. 투명전극으로 된 캐소드 상에, 제6항의 전자소자 제조방법을 이용하여 전자 수송층으로서 SnO2 박막을 형성하고,
상기 SnO2 박막 위에, P3HT:PCBM이 혼합된 클로로벤젠 용액을 적층 하고 100 내지 120 ℃의 온도에서 열처리하여 활성층을 박막으로 형성하고,
금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 중 어느 하나를 애노드로 증착하여 제작되는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지.
On the cathode made of a transparent electrode, a SnO 2 thin film is formed as an electron transporting layer using the electronic device manufacturing method of claim 6,
On the SnO 2 thin film, a chlorobenzene solution mixed with P3HT: PCBM was laminated and heat treated at a temperature of 100 to 120 ° C. to form an active layer as a thin film.
An organic thin film solar cell, which is produced by depositing any one of gold (Au), silver (Ag), and platinum (Pt) with an anode.
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