KR102042301B1 - 유기 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 광활성층에 광활성층의 모폴로지 및 계면을 컨트롤하는 각각의 첨가제를 결합한 이종 첨가제를 포함하는 고효율의 유기 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 출원은 유기 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유기 태양전지에서 광전하가 발생하는 작용 기전은 흡광, 엑시톤 생성, 확산에 의해 전자 주개(electron donor)-받개(acceptor) 접합위치로 엑시톤 이동, 음전하와 양전하로 분리, 전하 수송, 각 전극에 전달과 같이 요약된다. 위와 같은 전하 발생 원리를 고려할 때, 흡광정도, 엑시톤 확산거리, 접합에서의 엑시톤의 개별 전하로의 분리, 이들 분리된 개별 전하의 수송 및 전극에서의 수집 등이 중요한 역할을 하게 되며, 대부분의 고효율화 전략 역시 이들 파라미터를 중심으로 진행되게 된다.
효율이 우수한 유기 태양전지는 대부분 전자 주개와 받개가 친밀하게 섞여 10nm~20nm 이내로 상분리되어 있으면서 각각이 연속적인 통로를 지니는 벌크 이종접합(Bulk heterojunction, BHJ) 모폴로지의 형태이다. 이러한 BHJ 태양전지의 경우, 전자주개와 받개가 무작위로 섞이게 되면, 엑시톤의 전하로의 분리는 매우 효과적이지만 이들 분리된 전하들이 각각의 전극으로 이동할 때 재결합 가능성이 늘어나는 한계점이 발생하게 된다. 그리고 뜨거운 태양열을 받는 특성상 활성층의 모폴로지가 시간에 따라 변화하게 되어 필요 이상의 상분리가 일어나고 광전환 효율이 떨어지는 결과를 초래하게 된다. 따라서 광흡수로 생성된 엑시톤의 원활한 분리와 분리된 전하의 효과적인 수송을 위해서는 벌크 이종접합구조에서 전자 주개와 받개 사이의 계면을 최대한 늘리되, 적절한 상분리를 통해 전자 주개와 받개의 연속적인 통로를 확보하는 것이 중요하며, 활성층의 모폴로지 및 계면을 컨트롤하는 것은 유기 태양전지의 광전환 효율을 유지하는 것에 중요한 영향을 미친다.
고효율의 유기 태양전지 개발을 위하여 활성층의 모폴로지 및 계면을 컨트롤하는 방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 크게 상용화제(compatibilizer), 공정 첨가제(processing additive) 등의 첨가제 사용, 가교화, 공액 고분자의 분자구조의 변화, 열처리 등의 방법을 통해 구현할 수 있다. 그러나 고효율의 유기 태양전지를 얻기 위한 최적의 상분리 유도에 대한 방법의 개발이 요구되는 실정이다.
본 출원은 전자 주개와 받개의 적절한 상분리를 통해 최적의 모폴로지를 형성하여, 고효율을 얻을 수 있는 유기태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은,
제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되고, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양전지로서,
상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 태양전지를 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에서,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이며,
A1 내지 A8 중 적어도 하나는 할로겐기이고, 나머지는 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이다.
또한, 본 출원은
기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 혼합용액을 도포하여 광활성층을 형성하는 단계; 및
상기 광활성층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 태양전지는, 광활성층에 광활성층의 모폴로지 및 계면을 컨트롤하는 각각의 첨가제를 결합한 이종 첨가제를 포함함으로써, 전자 주개와 받개의 적절한 상분리를 통해 최적의 모폴로지를 형성하여, 고효율을 얻을 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 태양전지는,
제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되고, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양전지로서,
상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에서,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이며,
A1 내지 A8 중 적어도 하나는 할로겐기이고, 나머지는 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서에 있어서, 상기 할로겐기의 예로는 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 화학식 1-1 내지 1-2로 표시되는 화합물이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 화학식 2-1 내지 2-2로 표시되는 화합물이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시되고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 2-1]
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-2로 표시되고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1로 표시될 수 있다.
[화학식 1-2]
[화학식 2-1]
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시되고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-2로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 2-2]
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-2로 표시되고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-2로 표시될 수 있다.
[화학식 1-2]
[화학식 2-2]
본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개 이외에, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 동시에 포함함으로써, 광활성층의 최적의 모폴로지를 형성할 수 있고, 이에 따라 유기 태양전지의 효율을 높일 수 있는 특징이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광활성층은 1,8-다아이오도옥탄(DIO:1,8-diiodooctane), 옥탄디티올(octane dithiol) 및 테트라브로모싸이오펜(tetrabromothiophene)으로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제 중에서 1 또는 2 종의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광활성층에 포함되는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물간의 부피의 비는 1:2 내지 2:1일 수 있고, 1: 1 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다만, 유기 태양전지의 효율적인 면에서 상기 부피의 비는 1:1인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, '단위'란 단량체가 중합체에 포함되어 반복되는 구조로서, 단량체가 중합에 의하여 중합체 내에 결합된 구조를 의미한다.
본 명세서에 있어서, '단위를 포함'의 의미는 중합체 내의 주쇄에 포함된다는 의미이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 전자 주개는 하기 화학식 3으로 표시되는 제1 단위 및 하기 화학식 4로 표시되는 제2 단위를 포함하는 중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 3]
[화학식 4]
화학식 3 및 4에 있어서,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
Y1 내지 Y4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CR", N, SiR", P 또는 GeR"이며,
X, X', X" 및 X"'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 S 또는 Se 이고,
A1 및 A2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 플루오르이며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; O; 또는 S 이고,
A3 및 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 플루오르; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
L1 및 L2 중 적어도 하나는 O 또는 S 이고,
R, R', R" 및 R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
a1 내지 a4는 각각 0 또는 1의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, a1 내지 a4가 1인 경우에는 분자의 회전을 방지하고, X 내지 X'"의 S 또는 Se 원자와 A1, A2의 플루오르 또는 L1, L2의 S 원자 또는 O 원자와 서로 상호작용(interaction)을 통하여 평면성이 증가할 수 있다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 
, 
, 
,
, 
, 
, 
및 
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Si, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로 고리기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 제1 단위는 하기 화학식 3-1로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
화학식 3-1에 있어서,
X, X', A1, A2, R1 및 R4는 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 S이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 X'는 S이다.
또 다른 실시상태에 있어서, 상기 X는 Se이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X'는 Se이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 A1은 수소이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 A1은 플루오르이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 A2는 수소이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 A2는 플루오르이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 제2 단위는 하기 화학식 4-1 내지 4-6 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
[화학식 4-2]
[화학식 4-3]
[화학식 4-4]
[화학식 4-5]
[화학식 4-6]
화학식 4-1 내지 4-6에 있어서,
X", X'", R5 내지 R8, A3 및 A4는 화학식 4에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X"는 S이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 X"는 Se이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X"'는 S이다.
본 명세서의 다른 실시상태에 있어서, 상기 X"'는 Se이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 부가적인 유기물층을 더 포함할 수 있다. 상기 유기 태양 전지는 여러 기능을 동시에 갖는 유기물을 사용하여 유기물층의 수를 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 또는 정공 수송과 정공 주입을 동시에 하는 층을 포함할 수 있고, 광활성층은 상기 중합체를 포함할 수 있다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입과 전자 수송을 동시에 하는 층을 포함할 수 있고, 상기 광활성층은 상기 중합체를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지가 외부 광원으로부터 광자를 받으면 전자 주개와 전자 받개 사이에서 전자와 정공이 발생한다. 상기 발생된 정공은 양극으로 수송된다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 태양전지를 나타낸 도이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이다. 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 캐소드이고, 상기 제2 전극은 애노드이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기 태양 전지는 캐소드, 광활성층 및 애노드 순으로 배열될 수도 있고, 애노드, 광활성층 및 캐소드 순으로 배열될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 애노드, 정공수송층, 광활성층, 전자수송층 및 캐소드 순으로 배열될 수도 있고, 캐소드, 전자수송층, 광활성층, 정공수송층 및 애노드 순으로 배열될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 노멀(Normal)구조이다. 상기 노말 구조는 기판 상에 애노드가 형성되는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기태양전지가 노말 구조인 경우, 기판 상에 형성되는 제1 전극이 애노드일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 인버티드(Inverted) 구조이다. 상기 인버티드 구조는 기판 상에 캐소드가 형성되는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기태양전지가 인버티드 구조인 경우, 기판 상에 형성되는 제1 전극이 캐소드일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 탠덤 (tandem) 구조이다. 이 경우 상기 유기 태양 전지는 2 층 이상의 광활성층을 포함할 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기태양 전지는 광활성층이 1층 또는 2층 이상일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 버퍼층이 광활성층과 정공수송층 사이 또는 광활성층과 전자수송층 사이에 구비될 수 있다. 이때, 정공 주입층이 애노드와 정공수송층사이에 더 구비될 수 있다. 또한, 전자주입층이 캐소드와 전자수송층 사이에 더 구비될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자 받개 물질은 플러렌, 플러렌 유도체, 바소쿠프로인, 반도체성 원소, 반도체성 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로 플러렌(fullerene), 플러렌 유도체(PCBM((6,6)-phenyl-C61-butyric acid-methylester) 또는 PCBCR((6,6)-phenyl-C61-butyric acid-cholesteryl ester), 페릴렌(perylene), PBI(polybenzimidazole), 및 PTCBI(3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic bis-benzimidazole)로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 화합물이다.
유기 태양 전지에서 엑시톤의 원활한 분리와 분리된 전하의 효과적인 수송을 위해서는 전자 주개와 받개 사이의 계면을 최대한으로 늘리되 적당한 상분리를 통해 전자 주개와 받개의 연속적 통로를 확보하여, 모폴로지의 향상을 유도하는 것이 요구된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따라, 첨가제를 광활성층에 도입함으로써 고분자와 플러렌 유도체의 첨가제에 대한 선택적 용해도 및 용매와 첨가제의 끓는점 차이로 유도되는 효과적인 상분리를 유도할 수 있다. 또한 광활성층에 이종첨가제를 도입함으로써, 단일 화합물의 첨가제를 도입할 때 보다 유기 태양전지의 효율을 더 높일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 태양전지는 제1 전극과 광활성층 사이 및 제2 전극과 광활성층 사이 중 적어도 하나의 위치에, 금속산화물층 및 전해질층 중 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 광활성층 사이, 및 제2 전극과 광활성층 사이 중 적어도 하나의 위치에는 금속산화물층 또는 전해질층이 구비될 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다.
상기 제1 전극과 광활성층 사이 및 제2 전극과 광활성층 사이 중 적어도 하나의 위치에는 PEI(polyethylene imine), PPO(polypropylene oxide), PES(polyethylene sulphide) 등을 사용한 전해질층이 포함될 수 있으며, PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenediocxythiophene)-poly(styrenesulfonate)) 등의 유기물층이 포함될 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 금속산화물층은 티타늄산화물(TiOx), 아연 산화물(ZnO), 몰리브덴 산화물(MoOx), 바나듐 산화물(VOx), 니켈 산화물(NiO)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 금속산화물층의 두께는 10nm 내지 60nm인 유기 태양전지를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개가 벌크 이종접합(BHJ)을 형성한다.
벌크 이종접합이란 광활성층에서 전자 주개 물질과 전자 받개 물질이 서로 섞여 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광활성층의 두께는 50nm 내지 300nm이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서,
기판을 준비하는 단계;
상기 기판상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 혼합용액을 도포하여 광활성층을 형성하는 단계; 및
상기 광활성층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에서,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이며,
A1 내지 A8 중 적어도 하나는 할로겐기이고, 나머지는 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서에서 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기 태양 전지에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다. 구체적으로 유리 또는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PP(polypropylene), PI(polyimide), TAC(triacetyl cellulose) 등이 있으나. 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 애노드 전극은 투명하고 전도성이 우수한 물질이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸싸이오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)싸이오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 애노드 전극의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 스퍼터링, E-빔, 열증착, 스핀코팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 닥터 블레이드 또는 그라비아 프린팅법을 사용하여 기판의 일면에 도포되거나 필름형태로 코팅됨으로써 형성될 수 있다.
상기 애노드 전극을 기판 상에 형성하는 경우, 이는 세정, 수분제거 및 친수성 개질 과정을 거칠 수 있다.
예컨대, 패터닝된 ITO 기판을 세정제, 아세톤, 이소프로필 알코올(IPA)로 순차적으로 세정한 다음, 수분 제거를 위해 가열판에서 100℃~150℃에서 1분~30분간, 바람직하게는 120℃에서 10분간 건조하고, 기판이 완전히 세정되면 기판 표면을 친수성으로 개질한다.
상기와 같은 표면 개질을 통해 접합 표면 전위를 광활성층의 표면 전위에 적합한 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 개질 시 애노드 전극 위에 고분자 박막의 형성이 용이해지고, 박막의 품질이 향상될 수도 있다.
애노드 전극의 전 처리 기술로는 a) 평행 평판형 방전을 이용한 표면 산화법, b) 진공상태에서 UV 자외선을 이용하여 생성된 오존을 통해 표면을 산화하는 방법, 및 c) 플라즈마에 의해 생성된 산소 라디칼을 이용하여 산화하는 방법 등이 있다.
애노드 전극 또는 기판의 상태에 따라 상기 방법 중 한가지를 선택할 수 있다. 다만, 어느 방법을 이용하든지 공통적으로 애노드 전극 또는 기판 표면의 산소이탈을 방지하고 수분 및 유기물의 잔류를 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이 때, 전 처리의 실질적인 효과를 극대화할 수 있다.
구체적인 예로서, UV를 이용하여 생성된 오존을 통해 표면을 산화하는 방법을 사용할 수 있다. 이 때, 초음파 세정 후 패터닝된 ITO 기판을 가열판(hot plate)에서 베이킹(baking)하여 잘 건조시킨 다음, 챔버에 투입하고, UV 램프를 작용시켜 산소 가스가 UV 광과 반응하여 발생하는 오존에 의하여 패터닝된 ITO 기판을 세정할 수 있다.
그러나, 본 명세서에 있어서의 패터닝된 ITO 기판의 표면 개질 방법은 특별히 한정시킬 필요는 없으며, 기판을 산화시키는 방법이라면 어떠한 방법도 무방하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 캐소드 전극은 일함수가 작은 금속이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Fe, Al:Li, Al:BaF2, Al:BaF2:Ba와 같은 다층 구조의 물질이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드 전극은 5×10- 7torr 이하의 진공도를 보이는 열증착기 내부에서 증착되어 형성될 수 있으나, 이 방법에만 한정되는 것은 아니다.
정공수송층물질과 전자수송층 물질은 광활성층에서 분리된 전자와 정공을 전극으로 효율적으로 전달시키는 역할을 담당하며, 물질을 특별히 제한하지는 않는다.
상기 정공수송층 물질은 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenediocxythiophene)-poly(styrenesulfonate)), 몰리브데늄 산화물(MoOx); 바나듐 산화물(V2O5); 니켈 산화물(NiO); 및 텅스텐 산화물(WOx) 등이 될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자수송층 물질은 전자추출금속 산화물(electron-extracting metal oxides)이 될 수 있으며, 구체적으로 8-히드록시퀴놀린의 금속착물; Alq3를 포함한 착물; Liq를 포함한 금속착물; LiF; Ca; 티타늄 산화물(TiOx); 아연 산화물(ZnO); 및 세슘 카보네이트(Cs2CO3), 폴리 에틸렌 이민(PEI) 등이 될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 광활성층 사이, 및 상기 제2 전극과 상기 광활성 층 사이 중 적어도 하나의 위치에, 금속산화물층 및 전해질층 중 1종 이상을 형성하는 단계를 더 포함하는 유기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 전극과 광활성층 사이, 및 제2 전극과 광활성층 사이 중 적어도 하나의 위치에는 금속산화물층 또는 전해질층이 포함될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 금속산화물층은 티타늄산화물(TiOx), 아연 산화물(ZnO), 몰리브덴 산화물(MoOx), 바나듐 산화물(VOx), 니켈 산화물(NiO)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 유기 태양전지의 제조방법은 제1 전극과 상기 광활성층 사이, 및 상기 제2 전극과 상기 광활성 층 사이 중 적어도 하나의 위치에, 유기물층 또는 전해질층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 혼합용액을 도포하는 단계는 바 코팅(Bar-coating), 슬롯 다이 코팅(Slot-die coating), 닥터 블레이드 코팅(Doctor blade coating), 스크린 프린팅(Screen printing), 스핀 코팅(Spin-coating), 스퍼터링(Sputtering), 또는 열증발 진공증착(Thermal-evaporation deposition)의 방법에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 이들 방법에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서는 일 실시상태에 있어서, 상기 혼합용액의 총부피에 대하여 1 부피% 내지 5 부피%의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 1 부피% 내지 5 부피%의 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
이하에서는 전술한 실시형태들의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 예시일 뿐이며, 상기 실시형태들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
즉, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 >
실시예 1. 광활성층에 다이페닐에테르 및 1-클로로나프탈렌을 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 포함하는 유기 태양전지의 제조
하기 화학식으로 표시되는 중합체와 PC71BM 을 1:2로 클로로벤젠(Chlorobenzene, CB)에 녹여 복합 용액(composit solution)을 제조하였고, 다이페닐에테르 및 1-클로로나프탈렌을 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 준비하였다. 이때, 복합 용액의 농도는 4 wt%로 조절하였으며, 유기 태양전지는 기판/ITO/ ZnO/ /광활성층/MoO3/ Ag의 구조로 하였다. ITO는 바타입(bar type)으로 1.5 × 1.5 cm2가 코팅된 유리 기판은 증류수, 아세톤, 2-프로판올을 이용하여 초음파 세척하고, ITO 표면을 10분 동안 오존 처리한 후 ZnO를 4000 rpm으로 40초간 스핀코팅하고, 100℃에서 10분 동안 열처리하였다. 광활성층의 코팅을 위해서는 중합체 PC71BM 복합용액을 158nm 두께로 1,000 rpm으로 20초간 스핀코팅하여, 3x10-8 torr 진공 하에서 열 증발기(thermal evaporator)를 이용하여 MoO3 10nm/Ag 100 nm 두께로 1 Å/s 속도로 증착하여 유기 태양전지를 제조하였다.
[중합체]
실시예 2. 광활성층에 4-클로로다이페닐에테르 및 1-클로로나프탈렌을 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 포함하는 유기 태양전지의 제조
상기 실시예 1과는 달리, 4-클로로다이페닐에테르 및 1-클로로나프탈렌을 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 태양전지를 제조하였다.
실시예 3. 광활성층에 다이페닐에테르 및 1-플루오로나프탈렌을 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 포함하는 유기 태양전지의 제조
상기 실시예 1과는 달리, 다이페닐에테르 및 1-플루오로나프탈렌을 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 태양전지를 제조하였다.
실시예 4. 광활성층에 1-플루오로나프탈렌 및 4-클로로다이페닐에테르를 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 포함하는 유기 태양전지의 제조
상기 실시예 1과는 달리, 1-플루오로나프탈렌 및 4-클로로다이페닐에테르를 포함하는 이종첨가제(Co-additive)를 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 태양전지를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 유기 태양전지의 광전변환특성을 100 mW/cm2(AM 1.5) 조건에서 측정하고, 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
<비교예 >
비교예 1. 광활성층에 단일첨가제를 포함하는 유기 태양전지의 제조
상기 실시예 1 내지 4와는 달리, 광 활성층에 이종 첨가제(Co-additive)가 아닌 단일 첨가제로서 1-클로로나프탈렌을 포함한 유기 태양전지를 제조하였다. 광활성층에 각 단일 첨가제를 포함하여 제조된 유기 태양전지의 광전변환특성을 100 mW/cm2(AM 1.5) 조건에서 측정하고, 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
비교예 2. 광활성층에 단일첨가제를 포함하는 유기 태양전지의 제조
단일 첨가제로서 1-플루오로나프탈렌을 포함한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 유기 태양전지를 제조하였다.
비교예 3. 광활성층에 단일첨가제를 포함하는 유기 태양전지의 제조
단일 첨가제로서 다이페닐에테르를 포함한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 유기 태양전지를 제조하였다.
비교예 4. 광활성층에 단일첨가제를 포함하는 유기 태양전지의 제조
단일 첨가제로서 4-클로로다이페닐에테르를 포함한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 유기 태양전지를 제조하였다.
비교예 5. 광활성층에 첨가제를 포함하지 않는 유기 태양전지의 제조
광활성층에 첨가제를 포함하지 않는 유기 태양 전지를 제조하였다. 광활성층에 첨가제가 포함되지 않도록 제조된 유기 태양전지의 광전변환특성을 100 mW/cm2(AM 1.5) 조건에서 측정하고, 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
| 첨가제의 종류 | VOC (V) | JSC (mA/cm2) | FF (%) | PCE (%) | |
| 실시예 1 | 다이페닐에테르 및 1-클로로나프탈렌 |
0.730 | 18.907 | 0.624 | 8.61 |
| 실시예 2 | 4-클로로다이페닐에테르 및 1-클로로나프탈렌 |
0.730 | 18.907 | 0.624 | 8.61 |
| 실시예 3 | 다이페닐에테르 및 1-플루오로나프탈렌 |
0.745 | 17.276 | 0.656 | 8.44 |
| 실시예 4 | 1-플루오로나프탈렌 및 4-클로로다이페닐에테르 |
0.740 | 16.990 | 0.677 | 8.50 |
| 비교예 1 | 1-클로로나프탈렌 | 0.772 | 15.606 | 0.594 | 7.16 |
| 비교예 2 | 1-플루오로나프탈렌 | 0.776 | 16.265 | 0.576 | 7.27 |
| 비교예 3 | 다이페닐에테르 | 0.730 | 17.220 | 0.605 | 7.60 |
| 비교예 4 | 4-클로로다이페닐에테르 | 0.721 | 17.375 | 0.640 | 8.01 |
| 비교예 5 | - | 0.776 | 15.509 | 0.451 | 5.42 |
상기 Voc는 개방전압을, Jsc는 단락전류를, FF는 곡선인자(Fill factor)를, PCE는 전력변환 효율을 의미한다. 개방전압은 전류가 0일 때 태양전지 양단에 나타나는 전압으로 태양전지로부터 얻을 수 있는 최대 전압에 해당하고, 단락 전류는 태양전지 양단의 전압이 0일 때 흐르는 전류를 의미한다. 상기 개방전압과 단락전류는 각각 전압-전류 밀도 곡선의 4사분면에서 X축과 Y축 절편이며, 이 두 값이 높을수록 태양전지의 효율은 바람직하게 높아진다. 또한 곡선인자(Fill factor)는 개방전압과 단락전류의 곱에 대한 출력의 비로 정의되며, 전력-전압 곡선에서 최대 전력 값을 가지는 직사각형의 면적에 해당한다. 상기 세 가지 값을 조사된 빛의 세기로 나누면 에너지 변환 효율을 구할 수 있으며, 높은 값일수록 바람직하다.
상기 표 1의 결과로 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 태양전지는 광활성층에 첨가제를 전혀 포함하지 않거나 단일 첨가제를 포함하는 경우보다 더욱 높은 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 단일첨가제로서 1-클로로나프탈렌, 1-플루오로나프탈렌, 다이페닐에테르, 또는 4-클로로다이페닐에테르가 광활성층에 각각 포함된 비교예 1 내지 5의 경우는 광활성층에 첨가제가 포함되지 않은 비교예 5와 대비하여, VOC를 낮추면서 Jsc와 FF를 높이고, VOC의 감소가 없이 Jsc와 FF를 높여 효율을 증대하는 역할을 하는 것을 알 수 있다. 또한, 두 첨가제가 동시에 첨가된 실시예 1 내지 4의 경우에는 단일첨가제가 포함된 경우에 비해, VOC가 미치는 영향을 줄이면서 Jsc와 FF를 높여 보다 효율을 증대하는 효과가 있음을 확인 할 수 있다.
10: 제1 전극
20, 40: 유기물층; 전해질층; 또는 금속산화물층
30: 광활성층
50: 제2 전극
20, 40: 유기물층; 전해질층; 또는 금속산화물층
30: 광활성층
50: 제2 전극
Claims (19)
- 제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되고, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양전지로서,
상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상을 포함하고,
상기 광활성층은 하기 화학식 1-2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-1로 표시되는 화합물을 더 포함하거나; 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 더 포함하거나; 또는 하기 화학식 1-2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 더 포함하는 것인 유기 태양전지:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 광활성층은 1,8-다아이오도옥탄(DIO:1,8-diiodooctane), 옥탄디티올(octane dithiol) 및 테트라브로모싸이오펜(tetrabromothiophene)으로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제 중에서 1 또는 2 종의 첨가제를 더 포함하는 것인 유기 태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전자 주개는 하기 화학식 3으로 표시되는 제1 단위 및 하기 화학식 4로 표시되는 제2 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 것인 유기 태양전지:
[화학식 3]
[화학식 4]
화학식 3 및 4에 있어서,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
Y1 내지 Y4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CR", N, SiR", P 또는 GeR"이며,
X, X', X" 및 X"'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 S 또는 Se 이고,
A1 및 A2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 플루오르이며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; O; 또는 S 이고,
A3 및 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 플루오르; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
L1 및 L2 중 적어도 하나는 O 또는 S 이고,
R, R', R" 및 R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
a1 내지 a4는 각각 0 또는 1의 정수이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 전자 주개는 하기 화학식 3-1로 표시되는 제1 단위 및 하기 화학식 4-1 내지 4-6 중 어느 하나로 표시되는 제2 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 것인 유기 태양전지:
[화학식 3-1]
[화학식 4-1]
[화학식 4-2]
[화학식 4-3]
[화학식 4-4]
[화학식 4-5]
[화학식 4-6]
화학식 3-1, 및 화학식 4-1 내지 4-6에 있어서,
X, X', X" 및 X"'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 S 또는 Se 이고,
A1 및 A2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 플루오르이며,
A3 및 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 플루오르; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 전자 받개 물질은 플러렌, 플러렌 유도체, 바소쿠프로인, 반도체성 원소, 반도체성 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 유기 태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극과 광활성층 사이, 및 상기 제2 전극과 광활성층 사이 중 적어도 하나의 위치에, 금속산화물층 및 전해질층 중 1종 이상을 추가로 포함하는 것인 유기 태양전지. - 청구항 10에 있어서,
상기 금속산화물층은 티타늄산화물(TiOx), 아연 산화물(ZnO), 몰리브덴 산화물(MoOx), 바나듐 산화물(VOx), 및 니켈 산화물(NiO)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 유기 태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 광활성층에 포함되는 상기 화학식 1-2로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-1로 표시되는 화합물간의 부피의 비; 상기 화학식 1-1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-2로 표시되는 화합물간의 부피의 비; 또는 상기 화학식 1-2로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-2로 표시되는 화합물간의 부피의 비는 1:1인 것인 유기 태양전지. - 청구항 10에 있어서, 상기 금속산화물층의 두께는 10nm 내지 60nm인 유기 태양전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 광활성층의 두께는 50nm 내지 300nm인 유기 태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개가 벌크 이종접합(BHJ)을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지. - 기판을 준비하는 단계;
상기 기판상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상을 포함하는 혼합용액을 도포하여 광활성층을 형성하는 단계; 및
상기 광활성층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 혼합용액은 하기 화학식 1-2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-1로 표시되는 화합물을 더 포함하거나; 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 더 포함하거나; 또는 하기 화학식 1-2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 더 포함하는 것인 유기 태양전지의 제조방법:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
- 청구항 16에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 광활성층 사이, 및 상기 제2 전극과 상기 광활성 층 사이 중 적어도 하나의 위치에, 금속산화물층 및 전해질층 중 1종 이상을 형성하는 단계를 더 포함하는 유기 태양전지의 제조방법. - 청구항 16에 있어서, 상기 혼합용액을 도포하는 단계는 바 코팅(Bar-coating), 슬롯 다이 코팅(Slot-die coating), 닥터 블레이드 코팅(Doctor blade coating), 스크린 프린팅(Screen printing), 스핀 코팅(Spin-coating), 스퍼터링(Sputtering), 또는 열증발 진공증착(Thermal-evaporation deposition)의 방법에 의해 수행하는 것인 유기 태양전지의 제조방법.
- 삭제
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |