KR101390775B1 - 금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 기판, 투명전극, P형전도막, 광활성층, N형전도막, 금속전극을 포함하는 유기태양전지에 있어서, 상기 기판은 그 내부에 매립된 금속배선을 포함하는 기판인 것을 특징으로 하는 유기태양전지를 제공한다. 본 발명에 따른 금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법은 기판 내부에 금속 배선이 매립됨에 따라, 투명전극의 면저항을 감소시킬 수 있어 태양전지의 광변환효율을 향상시킬 수 있으며, 태양전지의 대면적화에 따른 광변환효율 감소를 방지할 수 있다. 또한, 금속 배선이 기판 내부에 매립됨에 따라 태양전지의 형태가 변형되더라도 금속 배선이 파손되거나 단선되는 것을 방지할 수 있어, 본 발명에 따른 유기태양전지를 플렉서블(flexible) 태양전지로 제조할 수 있다

Description

금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법{Organic solar cell including metal wiring buried substrates, and the preparation method thereof}
본 발명은 금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 문제는 전 세계적인 관심사가 되고 있다. 지금까지 주요 에너지원으로 사용해 온 값싼 화석연료들은 더 이상 값싼 에너지가 될 수 없을 것이라는 전망이 나오고 있다. 일예로 원유의 가격은 매년 상승하고 있으며, 석유 매장량의 한계로 인하여 원유의 가격은 점차 상승할 수밖에 없다는 것이 전문가들의 의견이다. 세계에서 가장 큰 에너지 기업 중 하나인 BP의 통계에 따르면 현재 인류가 사용하고 있는 주 에너지원들의 가채년수(매장량/1년 생산량)는 석유가 약 40년, 길게는 80년으로 평가되고 있다. 또한, 천연가스, 석탄의 경우 각각 60 내지 176년, 200년으로 추정된다. 이와 같이, 가장 많이 소비하고 있는 에너지인 석유의 고갈이 예상되는 향후 40년 후에는 타 에너지의 고갈 속도가 더욱 가속화 될 것이다.
또한, 화석연료는 연소할 때 이산화탄소나 아황산가스 같은 대기오염 물질을 배출하여 환경오염을 유발시킨다. 특히, 이산화탄소는 대기 중에서 온실효과를 일으켜 지구의 온난화를 초래하여 평균온도의 상승, 해수면 상승, 이상기후 등 자연 재앙을 일으키는 원인이 된다. 지구온난화의 주범인 이산화탄소 배출을 규제하기 위하여 1997년 12월 교토의정서를 채택하게 되었고, 2005년 2월 16일 교토의정서가 정식으로 발효되어 이산화탄소 감소 프로그램이 시행되고 있다. 우리나라는 2013년부터 이산화탄소 규제 대상국에 포함되어 이에 대한 대비가 시급한 실정이다.
이 같은 상황하에서 인류의 생존을 위해 청정 대체에너지에 대한 개발은 필수적이다. 이를 해결하기 위한 대표적인 대체에너지로 태양에너지, 수력에너지, 풍력에너지, 조력에너지 등이 있으며, 이 중 태양에너지는 공해가 발생하지 않으며, 자원의 무한함 등의 장점이 있어 화석연료로 인한 환경오염과 에너지 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 에너지원으로 손꼽히고 있다.
태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치를 의미하며,통상적으로 p형과 n형의 반도체를 접합시킨 pn접합형 반도체 구조인 태양 전지를 광노출킴으로써 (+)전기를 가진 전자와 (-)전기를 가진 정공(hole)을 생성시킨 후, 전자와 정공을 각각의 전극으로 이동시켜 기전력을 발생시키는 원리로 작동된다. 현재 태양 전지는 실리콘 태양전지가 발전용으로 가장 많이 사용되고 있지만, 실리콘 태양전지는 제작 비용이 상당히 고가이기 때문에 실용화에 어려움을 겪고 있고, 전지효율을 개선하는데도 많은 어려움이 있다. 이를 해결하기 위하여 제작비용이 현저히 저렴한 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell), 유기태양전지, CIGS(Cu(In,Ga)Se2) 박막형 태양전지, Si 박막형 태양전지, CdTe 박막형 태양전지 등의 다양한 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 다양한 종류의 태양전지 중, 유기태양전지는 프린팅 또는 코팅 방식에 의해 저가공정이 가능하고, 모양에 구애받지 않으며, 그 구조가 염료감응 태양전지에 비해 매우 단순한 구조로 이루어질 수 있어 현재 많은 연구가 수행되고 있다.
한편, 상기 유기태양전지의 효율은 연구 초기 1% 정도에 머물던 수준이었으나, 최근에는 10% 이상의 높은 광변환효율을 나타내는 유기태양전지가 개발된 바 있으며, 이를 통해 실리콘 태양전지를 대체할 수 있을 것이라는 기대가 증가되고 있다. 그러나, 이러한 고효율 유기태양전지는 연구실 수준의 작은 크기에서의 효율을 나타내는 것으로, 대면적 유기태양전지의 경우에는 투명전극의 면저항이 상승함에 따라 효율이 급격하게 저하되는 문제가 있으며, 이러한 대면적화에 따른 효율 저항은 유기태양전지뿐만 아니라 염료감응형 태양전지에서도 동일한 문제가 발생한다.
따라서, 태양전지의 사용화를 위해서는 광변환효율을 향상 및 대면적화에 따른 효율 저하를 최소화하는 기술이 요구된다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-1115399호 (등록일 2012년 02월 06일)에서는 p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극이 형성된 기판 상에 인쇄법을 이용하여 감광성전극 페이스트로 예정 금속 그리드 라인을 형성하는 단계; 및 상기 예정 금속 그리드 라인을 감광 물질로 이용하여 포토리소그래피 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인에 대응되는 목표 금속 그리드 라인을 형성하되, 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작은 상기 목표 금속 그리드 라인을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법이 개시된 바 있다. 즉, 태양전지의 기판 상에 금속 그리드 라인을 형성함으로써 태양전지의 광변환효율을 향상시킴과 동시에 태양광이 들어오는 가시면적을 최대화하고 있다.
상기 선행문헌과 같이 태양전지, 상세하게는 대면적 태양전지의 광변환효율을 향상시키는 방법으로는 현재 그리드 전극이 가장 일반적이고, 또한 효과적인 것으로 알려져 있으며, 상기 그리드 전극은 투명전극의 면저항을 낮출 수 있어 광변환효율이 향상될 수 있다.
이에, 본 발명자들은 태양전지의 광변환효율, 특히 대면적 태양전지의 광변환효율을 향상시키는 연구를 수행하던 중, 기판 내부에 금속 배선을 매립시킴으로써 태양전지의 광변환효율을 향상시킨 유기태양전지를 개발하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
기판, 투명전극, P형전도막, 광활성층, N형전도막, 금속전극을 포함하는 유기태양전지에 있어서,
상기 기판은 그 내부에 매립된 금속배선을 포함하는 기판인 것을 특징으로 하는 유기태양전지를 제공한다.
또한, 본 발명은
금속배선이 표면상에 매립된 유연기판을 제조하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 제조된 유연기판의 금속배선이 노출된 표면상으로 유기태양전지를 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는 유기태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 금속 배선이 매립된 기판을 포함하는 유기태양전지 및 이의 제조방법은 기판 내부에 금속 배선이 매립됨에 따라, 투명전극의 면저항을 감소시킬 수 있어 태양전지의 광변환효율을 향상시킬 수 있으며, 태양전지의 대면적화에 따른 광변환효율 감소를 방지할 수 있다. 또한, 금속 배선이 기판 내부에 매립됨에 따라 태양전지의 형태가 변형되더라도 금속 배선이 파손되거나 단선되는 것을 방지할 수 있어, 본 발명에 따른 유기태양전지를 플렉서블(flexible) 태양전지로 제조할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 유기태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 그림들이고;
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 5에서 제조된 유기태양전지와, 비교예 1 및 2에서 제조된 유기태양전지의 광변환효율을 분석한 그래프이고;
도 5는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 유기태양전지를 구부러뜨렸을 경우의 광변환효율 변화를 분석한 그래프이다.
본 발명은
기판, 투명전극, P형전도막, 광활성층, N형전도막, 금속전극을 포함하는 유기태양전지에 있어서,
상기 기판은 그 내부에 매립된 금속배선을 포함하는 기판인 것을 특징으로 하는 유기태양전지를 제공한다. 도 1 및 도 2에 본 발명의 유기태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 그림을 도시하였다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기태양전지의 기판은 그 내부에 금속배선이 매립된 기판이다. 전술한 바와 같이, 태양전지의 상용화를 위해서는 높은 광변환효율 달성 및 대면적화가 이루어져야 한다. 특히, 유기태양전지를 대면적화하는 경우, 광변환효율이 급격하게 낮아지기 때문에 이를 극복하고자 하는 방안이 요구되었다. 이에, 본 발명에 따른 유기태양전지는 그 내부에 금속배선이 매립된 기판을 포함한다.
도 1 및 도 2의 그림을 참고하면, 본 발명에 따른 유기태양전지는 기판(10) 내부에 금속배선(70)을 포함하며, 상기 기판(10) 상부에는 투명전극(20)이 구비된다. 상기 금속배선(70)은 기판(10) 상부의 투명전극(20)과 접촉하여 보조전극으로 작용하며, 이를 통해 투명전극(20)의 면저항을 감소시킬 수 있다. 투명전극의 면저항이 감소됨에 따라 유기태양전지의 광변환효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 또한 대면적 유기태양전지의 경우 급격히 상승되는 면저항으로 인하여 광변환효율이 낮아지는 문제점이 있던 부분을 상기 금속배선을 통해 해결할 수 있다. 나아가, 상기 금속배선(70)이 기판(10) 내부에 매립됨에 따라 금속배선의 변형, 단선 등의 문제가 발생하지 않으며, 플렉서블(flexible)한 특성을 가지는 유기태양전지에 이를 적용하는 경우, 유기태양전지를 굽히거나 접더라도 금속배선이 그 형태를 유지할 수 있어 유기태양전지의 광변환효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 기판(10) 내부에는 병렬로 배열된 복수개의 금속배선(70)이 구비되며, 바람직하게는 0.5 내지 50 mm 간격으로 상기 금속배선이 배열된다.
상기 금속배선(70)이 0.5 mm 미만의 간격으로 조밀하게 배열되는 경우에는 태양광이 입사되는 면적이 감소하는 문제 및 공정비용 상승 문제가 있으며, 상기 금속배선이 50 mm를 초과하는 간격으로 배열되는 경우에는 보조전극으로의 역할이 미미하여 투명전극의 면저항을 효과적으로 낮출 수 없는 문제가 있다.
또한, 상기 금속배선(70)의 폭은 0.5 내지 1000 ㎛인 것이 바람직하다. 금속배선의 폭이 0.5 ㎛ 미만의 간격인 경우에는 미세 패턴 형성을 위한 복잡한 공정이 요구되면 또한 금속배선의 저항이 증가하는 문제가 있으며, 상기 금속배선의 폭이 1000 ㎛를 초과하는 경우에는 투과율이 저하되는 문제가 있다.
상기 금속배선(70)은 본 발명의 유기태양전지에 있어서, 보조전극으로 이용된다. 즉, 기판상에 구비되는 투명전극(20)과 직접 접촉하여 이들의 저항을 낮출 수 있으며, 일례로, 상기 금속배선은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기판(10) 내부에 매립되되 일단면이 기판상에 노출되어 기판상에 구비되는 투명전극(20)과 접촉할 수 있다. 그러나, 상기 금속배선(70)과 투명전극(20)의 접촉이 이에 제한되는 것은 아니며, 금속배선 전체가 기판 내에 매립된 경우에도 투명전극(20)과 금속배선을 연결하는 보조수단을 통해 상기 금속배선을 보조전극으로써 이용할 수 있다.
한편, 상기 금속배선(70)은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄 등의 금속 또는 이들의 합금, 또는 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO), 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO) 등의 전도성 금속 산화물 1종 이상을 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 그라비아 오프셋, 에어로졸 프린팅, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 등의 방법으로 기판상에 코팅 또는 증착하여 형성될 수 있으나, 상기 금속배선으로 사용될 수 있는 물질이 이에 제한되는 것은 아니며, 우수한 전기전도성을 나타내어 투명전극(20)의 저항을 낮출 수 있는 물질을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판(10)은 유기태양전지에 적용될 수 있는 투명기판이라면 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 플렉서블한 특성을 가지는 유연기판인 것이 바람직하며, 상기 유연기판으로는 고분자 유연기판 또는 금속 유연기판을 적용할 수 있다.
상기 고분자 유연기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG),폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지 등의 고분자 재질일 수 있으며,
상기 금속 유연기판은 알루미늄과 같이 유연성이 우수한 금속 소재의 기판을 사용할 수 있으나, 상기 유연기판이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 유기태양전지는 금속배선이 매립된 기판, 투명전극, P형 전도막, 광활성층, N형전도막 및 금속전극을 포함하며, P형전도막 및 N형전도막이 서로 위치를 달리하여 구비될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 유기태양전지가 도 1 및 도 2에 도시된 구조로 제한되는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 다양한 구조로 유기태양전지를 제조할 수 있다.
또한, 상기 P형 전도막(30), 광활성층(40), N형 전도막(50) 및 금속전극(60)은 특별히 제한되지는 않으며,
예를 들어, 상기 금속전극은 리튬플로라이드와 알루미늄 적층(LiF/Al), 칼슘과 알루미늄 적층(Ca/Al), 칼슘과 은 적층(Ca/Ag), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 및 구리 (Cu)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합물로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광활성층은 전자주게 물질(electron donor)과 전자받게 물질(electron acceptor)이 적절하게 혼합된 이중연속상 상호침투 망상형 고분자 복합막으로 제조될 수 있다. 상기 전자주게 물질로는 폴리티오팬 유도체, 폴리(파라-페닐렌) 유도체, 폴리 플로렌 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리피롤 유도체, 폴리비닐카바졸 유도체, 폴리아닐린 유도체 및 폴리페닐렌비닐렌 유도체 등을 사용할 수 있고, 전자받게 물질로는 플러렌(C60 플러렌 및 C70 플러렌) 및 3,4,9,10-페릴렌테트라카복실 비스벤즈이미다졸(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole, PTCBI)과 같은 유기계 전자친화성 재료 및 이의 유도체 등을 사용할 수 있다.
아울러, 상기 투명전극(20)은
인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 산화물 또는 금속 산화물-금속-금속 산화물로 형성될 수 있고, PEDOT:PSS 또는 폴리아닐린(PANI) 등의 유기전도체 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
또한, 10 nm 정도 두께의 은 박막, 금 박막 등의 금속 박막으로 상기 투명전극이 형성될 수 있고, 직경이 5~100 nm 정도의 은 나노와이어(nanowire), 금 나노와이어, 구리 나노와이어, 백금 나노와이어 등을 코팅하여 형성되는 박막으로 상기 투명전극이 형성될 수 있으며, 상기 투명전극을 형성하는 재료들 중 1종 이상을 혼합하여 투명전극을 형성할 수 있다.
나아가, 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 탄소(carbon)계 물질을 코팅함으로써 상기 투명전극이 형성될 수 있다.
나아가, 본 발명은
금속배선이 표면상에 매립된 유연기판을 제조하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 제조된 유연기판의 금속배선이 노출된 표면상으로 유기태양전지를 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는 유기태양전지의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 유기태양전지의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유기태양전지의 제조방법에 있어서, 단계 1은 금속배선이 표면 상에 매립된 유연기판을 제조하는 단계로, 상기 단계 1을 통해 내부에 금속배선이 매립되되, 금속배선의 일단면이 표면상에 노출된 기판을 제조한다.
한편, 상기 단계 1은 일례로써,
기판상에 물 또는 유기용매에 가용성인 고분자, 또는 광분해성 고분자로 이루어지는 희생층을 코팅하는 단계(단계 a);
상기 단계 a의 희생층 상부에 금속 배선을 형성시키는 단계(단계 b);
상기 단계 b의 금속 배선이 형성된 희생층 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 매립된 고분자 층을 제조하는 단계(단계 c); 및
상기 단계 a의 기판과 단계 c의 고분자 층 사이에 존재하는 희생층만을 물 또는 유기 용매에 용해시키거나, 광분해시켜 제거하여, 상기 단계 a의 기판과 단계 c의 고분자 층을 분리시키는 단계(단계 d)를 포함하는 공정을 통해 제조될 수 있다.
이때, 상기 단계 a는 기판상에 물 또는 유기용매에 가용성인 고분자, 또는 광분해성 고분자로 이루어지는 희생층을 코팅하는 단계로써, 상기 단계 a의 기판은 종이, 유리기판, 금속기판, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있으며, 기판의 재질에 관계없이 모든 기판을 사용할 수 있다. 상기 희생층으로는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 글라이콜, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 물에 가용성인 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 감광성 고분자(포토레지스트, PR)와 같이 아세톤, 에틸아세테이트, 메탄올, 에탄올, 클로로포름, 디클로로메탄, 헥산, 벤젠, 디에틸에테르 등의 유기용매에 가용성을 나타내어 유기용매를 이용하여 쉽게 제거 가능한 고분자를 이용할 수 있다. 나아가, 상기 희생층으로는 폴리카프로락톤, 폴리락틱산과 같은 광분해성 고분자을 이용할 수 있다.
또한, 상기 단계 a의 코팅은 스핀코팅, 딥 코팅, 닥터블레이딩, 슬릿코팅, 잉크젯 프린팅, 임프린팅 등 용액공정이 가능한 모든 코팅방법으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 단계 b는 상기 단계 a의 희생층 상부에 금속 배선을 형성시키는 단계로써, 상기 단계 b의 금속 배선은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni) 등의 금속 또는 이들의 합금, 또는 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO), 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO) 등의 전도성 금속 산화물 1종 이상을 잉크젯프린팅, 그라비아 프린팅, 에어로졸 프린팅, 스크린 프린팅, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착, 포토리소그래피 등의 방법으로 희생층 상부에 코팅 또는 증착하여 형성될 수 있다.
상기 단계 c는 상기 단계 b의 금속 배선이 형성된 희생층 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 매립된 고분자 층을 제조하는 단계로써, 상기 단계 c의 경화성 고분자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG),폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지 등을 사용할 수 있다. 상기 경화성 고분자는 금속 배선 상부로 코팅된 후 열 경화, 자외선 경화, 습기 경화, 마이크로 웨이브 경화(microwave), 적외선(IR) 경화 등 사용되는 고분자의 특성에 맞는 경화방법으로 경화된다. 이때, 상기 경화성 고분자의 코팅은 닥터블레이딩(doctor blading), 바코팅(bar coating), 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 마이크로 그라비아 코팅(micro gravure), 임프린팅 (imprinting), 잉크젯 프린팅(injet pringting), 스프레이(spray) 등 용액공정이 가능한 코팅방법으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 d는 상기 단계 a의 기판과 단계 c의 고분자 층 사이에 존재하는 희생층만을 물 또는 유기 용매에 용해시키거나, 광분해시켜 제거하여, 상기 단계 a의 기판과 단계 c의 고분자 층을 분리시키는 단계이다.
상기 단계 c까지 수행되어, 기판 상부로 희생층/금속 배선/경화된 고분자 층이 순차적으로 적층되어 있다. 상기와 같이 순차적으로 적층된 막들 중 희생층을 제거함으로써, 기판으로부터 금속 배선과 경화된 고분자 층이 분리된다. 이에 따라, 유연성을 가지는 고분자 층 내부에 금속 배선이 삽입된 형태인 유연 기판을 제조할 수 있다. 상기 희생층은 희생층의 제조에 사용된 고분자의 특성에 따라 적절한 수단을 이용하여 쉽게 제거될 수 있고, 금속 배선과 경화된 고분자 층에 어떠한 영향도 없이 기판으로부터 분리할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 수단은 희생층의 종류에 따라 달라지며, 상기 단계 d에서 희생층만을 제거함으로써 희생층으로 사용된 물질들이 유연 기판에 잔류하지 않아 잔류 희생층 물질이 불순물로 작용하는 문제를 방지할 수 있다.
이와 같이, 금속 배선을 유연 기판 내에 매립시킴으로써, 금속 배선의 높이에 제한되지 않고 낮은 저항의 배선을 형성시킬 수 있다. 또한, 프린팅 법, 진공증착법, 전기도금법, 포토리소그래피 공정 등으로 금속 배선을 형성할 수 있어 배선 모양의 제어가 쉽다.
한편, 상기 단계 d에서 희생층만을 제거시키는 것은 물 또는 유기용매에 기판을 침지시키는 방법을 포함하며, 물 또는 유기용매로 희생층을 용해시킬 수 있는 이용가능한 모든 방법들을 사용할 수 있다.
또한, 빛을 조사하여 광분해성 고분자를 제거하는 것은 기판에 빛을 조사함으로써 수행될 수 있으며, 상기 빛으로는 자외선을 조사하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 단계 d에서 희생층을 제거하는 중 유연기판이 손상될 수 있는 가능성을 최소화하기 위하여, 상기 유기용매로는 메탄올 또는 에탄올과 같은 저급알코올을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 단계 1은
기판 표면에 플라즈마를 조사하여 기판을 전처리하는 단계(단계 a);
상기 단계 a에서 전처리된 기판상에 금속 배선을 형성시키는 단계(단계 b);
상기 단계 b에서 금속 배선이 형성된 기판 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 매립된 고분자 층을 제조하는 단계(단계 c); 및
상기 단계 c에서 제조된 고분자 층을 단계 a의 기판과 분리시키는 단계(단계 d);를 포함하는 공정을 통해 수행될 수 있다.
상기 공정 중, 단계 a는 기판 표면에 플라즈마를 조사하여 기판을 전처리하는 단계이다.
상기 단계 a에서 플라즈마를 조사하여 기판 표면을 전처리하는 것은 기판 상부로 코팅할 금속 배선 및 경화성 고분자와 기판이 쉽게 박리되도록 하기 위한 것이다. 즉, 플라즈마 조사를 통해 기판 표면의 특성을 변화시켜 금속 배선 및 경화성 고분자의 박리가 용이하도록 하기 위함이다.
이를 위해, 상기 단계 a의 플라즈마는 Ar, N2O, CF4, CH4, C2H2, 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane, HMDSO) 및 테트라메틸실란(tetramethylsilane, TMS)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 플라즈마인 것이 바람직하다. 상기 플라즈마들을 기판에 조사함으로써 기판 표면의 특성을 변화시킬 수 있으며, 플라즈마 조사를 통해 기판 표면에 존재하는 불순물들을 제거할 수 있다. 일례로, 유리 기판에 CF4 플라즈마를 조사하는 경우 유리 기판의 표면에 불소(fluorine) 기를 형성해 소수성으로 변화시킬 수 있고, 실리콘(Si) 기판에 N2O 플라즈마를 조사하는 경우 실리콘(Si) 표면의 미세 산화막을 제거함으로써 표면을 소수성으로 변화시킬 수 있다. 그러나, 상기 플라즈마는 압력, 인가전압 등의 공정조건에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 단계 a의 플라즈마가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 a에서 플라즈마가 조사된 기판의 표면은 이형(異形)의 특성으로 변화되며, 이에 따라 금속 배선 및 경화성 고분자와 접착력이 낮아져 쉽게 기판으로부터 박리될 수 있다. 즉, 이러한 박리 특성의 변화는 플라즈마 처리에 의한 기판 표면의 이형특성에 기인하는 것으로, 이러한 이형 특성의 지표로서는 물에 대한 접촉각(친수성)을 들 수 있다.
이때, 상기 단계 a에서 플라즈마가 조사되어 전처리된 기판 표면은 45 내지 150 °의 물에 대한 접촉각을 갖는 것이 바람직하다. 전처리된 기판 표면이 상기와 같이 물에 대한 접촉각을 가짐으로써 금속 배선 및 경화성 고분자와 이형의 특성을 나타내어 금속 배선 및 경화성 고분자를 상기 기판으로부터 쉽게 박리시킬 수 있다. 이때, 상기 전처리된 기판 표면이 45 °미만인 물에 대한 접촉각을 갖는 경우에는 기판에 형성되는 금속 배선이 잘 박리되지 않는 문제가 있으며, 전처리된 기판 표면이 150 °를 초과하는 물에 대한 접촉각을 갖는 경우에는 금속배선을 기판상에 코팅하기 어려운 문제가 있다.
한편, 상기 단계 a에서 플라즈마가 조사되어 전처리된 기판 표면은 45 내지 120 °의 물에 대한 접촉각을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 전처리된 기판 표면이 금속 배선 및 경화성 고분자와 이형의 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 경화성 고분자를 코팅하는 것을 용이하게 할 수 있다.
경화성 고분자를 코팅하는 것과 관련하여, 플라즈마가 조사되어 전처리된 기판 표면이 물에 대한 접촉각을 120 ° 초과, 150 °이하로 가지는 경우에는 경화성 고분자가 기판 표면으로 코팅되지 않을 수 있다. 즉, 기판의 표면이 소수성을 나타내는 경우에는 경화성 고분자의 코팅 자체가 박막 형태로 이루어지지 않는 문제가 있다. 따라서, 전처리된 기판 표면의 물에 대한 접촉각이 120 °초과, 150 °이하인 경우, 경화성 고분자를 코팅하기 전 추가적인 플라즈마 처리를 통해 기판 표면의 물에 대한 접촉각이 0 내지 90 °가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 통해 기판으로 경화성 고분자를 용이하게 코팅할 수 있으며, 금속 배선(특히, 인쇄 공정을 통해 형성된 배선)을 소결하여 금속 배선의 저항을 낮추는 효과 또한 기대할 수 있다. 이때, 상기 플라즈마는 Ar, O2, H2, He, Ne, N2, HMDSO, H2O, C2H5OH 등의 플라즈마를 사용할 수 있으나, 압력, 인가전압 등의 공정조건에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 유연 기판의 제조방법에 있어서, 단계 b는 상기 단계 a에서 전처리된 기판상에 금속 배선을 형성시키는 단계이다.
이때, 상기 금속 배선은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni) 등의 금속 또는 이들의 합금, 또는 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO), 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO) 등의 전도성 금속 산화물 1종 이상을 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 그라비아 오프셋, 에어로졸 프린팅, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 등의 방법으로 전처리된 기판상에 코팅 또는 증착하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 유연 기판의 제조방법에 있어서, 단계 c는 상기 단계 b에서 금속 배선이 형성된 기판 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 매립된 고분자 층을 제조하는 단계이다.
상기 단계 c의 경화성 고분자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG),폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지 등을 사용할 수 있다. 상기 경화성 고분자는 금속 배선 상부로 코팅된 후 열 경화, 자외선 경화, 습기 경화, 마이크로 웨이브 경화(microwave), 적외선(IR) 경화 등 사용되는 고분자의 특성에 맞는 경화방법으로 경화되어 고분자 층, 즉 유연기판으로 형성된다. 이때, 상기 코팅은 닥터블레이딩(doctor blading), 바코팅(bar coating), 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 마이크로 그라비아 코팅(micro gravure), 임프린팅 (imprinting), 잉크젯 프린팅(injet pringting), 스프레이(spray) 등 용액공정이 가능한 코팅방법으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 유연 기판의 제조방법에 있어서, 단계 d는 상기 단계 c에서 제조된 고분자 층을 단계 a의 기판과 분리시키는 단계이다.
상기 단계 c에서 제조된 고분자 층의 내부에는 금속배선이 매립된 상태로 존재하며, 상기 단계 d에서 고분자 층과 단계 a의 기판을 분리시킴으로써 금속 배선이 매립된 유연기판을 제조할 수 있다. 이때, 상기 단계 d의 분리는 기판과 고분자 층을 분리시킬 수 있는 모든 수단을 통해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 물리적 힘을 가함으로써 수행될 수 있다. 이는 단계 a의 플라즈마 전처리를 통해 기판의 표면이 이형으로 변화되었기 때문으로, 기판 표면에 코팅된 금속 배선 및 경화성 고분자가 기판으로 접착되지 않아 분리를 간단히 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기태양전지의 제조방법 중, 단계 1을 수행하기 바람직할 공정을 상세히 설명하였으나, 상기 단계 1이 이에 제한되는 것은 아니며, 기판 내부에 금속배선을 매립하기 적합한 공정을 적절히 선택하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 유기태양전지의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 유연기판의 금속배선이 노출된 표면상으로 유기태양전지를 제조하는 단계이다.
상기 단계 2의 유기태양전지의 제조는 금속배선이 노출된 기판의 표면상으로 투명전극, P형전도막, 광활성층, N형전도막, 금속전극을 형성시켜 수행될 수 있으며, 단계 2의 유기태양전지의 구조는 투명전극, P형전도막, 광활성층, N형전도막, 금속전극, 또는 투명전극, N형전도막, 광활성층, P형전도막, 금속전극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 유기태양전지의 기판 내부에 금속 배선이 매립됨에 따라, 투명전극의 면저항을 감소시킬 수 있어 유기태양전지의 광변환효율을 향상시킬 수 있으며, 대면적화에 따른 광변환효율 감소 또한 방지할 수 있다. 나아가, 금속 배선이 기판 내부에 매립됨에 따라 태양전지의 형태가 변형되더라도 금속 배선이 파손되거나 단선되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 기판 내부에 금속배선이 매립된 유기태양전지의 제조 1
단계 1: Ag 금속배선이 투명 폴리이미드 (polyimide) 기판 내부에 매립된 유연기판을 제조하였다.
이때, 상기 금속배선이 매립된 유연기판은
유리기판 상에 폴리비닐알콜 희생층을 제조한 후, 상기 희생층 상부로 Ag 금속배선을 형성하였고, 형성된 Ag 금속배선 상부로 폴리이미드 용액을 코팅한 후, 열경화를 통하여 투명 폴리이미드 필름을 경화시켰으며, 이를 물에 침지시켜 희생층을 제거함으로써 제조하였다. 이때, 상기 금속배선은 4 mm 간격의 격자모양으로 형성시켰다.
단계 2 : 상기 단계 1에서 제조된 Ag 배선이 매립된 유연기판 상부로 인듐틴옥사이드(ITO) 타겟을 magnetron sputtering 방법으로 ITO 투명전극을 증착하였고, 금속 배선이 결합된 유연투명전극 기판을 제조하였다. 공정 조건은 2.4E-6 torr의 초기 진공도, 1.2E-3 torr의 공정 압력, 30 sccm의 아르곤 가스를 주입하고, 0.3 sccm의 산소 가스를 주입하였고, 0.25kV의 DC와 50W의 RF 파워를 인가하여 1분간 공정을 진행하였다.
상기 증착이 수행된 후, 증착된 투명전극 표면을 이소프로필 알코올을 이용하여 세정한 후, UV-ozone cleaning 처리(공정조건: 90초간 처리)하여 투명전극 표면을 친수성으로 개질 하였으며, 이 후, 투명전극 상부로 전도성 폴리머 PEDOT:PSS(Clevios P, CLEVIOS™)를 스핀코팅하였다. 이때 상기 스핀코팅은 PEDOT:PSS에 이소프로필알코올을 1:2의 부피 비율로 혼합하여 제조된 용액을 이용하여 수행하였으며, 스핀 코팅 조건은 1000rpm의 가속속도(acceleration speed), 5000rpm의 회전속도(spin speed)로 40초간 코팅을 진행하였다.
PBDTTT-C와 PC60BM(poly C60- Butyl methyl ester)를 1:2의 중량비로 1ml의 디클로로벤젠(DCB)에 녹여 제조된 용액을 스핀코팅하여 광활성층(Active layer)을 상기 전도성 폴리머 층 상부에 형성시켰다. 이때, 상기 스핀 코팅 조건은 1000rpm의 가속속도(acceleration speed), 5000rpm의 회전속도(spin speed)로 40초간 코팅을 진행하였다. 이때, 상기 광활성층의 면적은 0.64 cm2이었다.
상기 광활성층 상부로 열 증착(thermal evaporation)장비를 이용하여 알루미늄(Al)을 증착하여 상부 금속전극 층(top metal layer)을 형성하였다. 이때 상기 열 증착 공정조건은 2.5E-6torr의 공정압력 하에서 6~7 Å/s의 증착 속도(evaporation rate)로 120 nm 두께의 금속전극을 형성시켜 유기태양전지를 제조하였다.
<실시예 2> 기판 내부에 금속배선이 매립된 유기태양전지의 제조 2
상기 실시예 1의 단계 1에서 Ag 금속배선의 간격이 2 mm 인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기태양전지를 제조하였다.
<실시예 3> 기판 내부에 금속배선이 매립된 유기태양전지의 제조 3
상기 실시예 1에서 Ag 금속배선의 간격이 8.25 mm이고, 광활성층의 면적이 10.89 cm2인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기태양전지를 제조하였다.
<실시예 4> 기판 내부에 금속배선이 매립된 유기태양전지의 제조 4
상기 실시예 3의 단계 1에서 Ag 금속배선의 간격이 4.12 mm 인 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 유기태양전지를 제조하였다.
<실시예 5> 기판 내부에 금속배선이 매립된 유기태양전지의 제조 5
상기 실시예 3의 단계 1에서 Ag 금속배선의 간격이 1.18 mm 인 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 유기태양전지를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1의 단계 1에서 금속배선을 기판에 매립시키는 것을 생략하고, 유기태양전지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1의 단계 1에서 금속배선을 기판에 매립시키는 것을 생략하고, 유기태양전지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예 1> 유기태양전지의 광변환효율 분석
(1) 금속배선에 따른 광변환효율 변화 분석
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 유기태양전지의 광변환효율을 비교하기 위하여, 솔라시뮬레이터 및 keithley 2400 소스미터를 이용하여 이들의 광변환효율을 분석하였고, 그 결과를 도 3 및 표 1에 나타내었다.

 비교예 1
 실시예1
 실시예2
단락전류
(mA/cm2)		 9.38
 9.53
 9.90
개방전압
(V)		 0.72
 0.73
 0.73
필팩터
(fill factor)
 0.444
 0.549
 0.590
광변환효율
(%)		 3.00
 3.80
 4.26
도 3 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2에서 금속배선이 기판에 매립된 유기태양전지는 금속배선을 포함하지 않는 비교예 1의 유기태양전지보다 더 높은 광변환효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 나아가, 금속배선의 간격을 더욱 조밀하게 형성시킨 실시예 2의 유기태양전지가 실시예 1의 유기태양전지보다 더욱 높은 광변환효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 유기태양전지가 기판 내부에 금속배선을 포함함에 따라 더욱 높은 광변환효율을 나타낼 수 있음을 확인하였다.
(2) 대면적 유기태양전지에서의 금속배선에 따른 광변환효율 변화 분석
상기 실시예 3 내지 5, 및 비교예 2에서 제조된 유기태양전지의 광변환효율을 비교하기 위하여, 솔라시뮬레이터 및 keithley 2400 소스미터를 이용하여 이들의 광변환효율을 분석하였고, 그 결과를 도 4 및 표 2에 나타내었다.

 비교예2
 실시예3
 실시예4 실시예5
단락전류
(mA/cm2)		 5.23
 6.65
 8.01
 8.48
개방전압
(V)		 0.75
 0.76
 0.75
 0.75
필팩터
(fill factor)		 0.323
 0.30
 0.332
 0.385
광변환효율
(%)		 1.27
 1.50
 1.99
 2.43
도 4 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3 내지 5에서 금속배선이 기판에 매립된 대면적 유기태양전지는 금속배선을 포함하지 않는 비교예 2의 유기태양전지보다 더 높은 광변환효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 나아가, 금속배선의 간격을 더욱 조밀하게 형성시킬수록 더욱 높은 광변환효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 유기태양전지가 기판 내부에 금속배선을 포함함에 따라 특히 대면적 유기태양전지의 광변환효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
<실험예 2> 유기태양전지의 굽힘(bending) 테스트
상기 실시예 2에서 제조된 유기태양전지의 변형에 따른 광변환효율 변화를 알아보기 위하여, 유기태양전지를 곡률반경 (radius)이 0.2 mm까지 구부러뜨린 후 (bending), 다시 원상태로 복귀시켜 솔라시뮬레이터 및 keithley 2400 소스미터를 이용하여 광변환효율을 분석하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 유기태양전지를 구부러뜨렸을 경우의 광변환효율 특성 그래프는 구부러뜨리기 전과 매우 유사하며, 이때의 광변환효율은 4.15%로 나타났다. 이는 실시예 2의 유기태양전지를 구부러뜨리기 전의 광변환효율인 4.26%와 비교하여 큰 차이를 나타내지 않는 것으로, 이를 통해 본 발명에 따른 유기태양전지의 금속배선이 기판 내부에 매립됨에 따라 유기태양전지를 구부러뜨리더라도 단선되거나, 변형되지 않아 광변환효율의 손실이 없음을 알 수 있다.
10 : 기판
20 : 투명전극
30 : P형전도막
40 : 광활성층
50 : N형전도막
60 : 금속전극
70 : 금속배선

Claims (23)

  1. 삭제
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  9. 금속배선이 표면상에 매립된 유연기판을 제조하는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1에서 제조된 유연기판의 금속배선이 노출된 표면상으로 유기태양전지를 제조하는 단계(단계 2);를 포함하되,
    상기 단계 1의 금속배선이 표면상에 매립된 유연기판은
    기판상에 물 또는 유기용매에 가용성인 고분자, 또는 광분해성 고분자로 이루어지는 희생층을 코팅하는 단계(단계 a);
    상기 단계 a의 희생층 상부에 금속 배선을 형성시키는 단계(단계 b);
    상기 단계 b의 금속 배선이 형성된 희생층 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 매립된 고분자 층을 제조하는 단계(단계 c); 및
    상기 단계 a의 기판과 단계 c의 고분자 층 사이에 존재하는 희생층만을 물 또는 유기 용매에 용해시키거나, 광분해시켜 제거하여, 상기 단계 a의 기판과 단계 c의 고분자 층을 분리시키는 단계(단계 d)를 포함하는 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 단계 a의 희생층은 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 글라이콜 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고분자를 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 단계 a의 희생층은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 감광성 고분자(포토레지스트, PR) 물질인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 단계 b의 금속 배선은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금을 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 단계 b의 금속 배선은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합물을 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 단계 b의 금속 배선은 잉크젯프린팅, 그라비아프린팅, 그라비아 오프셋, 에어로졸 프린팅, 스크린 프린팅, 전기도금, 진공증착 또는 포토리소그래피 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 단계 c의 경화성 고분자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG),폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀고분자(COP), 사이클로올레핀코고분자(COC), 디시클로펜타디엔고분자(DCPD), 시클로펜타디엔고분자(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지 및 변성에폭시수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 단계 d의 경화는 열 경화, 자외선 경화, 습기 경화, 건조경화, 화학반응경화, 마이크로 웨이브 경화(microwave), 적외선(IR) 경화 또는 냉각경화인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  18. 금속배선이 표면상에 매립된 유연기판을 제조하는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1에서 제조된 유연기판의 금속배선이 노출된 표면상으로 유기태양전지를 제조하는 단계(단계 2);를 포함하되, 상기 단계 1의 금속배선이 표면상에 매립된 유연기판은
    기판 표면에 플라즈마를 조사하여 기판을 전처리하는 단계(단계 a);
    상기 단계 a에서 전처리된 기판상에 금속 배선을 형성시키는 단계(단계 b);
    상기 단계 b에서 금속 배선이 형성된 기판 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 매립된 고분자 층을 제조하는 단계(단계 c); 및
    상기 단계 c에서 제조된 고분자 층을 단계 a의 기판과 분리시키는 단계(단계 d);를 포함하는 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 단계 a의 플라즈마는 Ar, N2O, CF4, CH4, C2H2, H2O, C2H5OH, 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane, HMDSO) 및 테트라메틸실란(tetramethylsilane, TMS)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 플라즈마인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 단계 a에서 전처리된 기판 표면의 물에 대한 접촉각은 45 내지 150 °인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 단계 a에서 전처리된 기판 표면의 물에 대한 접촉각은 45 내지 90 °인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 단계 a에서 전처리된 기판 표면의 물에 대한 접촉각이 90 내지 150 °인 경우, 상기 단계 c에서 경화성 고분자를 코팅하기 전, 금속 배선이 형성된 기판 표면에 추가로 플라즈마를 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 하는 유기태양전지의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 전처리된 기판 표면에 추가로 플라즈마가 조사된 상기 금속 배선이 형성된 기판 표면의 물에 대한 접촉각은 0 내지 90 °인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
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