KR101441377B1 - Solar Cell And Fabricating Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기전력의 효율을 향상시킴과 아울러 비용을 절감할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell capable of improving the efficiency of an electromotive force and reducing a cost, and a manufacturing method thereof.

본 발명에 따른 태양전지는 상부면이 요철 형상을 가지며 p형 반도체 특성을 갖는 제1 유기물층 및 하부면이 상기 제1 유기물층에 형성된 요철 패턴과 반전 전사된 형태의 요철 패턴을 가지며 n형 반도체 특성을 갖는 제2 유기물층; 및 상기 제1 유기물층의 상부면과 상기 제2 유기물층의 하부면에 개재되며, 나노(nano) 크기의 두께를 갖도록 형성된 무기 반도체층을 포함하며, 상기 제1 유기물층은 홈과 돌출부를 가지는 소프트 몰드를 이용하여 유기물질을 가압하고 열처리하여 형성되며, 상기 제2 유기물층과 상기 제1 유기물층은 상기 무기 반도체층을 사이에 두고 서로 맞물리도록 형성된다.The solar cell according to the present invention has a first organic layer having an irregular top surface and a first organic layer having a p-type semiconductor property, and a bottom surface having a concavo-convex pattern formed on the first organic layer and an inverted- A second organic material layer having a second organic material layer; And an inorganic semiconductor layer interposed between the upper surface of the first organic material layer and the lower surface of the second organic material layer and having a nano-sized thickness, wherein the first organic material layer comprises a soft mold having grooves and protrusions And the second organic material layer and the first organic material layer are formed to be in mesh with each other with the inorganic semiconductor layer interposed therebetween.

Description

태양전지 및 그 제조방법{Solar Cell And Fabricating Method Thereof} [0001] Solar Cell and Fabricating Method Thereof [0002]

도 1은 태양전지의 원리를 나타내는 도면.1 is a view showing the principle of a solar cell;

도 2는 종래 통상의 태양전지의 구조를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional conventional solar cell.

도 3은 본원발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to a first embodiment of the present invention;

도 4a 내지 도 4e는 도 3의 태양전지의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도들.4A to 4E are cross-sectional views showing steps of the method for manufacturing the solar cell of FIG. 3;

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지를 나타내는 단면도.5 is a sectional view showing a solar cell according to a second embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 도 5의 태양전지의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도들.6A to 6C are cross-sectional views showing steps of the method for manufacturing the solar cell of FIG.

도 7은 유기물과 접촉된 상태에서 무기물이 열처리 된 후 냉각된 상태에서의 무기물의 표면을 나타내는 사진.7 is a photograph showing the surface of an inorganic material in a state where the inorganic material is heat-treated and then cooled in contact with the organic material.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>     Description of the Related Art

4,26 : n형 반도체 6,24 : p형 반도체 4,26: n-type semiconductor 6,24: p-type semiconductor

10 : 전구 20,120,220 : 제1 기판 10: bulb 20,120,220: first substrate

30,130,230 : 제2 기판 22,122,222 : 제1 전극 30, 130, 230: second substrate 22, 122, 222:

28,128,228 : 제2 전극 123,223 : 제1 유기물층 28, 128, 228: second electrode 123, 223: first organic layer

125,225 : 제2 유기물층 124,224 : 제1 유기물층 125, 225: second organic layer 124, 224: first organic layer

28,128,228 : 제2 전극 140 : 소프트 몰드28, 128, 228: second electrode 140: soft mold

본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히, 기전력의 효율을 향상시킴과 아울러 비용을 절감할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell capable of improving the efficiency of an electromotive force and reducing a cost, and a manufacturing method thereof.

태양 전지(solar cell)는 광전지(photovoltaic device)로서, 반도체를 사용하여 빛 에너지를 전기적 에너지로 전환하는 장치이다. A solar cell is a photovoltaic device that converts light energy into electrical energy using semiconductors.

태양 전지에서 태양광을 전기적 에너지로 전환시키는 원리는 반도체의 p-n 접합(junction) 원리를 이용한다. The principle of converting solar light into electrical energy in solar cells uses the p-n junction principle of semiconductors.

실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등의 반도체는 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band)를 갖으며, 가전자대와 전도대의 사이에 전자가 존재할 수 없는 영역인 금지대(forbidden band)를 갖고 있다. 여기서, 금지대의 폭을 에너지 갭(energy gap)이라 한다. 이러한 반도체에 에너지 갭에 해당하는 에너지(예를 들어, 빛을 쪼이게 되면)를 공급하면, 반도체에 광자(photon)가 흡수되고, 이 흡수된 광자는 반도체 내에서 안정한 상태의 전자를 한 쌍의 자유 전자(free electron)와 정공(hole)으로 변화시킬 수 있다. 생성된 전자와 정공은 어떤 시 간(life time) 동안은 안정하게 존재하므로 이 시간 내에 음전하를 갖는 전자와 양전하를 갖는 정공을 분리한 뒤에 전극 단자를 통해서 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.Semiconductors such as silicon (Si), germanium (Ge), and arsenic (As) have a conduction band and a valence band. In the region where electrons can not exist between the valence band and the conduction band, (forbidden band). Here, the width of the forbidden band is referred to as an energy gap. When energy corresponding to an energy gap (for example, light) is supplied to such a semiconductor, a photon is absorbed in the semiconductor, and the absorbed photon absorbs electrons in a stable state in the semiconductor as a pair It can be changed into free electrons and holes. The generated electrons and holes are stable during a certain time, so electrons having a negative charge and holes having a positive charge are separated from each other within a certain period of time, and then connected to an external circuit through an electrode terminal to function as a solar cell .

이하, 도 1을 참조하여 태양전지의 원리를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the principle of the solar cell will be described in more detail with reference to FIG.

먼저, 반도체 결정 내의 한쪽 부분에 p형 불순물을 도핑하고 나머지 부분에 n형 불순물을 도핑하면 한 결정 안에 p형 반도체(4)와 n형 반도체(6)가 형성된다. 여기서, p형 반도체(4)와 n형 반도체(6)와의 금속학적 경계면을 p-n 접합(p-n junction)이라 한다. p형 반도체(4)는 3가의 억셉터(acceptor) 원자를 도핑한 것으로써 정공이 많이 생성된다. n형 반도체(6)는 5가의 도우너(donor) 원자를 도핑한 것이므로 전자가 많이 형성된다. 따라서, p-n 접합에서는 p형 및 n형 반도체의 정공 농도와 전자 농도가 다름에 따라 정공은 n형 반도체 쪽으로 확산하고 전자는 p형 반도체 쪽으로 확산됨으로써 p형 반도체 쪽에는 (-)로 대전된 억셉터 이온만이 남고, n형 반도체 쪽에는 (+)로 대전된 도우너 이온만이 남게 된다. 그 결과, p-n접합 부분에 전기장이 형성되게 됨으로써 정공과 전자의 확산이 억제됨에 따라 결과적으로 열적 평형 상태에 도달하게 된다. 이 열적 평형 상태에 도달한 p-n 접합에 외부에서 빛 에너지원을 인가하면, p형 반도체 쪽은 양(+) 전압을, n형 반도체 쪽은 음(-) 전압을 나타냄으로써 전류(I)가 생성될 수 있게 된다. 이와 같이, 빛 에너지를 이용하여 전류(I)를 생성할 수 있는 장치를 태양전지라 하고 이러한 태양전지는 기전력을 공급할 수 있는 수단이 되어 전구(10) 등에 전기를 공급할 수 있 게 된다. First, a p-type semiconductor 4 and an n-type semiconductor 6 are formed in one crystal by doping a p-type impurity into one portion of the semiconductor crystal and doping the remaining portion with an n-type impurity. Here, the metallographic interface between the p-type semiconductor 4 and the n-type semiconductor 6 is referred to as a p-n junction. The p-type semiconductor 4 is doped with a trivalent acceptor atom, so that a large amount of holes are generated. Since the n-type semiconductor 6 is doped with donor atoms having five valences, many electrons are formed. Therefore, as the hole concentration and the electron concentration of the p-type and n-type semiconductors differ from each other, the holes diffuse toward the n-type semiconductor and the electrons diffuse toward the p-type semiconductor in the pn junction, Only the ion remains, and only the (+) charged donor ion remains on the n-type semiconductor. As a result, since the electric field is formed at the p-n junction, the diffusion of holes and electrons is suppressed, resulting in a thermal equilibrium state. When a light energy source is externally applied to the pn junction reaching this thermal equilibrium state, a positive (+) voltage is shown for the p-type semiconductor and a negative (-) voltage for the n- . Thus, a device capable of generating current (I) using light energy is called a solar cell, and such a solar cell can supply electricity to the bulb 10 as a means of supplying electromotive force.

도 2는 도 1에서 설명한 원리에 의해 기전력을 발생시킬 수 있는 종래 태양전지의 구조를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional solar cell capable of generating an electromotive force by the principle described in FIG.

제1 기판(20) 위에 순차적으로 제1 전극(22)(또는 "애노드 전극" 이라 한다), p형 반도체(24), n형 반도체(26), 제2 전극(28)(또는 "캐소드 전극" 이라 한다)이 적층되고, 제2 전극(28) 위에 제2 기판(30)이 위치한다. p형 반도체(24)와 n형 반도체(26) 사이에는 p-n 접합이 형성된다. 제1 및 제2 기판(20, 30)은 외충격으로부터 p형 반도체(24) 및 n형 반도체(26) 등을 보호하기 위해 강화유리로 형성된다. A first electrode 22 (or an "anode electrode"), a p-type semiconductor 24, an n-type semiconductor 26, a second electrode 28 Quot;) are stacked, and the second substrate 30 is placed on the second electrode 28. A p-n junction is formed between the p-type semiconductor 24 and the n-type semiconductor 26. The first and second substrates 20 and 30 are formed of tempered glass to protect the p-type semiconductor 24 and the n-type semiconductor 26 from external impacts.

이러한, 종래 1에서의 태양전지를 구성하는 물질은 모두 무기물로 형성된다, 그 결과, 가요성 또는 유연성(flexibleness)이 없어서 쉽게 깨어진다. Such a material constituting the solar cell in Conventional 1 is all formed of an inorganic material, and as a result, it is broken easily because of no flexibility or flexibility.

이에 따라, 반도체 성질을 띤 유기물 또는 전도성 고분자를 이용함과 아울러 강화유리 대신 가요성 및 유연성이 있는 기판을 사용하는 유기 태양전지가 제안되었다. 유기 태양전지는 유연한 특성 때문에 박막 필름 형태의 제조가 가능하고 공간 제약에서 자유로와 다양한 응용 분야로의 사용 확대가 기대된다.Accordingly, an organic solar cell using a substrate having flexibility and flexibility instead of tempered glass while using organic materials or conductive polymers having semiconductor properties has been proposed. Organic solar cells can be manufactured in the form of thin films because of their flexible nature, and they are expected to be free from space limitations and to be used in various applications.

그러나, 유기 태양전지는 무기 반도체를 이용한 태양전지에 비하여 빛 에너지가 전기 에너지로 변환되는 효율이 10% 정도로 현저히 떨어지는 단점이 있다.However, the organic solar cell has a disadvantage in that the conversion efficiency of light energy into electric energy is significantly lowered to about 10% as compared with a solar cell using an inorganic semiconductor.

따라서, 본 발명의 목적은 기전력 발생 효율을 향상시킴과 아울러 유연성을 가지는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell having improved electromotive force generation efficiency and flexibility, and a method of manufacturing the same.

더 나아가서, 비용을 절감할 수 있고 대면적화할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Further, it is a further object of the present invention to provide a solar cell and a manufacturing method thereof that can reduce cost and make it large.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지는 반도체 특성을 갖는 제1 유기물층 및 제2 유기물층과; 상기 제1 유기물층 및 제2 유기물층 사이에 개재되는 무기 반도체층을 구비하고, 상기 무기 반도체층은 나노(nano) 크기의 두께를 갖도록 형성됨과 아울러 요철 패턴 및 웨이브 패턴 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a solar cell according to the present invention includes: a first organic material layer and a second organic material layer having semiconductor characteristics; And an inorganic semiconductor layer interposed between the first organic material layer and the second organic material layer, wherein the inorganic semiconductor layer is formed to have a nano-sized thickness, and has a structure of either a concavo-convex pattern or a wave pattern .

상기 무기 반도체층은 이산화티탄(TiO2)인 것을 특징으로 한다.And the inorganic semiconductor layer is titanium dioxide (TiO 2 ).

상기 제1 유기물층은 P형 반도체 특성을 갖고, 상기 제2 유기물층은 n형 반도체 특성을 갖고, 상기 무기 반도체층은 p-n접합 영역인 것을 특징으로 한다.The first organic compound layer has a p-type semiconductor property, the second organic compound layer has an n-type semiconductor property, and the inorganic semiconductor layer is a p-n junction region.

상기 제1 유기물층 및 제2 유기물층은 상기 요철 패턴형상의 무기 반도체층을 사이에 두고 서로 맞물리도록 형성된다.The first organic material layer and the second organic material layer are formed so as to mesh with each other with the inorganic semiconductor layer of the irregular pattern shape therebetween.

상기 제2 유기물층은 무기 반도체층에서 상기 웨이브 패턴구조의 면과 접촉되며 상기 웨이브 패턴에 반전 전사된 형태의 웨이브 패턴을 갖도록 형성된다.The second organic material layer is formed in the inorganic semiconductor layer so as to have a wave pattern in contact with the surface of the wave pattern structure and invertedly transferred to the wave pattern.

상기 제1 유기물층은 PEDOT:PSS 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 유기물층은 MEH-PPV(폴리 2 메톡시-5-2'-에틸-헥실록시-14-페닐렌비닐렌 : [poly{2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-14- phenylenevinylene}]) 및 폴리플로오린(polyfluorene) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.Wherein the first organic layer comprises at least one of PEDOT: PSS and polyaniline and the second organic layer comprises MEH-PPV (poly 2-methoxy-5-2'-ethyl-hexyloxy-14-phenylene (2'-ethyl-hexyloxy) -14-phenylenevinylene}] and polyfluorene.

상기 제2 유기물층 위에 위치하는 제2 전극과; 상기 제1 전극 아래에 위치하는 제1 기판과; 상기 제2 전극 위에 위치하는 제2 기판을 더 포함한다.A second electrode located above the second organic layer; A first substrate positioned below the first electrode; And a second substrate located above the second electrode.

본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 제1 기판 위에 제1 전극이 형성되는 단계와; 상기 제1 전극 위에 p형 반도체 특성을 갖는 제1 유기물층을 형성하는 단계와; 나노(nano) 크기의 두께를 갖도록 형성됨과 아울러 요철 패턴 및 웨이브 패턴 중 어느 하나의 구조를 갖는 무기 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 무기 반도체층 위에 n형 반도체 특성을 갖는 제2 유기물층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to the present invention includes: forming a first electrode on a first substrate; Forming a first organic layer having p-type semiconductor characteristics on the first electrode; Forming an inorganic semiconductor layer having a nano-sized thickness and having a structure of a concavo-convex pattern or a wave pattern; And forming a second organic material layer having n-type semiconductor characteristics on the inorganic semiconductor layer.

상기 제1 유기물층을 형성하는 단계는 상기 제1 전극 위에 p형 반도체 특성을 갖는 유기물질을 형성하는 단계와; 홈과 돌출부를 가지는 소프트 몰드를 이용하여 상기 유기물질을 가압하고 열처리하여 상기 홈과 돌출부에 반전 전사된 형태의 요철 패턴을 갖는 상기 제1 유기물층을 형성하는 단계를 포함한다.The forming of the first organic material layer may include forming an organic material having p-type semiconductor characteristics on the first electrode; And pressing and heat-treating the organic material using a soft mold having grooves and protrusions to form the first organic layer having a concavo-convex pattern in the form of being reversely transferred to the grooves and the protrusions.

상기 가압 및 열처리는 1.01~20atm 정도의 압력에 의해 150~230℃ 정도의 환경에서 1~60min 동안 실시된다.The pressurization and the heat treatment are carried out at a pressure of about 1.01 to 20 atm for about 1 to 60 minutes in an environment of about 150 to 230 deg.

상기 제2 유기물층은 상기 제1 유기물층에 형성된 요철패턴과 반전 전사된 형태의 요철패턴을 갖도록 형성되어 상기 제2 유기물층과 상기 제1 유기물층은 상기 요철패턴의 무기 반도체층을 사이에 두고 서로 맞물리도록 형성된다.Wherein the second organic compound layer is formed to have a concavo-convex pattern formed on the first organic compound layer and a concavo-convex pattern formed by inverted transfer, and the second organic compound layer and the first organic compound layer are formed so as to be in mesh with each other with the concavo- do.

상기 웨이브 패턴의 구조를 갖는 무기 반도체층을 형성하는 단계는 상기 제1 유기물층 위에 무기 반도체물질을 형성하는 단계와; 150~230℃ 정도의 환경에서 1~60min 동안 열처리 한 후 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of forming the inorganic semiconductor layer having the wave pattern structure may include forming an inorganic semiconductor material on the first organic material layer; Treating the substrate in an environment of about 150 to 230 DEG C for 1 to 60 minutes and then cooling the substrate.

상기 제2 유기물층 위에 위치하는 제2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제2 전극 위에 제2 기판을 형성하는 단계를 더 포함한다.Forming a second electrode overlying the second organic layer; And forming a second substrate on the second electrode.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to a first embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 태양전지는 제1 기판(120) 위에 순차적으로 적층된 제1 전극(122)(또는 "애노드 전극"), p형 반도체 역할을 하는 제1 유기물층(123), p-n 정합 영역으로의 역할을 하는 무기 반도체층(124), n형 반도체 역할을 하는 제2 유기물층(125) 및 제2 전극(128)(또는 "캐소드 전극" 이라 한다)이 적층 되고, 제2 전극(128) 위에 제2 기판(130)이 위치한다. The solar cell shown in FIG. 3 includes a first electrode 122 (or an "anode electrode") sequentially stacked on a first substrate 120, a first organic layer 123 serving as a p-type semiconductor, a pn- (Or "cathode electrode") and a second electrode 128, which serves as an n-type semiconductor, are laminated on the first electrode 128 and the second electrode 128 The second substrate 130 is located.

먼저, 제1 및 제2 기판(120,130)은 통상의 유리기판이 이용되거나 유연성 및 가요성을 가지는 필름이 이용될 수 있다. First, the first and second substrates 120 and 130 may be a conventional glass substrate, or a flexible and flexible film may be used.

제1 전극(122)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등의 투명전도성 물질로 형성되며 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu) 등이 포함될 수도 있다. The first electrode 122 is formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), ITZO (Indium Tin Zinc Oxide), or the like and is formed of gold (Au), platinum (Pt) And the like.

제2 전극(128)으로는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금이 이용된다.As the second electrode 128, aluminum (Al) or an aluminum alloy is used.

제1 유기물층(123)은 제1 전극(122) 위에 위치하며 제1 전극(122)과 비접촉 되는 면이 요철형태를 갖도록 형성된다. 제2 유기물층(125)은 제2 전극(128)과 제1 유기물층(123) 사이에 위치하며 제2 전극(128)과 비접촉되는 면은 제1 유기물층(123)과 반전 전사된 형태를 갖도록 형성된다. 즉, 제2 유기물층(125) 또한 요철형태로 형성되며 제1 유기물층(123)의 돌출영역은 제2 유기물층(125)의 홈에 대응되고 제1 유기물층(123)의 홈은 제2 유기물층(125)의 돌출영역에 대응된다. The first organic material layer 123 is formed on the first electrode 122 and has a concavo-convex shape on its surface that is not in contact with the first electrode 122. The second organic layer 125 is formed between the second electrode 128 and the first organic layer 123 and the surface of the second organic layer 125 that is not in contact with the second electrode 128 is inverted and transferred to the first organic layer 123 . That is, the second organic layer 125 is also formed in a concavo-convex shape, the protruding region of the first organic layer 123 corresponds to the groove of the second organic layer 125, the groove of the first organic layer 123 corresponds to the groove of the second organic layer 125, As shown in Fig.

여기서, 제1 유기물층(123)은 전도성을 갖는 고분자로서 정공을 수송할 수 있는 기능을 한다. 예를 들어, 유기전계발광표시소자(OLED)에서의 정공수송층 물질인 PEDOT:PSS(PEDOT:PSS는 Poly(4-Styrenesulfonate)로 도핑된 전도성 고분자 Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene)로부터 나노와이어를 만들 물질의 약칭이다), 폴리아닐린(polyaniline) 등의 물질이 이용된다. 제2 유기물층(125) 또한 전도성을 갖는 고분자로서 전자를 수송할 수 있는 발광물질인 MEH-PPV[poly{2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-14- phenylenevinylene}], 폴리플로오린(polyfluorene) 등이 이용된다. Here, the first organic material layer 123 has a function of transporting holes as a polymer having conductivity. For example, the hole transport layer material PEDOT: PSS (PEDOT: PSS) in the organic electroluminescence display OLED is made from a conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly (4-styrenesulfonate) Material), polyaniline, and the like are used. The second organic material layer 125 may also be a polymer having conductivity, such as MEH-PPV (poly (2-methoxy-5- (2'-ethyl-hexyloxy) -14-phenylenevinylene} Polyfluorene or the like is used.

무기 반도체층(124)은 이산화티탄(TiO2)으로 이루어지며 제1 유기물층(123)과 제2 유기물층(125) 사이에 위치함과 아울러 나노(nano) 크기의 두께를 갖는다. 이에 따라, 무기 반도체층(124) 역시 제1 유기물층(123)과 제2 유기물층(125) 사이에서 요철형태로 형성됨과 아울러 제1 유기물층(123)의 요철 면과 제2 유기물층(125)의 요철 면에 각각 전면 접촉된다. 여기서, 이산화티탄(TiO2)은 가전자대와 전도대의 밴드갭에너지가 반도체의 특성을 갖는 무기 반도체 화합물 중 하나이다. 이에 따라, 이산화티탄(TiO2)은 본 발명의 태양전지에서 p-n접합 영역의 역할을 수행할 수 있게 된다. 이때, 이산화티탄(TiO2)은 나노 크기의 두께를 갖도록 형성함과 아울러 요철형태로 형성됨에 따라 이웃하는 전도성 고분자 즉,제1 및 제2 유기물층(123,125)과의 접촉면적이 증가하게 된다. 태양전지에서의 p-n접합 부분이 넓어지게 되면 넓어진 p-n접합에 비례하여 (-)로 대전된 억셉터 이온과 (+)로 대전된 도우너 이온 양이 많아지게 된다. 이에 따라, 전기장에 의해 억제되어 열적평형 상태에 도달한 (-)로 대전된 억셉터 이온과 (+)로 대전된 도우너 이온의 양이 많아지게 되어 빛 에너지를 인가하였을 때 생성되는 전류(I)의 세기가 커지게 된다.The inorganic semiconductor layer 124 is made of titanium dioxide (TiO 2 ) and is positioned between the first organic layer 123 and the second organic layer 125 and has a nano-sized thickness. The inorganic semiconductor layer 124 is also formed in a concavo-convex form between the first organic layer 123 and the second organic layer 125, and the uneven surface of the first organic layer 123 and the uneven surface of the second organic layer 125 Respectively. Here, titanium dioxide (TiO 2 ) is one of the inorganic semiconductor compounds having the band gap energy of the valence band of the valence band and the conduction band. Accordingly, titanium dioxide (TiO 2 ) can serve as a pn junction region in the solar cell of the present invention. At this time, the titanium dioxide (TiO 2 ) is formed to have a nano-sized thickness and the concavo-convex shape, so that the contact area of the neighboring conductive polymer, that is, the first and second organic layers 123 and 125, increases. When the pn junction in the solar cell is widened, the amount of acceptor ion charged with (-) and donor ion charged with (+) increases in proportion to the widened pn junction. As a result, the amount of the acceptor ion charged with (-) and the donor ion charged with (+), which is suppressed by the electric field and reaches the thermal equilibrium state, becomes large and the current (I) .

결과적으로 p-n접합 영역을 넓힘에 따라 생성되는 빛 에너지가 전기 에너지로 변환되는 효율이 향상되어 광기전력의 크기가 향상되게 된다. As a result, as the p-n junction region is widened, the efficiency of converting the light energy generated into electric energy is improved, and the magnitude of the photovoltaic power is improved.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지는 서로 맞물리도록 형성된 제1 및 제2 유기물층 사이에 p-n접합 기능을 가지는 무기 반도체층(124)을 형성한다. 이에 따라, p-n접합영역의 면적이 넓어지게 됨으로써 광기전력의 크기가 향상되게 된다. 뿐만 아니라, 종래 무기물질인 n형 반도체 및 p형 반도체 대신 유기 전도성 고분자물질을 이용하여 빛 에너지를 전기적 에너지로 전환할 수 있게 됨으로써 유연성 및 가요성을 갖는 태양전지를 형성할 수 있게 된다. As described above, the solar cell according to the first embodiment of the present invention forms the inorganic semiconductor layer 124 having the p-n junction function between the first and second organic material layers formed to be in mesh with each other. As a result, the area of the p-n junction region is widened, thereby increasing the magnitude of the photovoltaic power. In addition, it is possible to convert light energy into electrical energy by using an organic conductive polymer material instead of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor, which are conventionally inorganic materials, so that a solar cell having flexibility and flexibility can be formed.

도 4a 내지 4e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 나타낸다.4A to 4E show a manufacturing process of a solar cell according to the first embodiment of the present invention.

먼저, 도 4a를 참조하면 필름 또는 유리로 형성되는 제1 기판(120) 위에 스 포터링 등의 증착방법에 의해 제1 전극(122)을 형성하고, 스핀코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 코팅방법을 이용하여 제1 유기물질(123a)이 도포한다. 여기서, 제1 전극(122)으로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등의 투명전도성 물질로 형성되며 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu) 등이 포함될 수도 있다. 그리고, 제1 유기물질(123a)은 반도체 성질을 띤 유기물 또는 전도성 고분자가 이용된다. 예를 들어, PEDOT:PSS, 폴리아닐린(polyaniline) 등의 물질이 이용된다. First, referring to FIG. 4A, a first electrode 122 is formed on a first substrate 120 formed of a film or glass by a deposition method such as sputtering, and a coating method such as spin coating or spinless coating is performed The first organic material 123a is applied. The first electrode 122 may be formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or indium tin zinc oxide (ITZO) (Cu) or the like may be included. The first organic material 123a may be an organic material or a conductive polymer having a semiconducting property. For example, materials such as PEDOT: PSS, polyaniline and the like are used.

도 4b를 참조하면, 소프트 몰드(140)을 이용한 임프린팅(In Plane Printing : IPP) 방식에 의해 제1 유기물층(123)이 형성된다.Referring to FIG. 4B, a first organic layer 123 is formed by an in-plane printing (IPP) method using a soft mold 140.

좀구 구체적으로 설명하면, 제1 유기물질(123a) 상에 소프트 몰드가 정렬된다. 소프트 몰드(140)는 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac resin) 등으로 제작되며 제1 유기물질(123a)과 대응되는 면은 홈과 돌출부로 이루어지는 요철구조를 갖는다. More specifically, the soft mold is aligned on the first organic material 123a. The soft mold 140 is made of polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane, cross-linked novolac resin or the like, and the surface corresponding to the first organic material 123a And has a concavo-convex structure composed of a groove and a protruding portion.

이러한, 소프트 몰드(140)를 제1 유기물질(123a)에 가압하고 열처리시킨다. 이에 따라, 제1 유기물질(123a)에는 소프트 몰드(140)의 홈과 돌출부의 반전 전사 형태의 요철구조가 형성된다. 이에 따라, 요철형태를 갖는 제1 유기물층(123)이 형성된다. 여기서, 소프트 몰드(140)가 제1 유기물질(123a)에 가해지는 압력은 1.01~20atm 정도이고, 열처리는 150~230℃ 정도의 온도에서 1~60min 동안 실시된다. The soft mold 140 is pressed against the first organic material 123a and heat-treated. Thus, the concave and convex structure of the inverted transfer form of the groove and protrusion of the soft mold 140 is formed in the first organic material 123a. Thus, the first organic material layer 123 having the concavo-convex shape is formed. Here, the pressure applied to the first organic material 123a by the soft mold 140 is about 1.01 to 20 atm, and the heat treatment is performed at a temperature of about 150 to 230 ° C for 1 to 60 minutes.

이후, 소프트 몰드(140)를 제1 유기물층(123)에서 분리시킨다. Thereafter, the soft mold 140 is separated from the first organic layer 123.

도 4c를 참조하면, 제1 유기물층(123) 위에 스퍼터링 등의 증착방법에 의해 무기 반도체층(124) 예를 들어, 이산화티탄(TiO2)층이 형성된다. 무기 반도체층(124)은 나노 크기의 두께를 갖도록 형성됨에 따라 제1 유기물층(123)에 형성된 요철형태를 그대로 유지시키게 된다. Referring to FIG. 4C, an inorganic semiconductor layer 124, for example, a titanium dioxide (TiO 2 ) layer is formed on the first organic layer 123 by a deposition method such as sputtering. Since the inorganic semiconductor layer 124 is formed to have a nano-sized thickness, the concavo-convex shape formed in the first organic layer 123 is maintained.

한편, 나노 크기의 이산화티탄(TiO2)층을 형성하기 위한 방법으로서 이산화티탄(TiO2)을 결정성장시켜 나노막대(Nanorod)를 형성하는 기술이 제안된바 있다. 그러나, 이산화티탄(TiO2) 결정을 성장시키는 공정은 고가의 장비 등에 따른 고비용, 공정상의 어려움, 균일성의 저하 및 신뢰성 저하 등의 치명적인 단점이 있다.On the other hand, as a method for forming a nano-sized titanium dioxide (TiO 2 ) layer, there has been proposed a technique of forming a nanorod by crystal growth of titanium dioxide (TiO 2 ). However, the process of growing titanium dioxide (TiO 2 ) crystals has disadvantages such as high cost due to expensive equipment, difficulty in processing, lowering of uniformity and lowering of reliability.

그러나, 본원발명에서는 소프트 몰드(140)를 이용한 IPP 방식에 의해 제1 유기물층(123)을 형성할 수 있게 됨으로써 공정이 비적 단순하며 저가의 비용으로 균일성이 훨씬 양호한 이산화티탄(TiO2)층을 형성할 수 있게 된다. However, in the present invention, since the first organic layer 123 can be formed by the IPP method using the soft mold 140, a titanium dioxide (TiO 2 ) layer having a relatively simple process and a much better uniformity at a low cost can be obtained .

도 4d를 참조하면, 나노 크기의 두께를 갖는 무기 반도체층(124) 위에 스핀코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 코팅방법을 이용하여 제2 유기물층(125)이 형성된다. 제2 유기물층(125)은 제1 유기물층(123)에 의해 형성된 요철형상 구조의 홈 영역에 삽입됨에 따라 제2 유기물층(125) 또한 요철형상을 가질 수 있게 된다. 제2 유기물층(125) 물질로는 전도성을 갖는 고분자로서 전자를 수송할 수 있는 발광물질인 MEH-PPV[poly{2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-14- phenylenevinylene}], 폴 리플로오린(polyfluorene) 등이 이용된다. Referring to FIG. 4D, a second organic material layer 125 is formed on the inorganic semiconductor layer 124 having a nano-sized thickness using a coating method such as spin coating or spinless coating. The second organic layer 125 can be formed in the concavo-convex shape as the second organic layer 125 is inserted into the groove region of the concavo-convex structure formed by the first organic layer 123. [ The second organic material layer 125 may be a polymer having conductivity, such as poly {2-methoxy-5- (2'-ethyl-hexyloxy) -14-phenylenevinylene}, a light emitting material capable of transporting electrons, Polyfluorene or the like is used.

도 4e를 참조하면, 스퍼티링 등의 증착방법을 통해 알루미늄(Al) 등의 도전성 금속이 증착됨으로 제2 전극(128)이 형성되고 제2 전극(128) 위에 제2 기판(130)이 형성된다. Referring to FIG. 4E, a second electrode 128 is formed by depositing a conductive metal such as aluminum (Al) through a deposition method such as sputtering, and a second substrate 130 is formed on the second electrode 128 do.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 및 그 제조방법은 서로 맞물리도록 형성된 제1 및 제2 유기물층 사이에 p-n접합 기능을 가지는 무기 반도체층(124)을 형성한다. 이에 따라, p-n접합영역의 면적이 넓어지게 됨으로써 광기전력의 크기가 향상되게 된다. 더 나아가서, 반도체 성질을 띤 유기물 또는 전도성 고분자를 이용함으로써 유기 태양전지의 장점인 가요성 및 유연성을 갖게 되고, 임프린팅 방식에 의해 형성됨으로써 대면적의 태양전지 제조에 유리하다.As described above, the solar cell according to the first embodiment of the present invention and the manufacturing method thereof form the inorganic semiconductor layer 124 having the p-n junction function between the first and second organic material layers formed so as to mesh with each other. As a result, the area of the p-n junction region is widened, thereby increasing the magnitude of the photovoltaic power. Furthermore, by using an organic material or a conductive polymer having a semiconducting property, flexibility and flexibility, which are advantages of an organic solar cell, are obtained, and it is advantageous in manufacturing a large area solar cell by being formed by an imprinting method.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 및 그 제조방법을 나타내는 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a solar cell and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

도 5에서의 태양전지는 본 발명의 제1 실시예에서 제안한 임프린팅 방식이 아닌 열팽창계수의 차이를 이용하여 p-n접합 기능을 하는 이산화티탄(TiO2)층의 면적을 넓힐 수 있는 방법을 제안한다.The solar cell in FIG. 5 proposes a method of widening the area of the titanium dioxide (TiO 2 ) layer functioning as a pn junction by using the difference in thermal expansion coefficient, not the imprinting method proposed in the first embodiment of the present invention .

이하, 구체적인 구조에 대해 설명하면, 제1 기판(220) 위에 순차적으로 적층된 제1 전극(222)(또는 "애노드 전극"), p형 반도체 역할을 하는 제1 유기물층(223), p-n 정합영역 역할을 하는 무기 반도체층(224), n형 반도체 역할을 하는 제2 유기물층(225) 및 제2 전극(228)(또는 "캐소드 전극" 이라 한다)이 적층 되고, 제2 전극(228) 위에 제2 기판(230)이 위치하는 하게 된다. The first electrode 222 (or the "anode electrode") sequentially stacked on the first substrate 220, the first organic layer 223 serving as a p-type semiconductor, the pn junction region (Or "cathode electrode") and a second electrode 228 (or &quot; cathode electrode &quot;) are stacked on the second electrode 228. The second electrode 228 2 substrate 230 is positioned.

제1 유기물층(223)은 본 발명의 제1 실시예와 달리 요철형상의 구조를 갖지 않는다. 이에 따라, 이산화티탄(TiO2)로 이루어지는 무기 반도체층(224)에서 제1 유기물층(223)과 접촉되는 면 역시 요철형상을 갖지 않는다. 그러나, 무기 반도체층(224)에서 제2 유기물층(235)과 접촉되는 면은 웨이브(wave)형상을 갖도록 형성된다. 그 결과, 무기 반도체층(224)과 접촉되는 제2 유기물층(235) 또한 웨이브(wave)형상을 갖도록 형성된다. Unlike the first embodiment of the present invention, the first organic material layer 223 has no concavo-convex structure. Accordingly, the surface of the inorganic semiconductor layer 224 made of titanium dioxide (TiO 2 ) that is in contact with the first organic layer 223 also has no concavo-convex shape. However, the surface of the inorganic semiconductor layer 224 in contact with the second organic layer 235 is formed to have a wave shape. As a result, the second organic layer 235 in contact with the inorganic semiconductor layer 224 is also formed to have a wave shape.

이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 또한 p-n접합 기능을 하는 이산화티탄(TiO2)층의 면적이 넓어지게 됨으로써 광기전력의 크기가 향상되게 된다. 또한, 반도체 성질을 띤 유기물 또는 전도성 고분자를 이용함으로써 유기 태양전지의 장점인 가요성 및 유연성을 갖게 되고, 임프린팅 방식에 의해 형성됨으로써 대면적의 태양전지 제조에 유리하다.Accordingly, the solar cell according to the second embodiment of the present invention also has an increased area of the titanium dioxide (TiO 2 ) layer having the pn junction function, thereby improving the magnitude of the photovoltaic power. Further, by using an organic material or a conductive polymer having a semiconducting property, flexibility and flexibility, which are advantages of an organic solar cell, are obtained, and it is advantageous in manufacturing a large area solar cell by being formed by imprinting.

위의 본 발명의 제2 실시예의 태앙전지는 무기 반도체층(224), 제1 및 제2 유기물층(223,225)의 구조를 제외하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지와 동일한 구성 및 특성을 갖는다. 따라서, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. The solar cell according to the second embodiment of the present invention has the same configuration and characteristics as the solar cell according to the first embodiment of the present invention except for the structure of the inorganic semiconductor layer 224 and the first and second organic layers 223 and 225 . Therefore, redundant description will be omitted.

도 6a 내지 도 6c를 참조하여 도 5에 도시된 태양전지의 제조방법을 나타내는 단면도들이다. 6A to 6C are sectional views showing a manufacturing method of the solar cell shown in FIG.

먼저, 도 6a를 참조하면 필름 또는 유리로 형성되는 제1 기판(220) 위에 스포터링 등의 증착방법에 의해 제1 전극(222)을 형성하고, 스핀코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 코팅방법을 이용하여 제1 유기물층(223)이 형성한다. 여기서, 제1 전극(122)으로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등의 투명전도성 물질로 형성되며 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu) 등이 포함될 수도 있다. 그리고, 제1 유기물층(223)은 반도체 성질을 띤 유기물 또는 전도성 고분자가 이용된다. 예를 들어, PEDOT:PSS, 폴리아닐린(polyaniline) 등의 물질이 이용된다. First, referring to FIG. 6A, a first electrode 222 is formed on a first substrate 220 formed of a film or glass by a deposition method such as sputtering, and a coating method such as spin coating or spinless coating is used The first organic material layer 223 is formed. The first electrode 122 may be formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or indium tin zinc oxide (ITZO) (Cu) or the like may be included. The first organic material layer 223 may be an organic material or a conductive polymer having a semiconducting property. For example, materials such as PEDOT: PSS, polyaniline and the like are used.

제1 유기물층(223) 위에 스퍼터링 등의 증착방법에 의해 반도체 특성을 갖는 무기 반도체층(224) 예를 들어, 이산화티탄(TiO2)층이 형성된다. 무기 반도체층(124)은 나노 크기의 두께를 갖도록 형성된다. An inorganic semiconductor layer 224 having a semiconductor property, for example, a titanium dioxide (TiO 2 ) layer is formed on the first organic layer 223 by a vapor deposition method such as sputtering. The inorganic semiconductor layer 124 is formed to have a nano-sized thickness.

이후, 150~230℃ 정도의 온도에서 1~60min(분) 동안 열처리한 후 냉각시킨다.After that, heat treatment is performed at a temperature of about 150 to 230 ° C. for 1 to 60 minutes (min), followed by cooling.

이때, 제1 유기물(223)과 무기 반도체층(224) 간의 열팽창 계수의 차이로 인하여 도 6b에 도시된 바와 같이 무기 반도체층(224)에서 제1 유기물층(223)과 비접촉되는 면은 복원되지 못하여 웨이브(wave)형상을 갖게 된다. 6B, the surface of the inorganic semiconductor layer 224 which is not in contact with the first organic layer 223 is not restored due to the difference in thermal expansion coefficient between the first organic material 223 and the inorganic semiconductor layer 224 Wave shape.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

유기물은 무기물에 비하여 열팽창 계수가 훨씬 크며 열처리 후 복원되는 능력 또한 무기물에 보다 월등하다. 이에 따라, 서로 접촉되어 있는 무기 반도체층(224)과 제1 유기물층(223)을 동시에 동일한 조건에서 열을 가하게 되면 제1 유기물층(223)이 무기 반도체층(224)에 비하여 훨씬 많이 팽창하게 된다. 이때, 무기 반도체층(224)에서 제1 유기물층(223)과 접촉된 면은 제1 유기물층(223)의 팽창에 의해 일정부분 팽창되게 된다. 이에 따라, 무기 반도체층(224) 내부에는 내부 응력 및 결정립계 등의 발생에 의해 내부구조의 변형이 발생된다.Organic matter has a much higher coefficient of thermal expansion than that of inorganic materials, and its ability to recover after heat treatment is also superior to inorganic materials. Accordingly, when heat is applied to the inorganic semiconductor layer 224 and the first organic material layer 223 which are in contact with each other at the same time, the first organic material layer 223 expands much more than the inorganic semiconductor layer 224. At this time, the surface of the inorganic semiconductor layer 224 which is in contact with the first organic material layer 223 is expanded to a certain extent by the expansion of the first organic material layer 223. Accordingly, deformation of the internal structure occurs due to generation of internal stress and grain boundaries in the inorganic semiconductor layer 224.

이후, 열공급을 중단하고 냉각시키게 되면 제1 유기물층(223)은 복원되지만 내부구조의 변형이 발생된 무기 반도체층(224)은 도 6b에 도시된 바와 같이 웨이브 형상을 갖게 된다. Thereafter, when the heat supply is stopped and cooled, the first organic layer 223 is restored, but the inorganic semiconductor layer 224 in which the internal structure is deformed has a wave shape as shown in FIG. 6B.

본 발명의 발명자는 PEDOT:PSS 위에 AlO2 이 적층된 상태에서 열팽창 시킨 후 냉각시시킨 후 표면을 관찰한 결과 도 7에 도시된 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 유기물과 무기물을 접촉시킨 상태에서 열처리 후 냉각을 시키게 되면 도 7에 나타낸 사진과 같은 표면이 올록볼록 해지는 형상을 갖게 됨을 알 수 있다.The inventor of the present invention obtained the results shown in FIG. 7 by thermally expanding PEDOT: PSS in a state where AlO 2 is laminated on the PSS, cooling it, and observing its surface. That is, when the organic material and the inorganic material are brought into contact with each other and then cooled after the heat treatment, the surface as shown in FIG. 7 becomes convex.

도 6c를 참조하면, 무기 반도체층(224) 위에 스핀코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 코팅방법을 이용하여 제2 유기물층(225)이 형성된다. 제2 유기물층(225)에서 무기 반도체층(224)과 접촉된 면은 무기 반도체층(224)의 웨이브 패턴에 의해 반전 전사된 형태의 웨이브 패턴을 갖게 된다.Referring to FIG. 6C, a second organic material layer 225 is formed on the inorganic semiconductor layer 224 using a coating method such as spin coating or spinless coating. The surface of the second organic compound layer 225 which is in contact with the inorganic semiconductor layer 224 has a wave pattern of a form inverted and transferred by the wave pattern of the inorganic semiconductor layer 224. [

이후, 스퍼티링 등의 증착방법을 통해 알루미늄(Al) 등의 도전성 금속이 증착됨으로 제2 전극(228)이 형성되고 제2 전극(228) 위에 제2 기판(230)이 형성됨에 따라 도 5에 도시된 태양전지가 형성된다.Thereafter, a second electrode 228 is formed by depositing a conductive metal such as aluminum (Al) through a deposition method such as sputtering, and the second substrate 230 is formed on the second electrode 228. Accordingly, The solar cell shown in Fig.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 및 그 제조방법은 반도체 특성 을 갖는 제1 및 제2 유기물층 사이에 p-n접합 기능을 가지며 요철형상 또는 웨이브 패턴을 갖는 무기 반도체층을 형성한다. 이에 따라, p-n접합영역의 면적이 넓어지게 됨으로써 광기전력의 크기가 향상되게 된다. 또한, 반도체 성질을 띤 유기물 또는 전도성 고분자를 이용함으로써 유기 태양전지의 장점인 가요성 및 유연성을 갖게 된다. 더 나아가서, p-n접합 기능을 가지며 요철형상 또는 웨이브 패턴을 갖는 무기 반도체층 형성공정은 임프린팅 방식 또는 열팽창 계수 차이를 이용한 열처리를 통해 형성할 수 있게 됨으로써 결정성장을 이용한 나노 막대 방식에 비하여 비교적 저렴한 비용으로 형성할 수 있게 된다.As described above, the solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention form an inorganic semiconductor layer having a p-n junction function between the first and second organic material layers having semiconductor characteristics and having a concavo-convex shape or a wave pattern. As a result, the area of the p-n junction region is widened, thereby increasing the magnitude of the photovoltaic power. Further, by using an organic material or a conductive polymer having a semiconducting property, flexibility and flexibility that are advantages of the organic solar cell are obtained. Furthermore, the inorganic semiconductor layer forming process having a pn junction function and having a concave-convex shape or a wave pattern can be formed through heat treatment using imprinting method or thermal expansion coefficient difference, . &Lt; / RTI &gt;

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

Claims (14)

상부면이 요철 형상을 가지며 p형 반도체 특성을 갖는 제1 유기물층 및 하부면이 상기 제1 유기물층에 형성된 요철 패턴과 반전 전사된 형태의 요철 패턴을 가지며 n형 반도체 특성을 갖는 제2 유기물층; 및A first organic material layer having an irregular top surface, a first organic material layer having a p-type semiconductor property, and a second organic material layer having an irregular pattern formed on the first organic material layer and a reverse irregular pattern on the bottom surface, And 상기 제1 유기물층의 상부면과 상기 제2 유기물층의 하부면에 개재되며, 나노(nano) 크기의 두께를 갖도록 형성된 무기 반도체층을 포함하며,And an inorganic semiconductor layer interposed between the upper surface of the first organic material layer and the lower surface of the second organic material layer and having a nano-sized thickness, 상기 제1 유기물층은 홈과 돌출부를 가지는 소프트 몰드를 이용하여 유기물질을 가압하고 열처리하여 형성되며,The first organic material layer is formed by pressing and heating the organic material using a soft mold having grooves and protrusions, 상기 제2 유기물층과 상기 제1 유기물층은 상기 무기 반도체층을 사이에 두고 서로 맞물리도록 형성됨을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the second organic material layer and the first organic material layer are formed so as to mesh with each other with the inorganic semiconductor layer interposed therebetween. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 무기 반도체층은 이산화티탄(TiO2)인 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the inorganic semiconductor layer is titanium dioxide (TiO 2 ). 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 유기물층은 P형 반도체 특성을 갖고,Wherein the first organic material layer has a P-type semiconductor property, 상기 제2 유기물층은 n형 반도체 특성을 갖고,The second organic material layer has an n-type semiconductor characteristic, 상기 무기 반도체층은 p-n접합 영역인 것을 특징으로 하는 태양전지. Wherein the inorganic semiconductor layer is a p-n junction region. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 유기물층은 PEDOT:PSS 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 적어도 어느 하나를 포함하고,Wherein the first organic layer includes at least one of PEDOT: PSS and polyaniline, 상기 제2 유기물층은 MEH-PPV(폴리 2 메톡시-5-2'-에틸-헥실록시-14-페닐렌비닐렌 : [poly{2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-14- phenylenevinylene}]) 및 폴리플로오린(polyfluorene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.The second organic layer may be a poly (2-methoxy-5- (2'-ethyl-hexyloxy) - poly (2-methoxy- 14-phenylenevinylene}], and polyfluorene. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 유기물층 아래에 위치하는 제1 전극과;A first electrode positioned below the first organic layer; 상기 제2 유기물층 위에 위치하는 제2 전극과;A second electrode located above the second organic layer; 상기 제1 전극 아래에 위치하는 제1 기판과;A first substrate positioned below the first electrode; 상기 제2 전극 위에 위치하는 제2 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.And a second substrate located above the second electrode. 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계와; Forming a first electrode on a first substrate; 상기 제1 전극 위에 p형 반도체 특성을 갖는 유기물질을 형성하고, 홈과 돌출부를 가지는 소프트 몰드를 이용하여 상기 유기물질을 가압하고 열처리하여 상기 홈과 돌출부에 반전 전사된 형태의 요철 패턴을 갖는 제1 유기물층을 형성하는 단계와;Forming an organic material having a p-type semiconductor property on the first electrode, pressing and heat-treating the organic material using a soft mold having a groove and a protrusion to form a recessed pattern having an inverted pattern transferred to the groove and the protrusion, 1 organic material layer; 상기 제1 유기물층 상에 나노(nano) 크기의 두께를 가지며 상기 제1 유기물층의 요철 패턴을 따라 무기 반도체층을 형성하는 단계와;Forming an inorganic semiconductor layer having a nano-sized thickness on the first organic material layer and along the concavo-convex pattern of the first organic material layer; 무기 반도체층을 사이에 두고 서로 맞물리도록 상기 무기 반도체층 상에 상기 제1 유기물층의 요철 패턴과 반전 전사된 형태의 요철 패턴을 가지며 n형 반도체 특성을 갖는 제2 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.And forming a second organic compound layer having n-type semiconductor characteristics on the inorganic semiconductor layer so as to mesh with each other with the inorganic semiconductor layer sandwiched therebetween and having a concavo-convex pattern of the first organic compound layer and an inverted- Wherein the photovoltaic cell is a solar cell. 삭제delete 제 8 항에 있어서, 9. The method of claim 8, 상기 가압 및 열처리는 1.01~20atm 정도의 압력에 의해 150~230℃ 정도의 환경에서 1~60min 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. Wherein the pressing and the heat treatment are performed for 1 to 60 minutes in an environment of about 150 to 230 DEG C under a pressure of about 1.01 to 20 atm. 삭제delete 삭제delete 제 8 항에 있어서, 9. The method of claim 8, 상기 무기 반도체층은 이산화티탄(TiO2)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.Wherein the inorganic semiconductor layer is titanium dioxide (TiO 2 ). 제 8 항에 있어서, 9. The method of claim 8, 상기 제2 유기물층 위에 위치하는 제2 전극을 형성하는 단계와;Forming a second electrode overlying the second organic layer; 상기 제2 전극 위에 제2 기판을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.And forming a second substrate on the second electrode.
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