KR101458691B1 - Organic solar cell including hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity - Google Patents

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Abstract

고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막을 포함한 유기 태양 전지가 제공된다.Organic solar cells including high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin films are provided.

Description

고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막을 포함한 유기 태양 전지{Organic solar cell including hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an organic solar cell including a high-work function and a high-conductivity hybrid-conductive thin film.

전도성 박막을 이용한 유기 태양 전지에 관한 것이다.To an organic solar cell using a conductive thin film.

현재, 태양 전지, 표시 소자 등과 같은 다양한 소자에서 필수적인 구성요소로서, 인듐주석산화물 (ITO) 투명 전극이 널리 사용되고 있다.At present, indium tin oxide (ITO) transparent electrodes are widely used as essential components in various devices such as solar cells, display devices and the like.

ITO와 같은 산화물 전극은 높은 전기 전도도와 투명도를 가지지만 구부림(bending)에 대하여 취약하다는 단점을 가지고 있다. ITO 투명 전극을 구부릴 때 발생되는 크랙으로 인하여 저항이 증가하고, 크랙 발생 이후에는 재사용이 어렵다. 또한 ITO의 주재료인 인듐(indium)은 그 가격이 매우 높을 뿐만 아니라 가공이 용이하지 않아 그 수요량이 증가할수록 원료 가격 상승에 따른 비용 상승 문제가 수반된다. Oxidized electrodes such as ITO have high electrical conductivity and transparency but they are vulnerable to bending. The resistance is increased due to the crack generated when the ITO transparent electrode is bent, and it is difficult to reuse after the crack is generated. In addition, indium, which is the main material of ITO, is not only high in price but also easy to process, and as the demand increases, the cost of raw material increases.

이에 따라 종래 ITO 투명 전극 소재를 대체할 다른 종류의 투명 전극 소재 개발이 진행되고 있으나 일함수가 만족할 만한 수준에 이르지 못하였다. 또한 종래 ITO 투명 전극은 플렉서블(flexible) 전자 소자에 적용하기 어렵기 때문에 투명 플렉서블 전극에 대한 개발이 필요하다.Accordingly, other types of transparent electrode materials that can replace the conventional ITO transparent electrode material have been developed, but the work function has not reached a satisfactory level. In addition, since conventional ITO transparent electrodes are difficult to apply to flexible electronic devices, development of transparent flexible electrodes is required.

종래 ITO 투명 전극 소재를 대체할 수 있는 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막을 채용한 유기 태양 전지를 제공하는 것이다.And to provide an organic solar cell employing a high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film which can replace the conventional ITO transparent electrode material.

일 측면에 따르면, 기판; 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 광활성층;을 포함하고, According to an aspect, A first electrode; A second electrode; And a photoactive layer disposed between the first electrode and the second electrode,

상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나는, Wherein at least one of the first electrode and the second electrode comprises:

전도성 고분자 및 저-표면 에너지 물질(material having low surface energy)을 포함하고, 제1면 및 상기 제1면에 대향되는 제2면을 갖고, 상기 제2면의 저-표면 에너지 물질의 농도가 상기 제1면의 저-표면 에너지 물질의 농도보다 크고, 상기 제2면의 일함수가 5.0eV 이상인, 일함수-제어층(work function-tuning layer); 및And a second surface opposite the first surface, wherein the concentration of the low-surface energy material in the second surface is greater than the concentration of the low-surface energy material in the second surface, A work function-tuning layer that is greater than the concentration of the low-surface energy material of the first side and the work function of the second side is at least 5.0 eV; And

금속산화물 전극을 대체하면서 구부림 안정성(bending stability)이 우수한 전도성 고분자, 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화 그라펜(reduced graphene oxide), 금속 나노와이어, 금속 그리드 (metal grid), 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 저-표면 에너지 물질을 비포함하고, 상기 일함수-제어층의 제1면과 접촉한, 전도도-제어층(conductivity-tuning layer);Metal carbon nanotubes, graphene, reduced graphene oxide, metal nanowires, metal grids, semiconductor nanowires, and the like, which have excellent bending stability while replacing metal oxide electrodes. A conductivity-tuning layer comprising at least one of a metal-on-insulator and a metal nano-dot, the conductivity-tuning layer not including the low-surface energy material and in contact with a first side of the work function-control layer;

를 포함하고, 1 S/cm 이상의 전도도를 갖는, 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막(hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity)이고,And a hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity, wherein the hybrid conductive thin film has a conductivity of 1 S / cm or more,

상기 일함수-제어층의 제2면이 상기 광활성층을 향한, 유기 태양 전지가 제공된다. And a second side of the work function-control layer faces the photoactive layer.

상기 유기 태양 전지 중, 상기 제1전극이 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막이고, 상기 제1전극이 애노드의 역할을 하고, 상기 일함수-제어층이 상기 기판과 상기 광활성층 사이에 개재되어 있을 수 있다. Wherein the first electrode is a high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film, the first electrode is an anode, and the work function-control layer is a layer between the substrate and the photoactive layer As shown in FIG.

상기 저-표면 에너지 물질의 농도가 제2면에서 제1면으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. The concentration of the low-surface energy material may gradually increase from the second surface to the first surface.

상기 저-표면 에너지 물질은, 적어도 하나의 F를 포함한 불화 물질일 수 있다. The low-surface energy material may be a fluorinated material including at least one F.

상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막은 일함수-제어층 및 전도도-제어층을 동시에 가지므로, 일함수 및 전도도가 모두 향상될 수 있다. 따라서, 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막을 전극으로서 채용한 유기 태양 전지는 일함수 조절을 위한 정공 추출층을 생략하더라도 우수한 광전변환 효율을 가질 수 있으므로, 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막은 유기 태양 전지의 구조 단순화에 기여할 수 있다. 이로써, 유기 태양 전지의 제조 비용이 절감될 수 있다. 또한, 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막은 종래의 ITO 전극과 같은 비-유연성(non-flexible) 전극을 대체할 수 있으므로, 플렉서블 유기 태양 전지의 구현에 기여할 수 있다.Since the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film have a work function-control layer and a conductivity-control layer at the same time, both work function and conductivity can be improved. Therefore, the organic solar cell employing the high-work function and high-conductivity hybrid thin film as an electrode can have excellent photoelectric conversion efficiency even if the hole extraction layer for controlling work function is omitted, - Conductivity Hybrid conductive thin films can contribute to simplifying the structure of organic solar cells. Thus, the manufacturing cost of the organic solar battery can be reduced. In addition, the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film can replace non-flexible electrodes such as conventional ITO electrodes, which can contribute to the realization of flexible organic solar cells.

도 1은 상기 유기 태양 전지의 일 구현예의 단면을 개략적으로 설명한 도면이다.
도 2는 상기 유기 태양 전지의 다른 구현예의 단면을 개략적으로 설명한 도면이다.
도 3은 실시예 1에서 제작한 일함수-제어층 4의 스퍼터 시간별로 분자 분포를 나타낸 XPS 스펙트럼이다.
도 4는 실시예 1에서 제작한 일함수-제어층 1 내지 4의 정공 주입 효율 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1내지 3에서 제작한 OPV 1과 OPV A 내지 C의 전류-전압 그래프이다.
1 is a view schematically illustrating a cross section of one embodiment of the organic solar cell.
2 is a view schematically illustrating a cross section of another embodiment of the organic solar cell.
3 is an XPS spectrum showing the molecular distribution of the work function-control layer 4 produced in Example 1 by sputtering time.
FIG. 4 is a graph of hole injection efficiency of the work function-control layers 1 to 4 prepared in Example 1. FIG.
5 is a graph of current-voltage of OPV 1 and OPV A to C prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1의 유기 태양 전지(200)는 기판(210), 제1전극(1), 광활성층(240), 전자 수송 영역(250) 및 제2전극(260)을 포함한다. 유기 태양 전지(200)에 조사된 광은 광활성층(240)에서 정공과 전자로 분리되어 전자는 전자 수용 영역(250)을 거쳐 제2전극(260)으로 이동하고 정공은 제1전극(1)으로 이동할 수 있다.The organic solar cell 200 of FIG. 1 includes a substrate 210, a first electrode 1, a photoactive layer 240, an electron transport region 250, and a second electrode 260. The light irradiated to the organic solar cell 200 is separated into holes and electrons in the photoactive layer 240 so that electrons move to the second electrode 260 through the electron receiving region 250 and holes move to the first electrode 1, . ≪ / RTI >

상기 제1전극(1)은, The first electrode (1)

i) 전도성 고분자 및 저-표면 에너지 물질(material having low surface energy)을 포함하고, 제1면(230A) 및 상기 제1면(230A)에 대향되는 제2면(230B)을 갖고, 상기 제2면(230B)의 저-표면 에너지 물질의 농도가 상기 제1면(230A)의 저-표면 에너지 물질의 농도보다 크고, 상기 제2면(230B)의 일함수가 5.0eV 이상인, 일함수-제어층(work function-tuning layer) (230); 및CLAIMS What is claimed is: 1. A device comprising: i) a conductive polymer and a material having a low surface energy and having a first side 230A and a second side 230B opposite the first side 230A, Wherein the concentration of the low-surface energy material of the surface 230B is greater than the concentration of the low-surface energy material of the first surface 230A and the work function of the second surface 230B is 5.0 eV or higher, A work function-tuning layer 230; And

금속산화물 전극을 대체하면서 구부림 안정성(bending stability)이 우수한 전도성 고분자, 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화 그라펜(reduced graphene oxide), 금속 나노와이어, 금속 그리드 (metal grid), 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 저-표면 에너지 물질을 비포함하고, 상기 일함수-제어층(230)의 제1면(230A)과 접촉한, 전도도-제어층(conductivity-tuning layer) (220);Metal carbon nanotubes, graphene, reduced graphene oxide, metal nanowires, metal grids, semiconductor nanowires, and the like, which have excellent bending stability while replacing metal oxide electrodes. And a metal nano-dot, wherein the conductivity-control layer (230), which does not include the low-surface energy material and is in contact with the first side (230A) of the work- layer 220;

를 포함하고, 1 S/cm 이상의 전도도를 갖는, 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막(hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity)이다. 상기 제1전극(1)은 애노드의 역할을 한다. And a hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity, having a conductivity of at least 1 S / cm. The first electrode 1 serves as an anode.

본 명세서 중 "저-표면 에너지 물질"이란 낮은 표면 에너지(surface energy)를 갖는 막을 형성할 수 있는 물질로서, 구체적으로는 상기 전도성 고분자보다 낮은 표면 에너지를 갖는 물질을 가리킨다. 상기 저-표면 에너지 물질과 상기 전도성 고분자를 혼합한 혼합물에서는 상기 저-표면 에너지 물질과 상기 전도성 고분자의 표면 에너지 차이에 의하여 상분리가 일어나, 저-표면 에너지 물질이 상부 상(phase)을 이루고, 전도성 고분자가 하부 상을 이루게 된다. 상기 저-표면 에너지 물질은 적어도 하나의 F를 포함한 물질로서, 상기 전도성 고분자의 소수성보다 큰 소수성을 가질 수 있다. 또한, 상기 저-표면 에너지 물질은 상기 전도성 고분자의 일함수보다 큰 일함수를 제공할 수 있는 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 저-표면 에너지 물질은, 상기 저-표면 에너지 물질로 이루어진 100nm 두께의 박막이 30mN/m 이하의 표면 에너지를 갖고, 10-1 내지 10-15 S/cm의 전도도를 갖도록 하는 물질일 수 있다. 또한 상기 저-표면 에너지 물질을 포함하는 전도성 고분자 조성물을 이용하여 제조된 100 nm 두께의 박막이 30 mN/m 이하의 표면 에너지를 갖고, 10-1 내지 10-7 S/cm의 전도도를 갖도록 하는 물질일 수 있다.In the present specification, the term "low-surface energy material" refers to a material capable of forming a film having a low surface energy, specifically, a material having a surface energy lower than that of the conductive polymer. In the mixture of the low-surface energy material and the conductive polymer, phase separation occurs due to a difference in surface energy between the low-surface energy material and the conductive polymer, a low-surface energy material forms an upper phase, And the polymer forms a lower phase. The low-surface energy material is a material including at least one F, and may have a hydrophobicity greater than that of the conductive polymer. In addition, the low-surface energy material may be a material capable of providing a work function greater than the work function of the conductive polymer. For example, the low-surface energy substance, the low - has a thin film of 100nm thickness of the surface energy of less than 30mN / m made of a surface energy materials, which have a conductivity of 10 -1 to 10 -15 S / cm Lt; / RTI > Also, a thin film of 100 nm thick prepared using the conductive polymer composition containing the low-surface energy material has a surface energy of 30 mN / m or less and has a conductivity of 10 -1 to 10 -7 S / cm Lt; / RTI >

따라서, 상기 전도성 고분자와 상기 저-표면 에너지 물질을 포함한 혼합물을 포함한 막을 전도도-제어층(220) 상에 형성하면, 상기 저-표면 에너지 물질의 낮은 표면 에너지 때문에 전도성 고분자와 상기 저-표면 에너지 물질은 균일하게(homogeneous) 혼합되지 못한다. 대신, 상기 저-표면 에너지 물질의 농도는 상기 제1면(230A)에서 상기 제2면(230B)을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 경사를 가지고, 상대적으로 상기 전도성 고분자의 농도는 상기 제1면(230A)에서 상기 제2면(230B)을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 경사를 갖도록, 전도성 고분자와 저-표면 에너지 물질이 분포할 수 있다. 이 후, 전도도-제어층(220) 상에 형성된 상기 전도성 고분자와 상기 저-표면 에너지 물질을 포함한 혼합물을 포함한 막을 베이킹함으로써 성막 공정을 완성하면, 저-표면 에너지 물질의 농도가 제1면(230A)에서 제2면(230B)을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 일함수-제어층(230)을 형성할 수 있다.Thus, when a film comprising the conductive polymer and a mixture comprising the low-surface energy material is formed on the conductivity-control layer 220, the low surface energy of the low-surface energy material causes the conductive polymer and the low- Are not homogeneously mixed. Instead, the concentration of the low-surface energy material has a slope that gradually increases along the direction from the first surface 230A toward the second surface 230B, and the concentration of the conductive polymer is relatively higher than the first The conductive polymer and the low-surface energy material may be distributed so as to have a gradually increasing inclination along the direction from the surface 230A toward the second surface 230B. Thereafter, the film-forming process is completed by baking a film containing the conductive polymer and the low-surface energy material formed on the conductivity-controlling layer 220 to form a low-surface energy material concentration on the first surface 230A Control layer 230 gradually increasing in the direction from the first surface 230A toward the second surface 230B.

이러한 상기 일함수-제어층(230)은 단 한번의 용액 성막 공정(solution film-forming process)을 통하여 전도성 고분자와 저-표면 에너지 물질의 자가-배열(self-organization)에 의하여 형성되는 것이므로, 전도성 고분자층과 저-표면 에너지 물질층이 구분되지 않는 단일층(single layer)의 형태를 갖는다. Since the work function-control layer 230 is formed by the self-organization of the conductive polymer and the low-surface energy material through a single solution film-forming process, The polymer layer and the low-surface energy material layer are separated from each other by a single layer.

상기 일함수-제어층(230)의 제2면(230B)의 일함수는 상기 전도성 고분자의 일함수와 동일하거나 클 수 있고, 상기 일함수-제어층(230)의 제1면(230A)의 일함수는 상기 저-표면 에너지 물질의 일함수와 동일하거나 작을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The work function of the second surface 230B of the work function-control layer 230 may be equal to or greater than the work function of the conductive polymer, and the work function of the first surface 230A of the work function- The work function may be equal to or less than the work function of the low-surface energy material, but is not limited thereto.

상기 저-표면 에너지 물질은 극성 용매에 대하여, 90% 이상의 용해도, 예를 들면, 95% 이상의 용해도를 갖는 물질일 수 있다. 상기 극성 용매의 예로는, 물, 알코올(메탄올, 에탄올, n-프로판올, 2-프로판올, n-부탄올 등), 포름산(formic acid), 니트로메탄(nitromethane), 아세트산(acetaic acid), 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 노말 메틸 피로리돈 (NMP, n-Methyl-2-Pyrrolidone), N-디메틸 아세트아미드(N. N-dimethylacetamide), 디메틸포름아마이드(DMF, dimethylformamide), 디메틸설폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide), 테트라히드로퓨란(THF, tetrahydrofuran), 에틸아세테이트(EtOAc, ethyl acetate), 아세톤(acetone), 아세토니트릴(MeCN, acetonitrile) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The low-surface energy material may be a material having a solubility of at least 90%, such as at least 95%, for a polar solvent. Examples of the polar solvent include water, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, formic acid, nitromethane, acetaic acid, N-methyl-2-pyrrolidone, N-dimethylacetamide, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO) But are not limited to, tetrahydrofuran (THF), ethyl acetate (EtOAc), acetone, acetonitrile (MeCN), and the like.

상기 저-표면 에너지 물질은 적어도 하나의 F를 포함한 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 저-표면 에너지 물질은 적어도 하나의 F를 포함한 불화 고분자 또는 불화 올리고머일 수 있다.The low-surface energy material may be at least one F-containing material. For example, the low-surface energy material may be a fluorinated polymer or fluorinated oligomer containing at least one F.

일 구현예에 따르면, 상기 저-표면 에너지 물질은 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나의 반복 단위를 갖는 불화 고분자일 수 있다:According to one embodiment, the low-surface energy material may be a fluorinated polymer having repeating units of any one of the following formulas:

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure 112013018512814-pat00001
Figure 112013018512814-pat00001

상기 화학식 1 중,In Formula 1,

a는 0 내지 10,000,000의 수이고;a is a number from 0 to 10,000,000;

b는 1 내지 10,000,000의 수이고;b is a number from 1 to 10,000, 000;

Q1은 -[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5, -COOH 또는 -O-Rf-R6이고;Q 1 is - [OC (R 1 ) (R 2 ) -C (R 3 ) (R 4 )] c - [OCF 2 CF 2 ] d -R 5 , -COOH or -OR f -R 6 ;

상기 R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, -F, -CF3, -CHF2 또는 -CH2F이고;R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another are -F, -CF 3 , -CHF 2 or -CH 2 F;

상기 c 및 d는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 수이고;C and d are independently of each other a number from 0 to 20;

상기 Rf는 -(CF2)z-(z는 1 내지 50의 정수임) 또는 -(CF2CF2O)z-CF2CF2-(z는 1 내지 50의 정수임)이고;Wherein R f is - (CF 2 ) z - (z is an integer from 1 to 50) or - (CF 2 CF 2 O) z -CF 2 CF 2 - (z is an integer from 1 to 50);

상기 R5 및 R6는 서로 독립적으로, -SO3M, -PO3M2 또는 -CO2M이고;R 5 and R 6 independently of one another are -SO 3 M, -PO 3 M 2 or -CO 2 M;

상기 M은 Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 + (w는 0 내지 50의 정수), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w는 0 내지 50의 정수)을 나타낸다;Wherein M is Na +, K +, Li + , H +, CH 3 (CH 2) w NH 3 + (w is an integer from 0 to 50), NH 4 +, NH 2 +, NHSO 2 CF 3 +, CHO + , C 2 H 5 OH + , CH 3 OH + , CH 3 (CH 2 ) w CHO + (w is an integer from 0 to 50);

<화학식 2>(2)

Figure 112013018512814-pat00002
Figure 112013018512814-pat00002

상기 화학식 2 중,In Formula 2,

Q2는 수소, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴기 또는 -COOH이고;Q 2 is hydrogen, a substituted or unsubstituted C 5 -C 60 aryl group or -COOH;

Q3는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기이고;Q 3 is hydrogen or a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group;

Q4는 -O-(CF2)r-SO3M, -O-(CF2)r-PO3M2, -O-(CF2)r-CO2M, 또는 -CO-NH-(CH2)s-(CF2)t-CF3이고, Q 4 represents -O- (CF 2 ) r -SO 3 M, -O- (CF 2 ) r -PO 3 M 2 , -O- (CF 2 ) r -CO 2 M or -CO- CH 2 ) s - (CF 2 ) t -CF 3 ,

상기 r, s 및 t는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 수이고;R, s and t are independently of each other a number from 0 to 20;

상기 M은 Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 + (w는 0 내지 50의 정수), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w는 0 내지 50의 정수)을 나타낸다;Wherein M is Na +, K +, Li + , H +, CH 3 (CH 2) w NH 3 + (w is an integer from 0 to 50), NH 4 +, NH 2 +, NHSO 2 CF 3 +, CHO + , C 2 H 5 OH + , CH 3 OH + , CH 3 (CH 2 ) w CHO + (w is an integer from 0 to 50);

<화학식 3>(3)

Figure 112013018512814-pat00003
Figure 112013018512814-pat00003

상기 화학식 3 중, In Formula 3,

m 및 n은 0 ≤ m < 10,000,000, 0 < n ≤ 10,000,000이고;m and n are 0 < m < 10,000,000 and 0 &lt; n &lt;

x 및 y는 각각 독립적으로 0 내지 20의 수이며;x and y are each independently a number from 0 to 20;

Y는 -SO3M, -PO3M2 또는 -CO2M이고;Y is -SO 3 M, -PO 3 M 2, or -CO 2 M and;

상기 M은 Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 + (w는 0 내지 50의 정수), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w는 0 내지 50의 정수)을 나타낸다;Wherein M is Na +, K +, Li + , H +, CH 3 (CH 2) w NH 3 + (w is an integer from 0 to 50), NH 4 +, NH 2 +, NHSO 2 CF 3 +, CHO + , C 2 H 5 OH + , CH 3 OH + , CH 3 (CH 2 ) w CHO + (w is an integer from 0 to 50);

예를 들어, 상기 저-표면 에너지 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함한 불화 고분자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the low-surface energy material may be a fluorinated polymer including the repeating unit represented by the formula (1), but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 저-표면 에너지 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함한 불화 고분자로서, a는 100 내지 10000의 수이고, b는 50 내지 1000의 수이고,Q1은 -[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5인 불화 고분자일 수 있다.For example, the low-surface energy material is a fluorinated polymer containing a repeating unit represented by the formula (1), a is a number of 100 to 10000, b is a number of 50 to 1000, Q 1 is - [OC R &lt; 1 &gt;) (R 2 ) -C (R 3 ) (R 4 )] c - [OCF 2 CF 2 ] d -R 5 .

예를 들어, 상기 저-표면 에너지 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함한 불화 고분자로서, a는 100 내지 10000의 수이고, b는 50 내지 1000의 수고, Q1은 -[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5인 불화 고분자이되, 상기 c는 1 내지 3의 수이고, R1, R2 및 R3는 -F이고, R4는 -CF3이고, d는 1 내지 3의 수이고, R5는 -SO3M일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the low-surface energy material is a fluorinated polymer containing the repeating unit represented by Formula 1, wherein a is a number of 100 to 10000, b is a weight of 50 to 1000, Q 1 is - OC (R 1) (R 2) -C ( R 3) (R 4)] c - [OCF 2 CF 2] d -R 5 being a fluoride gobunjayi, wherein c is a number from 1 to 3, R 1, R 2, and R 3 is -F, R 4 is -CF 3 , d is a number from 1 to 3, and R 5 is -SO 3 M, but is not limited thereto.

한편, 상기 저-표면 에너지 물질은 하기 화학식 10으로 표시되는 불화 실란계 물질일 수 있다:The low-surface energy material may be a fluorinated silane-based material represented by the following formula (10)

<화학식 10>&Lt; Formula 10 >

X-Mf n-Mh m-Ma r-(G)p XM f n -M h m -M a r - (G) p

상기 화학식 10 중,In the formula (10)

X는 말단기이고;X is a terminal group;

Mf는 퍼플루오로폴리에테르 알코올, 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트 반응성-비불소화 모노머의 축합 반응으로부터 수득한 불화 모노머로부터 유래된 단위 또는 플루오르화 C1-C20알킬렌기를 나타내고;M f represents a unit derived from a fluorinated monomer obtained from the condensation reaction of a perfluoropolyether alcohol, a polyisocyanate and an isocyanate-reactive non-fluorinated monomer, or a fluorinated C 1 -C 20 alkylene group;

Mh는 비불소화 모노머로부터 유래된 단위를 나타내고;M h represents a unit derived from a non-fluorinated monomer;

Ma는 -Si(Y4)(Y5)(Y6)으로 표시되는 실릴기를 갖는 단위를 나타내고;M a represents a unit having a silyl group represented by -Si (Y 4 ) (Y 5 ) (Y 6 );

상기 Y4, Y5 및 Y6는 서로 독립적으로, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기 또는 가수분해성 치환기를 나타내고, 상기 Y4, Y5 및 Y6 중 적어도 하나는 상기 가수분해성 치환기이고; Y 4 , Y 5 and Y 6 independently represent a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 30 aryl group or a hydrolyzable substituent, and Y 4 , Y 5 and Y 6 is the hydrolyzable substituent;

G는 사슬전달제(chain transfer agent)의 잔기를 포함한 1가 유기 그룹이고;G is a monovalent organic group containing a residue of a chain transfer agent;

n은 1 내지 100의 수이고;n is a number from 1 to 100;

m은 0 내지 100의 수이고;m is a number from 0 to 100;

r은 0 내지 100의 수이고;r is a number from 0 to 100;

n+m+r은 적어도 2이고;n + m + r is at least 2;

p는 0 내지 10의 수이다.and p is a number of 0 to 10.

예를 들어, 상기 X는 할로겐 원자일 수 있고, 상기 Mf는 플루오르화 C1-C10알킬렌기일 수 있고, Mh는 C2-C10알킬렌기일 수 있고, 상기 Y4, Y5 및 Y6는 서로 독립적으로, 할로겐 원자(Br, Cl, F 등)일 수 있고, p는 0일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 10으로 표시되는 불화 실란계 물질은 CF3CH2CH2SiCl3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, X may be a halogen atom, M f may be a fluorinated C 1 -C 10 alkylene group, M h may be a C 2 -C 10 alkylene group, and Y 4 , Y 5 And Y &lt; 6 &gt; independently of each other may be a halogen atom (Br, Cl, F, etc.), and p may be 0. For example, the fluorinated silane-based material represented by Formula 10 may be CF 3 CH 2 CH 2 SiCl 3 , but is not limited thereto.

상기 화학식 10으로 표시되는 불화 실란계 물질에 대한 상세한 설명은 미국특허 제7728098에 기술되어 있으며, 이는 참조되어 본 명세서에 통합된다.A detailed description of the fluorinated silane-based material represented by Formula 10 is described in U.S. Patent No. 7728098, which is incorporated herein by reference.

예를 들어, 상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리스티렌, 술폰화된 폴리스티렌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 셀프-도핑 전도성 고분자, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 유도체는 각종 술폰산 등을 더 포함할 수 있음을 의미할 수 있다.For example, the conductive polymer may be a polythiophene, a polyaniline, a polypyrrole, a polystyrene, a sulfonated polystyrene, a poly (3,4-ethylenedioxythiophene), a self-doped conductive polymer, a derivative thereof, . The derivative may mean that it may further include various sulfonic acids and the like.

예를 들어, 상기 전도성 고분자는 Pani:DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid: 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산, 하기 화학식 참조), PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트), 하기 화학식 참조), Pani:CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI:PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the conductive polymer may be selected from the group consisting of Pani: DBSA (polyaniline / dodecylbenzenesulfonic acid: polyaniline / dodecylbenzenesulfonic acid, see Chemical Formula), PEDOT: PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Polyaniline / camphor sulfonicacid) or PANI: PSS (polyaniline) / poly (4-ethylenediaminetetrafluoroethylene) styrenesulfonate): polyaniline) / poly (4-styrenesulfonate)), and the like, but the present invention is not limited thereto.

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Pani:DBSA PEDOT:PSS                 Pani: DBSA PEDOT: PSS

상기 R은 H 또는 C1-C10알킬기일 수 있다.The R may be H or a C1-C10 alkyl group.

상기 셀프-도핑 전도성 고분자는 중합도 10 내지 10,000,000을 가질 수 있고, 하기 화학식 100으로 표시되는 반복단위를 가질 수 있다:The self-doped conducting polymer may have a degree of polymerization of 10 to 10,000,000 and may have a repeating unit represented by the following formula (100): &lt; EMI ID =

<화학식 100>(100)

Figure 112013018512814-pat00006
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상기 화학식 100에서, 0<m<10,000,000, 0<n<10,000,000, 0≤a≤20, 0≤b≤20이고;In the formula (100), 0 <m <10,000,000, 0 <n <10,000,000, 0? A? 20, 0? B?

R1, R2, R3, R'1, R'2, R'3 및 R'4 중 적어도 하나는 이온기를 포함하고 있으며, A, B, A', B'는, 각각 독립적으로, C, Si, Ge, Sn, 또는 Pb에서 선택되고;At least one of R 1 , R 2 , R 3 , R ' 1 , R' 2 , R ' 3 and R' 4 contains an ionic group; A, B, A 'and B' , Si, Ge, Sn, or Pb;

R1, R2, R3, R'1, R'2, R'3 및 R'4는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C5-C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬에스테르기, 및 치환 또는 C6-C30의 비치환된 아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 화학식 중의 탄소에, 선택적으로 수소 또는 할로겐 원소가 결합하고;Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R ' 1 , R' 2 , R ' 3 and R' 4 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, nitro, substituted or unsubstituted amino, cyano, A substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 30 aryl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 30 arylalkyl group, the unsubstituted C 6 -C 30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 30 ring C 2 hetero aryloxy -C 30, a substituted or unsubstituted C 5 -C 30 of a cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C 5 -C 30 hetero cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkyl ester group, and a substituted or is selected from the group consisting of a C 6 aryl ring of the ester -C 30 Beach, the carbon in the formula, and optionally hydrogen or to Gen element is coupled to;

R4는 공액계 전도성 고분자 사슬로 이루어지고;R 4 is a conjugated conductive polymer chain;

X 및 X'는, 각각 독립적으로 단순 결합, O, S, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 사이클로알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 C5-C30의 헤테로사이클로알킬렌기 아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 화학식 중의 탄소에, 선택적으로 수소 또는 할로겐 원소가 결합할 수 있다.X and X 'are each independently a single bond, O, S, a substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C 6 Substituted or unsubstituted C 6 -C 30 arylalkylene group, substituted or unsubstituted C 6 -C 30 arylalkylene group, substituted or unsubstituted C 2 -C 30 heteroarylene group, substituted or unsubstituted C 2 -C 30 heteroarylalkyl a group, a substituted or non-substituted cycloalkyl group of the unsubstituted C 5 -C 20, and substituted or carbon in the beach is selected from the group consisting of a heterocycloalkyl group of the aryl ester-substituted C 5 -C 30, the formula, optionally Hydrogen or a halogen element may be bonded.

예를 들어, 상기 이온기가 PO3 2 -, SO3 -, COO-, I-, CH3COO-으로 이루어진 군에서 선택된 음이온기 및 Na+, K+, Li+, Mg+2, Zn+2, Al+3 중에서 선택된 금속 이온, H+, NH4 +, CH3(-CH2-)nO+ (n은 1 내지 50 의 자연수) 중에서 선택된 유기 이온으로 이루어진 군에서 선택되고 상기 음이온기와 짝을 이루는 양이온기를 포함할 수 있다.For example, the ionic group is PO 3 2 -, SO 3 - , COO -, I -, CH 3 COO - group and anion group Na +, selected from the consisting of K +, Li +, Mg +2 , Zn +2 , And Al +3 , and an organic ion selected from the group consisting of H + , NH 4 + , CH 3 (-CH 2 -) n O + (n is a natural number of 1 to 50) &Lt; / RTI &gt;

예를 들어, 상기 화학식 100의 셀프-도핑 전도성 고분자에서 R1, R2, R3, R'1, R'2, R'3 및 R'4 중에서 각각 적어도 하나 이상은 불소이거나 불소로 치환된 기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R ' 1 , R' 2 , R ' 3 and R' 4 in the self-doped conducting polymer of Formula 100 is fluorine or is substituted with fluorine But is not limited thereto.

상기 전도성 고분자의 예를 들어, 상기 전도성 고분자의 구체예는 하기와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다:Specific examples of the conductive polymer include, but are not limited to, the following:

<고분자 1 (PEDOT:PSS)> <고분자 2 (PANI:DBSA)>&Lt; Polymer 1 (PEDOT: PSS) > < Polymer 2 (PANI: DBSA) >

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<고분자 3> <고분자 4(PSS-g-PANI)>&Lt; Polymer 3 > < Polymer 4 (PSS-g-PANI) >

Figure 112013018512814-pat00009
Figure 112013018512814-pat00010
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<고분자 5> <고분자 6>&Lt; Polymer 5 > < Polymer 6 >

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<고분자 7> <고분자 8><Polymer 7> <Polymer 8>

Figure 112013018512814-pat00013
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<고분자 9(PANI:PSS)> <고분자 10><Polymer 9 (PANI: PSS)> <Polymer 10>

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Figure 112013018512814-pat00016
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<고분자 11> <고분자 12>&Lt; Polymer 11 > < Polymer 12 >

Figure 112013018512814-pat00017
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<고분자 13> <고분자 14>&Lt; Polymer 13 > < Polymer 14 >

Figure 112013018512814-pat00019
Figure 112013018512814-pat00020
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<고분자 15> <고분자 16>&Lt; Polymer 15 > < Polymer 16 >

Figure 112013018512814-pat00021
Figure 112013018512814-pat00022
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<고분자 17> <고분자 18>&Lt; Polymer 17 > < Polymer 18 >

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<고분자 19> <고분자 20>&Lt; Polymer 19 > < Polymer 20 >

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<고분자 21> <고분자 22>&Lt; Polymer 21 > < Polymer 22 >

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<고분자 23> <고분자 24>&Lt; Polymer 23 > < Polymer 24 >

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<고분자 25> <Polymer 25>

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본 명세서 중 비치환된 알킬기의 구체적인 예로는 직쇄형 또는 분지형으로서 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R"), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미디노기, 히드라진, 또는 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 할로겐화된 알킬기, C1-C20의 알케닐기, C1-C20의 알키닐기, C1-C20의 헤테로알킬기, C6-C20의 아릴기, C6-C20의 아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴기, 또는 C6-C20의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.Specific examples of the unsubstituted alkyl groups in the present specification include linear or branched alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, iso-amyl and hexyl. The at least one hydrogen atom contained may be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group (-NH 2 , -NH (R), -N (R ' R "is independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms with each other), an amidino group, hydrazine, hydrazone or jongi, a carboxyl group, a sulfonic acid group, phosphoric acid group, a halogenated alkyl group of C 1 -C 20 alkyl, C 1 -C 20 a, A C 1 -C 20 alkenyl group, a C 1 -C 20 alkynyl group, a C 1 -C 20 heteroalkyl group, a C 6 -C 20 aryl group, a C 6 -C 20 arylalkyl group, a C 6 -C 20 Or a C 6 -C 20 heteroarylalkyl group.

본 명세서 중 헤테로알킬기는, 상기 알킬기의 주쇄 중의 탄소원자 중 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소원자가 산소원자, 황원자, 질소원자, 인원자 등과 같은 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.The heteroalkyl group in the present specification means that at least one, preferably 1 to 5 carbon atoms in the main chain of the alkyl group is substituted with a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom and the like.

본 명세서 중 아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 카보사이클 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다. 아릴기의 구체적인 예로는 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.Aryl groups in this specification refer to carbocyclic aromatic systems comprising at least one aromatic ring, which rings may be attached together or fused together by a pendant method. Specific examples of the aryl group include an aromatic group such as phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl and the like, and at least one hydrogen atom of the aryl group may be substituted with the same substituent as the alkyl group.

본 명세서 중 헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 C인 고리원자수 5 내지 30의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합 (fused)될 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.As used herein, the heteroaryl group means a ring aromatic system having 5 to 30 ring atoms, with 1, 2 or 3 heteroatoms selected from N, O, P or S and the remaining ring atoms C, Or they can be fused together. And at least one hydrogen atom of the heteroaryl group may be substituted with the same substituent as the alkyl group.

본 명세서 중 알콕시기는 라디칼 -O-알킬을 말하고, 이때 알킬은 위에서 정의된 바와 같다. 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.The alkoxy group in the present specification refers to a radical -O-alkyl, wherein alkyl is as defined above. Specific examples include methoxy, ethoxy, propoxy, isobutyloxy, sec-butyloxy, pentyloxy, iso-amyloxy, hexyloxy and the like. At least one hydrogen atom of the alkoxy group May be substituted with the same substituent as the case.

본 발명에서 사용되는 치환기인 헤테로알콕시기는 1개 이상의 헤테로 원자 예를 들어 산소, 황 또는 질소가 알킬 사슬 내에 존재할 수 있다는 것을 제외하면 본질적으로 상기 알콕시의 의미를 가지며, 예를 들면 CH3CH2OCH2CH2O-, C4H9OCH2CH2OCH2CH2O- 및 CH3O(CH2CH2O)nH 등이다.If the group is a substituent of heterocyclic alkoxy used in the present invention contains one or more heteroatoms, for example, except that oxygen, sulfur or nitrogen may be present in the alkyl chain essentially has the meaning of said alkoxy, for example, CH 3 CH 2 OCH 2 CH 2 O-, C 4 H 9 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 O-, and CH 3 O (CH 2 CH 2 O) n H.

본 명세서 중 아릴알킬기는 상기 정의된 바와 같은 아릴기에서 수소원자중 일부가 저급알킬, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필 등과 같은 라디칼로 치환된 것을 의미한다. 예를 들어 벤질, 페닐에틸 등이 있다. 상기 아릴알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.As used herein, an arylalkyl group means that in the aryl group as defined above, some of the hydrogen atoms are replaced by a radical such as lower alkyl, such as methyl, ethyl, propyl, and the like. For example, benzyl, phenylethyl and the like. At least one hydrogen atom of the arylalkyl group may be substituted with the same substituent as the alkyl group.

본 명세서 중 헤테로아릴알킬기는 헤테로아릴기의 수소 원자 일부가 저급 알킬기로 치환된 것을 의미하며, 헤테로아릴알킬기중 헤테로아릴에 대한 정의는 상술한 바와 같다. 상기 헤테로아릴알킬기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.In the present specification, the heteroarylalkyl group means that a part of the hydrogen atoms of the heteroaryl group is substituted with a lower alkyl group, and the definition of heteroaryl in the heteroarylalkyl group is as described above. At least one hydrogen atom of the heteroarylalkyl group may be substituted with the same substituent as the alkyl group.

본 명세서 중 아릴옥시기는 라디칼 -O-아릴을 말하고, 이때 아릴은 위에서 정의된 바와 같다. 구체적인 예로서 페녹시, 나프톡시, 안트라세닐옥시, 페난트레닐옥시, 플루오레닐옥시, 인데닐옥시 등이 있고, 아릴옥시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.The aryloxy group in this specification refers to a radical -O-aryl, wherein aryl is as defined above. Specific examples thereof include phenoxy, naphthoxy, anthracenyloxy, phenanthrenyloxy, fluorenyloxy, indenyloxy and the like. At least one hydrogen atom of the aryloxy group may be substituted with the same substituent as the alkyl group Do.

본 명세서 중 헤테로아릴옥시기는 라디칼 -O-헤테로아릴을 말하며, 이때 헤테로아릴은 위에서 정의된 바와 같다.The heteroaryloxy group in this specification refers to a radical -O-heteroaryl, wherein the heteroaryl is as defined above.

본 명세서 중 헤테로아릴옥시기의 구체적인 예로서, 벤질옥시, 페닐에틸옥시기 등이 있고, 헤테로아릴옥시기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.In the present specification, specific examples of the heteroaryloxy group include benzyloxy, phenylethyloxy and the like, and at least one hydrogen atom of the heteroaryloxy group may be substituted with the same substituent as the alkyl group.

본 명세서 중 사이클로알킬기는 탄소원자수 5 내지 30의 1가 모노사이클릭 시스템을 의미한다. 상기 사이클로알킬기 중 적어도 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.In the present specification, the cycloalkyl group means a monovalent monocyclic system having 5 to 30 carbon atoms. At least one hydrogen atom in the cycloalkyl group may be substituted with a substituent similar to that of the alkyl group.

본 명세서 중 헤테로사이클로알킬기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 C인 고리원자수 5 내지 30의 1가 모노사이클릭 시스템을 의미한다. 상기 사이클로알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.As used herein, a heterocycloalkyl group refers to a monovalent monocyclic system of 5 to 30 ring atoms, wherein the ring atom contains C, 1, 2 or 3 heteroatoms selected from N, O, P or S, At least one hydrogen atom of the cycloalkyl group may be substituted with the same substituent as the alkyl group.

본 명세서 중 알킬에스테르기는 알킬기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 이때 알킬기는 상기 정의한 바와 같다.In the present specification, the alkyl ester group means a functional group having an alkyl group and an ester group bonded thereto, wherein the alkyl group is as defined above.

본 명세서 중 헤테로알킬에스테르기는 헤테로알킬기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 상기 헤테로알킬기는 상기 정의한 바와 같다.In the present specification, a heteroalkyl ester group means a functional group having a heteroalkyl group and an ester group bonded thereto, and the heteroalkyl group is as defined above.

본 명세서 중 아릴에스테르기는 아릴기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 이때 아릴기는 상기 정의한 바와 같다.In the present specification, an aryl ester group means a functional group having an aryl group and an ester group bonded thereto, wherein the aryl group is as defined above.

본 명세서 중 헤테로아릴에스테르기는 헤테로아릴기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 이때 헤테로아릴기는 상기에서 정의한 바와 같다.In the present specification, the heteroaryl ester group means a functional group in which a heteroaryl group and an ester group are bonded, wherein the heteroaryl group is as defined above.

본 발명에서 사용되는 아미노기는 -NH2, -NH(R) 또는 -N(R')(R")을 의미하며, R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.The amino group used in the present invention is -NH 2 , -NH (R) or -N (R ') (R "), and R' and R" are independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

본 명세서 중 할로겐은 불소, 염소, 브롬, 요오드, 또는 아스타틴이며, 이들 중에서 불소가 특히 바람직하다.In the present specification, halogen is fluorine, chlorine, bromine, iodine, or astatine, of which fluorine is particularly preferred.

상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)의 일함수-제어층(230) 중 저-표면 에너지 물질의 총 농도는 상기 전도성 고분자 100중량부 당 10중량부 내지 500중량부, 예를 들면, 20중량부 내지 400중량부일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 저-표면 에너지 물질의 함량이 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 일함수-제어층(230)은 제2면(230B)은 높은 일함수를 가질 수 있다. The total concentration of the low-surface energy material in the work-function layer 230 of the first electrode 1, which is the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film, is in the range of from 10 parts by weight to 500 parts per 100 parts by weight of the conductive polymer For example, 20 parts by weight to 400 parts by weight, but is not limited thereto. If the content of the low-surface energy material satisfies the above-described range, the work-function-control layer 230 can have a high work function on the second surface 230B.

상기 전도도-제어층(220)은 제1전극(1)의 전도도, 광학적 투명성 및 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다. The conductivity-controlling layer 220 serves to improve the conductivity, optical transparency, and mechanical strength of the first electrode 1.

상기 전도도-제어층(220)은 상기 일함수-제어층(230)의 제1면(230A)와 접촉되어 있다. The conductivity-control layer 220 is in contact with the first surface 230A of the work function-control layer 230. The conductivity-

상기 전도도-제어층(220)은, 금속산화물전극을 대체할 수 있으면서 구부림 안정성(bending stability)가 우수한 전도성 고분자, 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화 그라펜 (reduced graphene oxide), 금속 나노와이어, 금속 그리드 (metal grid), 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 저-표면 에너지 물질은 비포함한다. The conductivity-controlling layer 220 may be formed of a conductive polymer, metal carbon nanotubes, graphene, reduced graphene oxide, metal nano-particles, or the like, which can replace the metal oxide electrode and have excellent bending stability. A metal grid, a semiconductor nanowire, and a metal nano dot, wherein the low-surface energy material is not included.

상기 전도도-제어층(220)에 포함될 수 있는 전도성 고분자는 상기 일함수-제어층(230)에 포함될 수 있는 전도성 고분자 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The conductive polymer that can be included in the conductivity-controlling layer 220 may be selected from among the conductive polymers included in the work function-controlling layer 230, but the present invention is not limited thereto.

상기 전도도-제어층(220)에 포함되어 있는 전도성 고분자는 상기 일함수-제어층(230)에 포함되어 있는 전도성 고분자와 동일하거나 상이할 수 있다. The conductive polymer included in the conductivity-controlling layer 220 may be the same as or different from the conductive polymer contained in the work function-controlling layer 230.

일 구현예에 따르면, 상기 전도도-제어층(220)에 포함되어 있는 전도성 고분자는 상기 일함수-제어층(230)에 포함되어 있는 전도성 고분자와 동일하다. According to one embodiment, the conductive polymer included in the conductivity-controlling layer 220 is the same as the conductive polymer included in the work-function-controlling layer 230.

상기 금속성 탄소나노튜브는 정제된 금속성 탄소 나노 튜브 그 자체 물질이거나 탄소나노튜브의 내벽 및/또는 외벽에 금속 입자(예를 들면, Ag, Au, Cu, Pt 입자 등)이 부착되어 있는 탄소나노튜브일 수 있다.The metallic carbon nanotube may be a purified metallic carbon nanotube itself or a carbon nanotube having metal particles (for example, Ag, Au, Cu, Pt particles, etc.) attached to the inner wall and / Lt; / RTI &gt;

상기 그라펜은 약 0.34 nm 두께를 갖는 그라펜 단일층, 2 내지 10개의 그라펜 단일층이 적층된 구조를 갖는 수층 그라펜(a few layer graphene) 또는 상기 수층 그라펜보다는 많은 수의 그라펜 단일층이 적층된 구조를 갖는 그라펜 다중층 구조를 가질 수 있다. The graphene may be a graphene monolayer having a thickness of about 0.34 nm, a few layer graphene having a laminated structure of 2 to 10 graphene monolayers, or a graphene single layer having a larger number of graphenes than the water- Layer may have a multi-layer structure of graphene having a laminated structure.

상기 금속 나노와이어 및 반도체 나노와이어는 예를 들면, Ag, Au, Cu, Pt NiSix (Nickel Silicide) 나노와이어 및 이들 중 2 이상의 복합체(composite, 예를 들면, 합금 또는 코어-쉘(core-shell) 구조체 등) 나노와이어 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The metal nanowires and the semiconductor nanowires can be, for example, Ag, Au, Cu, Pt NiSi x (Nickel Silicide) nanowires, and composites of two or more of the same, such as alloys or core- ) Structures, etc.) nanowires, but are not limited thereto.

또는, 상기 반도체 나노와이어는 Si, Ge, B 또는 N으로 도핑된 Si 나노와이어, B 또는 N으로 도핑된 Ge 나노와이어 및 이들 중 2 이상의 복합체(예를 들면, 합금 또는 코어-쉘 구조체 등) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Alternatively, the semiconductor nanowires may be Si nanowires doped with Si, Ge, B or N, Ge nanowires doped with B or N, and complexes of two or more of them (e.g., alloys or core-shell structures) But is not limited thereto.

상기 금속 나노와이어 및 반도체 나노와이어의 직경은 5 nm 내지 100 nm 이하일 수 있으며, 길이는 500 nm 내지 100 ㎛일 수 있는데, 이는 상기 금속 나노와이어 및 반도체 나노와이어의 제조 방법에 따라, 다양하게 선택될 수 있다.The diameter of the metal nanowire and the semiconductor nanowire may be 5 nm to 100 nm or less and the length may be 500 nm to 100 μm depending on the method of manufacturing the metal nanowire and the semiconductor nanowire .

상기 금속 그리드는 Ag, Au, Cu, Al, Pt 및 이들의 합금을 이용해 서로 교차하는 그물 모양의 금속 선을 형성한 것이며 선폭 100 nm 내지 100 ㎛의 선폭을 가지도록 할 수 있으며 길이는 제한을 받지 않는다. 상기 금속 그리드는 기판위에 돌출되도록 형성할 수 있거나 기판안에 삽입하여 함몰형으로 형성할 수 있다.The metal grid may be formed of metal wires intersecting each other by using Ag, Au, Cu, Al, Pt, or an alloy thereof, and may have a line width of 100 nm to 100 탆, Do not. The metal grid may be formed to protrude from the substrate, or may be embedded in the substrate to form a recess.

상기 금속 나노점은 Ag, Au, Cu, Pt 및 이들 중 2 이상의 복합체(예를 들면, 합금 또는 코어-쉘 구조체 등) 나노점 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The metal nano dots may be selected from Ag, Au, Cu, Pt, and nano dots of two or more complexes (for example, an alloy or a core-shell structure), but are not limited thereto.

상기 금속 나노와이어, 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 표면에는 -S(Z100) 및 -Si(Z101)(Z102)(Z103)으로 표시되는 적어도 하나의 모이어티(여기서, 상기 Z100, Z101, Z102, 및 Z103는 서로 독립적으로, 수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기임)가 결합되어 있을 수 있다. 상기 -S(Z100) 및 -Si(Z101)(Z102)(Z103)으로 표시되는 적어도 하나의 모이어티는 자기-조립(self-assembled) 모이어티로서, 상기 모이어티를 통하여 금속 나노와이어, 반도체 나노와이어 및 금속 나노점들끼리의 결합 또는 금속 나노와이어, 반도체 나노와이어 및 금속 나노점과 기판(210)과의 결합력 등이 강화될 수 있는 바, 이로써, 전기적 특성 및 기계적 강도가 보다 향상된 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)을 제조할 수 있다.The metal nanowires, the surface of the semiconductor nano-wire and nano-metal point, -S (Z 100) and -Si (Z 101) (Z 102 ) at least one moiety represented by (Z 103) (here, the Z 100, Z 101 , Z 102 and Z 103 are independently of each other hydrogen, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group or a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkoxy group) . The -S (Z 100) and -Si (Z 101) (Z 102 ) (Z 103) with at least one moiety represented a self-assembly (self-assembled) as a moiety, the metal nano via the moiety The bonding strength between the wire, the semiconductor nanowire and the metal nano dots, or the bonding force between the metal nanowire, the semiconductor nanowire, and the metal nano dots and the substrate 210 can be enhanced. As a result, It is possible to produce the first electrode 1 which is an improved high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film.

상기 전도도-제어층(220)은 금속 산화물 전극을 대체할 수 있으면서 구부림 안정성(bending stability)이 우수한 i) 전도성 고분자 및 ii) 상기 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화 그라펜 (reduced graphene oxide), 금속 나노와이어, 금속 그리드 (metal grid), 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때, 전도도-제어층(220)은 전도성 고분자를 매트릭스로서 포함하고, 상기 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 금속 나노와이어, 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나는 상기 매트릭스 전체에 균일하게 분포되어 있거나, 특정 영역에 불균일하게 분포될 수 있다. The conductivity-control layer 220 can be a metal oxide electrode, i) a conductive polymer that is superior in bending stability, and ii) a metal-carbon nanotube, a graphene, a reduced graphene oxide ), Metal nanowires, metal grids, semiconductor nanowires, and metal nano dots. At this time, the conductivity-controlling layer 220 includes a conductive polymer as a matrix, and at least one of the metallic carbon nanotube, graphene, metal nanowire, semiconductor nanowire, and metal nano-dot is uniformly distributed over the matrix Or may be non-uniformly distributed in a specific region.

상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)을 투명 전극으로 활용할 경우, 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)의 일함수-제어층(230)의 두께는 10nm 내지 500nm, 예를 들면, 20nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 일함수-제어층(230)의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 우수한 일함수 특성, 투과도 및 플렉서블 특성을 제공할 수 있다. When the first electrode 1, which is a high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film, is used as a transparent electrode, the work function of the first electrode 1 as the high-work function and high- The thickness of layer 230 may be between 10 nm and 500 nm, for example between 20 and 200 nm. When the thickness of the work function-control layer 230 satisfies the above-described range, excellent work function characteristics, transmittance and flexible characteristics can be provided.

상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)의 전도도는, 1 S/cm 이상(상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)의 두께가 100nm일 경우)일 수 있다. The conductivity of the first electrode 1, which is a high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film, is 1 S / cm or more (the thickness of the first electrode 1, which is the high-work function and high- Is 100 nm).

상술한 바와 같은 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막인 제1전극(1)은, 기판(210) 상에 전도도-제어층(220)을 형성한 후, 상기 전도도-제어층(220) 상에 상기 전도성 물질, 저-표면 에너지 물질 및 제1용매를 포함한 혼합물을 제공한 다음, 이를 열처리하여 일함수-제어층(230)을 형성함으로써, 형성할 수 있다. The first electrode 1, which is a high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film as described above, may be formed by forming a conductivity-control layer 220 on a substrate 210, By providing a mixture containing the conductive material, the low-surface energy material, and the first solvent on the substrate and then forming the work function-controlling layer 230 by heat treatment.

먼저, 기판(210)으로서, 통상적인 반도체 공정에서 사용되는 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 유리, 사파이어, 실리콘, 실리콘 산화물, 금속 호일(metal foil, 예를 들면, 구리 호일 및 알루미늄 호일), 및 steel 기판 (예를 들면, 스테인레스 스틸(stainless steel) 등), 금속 산화물, 고분자 기판(polymer substrate) 및 이들 중 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물의 예로는, 알루미늄 산화물, 몰리브덴 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물 및 인듐주석 산화물 등을 들 수 있고, 상기 고분자 기판의 예로는, 켑톤 호일, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethylene napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.First, as the substrate 210, a substrate used in a conventional semiconductor process can be used. For example, the substrate may be a substrate, such as glass, sapphire, silicon, silicon oxide, metal foil (e.g., copper foil and aluminum foil), and a steel substrate (e.g., stainless steel) Metal oxides, polymer substrates, and combinations of two or more thereof. Examples of the metal oxide include aluminum oxide, molybdenum oxide, indium oxide, tin oxide, and indium tin oxide. Examples of the polymer substrate include a polytetrafluoroethylene (PTP), a polyethersulfone (PES) (PAR, polyacrylate), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN), polyethyleneterephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate but are not limited to, polyallylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (TAC), and cellulose acetate propinonate (CAP).

예를 들어, 상기 기판(210)은 상술한 바와 같은 고분자 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the substrate 210 may be a polymer substrate as described above, but is not limited thereto.

이어서, 상기 기판(210) 상에 전도도-제어층(220)를 형성한다. Then, a conductivity-control layer 220 is formed on the substrate 210.

일 구현예에 따르면, 상기 기판(210) 상에 스핀코팅법, 캐스트법, 캐스트법, 량뮤어-블로젯 (LB, Langmuir-Blodgett 법), 잉크젯 프린팅법 (ink-jet printing), 노즐 프린팅법(nozzle printing), 슬롯 다이 코팅법 (slot-die coating), 닥터 블레이드 코팅법(doctor blade coating), 스크린 프린팅법(screen printing), 딥 코팅법 (dip coating), 그래비어 프린팅법(gravure printing), 리버스 오프셋 프린팅법(reverse-offset printing), 물리적 전사법 (physical transfer method), 스프레이 코팅법(spray coating), 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 열증착(thermal evaporation method) 등을 이용하여, 상기 전도성 고분자, 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화그라펜, 금속 나노와이어, 금속 그리드, 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나를 직접 제공함으로써, 전도도-제어층을 형성할 수 있다. According to one embodiment, on the substrate 210, a method such as a spin coating method, a casting method, a casting method, an amount Muray-Blodgett method (LB), an ink-jet printing method, such as nozzle printing, slot-die coating, doctor blade coating, screen printing, dip coating, gravure printing, Reverse-offset printing, physical transfer method, spray coating, chemical vapor deposition, thermal evaporation method, or the like, The conductivity-controlling layer can be formed by directly providing at least one of the conductive polymer, the metallic carbon nanotube, the graphene, the reduced oxidized graphene, the metal nanowire, the metal grid, the semiconductor nanowire and the metal nano dots.

다른 구현예에 따르면, 상기 전도도-제어층(220)은 i) 전도성 고분자, 금속성 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화그라펜, 금속 나노와이어, 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중 적어도 하나와 ii) 제2용매를 포함한 혼합물을 기판위에 도포한 후, 이를 열처리하여 제2용매를 제거함으로써, 형성할 수 있다. 상기 제2용매의 예로서 후술하는 제1용매의 예를 참조한다. According to another embodiment, the conductivity-controlling layer 220 comprises at least one of: i) a conductive polymer, a metallic carbon nanotube, graphene, reduced graphene, a metal nanowire, a semiconductor nanowire, and a metal nano- ), A mixture containing the second solvent is coated on the substrate, and the second solvent is removed by heat treatment. As an example of the second solvent, an example of a first solvent to be described later is referred to.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 전도도-제어층(220)이 그라펜을 포함할 수 경우, 그라펜 시트를 상기 기판(210) 상에 물리적으로 전사시킴으로써 형성할 수 있다. According to another embodiment, the conductive-control layer 220 may be formed by physically transferring the graphene sheet onto the substrate 210 when the conductive-control layer 220 may include graphene.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 전도도-제어층(220)이 금속성 탄소나노튜브를 포함할 경우, 상기 기판(210) 상에 금속성 탄소나노튜브를 성장시키거나 용매에 분산된 탄소 나노튜브를 용액기반한 프린팅법 (예: 스프레이 코팅법, 스핀코팅법, 딥코팅법, 그래비어 코팅법, 리버스 오프셋 코팅법, 스크린 프린팅법, 슬롯-다이 코팅법)에 의하여 제공한 후, 용매를 제거함으로써, 형성할 수 있다. According to another embodiment, when the conductivity-controlling layer 220 includes metallic carbon nanotubes, the metallic carbon nanotubes may be grown on the substrate 210, or the carbon nanotubes dispersed in the solvent may be solution- For example, by a printing method (e.g., a spray coating method, a spin coating method, a dip coating method, a gravure coating method, a reverse offset coating method, a screen printing method, a slot-die coating method) .

또 다른 구현예에 따르면, 상기 전도도-제어층(220)이 금속성 그리드를 포함할 경우, 상기 기판(210) 상에 금속을 진공 증착하여 금속막을 형성한 후 포토리쏘그라피로 여러가지 그물망 모양으로 패턴닝을 하거나 금속 전구체 혹은 금속입자를 용매에 분산시켜 프린팅법 (예: 스프레이 코팅법, 스핀코팅법, 딥코팅법, 그래비어 코팅법, 리버스 오프셋 코팅법, 스크린 프린팅법, 슬롯-다이 코팅법)에 의해서 전도도-제어층(220)을 형성할 수 있다. According to another embodiment, when the conductivity-control layer 220 includes a metallic grid, a metal layer is formed on the substrate 210 by vacuum deposition of metal, and patterned in various mesh patterns by photolithography. (E.g., spray coating, spin coating, dip coating, gravure coating, reverse offset coating, screen printing, slot-die coating), or by dispersing a metal precursor or metal particles in a solvent The conductivity-control layer 220 can be formed.

이어서, 전도도-제어층(220) 상에 상술한 바와 같은 전도성 물질, 저-표면 에너지 물질 및 제1용매를 포함한 혼합물을 제공한다. 상기 전도성 물질 및 저-표면 에너지 물질에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 상기 제1용매는 상기 전도성 물질 및 저-표면 에너지 물질과 혼화성이 있으면서, 가열 등에 의하여 제거가 용이한 용매일 수 있다. 상기 제1용매는 극성 용매일 수 있는데, 예를 들면, 물, 알코올(메탄올, 에탄올, n-프로판올, 2-프로판올, n-부탄올 등), 포름산(formic acid), 니트로메탄(nitromethane), 아세트산(acetaic acid), 에틸렌 클리콜 (ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 노말 메틸 피로리돈 (NMP, n-Methyl-2-Pyrrolidone), N-디메틸 아세트아미드(N. N-dimethylacetamide), 디메틸포름아마이드(DMF, dimethylformamide), 디메틸설폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide), 테트라히드로퓨란(THF, tetrahydrofuran), 에틸아세테이트(EtOAc, ethyl acetate), 아세톤(acetone), 아세토니트릴(MeCN, acetonitrile) 등일 수 있다. 한편, 제1용매를 선택할 때 co-solvent를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1용매로서, 물과 알코올의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 혼합물에는 물과 알코올을 제외한 극성 유기 용매 (예: DMSO, glycerol, ethylene glycol)를 추가로 첨가할 수 있다. 상기 극성 유기 용매의 첨가량에 따라, 일함수-제어층(230)의 전도도도 조절될 수 있다. 이는 극성 유기 용매가 수용액 혹은 수분산 용액에 존재할 때 전도성 고분자의 응집(aggregation) 및 결정화(crystallization)을 향상시키기 때문일 수 있다. 첨가되는 극성 유기 용매의 양은 통상적으로 제1용매 100중량%당 1중량%에서 30중량%까지 사용할 수 있다.Next, a mixture containing the conductive material, low-surface energy material and the first solvent as described above is provided on the conductivity-controlling layer 220. The description of the conductive material and low-surface energy material is given above. The first solvent is miscible with the conductive material and the low-surface energy material, and can be easily removed by heating or the like. The first solvent can be a polar solvent, for example, water, alcohols (methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, etc.), formic acid, nitromethane, (N-methyl-2-pyrrolidone), N-dimethylacetamide (N-dimethylacetamide), dimethylformamide Dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), ethyl acetate (EtOAc), acetone, acetone, acetonitrile and the like. On the other hand, when selecting the first solvent, a co-solvent may be used. For example, as the first solvent, a mixture of water and an alcohol can be used. A polar organic solvent (e.g., DMSO, glycerol, ethylene glycol) other than water and alcohol may be further added to the mixture. Depending on the amount of the polar organic solvent added, the conductivity of the work function-controlling layer 230 can also be controlled. This may be because the polar organic solvent improves the aggregation and crystallization of the conductive polymer when it is present in an aqueous solution or an aqueous dispersion solution. The amount of the polar organic solvent to be added is usually from 1 to 30% by weight per 100% by weight of the first solvent.

상기 일함수-제어층(230)은 예를 들면, 전도성 고분자층 및 저-표면 에너지 물질층을 개별적으로 형성하는 것이 아니라, 상술한 바와 같은 전도성 고분자, 저-표면 에너지 물질 및 제1용매를 포함한 혼합물을 전도도-제어층(220) 상에 제공한 후, 이를 열처리하는 1회의 성막 공정에 의하여 형성될 수 있는 바(전도성 고분자와 저-표면 에너지 물질의 표면 에너지 차이로 인하여, 각 물질이 자가-배열되어 각각의 농도 구배를 형성하기 때문임), 제작 공정이 간단하다. 따라서, 제1전극(1)으로서, 상술한 바와 같은 전도도-제어층(220) 및 일함수-제어층(230)을 포함한 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막을 채용함으로써, 대면적 전자 소자를 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막은 종래의 ITO는 달리, 플렉서블 특성을 가지므로, 유기 태양 전지에 포함된 기판(210)으로서 플렉서블 기판을 채용한다면, 용이하게 플렉서블 유기 태양 전지를 구현할 수 있다. 상기 플렉서블 기판으로는 상술한 바와 같은 고분자 기판을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The work function-control layer 230 may be formed, for example, not by forming the conductive polymer layer and the low-surface energy material layer separately but by forming the conductive polymer layer, the low-surface energy material and the first solvent (The surface energy difference between the conductive polymer and the low-surface energy material, which can be formed by a single film-forming process in which the mixture is provided on the conductivity-controlling layer 220 and then heat- So that each concentration gradient is formed), and the manufacturing process is simple. Therefore, by employing the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film including the conductivity-control layer 220 and the work function-control layer 230 as described above as the first electrode 1, The device can be easily manufactured. In addition, since the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film have flexible characteristics in contrast to the conventional ITO, if a flexible substrate is employed as the substrate 210 included in the organic solar cell, the flexible organic solar cell Can be implemented. As the flexible substrate, a polymer substrate as described above can be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 광활성층(240)은 조사된 광으로부터 정공과 전자를 분리시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광활성층(240)은 전자 공여체 및 정공 수용체를 포함할 수 있다. 상기 광활성층(240)은 상기 전자 공여체 및 정공 수용체를 포함한 단일층이거나, 상기 전자 공여체를 포함한 층 및 상기 정공 수용체를 포함한 층을 포함한 복층(multiple layers)일 수 있는 등, 다양한 구조를 가질 수 있다.The photoactive layer 240 may include a material capable of separating holes and electrons from the irradiated light. For example, the photoactive layer 240 may include an electron donor and a hole acceptor. The photoactive layer 240 may have a variety of structures including a single layer including the electron donor and the hole acceptor or multiple layers including the layer including the electron donor and the layer including the hole acceptor .

상기 전자 공여체는 π-전자를 포함하는 p-형 전도성 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 전자 공여체의 예로는, P3HT(폴리(3-헥실티오펜), 폴리실록산 카르바졸, 폴리아닐린, 폴리에틸렌 옥사이드, (폴리(1-메톡시-4-(0-디스퍼스레드1)-2,5-페닐렌-비닐렌), MEH-PPV(폴리-[2-메톡시-5-(2'-에톡시헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌]: poly-[2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene]), MDMO-PPV(폴리[2-메톡시-5-3(3',7'-디메틸옥틸옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌]: poly[2-methoxy-5-3(3',7'-dimethyloctyloxy)-1-4-phenylene vinylene]), PFDTBT(폴리(2,7-(9,9-디옥틸)-플루오렌-alt-5,5-(4',7'-디-2-티에닐-2',1',3'-벤조티아디아졸): poly((2,7-(9,9-dioctyl)-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)), PCPDTBT(폴리[N'-0'-헵타데카닐-2,7-카바졸-alt-5,5-(4',7'-디-2-티에닐-2',1',3'-벤조티아졸), 폴리인돌, 폴리카르바졸, 폴리피리디아진, 폴리이소티아나프탈렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리비닐피리딘, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 폴리피리딘, CuPc(Copper Phthalocyanine), SubPc (subphthalocyanine), ClAlPc(Chloro-aluminum phthalocyanine), TAPC 이들의 유도체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 공여체의 구체예 중 2 이상의 조합(블렌드, 공중합체 등을 모두 포함함)의 사용도 물론 가능하다.The electron donor may include a p-type conductive high molecular material including a [pi] -electron. Examples of the electron donor include P3HT (poly (3-hexylthiophene), polysiloxane carbazole, polyaniline, polyethylene oxide, (poly (1-methoxy- Phenylene-vinylene), MEH-PPV (poly- [2-methoxy-5- (2'-ethoxyhexyloxy) - (2'-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene], MDMO-PPV (poly [2-methoxy-5- (3 ', 7'-dimethyloctyloxy) Phenylene vinylene]), PFDTBT (poly (2,7- (9,9-dioctyl) -fluorene] poly ((2,7- (9,9-dioctyl) -2,5-dihydro- -fluorene-alt-5,5- (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'- benzothiadiazole), PCPDTBT (poly [N'-O'-heptadecanyl- (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'- benzothiazole), polyindole, polycarbazole, Diazine, polyisothianaphthalene, polyphenylene sulfide, polyvinylpyridine, polythiophene, polyphosphate Examples of the electron donor include, but are not limited to, rhenylene, polypyridine, CuPc (Copper Phthalocyanine), SubPc (subphthalocyanine), ClAlPc (Chloro-aluminum phthalocyanine) It is of course also possible to use combinations (including blends, copolymers, etc.).

상기 정공 수용체로는, 전자 친화도가 큰 풀러렌(예를 들면, C60, C70, C74, C76, C78, C82, C84, C720, C860 등); 풀러렌 유도체(예를 들면, PCBM([6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester), C71-PCBM, C84-PCBM, bis-PCBM 등); 페릴렌(perylene); CdS, CdTe, CdSe, ZnO 등과 같은 나노 결정을 포함한 무기 반도체; 탄소나노튜브, 탄소나노로드 PBI(폴리벤지이미다졸), PTCBI(3,4,9,10 perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the hole receptor include fullerenes having a high electron affinity (for example, C60, C70, C74, C76, C78, C82, C84, C720, C860, etc.); Fullerene derivatives (for example, PCBM ([6,6] -phenyl-C61 butyric acid methyl ester), C71-PCBM, C84-PCBM, bis-PCBM and the like); Perylene; Inorganic semiconductor containing nanocrystals such as CdS, CdTe, CdSe, ZnO and the like; Carbon nanotubes, carbon nanorods PBI (polybenzimidazole), PTCBI (3,4,9,10 perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole), or mixtures thereof, but are not limited thereto.

예를 들어, 상기 광활성층(240)은 전자 공여체로서 P3HT와 정공 수용체로서 플러렌 유도체인 PCBM을 포함한 단일층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the photoactive layer 240 may be a single layer including P3HT as an electron donor and PCBM as a hole receptor, but is not limited thereto.

상기 광활성층(240)에 광 조사되며, 광 여기에 의하여 전자와 정공의 쌍인 엑시톤이 형성되고 이 엑시톤은 전자 공여체와 정공 수용체의 계면에서 전자 공여체와 정공 수용체 간의 전자 친화도의 차이에 의하여 전자와 정공으로 분리된다. The photoactive layer 240 is irradiated with light, and excitons, which are pairs of electrons and holes, are formed by photoexcitation. The excitons act on the electrons and holes due to the difference in electron affinity between the electron donor and the hole acceptor at the interface between the electron donor and the hole acceptor. And is separated into holes.

상기 유기 태양 전지는 정공 추출 버퍼층을 포함하지 않을 수 있다. 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT:PSS) 및 폴리아닐린:폴리(스티렌술포네이트)(PANI:PSS)와 같은 전도성 고분자 조성물로부터 형성된 종래의 정공 추출 버퍼층의 박막 전도도는 약 10-6 S/cm 내지 10-2 S/cm이다. 예를 들어서, CLEVIOUSTM P VP AI4083 (Heraeous사, 구 H.C. Starck 사)의 PEDOT:PSS는 10-3 S/cm의 전도도를 갖고, CLEVIOUSTM P VP CH8000 (Heraeous사, 구 H.C. Starck 사)의 PEDOT:PSS는 10-6 S/cm의 전도도를 갖는다. 그러나, 전도성 고분자가 전극 재료로 사용되기 위해서는 최소한 0.1 S/cm 이상의 전도도를 가져야 하므로, 종래의 정공 추출 버퍼층에 사용된 PEDOT:PSS 및 PANI:PSS 등을 전극 재료로 사용하는 것은 곤란하다. 또한, 본 발명의 0.1 S/cm 이상의 전도도를 갖는 전도성 고분자는 정공 추출 버퍼층 재료로 사용되기 곤란한데, 상기 전도성 고분자를 정공 추출 버퍼층 재료로 사용할 경우, 유기 발광 소자의 픽셀 사이의 크로스토크(crosstalk)가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 종래의 정공 추출 버퍼층 형성용 전도성 고분자는 전도도가 10-2 S/cm이하이고 기존의 ITO보다 높은 일함수를 가져서 정공 추출을 용이하게 하는 물질들 중에서 선택되어 왔다. 하지만, 본 발명의 고일함수 전극은 기존의 정공추출버퍼층 역할을 포함할 수 있으므로 추가적인 정공추출층을 필요로 하지 않을 수 있다.The organic solar cell may not include a hole extraction buffer layer. A conventional hole extraction buffer layer formed from a conductive polymer composition such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) and polyaniline: poly (styrenesulfonate) The thin film conductivity is about 10 -6 S / cm to 10 -2 S / cm. For example, PEDOT: PSS of CLEVIOUS TM P VP AI4083 (Heraeous, formerly HC Starck) has a conductivity of 10 -3 S / cm, and CEDVIOUS TM VP VP CH8000 (Heraeous, formerly HC Starck) : PSS has a conductivity of 10 -6 S / cm. However, it is difficult to use PEDOT: PSS and PANI: PSS used in the conventional hole extraction buffer layer as an electrode material because the conductive polymer must have a conductivity of at least 0.1 S / cm or more in order to be used as an electrode material. The conductive polymer having a conductivity of 0.1 S / cm or more of the present invention is difficult to be used as a hole extraction buffer layer material. When the conductive polymer is used as a hole extraction buffer layer material, crosstalk between pixels of the organic light- As shown in FIG. Therefore, the conventional conductive polymer for forming the hole extraction buffer layer has been selected from among materials which have a conductivity of 10 -2 S / cm or less and have a work function higher than that of the conventional ITO to facilitate hole extraction. However, since the high-function electrode of the present invention may include a conventional hole extraction buffer layer, an additional hole extraction layer may not be required.

상기 전자 수송 영역(250)은 전자 수송층과 전자 추출층을 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층은 광활성층(240)에서 생성된 전자를 제2전극(260)으로 수송하는 것을 도와주는 역할을 한다. The electron transport region 250 may include an electron transport layer and an electron extraction layer. The electron transport layer serves to help transport electrons generated in the photoactive layer 240 to the second electrode 260.

상기 전자 수송층은, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 (tris(8-hydroxyquinoline) aluminum : Alq3), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄 (Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium : Balq),, 비스(10-히드록시벤조 [h] 퀴놀리나토)베릴륨 (bis(10-hydroxybenzo [h] quinolinato)-beryllium : Bebq2), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : BCP), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : Bphen), 2,2',2"-(벤젠-1,3,5-트리일)-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸) ((2,2',2?-(benzene-1,3,5-triyl)- tris(1-phenyl-1H-benzimidazole : TPBI),, 3-(4-비페닐)-4-(페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸 (3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole : TAZ), 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸 (4-(naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole : NTAZ), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (2,9-bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : NBphen), 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-일)페닐)보란 (Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane : 3TPYMB), 페닐-디파이레닐포스핀 옥사이드 (Phenyl-dipyrenylphosphine oxide : POPy2), 3,3',5,5'-테트라[(m-피리딜)-펜-3-일]비페닐 (3,3',5,5'-tetra[(m-pyridyl)-phen-3-yl]biphenyl : BP4mPy), 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠 (1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene : TmPyPB), 1,3-비스[3,5-디(피리딘-3-일)페닐]벤젠 (1,3-bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene : BmPyPhB), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨 (Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium : Bepq2), , 디페닐비스(4-(피리딘-3-일)페닐)실란 (Diphenylbis(4-(pyridin-3-yl)phenyl)silane : DPPS) 및 1,3,5-트리(p-피리드-3-일-페닐)벤젠 (1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene : TpPyPB), 1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠 (1,3-bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene : Bpy-OXD), 6,6'-비스[5-(비페닐-4-일)-1,3,4-옥사디아조-2-일]-2,2'-비피리딜 (6,6'-bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl : BP-OXD-Bpy)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The electron transport layer is preferably a quinoline derivative, particularly tris (8-hydroxyquinoline) aluminum: Alq 3 , bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4- Bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) aluminum (Balq), bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) quinolinato-beryllium: Bebq 2 ), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) , 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (Bphen), 2,2 ', 2 "- (benzene-1,3,5-tri ) - tris (1-phenyl-1H-benzimidazole: TPBI), (2,2 ', 2' 4- (4-biphenyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,1- 2,4-triazole: TAZ), 4- (naphthalen-1-yl) -3,5-diphenyl-4H-1,2,4- -diphenyl-4H-1,2,4-triazole: NTAZ), 2, 9-bis (naphthalen-2-yl) -4,7-diphenyl-1,10-naphthalen-2-yl) -4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : NBphen), tris (2,4,6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl) phenyl) 3TPYMB), phenyl-dipyrenylphosphine oxide (POPy2), 3,3 ', 5,5'-tetra [(m-pyridyl) 3 ', 5,5'-tetra [(m-pyridyl) -phen-3-yl] biphenyl: BP4mPy), 1,3,5-tri [ 1,3,5-tri [(3-pyridyl) -phen-3-yl] benzene: TmPyPB), 1,3- -bis [3,5-di (pyridin-3-yl) phenyl] benzene: BmPyPhB, bis (10- hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium: Bepq2), diphenylbis (4- (pyridin-3-yl) phenyl) silane DPPS and 1,3,5- Pyrid-3-yl-phenyl) benzene: TpPyPB), 1,3-bis [2- (2,2'- 6-yl) -1,3,4-oxadiazo-5-yl] benzene (1,3-bis [2- (2,2'-bipyridine- oxadiazo-5-yl] benzene: Bpy-OXD), 6,6'-bis [5- (biphenyl- (Biphenyl-4-yl) -1,3,4-oxadiazo-2-yl] -2,2'-bipyridyl: BP-OXD-Bpy) But is not limited thereto.

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<Alq3> <TPBI> <Alq 3 ><TPBI>

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<PBD> <BCP>
<PBD><BCP>

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<Bphen> <Balq> <Bpy-OXD><Bphen> <Balq> <Bpy-OXD>

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<BP-OXD-Bpy> <TAZ>
<BP-OXD-Bpy><TAZ>

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<NTAZ> <NBphen> <3TPYMB>
<NTAZ><NBphen><3TPYMB>

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<POPy2> <BP4mPy> <TmPyPB>
<POPy2><BP4mPy><TmPyPB>

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<BmPyPhB> <Bepq2>
<BmPyPhB><Bepq2>

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Figure 112013018512814-pat00050

<Bebq2> <DPPS><Bebq2> <DPPS>

Figure 112013018512814-pat00051
Figure 112013018512814-pat00051

<TpPyPB><TpPyPB>

상기 전자 수송층의 두께는 약 5nm 내지 100nm, 예를 들면, 15nm 내지 60nm일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 구동 전압 상승없이 우수한 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.The thickness of the electron transporting layer may be about 5 nm to 100 nm, for example, 15 nm to 60 nm. When the thickness of the electron transporting layer satisfies the above-described range, excellent electron transporting characteristics can be obtained without increasing the driving voltage.

상기 전자 추출층은 광활성층(240)에서 생성된 전자가 제2전극(260)으로 수송되는 것을 보조하는 역할을 할 수 있다. 상기 전자 추출층 물질로서, 예를 들면, LiF, NaCl, CsF, NaF, Li2O, BaO, Cs2CO3 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다. The electron extraction layer may assist in transferring electrons generated in the photoactive layer 240 to the second electrode 260. Examples of the electron extraction layer material include, but are not limited to, LiF, NaCl, CsF, NaF, Li 2 O, BaO, Cs 2 CO 3 and the like. The thickness of the electron injection layer may be from about 1 A to about 100 A, and from about 3 A to about 90 A. When the thickness of the electron injection layer satisfies the above-described range, satisfactory electron injection characteristics can be obtained without substantially increasing the driving voltage.

또한 상기 전자 주출층은, 상기 Alq3, TAZ, Balq, Bebq2, BCP, TBPI, TmPyPB, TpPyPB 등의 전자 수송층 재료에 1% 내지 50%의 함량으로 상기 LiF, NaCl, CsF, NaF, Li2O, BaO, Cs2CO3의 금속 유도체를 포함시켜, 상기 Alq3, TAZ, Balq, Bebq2, BCP, TBPI, TmPyPB, TpPyPB 등의 전자 수송층 재료에 Li, Ca, Cs, Mg 등의 금속이 도핑되어 있는 1 nm 내지 100 nm 두께의 층으로 형성할 수도 있다The electron injecting layer may contain LiF, NaCl, CsF, NaF, and Li 2 in an amount of 1 to 50% based on the electron transporting layer materials such as Alq 3 , TAZ, Balq, Bebq 2 , BCP, TBPI, TmPyPB, and TpPyPB. O, by including the metal derivative of BaO, Cs 2 CO 3, the electron transport material, such as the Alq 3, TAZ, Balq, Bebq 2, BCP, TBPI, TmPyPB, TpPyPB a metal such as Li, Ca, Cs, Mg And may be formed of a doped 1 nm to 100 nm thick layer

상기 유기 태양 전지에서의 광활성층(240) 및 전자 수송 영역(250)은 진공증착 및 용액 공정에 의해서 제조될 수 있다. 진공증착은 통상적으로 열증착법을 사용하며, 용액 공정은 스핀코팅(spin-coating), 캐스트법 (casting)잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 노즐 프린팅(nozzle printing), 스프레이 코팅법(spray coating), 스크린 프린팅(screen printing), 슬롯-다이 코팅법 (slot-die coating), 닥터 블레이드 코팅법(doctor blade coating), 딥코팅법 (dip coating), 그래비어 프린팅(gravure printing) 및 오프셋 프린팅(offset printing) 법이 사용될 수 있다.The photoactive layer 240 and the electron transport region 250 in the organic solar cell may be fabricated by a vacuum deposition and solution process. The vacuum deposition is usually performed by thermal evaporation and the solution process may be performed by spin coating, casting ink-jet printing, nozzle printing, spray coating, Screen printing, slot-die coating, doctor blade coating, dip coating, gravure printing, and offset printing (offset printing) printing method can be used.

상기 제2전극(260)은 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 들 수 있다.The second electrode 260 may use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a combination thereof having a relatively low work function. Specific examples thereof include lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al-Li), calcium (Ca), magnesium-indium (Mg-In), magnesium- .

도 2는 다른 구현예에 따른, 유기 태양 전지(200')의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a schematic cross-sectional view of an organic solar cell 200 'according to another embodiment.

상기 유기 태양 전지(200')은 기판(201), 제1전극(210), 정공 수송층(235), 광을 정공과 전자로 분리하는 활성 영역인 광활성층(240), 전자 수송 영역(250) 및 제2전극(260)를 포함한다. 상기 광활성층(240)에 입사된 광은 정공과 전자로 분리되어, 정공은 정공 수송층(235)을 경유하여 제1전극(210)로 전달되고, 전자는 전자 수송 영역(250)을 경유하여 제2전극(260)로 전달된다.The organic solar cell 200 'includes a substrate 201, a first electrode 210, a hole transport layer 235, a photoactive layer 240 as an active region for separating light into holes and electrons, an electron transport region 250, And a second electrode (260). The light incident on the photoactive layer 240 is separated into holes and electrons and the holes are transferred to the first electrode 210 via the hole transport layer 235. The electrons are transported through the electron transport region 250 Two electrodes 260 are formed.

상기 유기 태양 전지(200') 중 기판(201), 제1전극(210), 광활성층(240), 전자 수송 영역(250) 및 캐소드(260)에 대한 설명은 도 1에 기재된 바를 참조한다. A description of the substrate 201, the first electrode 210, the photoactive layer 240, the electron transport region 250, and the cathode 260 of the organic solar cell 200 'will be described with reference to FIG.

상기 유기 태양 전지(200') 중 정공 수송층(235)은 광활성(240)에서 제1전극(210)으로 정공이 이동하는 것을 촉진하는 역할을 한다. The hole transport layer 235 of the organic solar cell 200 'promotes the movement of holes from the photoactive layer 240 to the first electrode 210.

정공 수송층(235) 재료는 동일 전계 하의 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 물질일 수 있다. 상기 정공 수송층(235)은 공지된 정공 수송 재료를 이용하여 형성할 수 있는데, 예를 들어, 방향족 축합환을 갖는 아민계 물질일 수 있고 트리페닐 아민계 물질일 수 있다.The material of the hole transporting layer 235 may be a material having a hole mobility higher than the electron mobility under the same electric field. The hole transport layer 235 may be formed using a known hole transport material, for example, an amine-based material having an aromatic condensed ring, or a triphenylamine-based material.

보다 구체적으로는, 상기 정공 수송성 물질은 , 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠 (1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene: MCP), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠 (1,3,5-tris(carbazol-9-yl)benzene : TCP), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민 (4,4',4"-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine : TCTA), 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐 (4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl: CBP), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)벤지딘 (N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine : NPB), N,N'-비스(나프탈렌-2-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘 (N,N'-bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine : β-NPB), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-2,2'-디메틸벤지딘 (N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidine : α-NPD), More specifically, the hole-transporting material may be at least one selected from the group consisting of 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene (MCP), 1,3,5- (Carbazol-9-yl) benzene: TCP), 4,4 ', 4 "-tris (carbazol-9-yl) triphenylamine Carbazole-9-yl) triphenylamine (TCTA), 4,4'-bis ) biphenyl (CBP), N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'- bis (phenyl) -benzidine: NPB), N, N'-bis (naphthalen-2-yl) -N, N'- N, N'-bis (phenyl) -benzidine:? -NPB), N, N'-bis (naphthalen- , N'-bis (phenyl) -2,2'-dimethylbenzidine:? -NPD),

디-[4,-(N,N-디톨일-아미노)-페닐]시클로헥산 (Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane : TAPC), N,N,N',N'-테트라-나프탈렌-2-일-벤지딘 (N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidine : β-TNB) 및 N4,N4,N4',N4'-tetra(biphenyl-4-yl)biphenyl-4,4'-diamine(TPD15),poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine) (PFB), poly(9,9'-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine)(TFB), poly(9,9'-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenylbenzidine)(BFB), poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-methoxyphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)(PFMO) 등과 같은 트리페닐아민계 물질과 같은 공지된 정공수송 물질을 사용할 수 있다. 하지만, 이제 한정되는 것은 아니다. N, N ', N'-diphenyl-cyclohexane: TAPC), di- [4- (N, N -ditolylamino) N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidine:? - TNB) and N4, N4, N4 ', N4'-tetra (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N '- (4-butylphenyl) -bis-N, N'-phenyl (4-butylphenyl) diphenylamine (TFB), poly (9,9'-dioctylfluorene-co-bis-N, N'- (4-butylphenyl) -bis-N, N'-phenylbenzidine (BFB), poly (9,9-dioctylfluorene-co- '-phenyl-1,4-phenylenediamine (PFMO), and the like can be used. However, it is not limited.

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Figure 112013018512814-pat00053
Figure 112013018512814-pat00054
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Figure 112013018512814-pat00054

<NPB> <MCP> <TCP>
<NPB><MCP><TCP>

Figure 112013018512814-pat00055
Figure 112013018512814-pat00056
Figure 112013018512814-pat00055
Figure 112013018512814-pat00056

<TCTA> <CBP>
<TCTA><CBP>

Figure 112013018512814-pat00057
Figure 112013018512814-pat00058
Figure 112013018512814-pat00059
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Figure 112013018512814-pat00059

<β-NPB> <α-NPD> <TAPC>
< beta-NPB >< alpha -NPD >< TAPC &

Figure 112013018512814-pat00060
Figure 112013018512814-pat00061
Figure 112013018512814-pat00060
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<β-TNB> <TPD15><β-TNB> <TPD15>

상기 도 1 및 도 2에 기초하여, 상기 유기 태양 전지를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제2전극(260)이 상술한 바와 같은 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막일 수 있다. 이 때, 상기 제2전극(260)은 캐소드의 역할을 하고, 전도도-제어층(230)과 광활성층(240) 사이에 일함수-제어층(220)이 위치할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다. Although the organic solar battery has been described with reference to FIGS. 1 and 2, the present invention is not limited thereto. For example, the second electrode 260 may be a high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film as described above. At this time, the second electrode 260 serves as a cathode, and the work function-control layer 220 can be positioned between the conductivity-control layer 230 and the photoactive layer 240, It is possible.

한편, 또 다른 구현예에 따르면 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막(1) 중 일함수-제어층(230)에는, 상술한 바와 같은 전도성 고분자 및 저-표면 에너지 물질 외에, 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화그라펜, 금속 나노와이어, 금속 카본 나노점, 반도체 양자점(semiconductor quantum dot), 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제에 의하여, 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막(1)의 전도성이 보다 향상될 수 있다. According to another embodiment, the work function-control layer 230 of the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film 1 may contain a conductive polymer and a low-surface energy material as described above, A metal nanowire, a metal carbon nanotube, a semiconductor quantum dot, a semiconductor nanowire, and a metal nano-dot. By the additive, the conductivity of the high-work function and high-conductivity hybrid-conductive thin film 1 can be further improved.

[실시예][Example]

실시예Example 1:  One: 일함수Work function -- 제어층Control layer 제작 (I) Production (I)

일함수-제어층으로서 고전도성 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT:PSS) 용액 (H.C. Starck 사의 PH500 / PEDOT 1중량부 당 PSS의 함량은 2.5중량부임 / 0.3 S/cm의 전도도를 가짐), 하기 고분자 100의 용액(물과 알코올의 혼합물(물:알코올=4.5:5.5(v/v))에 고분자 100이 5중량%로 분산되어 있음, Aldrich Co.사 제품) 및 5중량%의 디메틸술폭시드(DMSO)를 포함한 혼합물을 준비하였다. 여기서, 상기 PEDOT:PSS 용액과 상기 고분자 100의 용액의 혼합비는, PEDOT 1중량부당 고분자 100의 함량(고형분 기준)이 1.0중량부가 되도록 조절하였다.(3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) solution (the content of PSS per 1 part by weight of PH500 / PEDOT from HC Starck was 2.5 parts by weight The polymer 100 was dispersed in 5% by weight in a solution of the following polymer 100 (a mixture of water and alcohol (water: alcohol = 4.5: 5.5 (v / v)), Aldrich Co Ltd.) and 5% by weight of dimethyl sulfoxide (DMSO). Here, the mixing ratio of the PEDOT: PSS solution and the solution of the polymer 100 was adjusted so that the content (based on solid content) of the polymer 100 per 1 part by weight of PEDOT was 1.0 part by weight.

<고분자 100><Polymer 100>

Figure 112013018512814-pat00062
Figure 112013018512814-pat00062

(상기 고분자 100 중, x=1300, y=200, z=1임)(Of the polymer 100, x = 1300, y = 200, z = 1)

상기 혼합물을 PET 기판 상에 스핀 코팅한 후 10분간 200℃에서 열처리하여 100nm 두께의 일함수-제어층 1을 형성하였다. 상기 일함수-제어층 1의 전도도는 125 S/cm(4-point probe로 측정함)이었다.The mixture was spin-coated on a PET substrate and then heat-treated at 200 ° C for 10 minutes to form a work function-control layer 1 having a thickness of 100 nm. The conductivity of the work function-control layer 1 was 125 S / cm (measured with a 4-point probe).

이어서, 상기 PEDOT:PSS 용액과 고분자 100의 용액의 혼합비를, PEDOT 1중량부당 상기 고분자 100의 함량이 2.3중량부, 4.9중량부 및 11.2중량부가 되도록 조절한 후 일함수-제어층을 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 일함수-제어층 1의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여 PET 기판 상에 일함수-제어층 2, 3 및 4(상기 일함수-제어층 1 내지 4 중 상기 PET 기판과 접촉하는 표면이 제1면이고, 상기 제1면에 대향되는 표면이 제2면임)를 각각 제작하였다. The mixing ratio of the solution of the PEDOT: PSS solution to the solution of the polymer 100 was adjusted to 2.3 parts by weight, 4.9 parts by weight and 11.2 parts by weight of the polymer 100 per 1 part by weight of PEDOT, Control layers 2, 3, and 4 (the work function-control layers 1 to 4) were formed on the PET substrate using the same method as the manufacturing method of the work function-control layer 1, And the surface facing the first surface is the second surface, respectively.

상기 일함수-제어층 2, 3 및 4의 전도도는 각각 75 S/cm, 61 S/cm, 및 50 S/cm(4-point probe로 측정함)이었다.Conductivities of the work function-control layers 2, 3 and 4 were 75 S / cm, 61 S / cm, and 50 S / cm, respectively (measured with a 4-point probe).

비교예Comparative Example A A

상기 고분자 100의 용액없이, 상기 PEDOT:PSS(H.C. Starck 사의 PH500) 용액 및 5중량%의 DMSO를 포함한 혼합물로 박막을 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 일함수-제어층 1의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여 전극 A를 제조하였다.The production method of the work function-control layer 1 was repeated except that the thin film was formed with a mixture of PEDOT: PSS (PH500 of HC Starck Co.) and 5 wt% of DMSO without the solution of the polymer 100 The electrode A was prepared using the same method.

평가예Evaluation example 1:  One: 일함수Work function -- 제어층Control layer 평가 evaluation

<일함수-제어층 깊이별 분자 분포 평가><Evaluation of molecular distribution by work function-control layer depth>

상기 일함수-제어층 1 내지 4 및 전극 A의 표면(즉, 제2면) 분자 분포를 알아보기 위하여, 일함수-제어층 1 내지 4 및 전극 A에 대하여 X선 광전자 스펙트로스코피(XPS, 제조사는 VG Scientific이고, 모델명은 ESCALAB 220iXL임)를 평가를 수행하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 특히, 일함수-제어층 4의 스퍼터 시간별(즉, 일함수-제어층 4 깊이별) XPS 스펙트럼은 도 3에 나타내었다. 각 일함수-제어층에 대한 XPS 스펙트럼 중 PEDOT(164.5eV) 피크, PSS 및 PSSH(168.4 및 168.9eV) 피크(S2p) 및 고분자 100에 대한 피크(CF2, F1s)를 분석하여, 각 모이어티의 농도를 평가하였다.In order to examine the molecular distribution of the work function-control layers 1 to 4 and the surface (i.e., the second surface) of the electrode A, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, Is VG Scientific, and the model name is ESCALAB 220iXL). The results are shown in Table 1. In particular, the XPS spectrum of the work function-control layer 4 by sputter time (i.e., work function-control layer 4 depth) is shown in FIG. The PEDOT (164.5 eV) peak, the PSS and PSSH (168.4 and 168.9 eV) peaks (S2p) and the peak (CF 2 , F1s) for the polymer 100 among the XPS spectra for each work function-control layer were analyzed, Was evaluated.

도 3에 따르면, 일함수-제어층 4의 제2면(스퍼터 타임=0초)에서 일함수-제어층 4의 제1면을 향하는 방향을 따라, 고분자 100의 농도를 나타내는 CF2 모이어티의 농도는 실질적으로 감소하고, PEDOT의 농도는 실질적으로 증가함을 알 수 있다. 따라서, 일함수-제어층 4 중 PEDOT:PSS 및 고분자 100의 농도는 일함수-제어층 4의 깊이에 따라 변화하는 구배를 가짐을 확인할 수 있다.3, along the direction toward the first face of the work function-control layer 4 in the second face (sputter time = 0 second) of the work function-control layer 4, the CF 2 moiety representing the concentration of the polymer 100 The concentration is substantially reduced, and the concentration of PEDOT is substantially increased. Therefore, it can be seen that the concentration of the PEDOT: PSS and the polymer 100 in the work function-controlling layer 4 has a gradient varying with the depth of the work function-controlling layer 4. [

표 1에는 일함수-제어층 1 내지 4의 제2면 중 PSS 피크(S2p) 및 불소 피크(F1s) 면적으로부터 계산된 제2면의 불소/PSS 비가 정리되어 있는데, 하기 표 1에 따르면, 일함수-제어층 형성시 고분자 100의 사용량이 증가할수록 일함수-제어층 표면(즉, 제2면)의 고분자 100의 비율이 증가함을 확인할 수 있다: Table 1 summarizes the fluorine / PSS ratios of the second surface calculated from the PSS peak S2p and the fluorine peak (F1s) area of the second surface of the work function-control layers 1 to 4, It can be seen that as the amount of polymer 100 used increases in the function-control layer formation, the proportion of the polymer 100 in the work function-control layer surface (ie, the second surface) increases:

PEDOT/PSS/고분자 100
(중량비)
PEDOT / PSS / Polymer 100
(Weight ratio)
PSS 피크 면적PSS peak area 불소 피크 면적Fluorine peak area 불소/PSS 비Fluorine / PSS ratio
일함수-제어층 4Work function - control layer 4 1 / 2.5 / 11.21 / 2.5 / 11.2 220.0718220.0718 3571.6043571.604 8.7648.764 일함수-제어층 3Work function - control layer 3 1 / 2.5 / 4.91 / 2.5 / 4.9 508.1833508.1833 7793.9137793.913 8.2828.282 일함수-제어층 2Work function - Control layer 2 1 / 2.5 / 2.31 / 2.5 / 2.3 412.4424412.4424 4589.5024589.502 6.0016.001 일함수-제어층 1Work function - control layer 1 1 / 2.5 / 1.01 / 2.5 / 1.0 696.8955696.8955 7118.157118.15 5.5165.516 전극 AElectrode A 1 / 2.5 / 01 / 2.5 / 0 311.484311.484 00 --

<일함수-제어층의 일함수 및 전도성 평가><Work function - Evaluation of work function and conductivity of the control layer>

상기 일함수-제어층 1 내지 4 및 전극 A에 대하여, 공기 중 측정 자외선 광전자 스펙트로스코피(ultraviolet photoelectron spectroscopy in air, 제조사는 Niken Keiki이고, 모델명은 AC2 임)를 이용하여 일함수를 평가하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다. The work function is evaluated using the ultraviolet photoelectron spectroscopy in air (manufacturer is Nikken Keiki, model name is AC2) for the work function-control layers 1 to 4 and the electrode A, The results are shown in Table 2.

PEDOT/PSS/고분자 100
(중량비)
PEDOT / PSS / Polymer 100
(Weight ratio)
일함수(eV)The work function (eV) 전도도 (S/cm)Conductivity (S / cm)
전극 AElectrode A 1 / 2.5 / 01 / 2.5 / 0 4.734.73 300300 일함수-제어층 1Work function - control layer 1 1 / 2.5 / 1.01 / 2.5 / 1.0 5.075.07 125125 일함수-제어층 2Work function - Control layer 2 1 / 2.5 / 2.31 / 2.5 / 2.3 5.235.23 7575 일함수-제어층 3Work function - control layer 3 1 / 2.5 / 4.91 / 2.5 / 4.9 5.645.64 6161 일함수-제어층 4Work function - control layer 4 1 / 2.5 / 11.21 / 2.5 / 11.2 5.805.80 5050

상기 일함수는 PET 기판 상에 형성된 일함수-제어층 1 내지 4 및 전극 A에 대하여 평가된 것이므로, 표 2의 일함수는 일함수-제어층 1 내지 4의 제2면의 일함수로 해석될 수 있다.Since the work function is evaluated for the work function-control layers 1 to 4 and the electrode A formed on the PET substrate, the work function of Table 2 is interpreted as a work function of the second face of the work function-control layers 1 to 4 .

전도도의 경우에 고분자 100의 중량비가 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 고분자 100이 절연체이기 때문으로 해석될 수 있다.It can be seen that the conductivity is decreased as the weight ratio of the polymer 100 is increased. This can be interpreted as the polymer 100 is an insulator.

<일함수-제어층의 정공 주입 효율 평가><Evaluation of hole injection efficiency of work function-control layer>

일함수-제어층 1 내지 4의 정공 주입 효율을 평가하여, 그 결과를 각각 도 4에 나타내었다. 정공 주입 효율 평가시 DI SCLC(dark injection space-charge-limited-current) 전이 측정법을 이용하였는데, 일함수-제어층 1, 2, 3 및 4/ NPB층(약 2.5㎛) / Al의 구조를 갖는 정공-only 소자를 제작한 후, DI SCLC 전이 평가를 수행하였다. 상기 DI SCLC(dark injection space-charge-limited-current) 전이 평가시, 펄스 생성기(HP 214B) 및 디지털 오실로스코프(Agilent Infiniium 54832B)를 이용하였다. 도 4로부터 상기 일함수-제어층 1 내지 4는 우수한 정공 이동도 및 정공 주입 효율을 가짐을 확인할 수 있다. The hole injection efficiencies of the work function-control layers 1 to 4 were evaluated, and the results are shown in Fig. 4, respectively. In the evaluation of hole injection efficiency, DI SCLC (dark injection space-charge-limited-current) measurement method was used, which has a structure of work function-control layer 1, 2, 3 and 4 / NPB layer After the hole-electron device was fabricated, the DI SCLC transition evaluation was performed. A pulse generator (HP 214B) and a digital oscilloscope (Agilent Infiniium 54832B) were used for the dark injection space-charge-limited-current (DI SCLC) transition evaluation. From FIG. 4, it can be seen that the work function-control layers 1 to 4 have excellent hole mobility and hole injection efficiency.

실시예 2: 전극 제작 (I) (전도도- 제어층으로서 전도성 고분자를 이용한 고- 일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막의 제작) Example 2: Electrode Fabrication (I) (Conductivity - High- Work Function and High-Conductivity Hybrid Using Conductive Polymer as Control Layer Preparation of Conductive Thin Film)

유리 기판 상에, 고전도성 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT:PSS) (H.C. Starck 사의 PH1000, PEDOT 1중량부 당 PSS의 함량은 2.5중량부임 / 0.3 S/cm의 전도도를 가짐, PH500보다 전도도가 우수함.) 용액에 5중량%의 DMSO를 포함한 혼합물을 스핀 코팅한 후 10분간 200℃에서 열처리하여 100nm 두께의 전도도-제어층(4-point probe로 측정시, 600 S/cm의 전도도를 가짐)을 형성하였다. (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) (PH1000 of HC Starck, PSS content per 1 part by weight of PEDOT was 2.5 parts by weight / 0.3 S / cm conductivity, better than PH500.) The mixture was spin-coated with 5 wt% DMSO and heat-treated for 10 min at 200 ° C to form a 100-nm-thick conductivity-control layer Gt; S / cm &lt; / RTI &gt; conductivity at the time of measurement).

상기 전도도-제어층 상부에 상기 실시예 1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 일함수-제어층 1, 2, 3 및 4를 각각 형성함으로써, 4종의 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막을 형성하였다. 이를 순서대로, 전극 1, 전극 2, 전극 3 및 전극 4라고 명명하였다.By forming the work function-control layers 1, 2, 3 and 4 respectively on the conductivity-control layer in the same manner as in the method described in Example 1, four kinds of high-work function and high-conductivity hybrid- . These were named electrode 1, electrode 2, electrode 3 and electrode 4 in that order.

비교예Comparative Example B B

상기 고분자 100의 용액없이, 상기 PEDOT:PSS(H.C. Starck 사의 PH1000) 용액 및 5중량%의 DMSO를 포함한 혼합물로 전극을 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 전극 1의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여 전극 B를 제조하였다.Except that the electrode was formed of a mixture containing PEDOT: PSS (PH1000 of HC Starck Co.) and 5 wt% of DMSO, without using the solution of the polymer 100, To prepare an electrode B.

평가예Evaluation example 2: 전극 평가 (I) 2: Electrode evaluation (I)

<전극의 전도성 평가>&Lt; Evaluation of Electrode Conductivity &

표 3과 4는 전극 별로 전도도를 비교해 놓은 것이다. 표 3을 보면 상기 PH500을 이용하여 제작된 전극(전극 A)이 PH1000을 이용하여 제작된 전극(전극 B)보다 높은 전도도를 가짐을 알 수 있다. 표 4를 보면 일함수-제어층(일함수-제어층 1 내지 4)보다, 전도도-제어층까지 포함한 전극(전극 1 내지 4)이 우수한 전도도를 보임을 확인할 수 있다.Tables 3 and 4 compare the conductivity of each electrode. Table 3 shows that the electrode (electrode A) manufactured using the PH500 has higher conductivity than the electrode (electrode B) manufactured using the PH1000. It can be seen from Table 4 that the electrodes (electrodes 1 to 4) including the conductivity-control layer show better conductivity than the work function-control layer (work function-control layers 1 to 4).

전도도 (S/cm)Conductivity (S / cm) 전극 AElectrode A 300300 전극 BElectrode B 600600

일함수-제어층 1Work function - control layer 1 전극 1Electrode 1 일함수-제어층 2Work function - Control layer 2 전극 2Electrode 2 일함수-제어층 3Work function - control layer 3 전극 3Electrode 3 일함수-제어층 3Work function - control layer 3 전극 4Electrode 4 전도도 (S/cm)Conductivity (S / cm) 125125 540540 7575 500500 6161 460460 5050 410410

실시예Example 3:  3: OPVOPV 의 제작Production

상기 실시예 2에 따라, 유리 기판 상에 애노드로써 전극 1을 형성한 후, 상기 전극 1의 제2면 상에 80nm 두께의 PCDTBT: PC70BM 광활성층, 1nm 두께의 Ca 전자 추출층 및 100nm 두께의 Al 캐소드를 차례로 형성(이상, 진공 증착법을 이용함)하여 OPV 1을 제작하였다.After forming the electrode 1 as an anode on the glass substrate according to the second embodiment, an 80 nm thick PCDTBT: PC70BM photoactive layer, a 1 nm thick Ca electron extraction layer and a 100 nm thick Al And a cathode were successively formed (using the vacuum evaporation method) to prepare OPV 1.

비교예Comparative Example 1 One

전극 1 대신 상기 비교예 A의 전극 A를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법을 이용하여 OPV A를 제작하였다.OPV A was prepared using the same method as in Example 3 except that the electrode A of Comparative Example A was used instead of the electrode 1.

비교예Comparative Example 2 2

전극 1 대신 상기 실시예 1의 일함수-제어층 1만을 형성하였다는 점을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법을 이용하여 OPV B를 제작하였다.OPV B was fabricated in the same manner as in Example 3, except that only the work function-control layer 1 of Example 1 was formed instead of the electrode 1.

비교예Comparative Example 3 3

ITO 전극(코닝사(Corning)의 15Ω/㎠ (1200Å) ITO 유리 기판) 상부에 PEDOT:PSS 수용액(CLEVIOSTM P VP AI4083 / PEDOT 1중량부 당 PSS는 6중량부임)을 스핀 코팅한 후, 200℃에서 10분 동안 베이킹하여 30nm 두께의 PEDOT:PSS 정공 추출층을 형성하였다. 상기 정공 주입층위에 80nm 두께의 PCDTBT: PC70BM 광활성층, 1nm 두께의 Ca 전자추출층 및 100nm 두께의 Al 캐소드를 차례로 형성(이상, 진공 증착법을 이용함)하여 OPV C을 제작하였다.The upper (15Ω / ㎠ (1200Å) ITO glass substrate of Corning Incorporated (Corning)) ITO electrode PEDOT: PSS solution (CLEVIOS TM P VP AI4083 / PEDOT 1 parts by weight per PSS is 6 parts by weight) was spin-coated, 200 ℃ For 10 minutes to form a 30 nm thick PEDOT: PSS hole extraction layer. A PCDTBT: PC70BM photoactive layer with a thickness of 80 nm, a Ca electron extraction layer with a thickness of 1 nm, and an Al cathode with a thickness of 100 nm were sequentially formed on the hole injection layer (using the vacuum deposition method).

평가예Evaluation example 3:  3: OPVOPV 평가 evaluation

OPV 1 및 OPV A 내지 C에 대하여, Keithley2400 source 측정 기기, Newport 69907 power supply 및 Digital exposure controller operation을 이용하여 효율(PCE), 단락전류(JSC), 개방전압(VOC), Fill factor (FF) 등을 평가하였다. 그 결과를 표 5와 도 5에 나타내었다. 표 5와 도 5으로부터 OPV 1은 OPV A 내지 C에 비하여, 우수한 필팩터(FF) 및 효율(PCE)을 나타냄을 확인할 수 있다.(PCE), short-circuit current (J SC ), open-circuit voltage (V OC ), and fill factor (FF) for OPV 1 and OPV A to C using a Keithley 2400 source measuring instrument, Newport 69907 power supply and digital exposure controller operation ) Were evaluated. The results are shown in Table 5 and FIG. From Table 5 and FIG. 5, it can be seen that OPV 1 shows excellent fill factor (FF) and efficiency (PCE) as compared with OPV A to C.

OPV AOPVA OPV BOPV B OPV COPV C OPV 1OPV 1 Fitted VOC (V)Fitted V OC (V) 0.8380.838 0.8780.878 0.8560.856 0.8460.846 Fitted JSC (mA/cm2)Fitted J SC (mA / cm 2) 10.410.4 12.512.5 10.910.9 10.810.8 FF(%)FF (%) 47.047.0 51.251.2 57.457.4 61.061.0 PCE(%)PCE (%) 4.14.1 5.55.5 5.55.5 5.65.6 Rshunt (Ω cm2)R shunt (Ω cm 2 ) 405.8405.8 649.2649.2 1002.91002.9 762.8762.8 Rseries (Ω cm2)R series (Ω cm 2 ) 29.229.2 20.820.8 8.88.8 13.113.1

210: 기판
1: 제1전극(고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막)
220: 전도도-제어층
230: 일함수-제어층
230A: 일함수-제어층(230)의 제1면
230B: 일함수-제어층(230)의 제2면
235: 정공 수송층
240: 광활성층
250: 전자 수송 영역
260: 제2전극
210: substrate
1: First electrode (high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film)
220: Conductivity - control layer
230: work function - control layer
230A: a first side of work function-control layer 230
230B: the second side of work function-control layer 230
235: hole transport layer
240: photoactive layer
250: electron transport region
260: second electrode

Claims (13)

기판; 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 광활성층;을 포함하고,
상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나는,
전도성 고분자 및 저-표면 에너지 물질(material having low surface energy)을 포함하고, 제1면 및 상기 제1면에 대향되는 제2면을 갖고, 상기 제2면의 저-표면 에너지 물질의 농도가 상기 제1면의 저-표면 에너지 물질의 농도보다 크고, 상기 제2면의 일함수가 5.0eV 이상이고, 일함수-제어층(work function-tuning layer); 및
전도성 고분자를 포함하고, 상기 저-표면 에너지 물질을 비포함하고, 상기 일함수-제어층의 제1면과 접촉한, 전도도-제어층(conductivity-tuning layer);
를 포함한, 1 S/cm 이상의 전도도를 갖는 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막(hybrid conductive thin film having a high work function and conductivity)이고,
상기 일함수-제어층의 제2면이 상기 광활성층을 향한, 유기 태양 전지.
Board; A first electrode; A second electrode; And a photoactive layer disposed between the first electrode and the second electrode,
Wherein at least one of the first electrode and the second electrode comprises:
And a second surface opposite the first surface, wherein the concentration of the low-surface energy material in the second surface is greater than the concentration of the low-surface energy material in the second surface, Surface energy material of the first side, a work function of the second side of 5.0 eV or more, and a work function-tuning layer; And
A conductivity-tuning layer comprising a conductive polymer, wherein the conductivity-tuning layer does not comprise the low-surface energy material and is in contact with a first side of the work function-controlling layer;
And a hybrid conductive thin film having a conductivity of at least 1 S / cm, including a high work function and a high conductivity,
Wherein the second side of the work function-control layer faces the photoactive layer.
제1항에 있어서,
상기 제1전극이 상기 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전도성 박막이고,
상기 제1전극이 애노드의 역할을 하고,
상기 일함수-제어층이 상기 기판과 상기 광활성층 사이에 개재되어 있는, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode is the high-work function and high-conductivity hybrid conductive thin film,
The first electrode serves as an anode,
Wherein the work function-control layer is interposed between the substrate and the photoactive layer.
제1항에 있어서,
상기 저-표면 에너지 물질의 농도가 제1면에서 제2면으로 갈수록 점진적으로 증가하는, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the low-surface energy material gradually increases from the first side to the second side.
제1항에 있어서,
상기 저-표면 에너지 물질은, 적어도 하나의 F를 포함한 불화 물질인, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the low-surface energy material is a fluorinated material comprising at least one F.
제1항에 있어서,
상기 저-표면 에너지 물질은, 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나의 반복 단위를 갖는 불화 고분자인, 유기 태양 전지.
<화학식 1>
Figure 112013018512814-pat00063

상기 화학식 1 중,
a는 0 내지 10,000,000의 수이고;
b는 1 내지 10,000,000의 수이고;
Q1은 -[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5, -COOH 또는 -O-Rf-R6이고;
상기 R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, -F, -CF3, -CHF2 또는 -CH2F이고;
상기 c 및 d는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 수이고;
상기 Rf는 -(CF2)z-(z는 1 내지 50의 정수임) 또는 -(CF2CF2O)z-CF2CF2-(z는 1 내지 50의 정수임)이고;
상기 R5 및 R6는 서로 독립적으로, -SO3M, -PO3M2 또는 -CO2M이고;
상기 M은 Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 + (w는 0 내지 50의 정수), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w는 0 내지 50의 정수)을 나타낸다;
<화학식 2>
Figure 112013018512814-pat00064

상기 화학식 2 중,
Q2는 수소, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴기 또는 -COOH이고;
Q3는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기이고;
Q4는 -O-(CF2)r-SO3M, -O-(CF2)r-PO3M2, -O-(CF2)r-CO2M, 또는 -CO-NH-(CH2)s-(CF2)t-CF3이고,
상기 r, s 및 t는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 수이고;
상기 M은 Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 + (w는 0 내지 50의 정수), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w는 0 내지 50의 정수)을 나타낸다;
<화학식 3>
Figure 112013018512814-pat00065

상기 화학식 3 중,
m 및 n은 0 ≤ m < 10,000,000, 0 < n ≤ 10,000,000이고;
x 및 y는 각각 독립적으로 0 내지 20의 수이며;
Y는 -SO3M, -PO3M2 또는 -CO2M이고;
상기 M은 Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 + (w는 0 내지 50의 정수), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w는 0 내지 50의 정수)을 나타낸다.
The method according to claim 1,
Wherein the low-surface energy material is a fluorinated polymer having a repeating unit represented by any of the following formulas (1) to (3).
&Lt; Formula 1 >
Figure 112013018512814-pat00063

In Formula 1,
a is a number from 0 to 10,000,000;
b is a number from 1 to 10,000, 000;
QOne- [O-C (ROne) (R2) -C (R3) (R4)]c- [OCF2CF2]d-R5, -COOH, or -O-Rf-R6ego;
The ROne, R2, R3 And R4Independently of one another are -F, -CF3, -CHF2 Or -CH2F;
C and d are independently of each other a number from 0 to 20;
The Rf- (CF2)z- (z is an integer from 1 to 50) or - (CF2CF2O)z-CF2CF2- (z is an integer from 1 to 50);
The R5 And R6Independently of one another, -SO3M, -PO3M2 Or -CO2M;
Wherein M is Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +(w is an integer from 0 to 50), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w is an integer from 0 to 50);
(2)
Figure 112013018512814-pat00064

In Formula 2,
Q2Is hydrogen, substituted or unsubstituted C5-C60An aryl group or -COOH;
Q3Is hydrogen or a substituted or unsubstituted COne-C20Alkyl group;
Q4Is -O- (CF2)r-SO3M, -O- (CF2)r-PO3M2, -O- (CF2)r-CO2M, or -CO-NH- (CH2)s- (CF2)t-CF3ego,
R, s and t are independently of each other a number from 0 to 20;
Wherein M is Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +(w is an integer from 0 to 50), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w is an integer from 0 to 50);
(3)
Figure 112013018512814-pat00065

In Formula 3,
m and n are 0 < m < 10,000,000 and 0 &lt; n &lt;
x and y are each independently a number from 0 to 20;
Y is -SO3M, -PO3M2 Or -CO2M;
Wherein M is Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +(w is an integer from 0 to 50), NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+, CH3(CH2)wCHO+ (w is an integer of 0 to 50).
제1항에 있어서,
상기 저-표면 에너지 물질은, 하기 화학식 10으로 표시되는, 불화 올리고머인, 유기 태양 전지:
<화학식 10>
X-Mf n-Mh m-Ma r-(G)p
상기 화학식 10 중,
X는 말단기이고;
Mf는 퍼플루오로폴리에테르 알코올, 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트 반응성-비불소화 모노머의 축합 반응으로부터 수득한 불화 모노머로부터 유래된 단위 또는 플루오르화 C1-20알킬렌기를 나타내고;
Mh는 비불소화 모노머로부터 유래된 단위를 나타내고;
Ma는 -Si(Y4)(Y5)(Y6)으로 표시되는 실릴기를 갖는 단위를 나타내고;
상기 Y4, Y5 및 Y6는 서로 독립적으로, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기 또는 가수분해성 치환기를 나타내고, 상기 Y4, Y5 및 Y6 중 적어도 하나는 상기 가수분해성 치환기이고;
G는 사슬전달제(chain transfer agent)의 잔기를 포함한 1가 유기 그룹이고;
n은 1 내지 100의 수이고;
m은 0 내지 100의 수이고;
r은 0 내지 100의 수이고;
n+m+r은 적어도 2이고;
p는 0 내지 10의 수이다.
The method according to claim 1,
Wherein the low-surface energy material is a fluorinated oligomer represented by the following Chemical Formula 10:
&Lt; Formula 10 >
XM f n -M h m -M a r - (G) p
In the formula (10)
X is a terminal group;
M f is a perfluoropolyether alcohol, a polyisocyanate and an isocyanate reactive non-fluorinated one screen unit derived from a fluorinated monomer or fluorinated monomer obtained from the condensation reaction of C 1 - 20 alkylene group;
M h represents a unit derived from a non-fluorinated monomer;
M a represents a unit having a silyl group represented by -Si (Y 4 ) (Y 5 ) (Y 6 );
Y 4 , Y 5 and Y 6 independently represent a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 -C 30 aryl group or a hydrolyzable substituent, and Y 4 , Y 5 and Y 6 is the hydrolyzable substituent;
G is a monovalent organic group containing a residue of a chain transfer agent;
n is a number from 1 to 100;
m is a number from 0 to 100;
r is a number from 0 to 100;
n + m + r is at least 2;
and p is a number of 0 to 10.
제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리스티렌, 술폰화된 폴리스티렌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 셀프-도핑 전도성 고분자, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함한, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive polymer is selected from the group consisting of polythiophenes, polyanilines, polypyrroles, polystyrenes, sulfonated polystyrenes, poly (3,4-ethylenedioxythiophenes), self-doped conducting polymers, derivatives thereof, battery.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 일함수-제어층의 일함수가 5.0eV 내지 6.5eV의 범위에서 선택되는, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the work function of the work function-control layer is selected in the range of 5.0 eV to 6.5 eV.
제1항에 있어서,
상기 전도도-제어층이 전도성 고분자를 포함하고, 상기 전도도-제어층에 포함된 전도성 고분자가 상기 일함수-제어층에 포함된 전도성 고분자와 동일한, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the conductivity-controlling layer comprises a conductive polymer, and the conductive polymer contained in the conductivity-controlling layer is the same as the conductive polymer contained in the work-function-controlling layer.
제1항에 있어서,
상기 일함수-제어층의 제2면이 상기 광활성층과 접촉한, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
And a second side of the work function-control layer is in contact with the photoactive layer.
제1항에 있어서,
상기 일함수-제어층이, 탄소나노튜브, 그라펜, 환원된 산화그라펜, 금속 나노와이어, 금속 카본 나노점, 반도체 양자점(semiconductor quantum dot), 반도체 나노와이어 및 금속 나노점 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함한, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the work function-control layer is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphenes, reduced graphene, metal nanowires, metal carbon nanotubes, semiconductor quantum dots, semiconductor nanowires, Organic solar cell further containing additives.
제1항에 있어서,
상기 광활성층이 표면 미처리 인듐 주석 산화물의 일함수보다 0.3eV 이상 큰 이온화 전위를 갖는, 유기 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the photoactive layer has an ionization potential that is larger than the work function of the untreated indium tin oxide by 0.3 eV or more.
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