KR101632632B1 - Transparent electrode and solar cell comprising the electrode - Google Patents
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Abstract
투명전극 및 이를 채용한 태양전지가 제공된다. 본 발명의 일 구현예에 따른 투명전극은 유기물층, 상기 유기물층 상에 형성된 금속박막층 및 상기 금속박막층 상에 형성된 유전체층을 포함한다.A transparent electrode and a solar cell employing the transparent electrode are provided. A transparent electrode according to an embodiment of the present invention includes an organic material layer, a metal thin film layer formed on the organic material layer, and a dielectric layer formed on the metal thin film layer.
Description
투명 전극 및 이를 구비하는 태양전지에 관한 것이다.A transparent electrode and a solar cell having the transparent electrode.
표시소자 또는 태양전지와 같은 여러 가지 디바이스는 투명전극을 필요로 하며, 대표적으로는 ITO (Indium Tin Oxide)를 예로 들 수 있다. 그러나 ITO는 인듐의 소비량이 많아짐에 따라 자원고갈로 인한 가격이 높아진다는 문제점을 가지고 있으며, ITO 전극의 특성상 연성이 부족하여 구부릴 경우 생성되는 크랙으로 인해 저항이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 유연한 특성을 갖는 태양전지를 구현하기 위해서 ITO를 대체할 새로운 투명전극이 요구되는 실정이다.Various devices such as a display device or a solar cell require a transparent electrode, and typically ITO (Indium Tin Oxide) is exemplified. However, ITO has a problem in that the consumption of indium increases, resulting in a high price due to resource depletion. In addition, the ITO electrode has a problem in that resistance is increased due to a crack generated when the ITO electrode is bent due to its nature. Therefore, a new transparent electrode to replace ITO is required to realize a solar cell having flexible characteristics.
일 구현예는 표시소자 또는 태양전지와 같은 여러 가지 디바이스에 사용 될 수 있는 투명전극을 제공하는 것이다.One embodiment is to provide a transparent electrode that can be used in various devices such as display devices or solar cells.
또 다른 구현예는 상기 투명전극의 제조방법을 제공하는 것이다.Another embodiment provides a method of manufacturing the transparent electrode.
또 다른 구현예는 상기 투명전극을 채용하는 태양전지를 제공하는 것이다.Another embodiment is to provide a solar cell employing the transparent electrode.
일 구현예에 따른 투명전극(10)은, 유기물층(11), 상기 유기물층 상에 형성된 금속박막층(12) 및 상기 금속박막층 상에 형성된 유전체층(13)을 포함한다.The
상기 유기물층(11)의 굴절율은 1.3 내지 1.7 일 수 있다.The refractive index of the organic material layer 11 may be 1.3 to 1.7.
상기 금속박막층(12)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt) 또는 이들의 조합일 수 있다.The metal
상기 유전체층은 산화 타이타늄, 산화 몰리브데늄, 산화 니켈, 산화 텅스텐, 산화 구리, 산화 지르코늄, 산화 마그네슘, 산화 니켈, 산화 바나듐, 산화 망간, 산화 주석 또는 이들의 조합일 수 있다.The dielectric layer may be titanium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, copper oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, nickel oxide, vanadium oxide, manganese oxide, tin oxide or combinations thereof.
상기 유기물층의 두께는 1㎚ 이상일 수 있다.The thickness of the organic material layer may be 1 nm or more.
상기 유전체층의 두께는 1㎚ 내지 100㎚ 일 수 있다.The thickness of the dielectric layer may be 1 nm to 100 nm.
상기 금속박막층의 두께는 5㎚ 내지 20㎚ 일 수 있다.The thickness of the metal thin film layer may be 5 nm to 20 nm.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명전극은 상기 유기물층(11)의 표면에는 다수개의 볼록부(14)가 형성될 수 있다.In the transparent electrode according to another embodiment of the present invention, a plurality of
상기 유기물은 poly(methylmethacrylate) (PMMA), poly(urethane acrylate) (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), 또는 이들의 조합일 수 있다.The organic material may be poly (methylmethacrylate) (PMMA), polyurethane (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), or a combination thereof.
본 발명의 일 구현예에 따른 투명전극의 제조방법은, 유기물층 상에 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 금속박막층 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention includes forming a metal thin film layer on an organic material layer and forming a dielectric layer on the metal thin film layer.
상기 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 유전체층을 형성하는 단계는 스퍼터링법, 전자선 증착법, 열 증착법, 화학적 기상 증착법, 레이저 증착법, 스핀코팅법, 슬롯 다이 코팅법, 스프레이 코팅법, 닥터 블레이딩 코팅법, 스크린 프린팅법, 잉크젯 프린팅법, 패드 프린팅법 또는 임프린팅법 중 어느 하나 이상의 방법에 의하여 형성될 수 있다.The step of forming the metal thin film layer and the step of forming the dielectric layer may be performed by a method such as sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, chemical vapor deposition, laser deposition, spin coating, slot die coating, A screen printing method, an inkjet printing method, a pad printing method, or an imprinting method.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명전극의 제조방법은, 유기물층의 표면에 다수개의 볼록부를 형성하는 단계, 유기물층 상에 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 금속박막층 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a transparent electrode according to another embodiment of the present invention includes forming a plurality of convex portions on a surface of an organic material layer, forming a metal thin film layer on the organic material layer, and forming a dielectric layer on the metal thin film layer do.
상기 유기물층의 표면에 다수개의 볼록부를 형성하는 방법은 레이저 간섭 효과를 이용해 패턴을 형성하는 방법, 양극 산화 알루미늄을 마스크로 하여 패턴을 형성하는 방법, 나노 임프린팅을 이용해 패턴을 형성하는 방법, 자외선-오존 처리를 이용해 패턴을 형성하는 방법, 산소 플라즈마 처리를 이용해 패턴을 형성하는 방법, 리소그래피를 이용해 패턴을 형성하는 방법 또는 고주파 유도 결합 플라즈마를 이용해 패턴을 형성하는 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 볼록부를 형성 할 수 있다.The method of forming a plurality of protrusions on the surface of the organic material layer includes a method of forming a pattern using a laser interference effect, a method of forming a pattern using an anodic aluminum oxide as a mask, a method of forming a pattern using nanoimprinting, A method of forming a pattern using an ozone treatment, a method of forming a pattern using an oxygen plasma treatment, a method of forming a pattern using lithography, or a method of forming a pattern using a high frequency inductively coupled plasma, .
일 구현예에 따른 투명전극은 광 투과도가 우수하고 전기전도도가 우수하며, 유연성이 우수한 투명전극을 제공할 수 있다.The transparent electrode according to one embodiment can provide a transparent electrode having excellent light transmittance, excellent electric conductivity, and excellent flexibility.
또한, 일 구현예에 따른 상기 투명전극을 채용한 태양전지는 투과도가 우수하고 광흡수율이 우수한 태양전지를 제공할 수 있다.In addition, a solar cell employing the transparent electrode according to one embodiment can provide a solar cell having an excellent transmittance and an excellent light absorption rate.
도 1 은 본 발명의 일 구현예에 따른 투명전극의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명전극의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지를 나타낸 도면이다.
도 4 는 실시예1 및 비교예1 에 의한 투명전극의 파장에 따른 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 5 는 실시예 2 와 비교예 2 에 의한 태양전지의 전류밀도-전압 관계를 나타낸 그래프 이다.
도 6 은 임프린팅 방식을 통해 형성된 다수개의 볼록부가 형성된 유기물층(Ormoclear)을 전자 현미경으로 촬영한 사진과 볼록부가 형성된 유기물층(Ormoclear) 상에 금속박막층과 유전체층을 형성한 후 광 산란도를 측정한 그래프이다.
도 7 는 실시예 3 와 실시예 2 에 의한 태양전지의 전류밀도-전압 관계를 나타낸 그래프이다.1 is a view illustrating a structure of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a structure of a transparent electrode according to another embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing transmittance according to wavelengths of the transparent electrode according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
5 is a graph showing the current density-voltage relationship of the solar cell according to Example 2 and Comparative Example 2. FIG.
FIG. 6 is a graph showing the result of forming a metal thin film layer and a dielectric layer on an organic layer (Ormoclear) formed with a photograph of an organic layer formed with a plurality of convex portions formed by imprinting method using an electron microscope and a convex portion, to be.
7 is a graph showing the current density-voltage relationship of the solar cell according to Example 3 and Example 2. FIG.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.
도 1 은 본 발명의 일 구현예에 따른 투명전극의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view illustrating a structure of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
도 1 을 참고하면, 일 구현예에 따른 투명전극(10)은, 유기물층(11), 상기 유기물층 상에 형성된 금속박막층(12) 및 상기 금속박막층 상에 형성된 유전체층(13)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a
상기 유기물층(11)의 굴절율은 1.3 내지 1.7 일 수 있다.The refractive index of the organic material layer 11 may be 1.3 to 1.7.
상기 유기물은 탄소를 포함하고 있는 물질로써, 굴절율이 1.3 내지 1.7을 가지는 모든 소재가 될 수 있다. The organic material is a material containing carbon and may be any material having a refractive index of 1.3 to 1.7.
상기 유기물은 poly(methylmethacrylate) (PMMA), poly(urethane acrylate) (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), 또는 이들의 조합일 수 있다.The organic material may be poly (methylmethacrylate) (PMMA), polyurethane (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), or a combination thereof.
상기 유기물층(11)의 굴절율을 1.3 내지 1.7인 경우, 다양한 각도에서 입사되는 빛이 프레넬 반사로 소실되는 것을 억제 할 수 있다. 이에 광 흡수율 및 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다.When the refractive index of the organic material layer 11 is in the range of 1.3 to 1.7, it is possible to suppress the disappearance of light incident at various angles due to Fresnel reflection. Thus, the light absorptivity and the efficiency of the solar cell can be improved.
상기 금속박막층(12)의 소재는 광학적 소멸계수가 낮고 전기전도도가 우수한 물질이 바람직하다.The material of the metal
상기 금속박막층(12)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt) 또는 이들의 조합일 수 있다.
The metal
상기 유전체층(13)의 소재는 광학적 소멸계수가 낮은 물질이 바람직하다.The material of the
상기 유전체층은 산화 타이타늄, 산화 몰리브데늄, 산화 니켈, 산화 텅스텐, 산화 구리, 산화 지르코늄, 산화 마그네슘, 산화 니켈, 산화 바나듐, 산화 망간, 산화 주석 또는 이들의 조합일 수 있다.The dielectric layer may be titanium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, copper oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, nickel oxide, vanadium oxide, manganese oxide, tin oxide or combinations thereof.
상기 유기물층의 두께는 1㎚ 이상 인 것이 바람직하다. The thickness of the organic material layer is preferably 1 nm or more.
유기물 층의 두께가 1㎚ 미만일 경우 균일한 박막과 나노 패턴을 형성하기 어려운 문제점이 있다.When the thickness of the organic material layer is less than 1 nm, it is difficult to form a uniform thin film and a nano pattern.
상기 유전체층의 두께는 1㎚ 내지 100㎚ 인 것이 바람직하다.The thickness of the dielectric layer is preferably 1 nm to 100 nm.
상기 유전체층은 전자와 홀이 잘 이동할 수 있게끔 도와주는 버퍼층의 역할을 한다. 1㎚ 미만일 경우 균일한 박막이 형성되지 않는 문제점이 있으며, 100㎚를 초과할 경우 캐리어들의 이동에 한계가 있다The dielectric layer serves as a buffer layer to help electrons and holes move smoothly. When the thickness is less than 1 nm, there is a problem that a uniform thin film is not formed, and when the thickness is more than 100 nm, there is a limit to the movement of the carriers
상기 금속박막층의 두께는 5㎚ 내지 20㎚ 인 것이 바람직하다.The thickness of the metal thin film layer is preferably 5 nm to 20 nm.
상기 금속박막층은 투명전극의 전기 전도도를 결정하는 층이다. 5㎚ 미만일 경우 균일한 금속 박막이 형성되지 않아 전극으로써 전기 전도도가 충분하지 않은 문제점이 있다. 20㎚를 초과할 경우에는 투과도가 낮아지는 문제점이 있다.The metal thin film layer is a layer for determining electrical conductivity of the transparent electrode. When the thickness is less than 5 nm, a uniform metal thin film is not formed, and thus there is a problem that the electric conductivity is not sufficient as an electrode. And if it exceeds 20 nm, the transmittance becomes low.
도 2 는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명전극의 구조를 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating a structure of a transparent electrode according to another embodiment of the present invention.
도 2 를 참고하면 상기 유기물층(11)의 표면에는 다수개의 볼록부(14)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2, a plurality of
상기 다수개의 볼록부(14)는 유기물층(11)에 입사되는 광을 산란시켜 광경로를 증가 시킬 수 있다. 따라서 태양전지의 광활성층에서 광 흡수 효율을 높일 수 있다.The plurality of
도 6 (a)는 임프린팅 방식을 통해 형성된 다수개의 볼록부가 형성된 유기물층(ormoclear)을 전자 현미경으로 촬영한 사진이다. 도 6 (b)는 상기 다수개의 볼록부가 형성된 유기물층(ormoclear)에 금속박막층으로 Ag를 증착하고, 유전체층으로 WO3 를 증착하여 투명전극을 제조한 후, 광 산란도 (Haze)를 측정한 그래프이다.6 (a) is a photograph of an organic layer (ormoclear) formed with a plurality of convex portions formed through imprinting by an electron microscope. FIG. 6 (b) is a graph illustrating the measurement of light scattering haze after depositing Ag as a metal thin film layer on an organic layer having a plurality of convex portions and depositing WO 3 as a dielectric layer to fabricate a transparent electrode .
도 6 (a)를 참고하면 상기 다수개의 볼록부에서 개개의 볼록부의 직경은 90nm 에서 1000 nm 일 수 있다.Referring to FIG. 6 (a), the diameter of each convex portion in the plurality of convex portions may be 90 nm to 1000 nm.
또는 300mn 에서 400nm 일 수 있다. 도 6 (b)를 참고하면 상기 범위 내에서 광산란도가 더욱 우수한 것을 알 수 있다.Or 300 nm to 400 nm. Referring to FIG. 6 (b), it can be seen that the light scattering degree is more excellent within the above range.
상기 유기물층(11)의 굴절율을 1.3 내지 1.7인 경우 볼록부 형성에 의하여 발생되는 유기물층의 두께 편차에 따른 투과도 변화를 억제할 수 있다.
When the refractive index of the organic material layer 11 is in the range of 1.3 to 1.7, it is possible to suppress the change in the transmittance according to the thickness variation of the organic material layer caused by the formation of the convex portions.
본 발명의 일 구현예에 따른 투명전극의 제조방법은, 유기물층 상에 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 금속박막층 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention includes forming a metal thin film layer on an organic material layer and forming a dielectric layer on the metal thin film layer.
상기 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 유전체층을 형성하는 단계는 스퍼터링법, 전자선 증착법, 열 증착법, 화학적 기상 증착법, 레이저 증착법, 스핀코팅법, 슬롯 다이 코팅법, 스프레이 코팅법, 닥터 블레이딩 코팅법, 스크린 프린팅법, 잉크젯 프린팅법, 패드 프린팅법 또는 임프린팅법 중 어느 하나 이상의 방법에 의하여 형성될 수 있다.The step of forming the metal thin film layer and the step of forming the dielectric layer may be performed by a method such as sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, chemical vapor deposition, laser deposition, spin coating, slot die coating, A screen printing method, an inkjet printing method, a pad printing method, or an imprinting method.
상기 증착 및 코팅 방법은 당업계에서 널리 알려진 방법에 해당하는 바, 상세한 설명은 생략한다.The deposition and coating methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명전극의 제조방법은, 유기물층의 표면에 다수개의 볼록부를 형성하는 단계, 유기물층 상에 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 금속박막층 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a transparent electrode according to another embodiment of the present invention includes forming a plurality of convex portions on a surface of an organic material layer, forming a metal thin film layer on the organic material layer, and forming a dielectric layer on the metal thin film layer do.
상기 유기물층의 표면에 다수개의 볼록부를 형성하는 방법은, 금속 산화물을 몰드(mould)로 이용하고, 유기물을 금속 산화물에 접촉시킨 후 일정 압력을 가한후, 유기물을 경화시키면 몰드와 반대 형상의 볼록부를 형성할 수 있다.The method of forming a plurality of protrusions on the surface of the organic material layer includes the steps of using a metal oxide as a mold, contacting an organic material with a metal oxide, applying a predetermined pressure, and then curing the organic material, .
도 3 은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지를 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지는 투명전극(10), 광활성층(20) 및 후면전극(30)을 차례로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention may sequentially form a
여기서, 투명전극을 기판(미도시) 상에 형성할 수 있다.Here, the transparent electrode can be formed on a substrate (not shown).
상기 기판은 유리(glass), PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), PES(polyether sulfone), PEN(polyethylene naphthalate), PI(polyimide), PA(poly acrylate), PUA, PDMS, PMMA 또는 SUS(Steel Use Stainless) 에서 선택된 1종 이상을 포함 할 수 있다.The substrate may be formed of glass, PET, poly carbonate, PES, PEN, polyimide, PA, PUA, PDMS, PMMA or SUS (Steel Use Stainless).
상기 투명전극은 본 발명의 구현예에 따른 투명전극일 수 있다.The transparent electrode may be a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
상기 광활성층(20)은 광을 흡수하여 여기자(exiton)를 생성하는 층으로, 도너 물질과 억셉터 물질을 구비할 수 있다. 상기 광활성층(20)은 도너 물질과 억셉터 물질이 서로 섞여 있는 벌크-헤테로정션(bulk heterojunction; BHJ)층일 수 있다. 이와는 달리, 상기 광활성층(20)은 차례로 적층된 도너 물질층과 억셉터 물질층을 구비할 수 있다.The
상기 전자 도너 물질은 MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene]), MDMO-PPV(poly(2-methoxy-5-(3',7'-dimethyl-octyloxy))-p-phenylene vinylene)와 같은 PPV계 고분자 또는 P3HT(poly(3-hexylthiophene))계, 또는 PTB7(polythieno[3,4-b]thiophene/ Benzodithiophene)계 고분자일 수 있다.The electron donor material may be selected from the group consisting of MEH-PPV (poly (2-methoxy-5- (2'-ethyl-hexyloxy) , 7'-dimethyl-octyloxy)) - p-phenylene vinylene) or P3HT (poly (3-hexylthiophene)) or PTB7 (polythieno [3,4-b] thiophene / Benzodithiophene) .
상기 전자 억셉터 물질은 플러렌 유도체이다. 상기 플러렌 유도체는 전자주개 그룹인 알콕시기가 치환된 벤젠고리를 포함하여, LUMO가 상승될 수 있다. 그 결과, 전자주개 고분자의 HOMO와 전자받개 고분자의 LUMO의 차이에 영향을 받는 유기태양전지의 개방전압이 향상될 수 있다.The electron acceptor material is a fullerene derivative. The fullerene derivative includes a benzene ring substituted with an alkoxy group, which is an electron donating group, so that the LUMO can be elevated. As a result, the open circuit voltage of the organic solar cell, which is affected by the difference between the HOMO of the electron donor polymer and the LUMO of the electron acceptor polymer, can be improved.
상기 광활성층(20)은 상기 도너 물질과 상기 억셉터 물질을 용매에 녹인 후, 용액 공정을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 용매는 클로로벤젠(chrolobenzene) 또는 디클로로벤젠(dichrolobenzene)일 수 있다. 상기 유기활성층(30)이 벌크-헤테로정션층인 경우에, 상기 도너 물질과 상기 억셉터 물질의 혼합농도는 소자의 특성에 따라 다양하게 조절할 수 있다. The
상기 용액 공정은 스핀 코팅(spin coating)법, 잉크젯 프린팅(ink-jet printing)법, 또는 스크린 프린팅(screen printing)법일 수 있다. 상기 용액 공정을 사용하여 상기 광활성층(20)을 형성함으로써, 고가의 진공장비가 필요하지 않으므로 공정단가를 낮출 수 있으며, 대면적 태양전지 제작이 실현될 수 있다.The solution process may be a spin coating method, an ink-jet printing method, or a screen printing method. Since the
상기 기판 상에 형성된 광활성층(20)을 열처리할 수 있다. 그 결과, 상기 광활성층(20)은 상기 전자 도너 물질의 결정성을 향상시킬 수 있다. 상기 열처리는 80℃ 내지 130℃에서 수행할 수 있다.The
상기 후면전극(30)은 광반사 전극으로 애노드 혹은 캐소드일 수 있다. 구체적으로, 상기 후면전극(30)은 상기 투명전극(10)에 비해 일함수가 높거나 낮은 금속전극이다. 일 예로서, 애노드일 경우 상기 후면전극(30)은 MoO3막, WO3, V2O5막, NiO막과 Al막, Ag 막과의 이중층일 수 있다. 캐소드일 경우 상기 후면전극(30)은 Ca막, Mg막, LiF막, ZnO막, TiO2막과 Al막, Ag 막과의 이중층일 수 있다. The
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, this is for illustrative purposes only, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예1] [Example 1]
유기물층으로 micro resist technology GmbH의 OrmoClear®굴절율: 1.45) 를 사용하고, 금속박막층으로 Ag, 유전체층으로 WO3 를 사용하여 투명전극을 제조하였다. OrmoClear ® refractive index of micro resist technology GmbH: 1.45) was used as the organic layer, and WO 3 was used as the metal thin film layer and WO 3 as the dielectric layer.
유기물층은 스핀코팅법을 통하여 14㎛ 를 형성하였고, Ag 와 WO3 는 열 증착법을 통하여 각각 8 nm, 30 nm 를 형성하였다. 비교예로는 기존 투명전극으로 쓰이는 ITO (170 nm)/ WO3 (30 nm)를 사용하여 각 파장대에 따른 투과도를 비교하였다.The organic layer was formed by spin coating to 14 ㎛, Ag and WO 3 Were formed by thermal evaporation at 8 nm and 30 nm, respectively. As a comparative example, ITO (170 nm) / WO 3 (30 nm) were used to compare the transmittance according to each wavelength band.
도 4 는 실시예1 및 비교예1 에 의한 투명전극의 투과도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the transmittance of the transparent electrode according to Example 1 and Comparative Example 1. Fig.
실시예 1에 의한 투명전극이 비교예에 비하여 500~650nm 파장대에서 투과도가 우수하며, 600nm 파장대에서는 약 12 % 향상된 투과도를 보이고 있다.
The transparent electrode according to Example 1 has an excellent transmittance at a wavelength band of 500 to 650 nm and an approximately 12% transmittance at a wavelength of 600 nm as compared with the comparative example.
[실시예2][Example 2]
실시예 1 에 의한 투명전극과 비교예 1 에 의한 투명전극을 사용하여 태양전지를 제조 하였다.A transparent electrode according to Example 1 and a transparent electrode according to Comparative Example 1 were used to fabricate a solar cell.
실시예 1 에 의한 투명전극을 증착 후, N2가 채워진 글로브박스에서, 광활성층으로 PTB7:PCBM 을 95 nm 두께로 스핀코팅법을 이용하여 코팅하였다. 이후 후면 전극으로 Ca (4 nm)/Al (100 nm)을 열 증착법에 의하여 증착하였다.After the transparent electrode according to Example 1 was deposited, PTB7: PCBM was coated to a thickness of 95 nm as a photoactive layer by a spin coating method in a glove box filled with N 2 . After that, Ca (4 nm) / Al (100 nm) was deposited as a back electrode by thermal deposition.
비교예 2 로써 비교예 1 에 의한 투명전극을 사용하여 태양전지를 제조 하였으며, 나머지 제조 조건은 실시예2의 제조조건과 동일하게 하였다.As Comparative Example 2, a solar cell was manufactured using the transparent electrode according to Comparative Example 1, and the remaining production conditions were the same as those in Example 2.
도 5 는 실시예 2 와 비교예 2 에 의한 태양전지의 전류밀도-전압 관계를 나타낸 그래프 이다.5 is a graph showing the current density-voltage relationship of the solar cell according to Example 2 and Comparative Example 2. FIG.
실시예 2 에 의한 태양전지 효율은 6.9%, 비교예 2 에 의한 태양전지 효율은 6.3% 로 약 9.5% 향상된 효율을 볼 수 있었다.
The efficiency of the solar cell according to Example 2 was 6.9%, and the efficiency of the solar cell according to Comparative Example 2 was 6.3%, which was about 9.5% higher.
[실시예3][Example 3]
유기물층(micro resist technology GmbH의 OrmoClear®굴절율: 1.45))에 임프린팅 방식을 사용 하여 다수개의 볼록부를 형성하였다. The organic layer (OrmoClear ® refractive index of micro resist technology GmbH: 1.45) was imprinted to form a plurality of convex portions.
볼록부를 형성 할 때에는 양극 산화 알루미늄을 몰드로 하여 유기물층(Ormoclear)을 일정 압력 하에서 임프린팅 하면서 자외선으로 경화시켜 주었다. When the convex portion was formed, the organic layer (Ormoclear) was imprinted with anodic aluminum oxide as a mold under a certain pressure, and cured with ultraviolet rays.
도 6 (a)는 임프린팅 방식을 통해 형성된 다수개의 볼록부가 형성된 유기물층(ormoclear)을 전자 현미경으로 촬영한 사진이다. 도 6 (b)는 상기 다수개의 볼록부가 형성된 유기물층에 금속박막층으로 Ag를 증착하고, 유전체층으로 WO3 를 증착하여 투명전극을 제조한 후, 광 산란도 (Haze)를 측정한 그래프이다.6 (a) is a photograph of an organic layer (ormoclear) formed with a plurality of convex portions formed through imprinting by an electron microscope. FIG. 6 (b) is a graph showing the light scattering haze measured after depositing Ag as a metal thin film layer on the organic material layer having a plurality of convex portions and depositing WO 3 as a dielectric layer to fabricate a transparent electrode.
상기 다수개의 볼록부가 형성된 유기물층에 이 후, 실시예2 에서 제작한 태양전지 제조 조건과 동일한 조건에서 태양전지를 제조하였다.Then, the solar cell was manufactured under the same conditions as the solar cell manufacturing conditions manufactured in Example 2, on the organic material layer having the plurality of convex portions.
도 7 는 실시예 3 와 실시예 2 에 의한 태양전지의 전류밀도-전압 관계를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the current density-voltage relationship of the solar cell according to Example 3 and Example 2. FIG.
볼록부가 형성되기 전의 태양전지 효율은 7.12%, 볼록부가 형성된 이후의 유기태양전지의 효율은 7.66%로 약 7.5% 효율이 향상된 결과를 볼 수 있다. 이러한 효율 증가는 볼록부에 의한 광 산란으로 인해 광 활성층 내에서 광 흡수량이 증가된 것으로부터 기인한다.
The efficiency of the solar cell before the convex portion was formed was 7.12%, and the efficiency of the organic solar cell after the convex portion was formed was 7.66%, which is about 7.5% higher efficiency. This increase in efficiency is attributed to the increase in light absorption in the photoactive layer due to light scattering by convex portions.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
10: 투명전극
11: 유기물층
12: 금속박막층
13: 유전체층
20: 광활성층
30: 후면전극10: Transparent electrode
11: organic layer
12: metal thin film layer
13: dielectric layer
20: photoactive layer
30: Rear electrode
Claims (16)
상기 기판 상에 형성된 유기물층;
상기 유기물층 상에 형성된 금속박막층; 및
상기 금속박막층 상에 형성된 유전체층을 포함하고,
상기 유기물층의 표면에는 다수개의 볼록부가 형성되고, 상기 유기물층의 굴절율은 1.3 내지 1.7 인 투명전극.Board;
An organic layer formed on the substrate;
A metal thin film layer formed on the organic material layer; And
And a dielectric layer formed on the metal thin film layer,
A plurality of convex portions are formed on the surface of the organic material layer, and the refractive index of the organic material layer is 1.3 to 1.7.
상기 볼록부에서 개개의 볼록부의 직경은 90nm 에서 1000 nm인 투명전극.The method according to claim 1,
And the diameter of each convex portion in the convex portion is 90 nm to 1000 nm.
상기 볼록부에서 개개의 볼록부의 직경은 300mn 에서 400nm 인 투명전극.5. The method of claim 4,
And the diameter of each convex portion in the convex portion is 300 to 400 nm.
상기 금속박막층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt) 또는 이들의 조합인 투명전극.6. The method of claim 5,
Wherein the metal thin film layer is made of silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), platinum (Pt)
상기 유전체층은 산화 타이타늄(TiO2), 산화 몰리브데늄(MoOx), 산화 니켈(NiOx), 산화 텅스텐(WOx), 산화 구리(CuOx), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 마그네슘(MgO), 산화 니켈(NiO), 산화 바나듐(V2O5), 산화 망간(MnO2), 산화 주석(SnO2) 또는 이들의 조합인 투명전극.The method according to claim 6,
The dielectric layer may be formed of at least one selected from the group consisting of TiO 2 , MoO x , NiO x , WO x , CuO x , ZrO 2 , (MgO), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), manganese oxide (MnO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), or combinations thereof.
상기 유기물층의 두께는 1㎚ 이상인 투명전극.8. The method of claim 7,
Wherein the organic material layer has a thickness of 1 nm or more.
상기 유전체층의 두께는 1㎚ 내지 100㎚ 인 투명전극.9. The method of claim 8,
Wherein the dielectric layer has a thickness of 1 nm to 100 nm.
상기 금속박막층의 두께는 5㎚ 내지 20㎚ 인 투명전극.10. The method of claim 9,
Wherein the metal thin film layer has a thickness of 5 nm to 20 nm.
상기 유기물은 poly(methylmethacrylate) (PMMA), poly(urethane acrylate) (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), 또는 이들의 조합인 투명전극.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The organic material is a transparent electrode, such as poly (methylmethacrylate) (PMMA), poly (urethane acrylate) (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), or a combination thereof.
상기 유기물층의 표면에 다수개의 볼록부를 형성하는 단계;
상기 유기물층 상에 금속박막층을 형성하는 단계; 및
상기 금속박막층 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 유기물층의 굴절율은 1.3 내지 1.7 인 투명전극 제조방법.Forming an organic layer on the substrate;
Forming a plurality of convex portions on the surface of the organic material layer;
Forming a metal thin film layer on the organic material layer; And
And forming a dielectric layer on the metal thin film layer,
Wherein the organic material layer has a refractive index of 1.3 to 1.7.
상기 금속박막층을 형성하는 단계 및 상기 유전체층을 형성하는 단계는 스퍼터링법, 전자선 증착법, 열 증착법, 화학적 기상 증착법, 레이저 증착법, 스핀코팅법, 슬롯 다이 코팅법, 스프레이 코팅법, 닥터 블레이딩 코팅법, 스크린 프린팅법, 잉크젯 프린팅법, 패드 프린팅법 또는 임프린팅법 중 어느 하나 이상의 방법에 의하여 형성 되는 투명전극 제조방법.13. The method of claim 12,
The step of forming the metal thin film layer and the step of forming the dielectric layer may be performed by a method such as sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, chemical vapor deposition, laser deposition, spin coating, slot die coating, Wherein the transparent electrode is formed by at least one of a screen printing method, an inkjet printing method, a pad printing method, and an imprinting method.
상기 유기물층의 표면에 다수개의 볼록부를 형성하는 단계는 양극 산화 알루미늄을 주 몰드로 이용하여 유기물층을 일정 압력 하에서 임프린팅 하여 형성 되는 투명전극 제조방법.15. The method of claim 14,
Wherein the step of forming a plurality of convex portions on the surface of the organic material layer is performed by imprinting the organic material layer under a predetermined pressure using anodized aluminum as a main mold.
상기 투명전극 상에 배치되는 광활성층; 및
상기 광활성층 상에 배치되는 후면전극; 을 포함하며,
상기 투명전극은 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 투명전극인 태양전지.A transparent electrode;
A photoactive layer disposed on the transparent electrode; And
A rear electrode disposed on the photoactive layer; / RTI >
Wherein the transparent electrode is the transparent electrode according to any one of claims 1 to 10.
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