KR102072680B1 - 유기 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
제1 활성층을 포함하는 제1 서브 셀과 제2 활성층을 포함하는 제2 서브 셀을 포함하고, 상기 제1 활성층과 상기 제2 활성층 중 적어도 하나는 광 흡수도가 상이한 적어도 두 종류의 전자 수용체를 포함하는 유기 태양전지에 관한 것이다.
Description
유기 태양 전지에 관한 것이다.
유기 태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
유기 태양 전지는 유기 반도체인 p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 광 활성층을 포함하고, 광 활성층에서 태양 에너지를 흡수하면 반도체 내부에서 전자-정공 쌍(electron-hole pair, EHP)이 생성되고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 n형 반도체 및 p형 반도체로 각각 이동하고 이들이 전극에 수집됨으로써 외부에서 전기 에너지로 이용할 수 있다.
그러나 유기 반도체는 물질의 고유 특성에 따라 소정 파장 영역의 빛만 흡수하므로, 넓은 파장 영역의 빛을 흡수하는데 불리하다.
이를 해결하기 위하여 서로 다른 파장 영역의 빛을 흡수하는 복수의 서브 태양 전지(이하 '서브 셀'이라 한다)를 적층한 탠덤(tandem) 유기 태양전지가 제안되었다. 탠덤 유기 태양전지는 넓은 파장 영역의 빛을 흡수할 수 있어서 광 흡수도를 높일 수 있다.
그러나 탠덤 유기 태양전지의 전체 출력 전류는 복수의 서브 셀 중 출력 전류가 낮은 서브 셀을 기준으로 결정되므로, 출력 전류가 높은 서브 셀의 잉여 전하들은 출력에 기여하지 못하고 탠덤 유기 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있다.
일 구현예에 따르면, 잉여 전하에 의한 성능 저하를 방지할 수 있는 탠덤 유기 태양전지를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 제1 활성층을 포함하는 제1 서브 셀과 제2 활성층을 포함하는 제2 서브 셀을 포함하고, 상기 제1 활성층과 상기 제2 활성층 중 적어도 하나는 광 흡수도가 상이한 적어도 두 종류의 전자 수용체를 포함하는 유기 태양전지를 제공한다.
상기 제1 활성층은 제1 파장 영역의 광을 흡수하는 제1 전자 공여체, 그리고 제1 전자 수용체를 포함하고, 상기 제2 활성층은 제1 파장 영역보다 장파장인 제2 파장 영역의 광을 흡수하는 제2 전자 공여체, 그리고 광 흡수도가 상이한 제2 전자 수용체 및 제3 전자 수용체를 포함할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 실질적으로 동일한 파장 영역의 광을 흡수할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 상기 제2 전자 공여체와 다른 파장 영역의 광을 흡수할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 약 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭(optical symmetry) 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭(optical asymmetry) 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭 구조의 플러렌 코어에 가지는 플러렌 유도체를 포함할 수 있고, 상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭 구조의 플러렌 코어를 가지는 플러렌 유도체를 포함할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 공통적인 작용기를 가지는 플러렌 유도체에서 선택될 수 있다.
상기 제2 전자 수용체는 C60, PC60BM, IC60BA 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 제3 전자 수용체는 C70, PC70BM, IC70BA 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 전자 공여체는 약 1.6 내지 2.2 eV의 밴드갭을 가지는 제1 화합물을 포함할 수 있고, 상기 제2 전자 공여체는 약 0.6 내지 2.0 eV의 밴드갭을 가지는 제2 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제1 파장 영역은 약 200nm 내지 780nm 이고, 상기 제2 파장 영역은 약 400nm 내지 2000nm 일 수 있다.
상기 제1 서브 셀과 상기 제2 서브 셀은 직렬로 연결될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 제1 전극, 상기 제1 전극의 일면에 위치하는 제1 활성층, 상기 제1 활성층의 일면에 형성되어 있는 중간연결부(interconnection part), 상기 중간연결부의 일면에 형성되어 있고 광 흡수도가 상이한 적어도 두 종류의 전자 수용체를 포함하는 제2 활성층, 그리고 상기 제2 활성층 위에 형성되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극, 상기 제1 활성층 및 상기 중간연결부는 제1 출력전류를 생산하고, 상기 제2 전극, 상기 제2 활성층 및 상기 중간연결부는 상기 광 흡수도가 상이한 적어도 두 종류의 전자 수용체들의 조성비를 조절하여 상기 제1 출력전류와 실질적으로 동등한 제2 출력전류를 생산하는 유기 태양전지를 제공한다.
상기 제1 활성층은 제1 파장 영역의 광을 흡수하는 제1 전자 공여체, 그리고 제1 전자 수용체를 포함할 수 있고, 상기 제2 활성층은 제1 파장 영역보다 장파장인 제2 파장 영역의 광을 흡수하는 제2 전자 공여체, 그리고 광 흡수도가 상이한 제2 전자 수용체 및 제3 전자 수용체를 포함할 수 있다.
상기 제1 파장 영역은 약 200nm 내지 780nm 일 수 있고, 상기 제2 파장 영역은 약 400nm 내지 2000nm 일 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 약 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 실질적으로 서로 동일한 파장 영역의 광을 흡수할 수 있고, 상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 상기 제2 전자 공여체와 다른 파장 영역의 광을 흡수할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭 구조의 플러렌 코어에 가지는 플러렌 유도체를 포함할 수 있고, 상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭 구조의 플러렌 코어를 가지는 플러렌 유도체를 포함할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 공통적인 작용기를 가지는 플러렌 유도체에서 선택될 수 있다.
상기 중간연결부는 도전성 고분자, 절연성 고분자, 강유전성 고분자, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 복수 층을 포함할 수 있다.
상기 중간연결부는 상기 복수 층 사이에 위치하는 도전성 박막층을 포함할 수 있다.
상기 제2 출력전류는 상기 제1 출력전류 대비 약 0.9 내지 1.1배일 수 있다.
복수의 서브 셀들이 적층된 탠덤 유기 태양전지에서, 활성층의 두께 제어 없이도 서브 셀들 사이의 전류 매칭을 구현할 수 있고 이로 인하여 출력 전류의 차이로 인한 잉여 전하의 발생을 줄여 잉여 전하로 인해 유기 태양전지의 성능에 악영향을 미치는 것을 줄일 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 태양전지를 도시한 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 태양전지를 도시한 단면도이고,
도 3은 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 광 흡수도를 보여주는 그래프이고,
도 4는 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 전류 밀도를 보여주는 그래프이고,
도 5는 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 파장에 따른 외부 양자 효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 6은 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 누적 광 흡수도를 보여주는 그래프이고,
도 7는 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지에서 하부 서브 셀과 상부 서브 셀의 광 흡수도를 보여주는 그래프이고,
도 8 및 도 9는 각각 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지가 도 7의 'A' 지점일 때의 파장에 따른 외부양자효율(EQE) 및 누적 광 흡수도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 태양전지를 도시한 단면도이고,
도 3은 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 광 흡수도를 보여주는 그래프이고,
도 4는 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 전류 밀도를 보여주는 그래프이고,
도 5는 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 파장에 따른 외부 양자 효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 6은 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 누적 광 흡수도를 보여주는 그래프이고,
도 7는 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지에서 하부 서브 셀과 상부 서브 셀의 광 흡수도를 보여주는 그래프이고,
도 8 및 도 9는 각각 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지가 도 7의 'A' 지점일 때의 파장에 따른 외부양자효율(EQE) 및 누적 광 흡수도를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 태양전지에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 태양전지는 차례로 적층되어 있는 제1 서브 셀(C1)과 제2 서브 셀(C2)을 포함하고, 제1 서브 셀(C1)과 제2 서브 셀(C2)은 중간연결부(interconnection part)(130)로 연결되어 있다.
제1 서브 셀(C1)은 제1 전극(110), 제1 활성층(120) 및 제1 중간연결부(130a)를 포함하고, 제2 서브 셀(C2)은 제2 중간연결부(130b), 제2 활성층(140) 및 제2 전극(150)을 포함한다.
기판(도시하지 않음)은 제1 전극(110) 또는 제2 전극(120) 측에 위치할 수 있으며, 예컨대 투광성 물질로 만들어질 수 있다. 상기 투광성 물질은 예컨대 유리와 같은 무기 물질 또는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르술폰 또는 이들의 조합과 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(110)과 제2 전극(150) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 제1 전극(110)이 애노드인 경우 제1 중간연결부(130a)는 캐소드 역할을 할 수 있고, 제1 전극(110)이 캐소드인 경우 제1 중간연결부(130a)는 애노드 역할을 할 수 있다. 마찬가지로 제2 전극(150)이 애노드인 경우 제2 중간연결부(130b)는 캐소드 역할을 할 수 있고, 제2 전극(150)이 캐소드인 경우 제2 중간연결부(130b)는 애노드 역할을 할 수 있다.
제1 전극(110) 및 제2 전극(150) 중 하나는 예컨대 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 도핑된 산화아연 (indium doped ZnO, IZO), 산화주석(SnO2), 알루미늄 도핑된 산화아연(aluminum doped ZnO, AZO), 갈륨 도핑된 산화아연(gallium doped ZnO, GZO)과 같은 도전성 산화물, 탄소나노튜브(carbon nanotubes, CNT) 또는 그래핀(graphene)과 같은 도전성 탄소복합체 따위의 투명 도전체로 만들어질 수 있고, 다른 하나는 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 리튬(Li) 등의 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
중간연결부(130)는 제1 서브 셀(C1)의 제1 중간연결부(130a)와 제2 서브 셀(C2)의 제2 중간연결부(130b)를 포함하고, 제1 중간연결부(130a)와 제2 중간연결부(130b)의 계면은 제1 중간연결부(130a)의 전하들과 제2 중간연결부(130b)의 전하들의 재결합 센터(recombination center)가 될 수 있다.
제1 중간연결부(130a)와 제2 중간연결부(130b)는 예컨대 도전성 고분자, 절연성 고분자, 강유전성(ferroelectric) 고분자, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 각각 단일층 또는 복수층일 수 있다. 상기 도전성 고분자는 예컨대 PEDOT:PSS 일 수 있고 상기 금속 산화물은 예컨대 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 이리듐(Ir), 티타늄(Ti), 아연(Zn) 또는 이들 조합의 산화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
중간연결부(130)는 상기 복수 층의 중앙연결부(130a, 130b) 사이에 위치하는 도전성 박막(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 도전성 박막은 전하들의 효과적인 재결합 센터로서 역할을 할 수 있다. 상기 도전성 박막은 예컨대 빛의 투과에 영향을 미치지 않는 투광성 도전체일 수 있으며, 예컨대 인듐 틴 옥사이드와 같은 도전성 산화물 층 및/또는 얇은 두께의 금속층일 수 있다.
제1 활성층(120) 및 제2 활성층(140)은 각각 n형 반도체 물질로 만들어진 전자 수용체와 p형 반도체 물질로 만들어진 전자 공여체를 포함하는 광 활성물질을 포함할 수 있다.
상기 전자 수용체와 상기 전자 공여체는 예컨대 벌크 이종접합(bulk heterojunction) 구조를 이룰 수 있다. 상기 벌크 이종접합 구조인 경우, 제1 광 활성층(120) 및 제2 활성층(140)에 흡수된 빛에 의해 여기된 전자-정공 쌍(electron-hole pair)이 확산을 통해 전자 수용체와 전자 공여체의 계면에 도달하면 그 계면을 이루는 두 물질의 전자 친화도 차이에 의하여 전자와 정공으로 분리되고, 전자는 전자 수용체를 통해 캐소드로 이동하고 정공은 전자 공여체를 통해 애노드로 이동하여 광 전류(photocurrent)를 발생시킨다.
제1 활성층(120)과 제2 활성층(150)은 서로 다른 파장 영역의 광을 흡수하는 전자 공여체를 포함한다.
제1 활성층(120)은 예컨대 약 200nm 내지 780nm의 비교적 단파장 영역의 광을 흡수하는 제1 전자 공여체를 포함할 수 있다. 비교적 단파장 영역의 광을 흡수하는 상기 제1 전자 공여체는 예컨대 약 1.6 내지 2.2 eV의 밴드갭을 가지는 제1 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 제1 화합물의 예로는 폴리아닐린; 폴리피롤; 폴리티오펜; 폴리(p-페닐렌비닐렌); 벤조디티오펜(benzodithiophene); 티에노티오펜(thienothiophene); MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene); MDMO-PPV(poly(2-methoxy-5-(3,7-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene-vinylene); 펜타센; 페릴렌(perylene); 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(3-알킬티오펜); 폴리트라이페닐아민; 프탈로시아닌(phthalocyanine); 틴(Ⅱ) 프탈로시아닌(tin (Ⅱ) phthalocyanine, SnPc); 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine); 트리아릴아민(triarylamine); 벤지딘(bezidine); 피라졸린(pyrazoline); 스티릴아민(styrylamine); 하이드라존(hydrazone); 카바졸(carbazole); 티오펜(thiophene); 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene, EDOT); 피롤(pyrrole); 페난트렌(phenanthrene); 테트라센(tetracence); 나프탈렌(naphthalene); 루브렌(rubrene); 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA); 폴리(3-헥실티오펜)(poly(3-hexylthiophene, P3HT) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 활성층(120)은 상기 제1 전자 공여체와 벌크 이종접합 구조를 이루는 제1 전자 수용체를 포함할 수 있다. 상기 제1 전자 수용체는 상기 제1 전자 공여체보다 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 레벨이 상대적으로 낮은 물질이 선택될 수 있으며, 예컨대 플러렌(C60, C70, C74, C76, C78, C82, C84, C720, C860 등); 1-(3-메톡시-카르보닐)프로필-1-페닐(6,6)C61(1-(3-methoxy-carbonyl)propyl-1-phenyl(6,6)C61), C71-PCBM, C84-PCBM, bis-PCBM과 같은 플러렌 유도체일 수 있다.
제2 활성층(140)은 예컨대 약 400nm 내지 2000nm의 비교적 장파장 영역의 광을 흡수하는 제2 전자 공여체를 포함할 수 있다. 비교적 장파장 영역의 광을 흡수하는 상기 제2 전자 공여체는 약 0.6 내지 2.0 eV의 밴드갭을 가지는 제2 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 제2 화합물의 예로는 폴리((4,8-비스(옥틸옥시)벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜)-2,6-디일-알트-(2-((도데실옥시)카르보닐)티에노[3,4-b]티오펜)-3,6-디일)(poly((4,8-bis(octyloxy)benzo(1,2-b:4,5-b')dithiophene)-2,6-diyl-alt-(2-((dodecyloxy)carbonyl)thieno(3,4-b)thiophenediyl)-3,6-diyl), PTB1), 폴리((4,8-비스(2-에틸헥실옥시)벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜)-2,6-디일-알트-(2-((2-에틸헥실옥시)카르보닐)-3-플루오로티에노[3,4-b]티오펜)-3,6-디일)(poly((4,8-bis(2-ethylhexyloxy)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-2,6-diyl-alt-(2-((2-ethylhexyloxy)carbonyl)-3-fluorothieno[3,4-b]thiophenediyl)-3,6-diyl)), PTB7), 사이클로펜타[2,1-b:3,4-b′]디티오펜계 고분자(cyclopenta[2,1-b:3,4-b′]dithiophene-based polymers), 실라플루오렌계 고분자(silafluorene-based polymer), 카바졸계 화합물, 플루오렌계 화합물, 할로겐화 축합된 티오펜(halogenated fused thiophene), 디테에노[3,2-b:2'3'-d]실롤(dithieno[3,2-b:2'3'-d]silole)계 화합물 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 활성층(140)은 상기 제2 전자 공여체와 벌크 이종접합 구조를 이루는 적어도 두 종류의 전자 수용체를 포함할 수 있다. 상기 전자 수용체는 상기 제2 전자 공여체보다 LUMO 레벨이 상대적으로 낮은 물질에서 선택될 수 있다.
상기 전자 수용체는 실질적으로 동일한 파장 영역에서 광 흡수도가 상이한 전자 수용체들 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 실질적으로 동일한 파장 영역에서 광 흡수도가 낮은 제2 전자 수용체와 광 흡수도가 높은 제3 전자 수용체를 포함할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 상기 제2 전자 공여체와 다른 파장 영역의 광을 흡수할 수 있다. 여기서 다른 파장 영역의 광이라 함은 상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체의 최대 흡수 파장(λmax)과 상기 제2 전자 공여체의 최대 흡수 파장(λmax)의 차이가 약 70nm 이상인 것을 의미한다.
상기 광 흡수도는 화합물 구조에 따라 결정될 수 있다. 상기 제2 전자 수용체는 광 흡수도가 낮은 구조의 광 흡수 모이어티(light absorbing moiety)를 가지는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 제3 전자 수용체는 광 흡수도가 높은 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭(optical symmetry) 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭(optical asymmetry) 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 광 흡수 모이어티는 예컨대 플러렌(fullerene)일 수 있으며, 상기 제2 전자 수용체는 예컨대 광학적 대칭 구조의 플러렌 코어를 가지는 플러렌 유도체일 수 있고 상기 제3 전자 수용체는 예컨대 광학적 비대칭 구조의 플러렌 코어에 가지는 플러렌 유도체일 수 있다.
한편 상기 제2 전자 수용체 및 상기 제3 전자 수용체가 측쇄를 가지는 경우, 상기 측쇄는 공통적인 작용기(functional group)를 가질 수 있다. 이와 같이 상기 제2 전자 수용체 및 상기 제3 전자 수용체가 공통적인 작용기를 가짐으로써 제2 활성층(140)의 모폴로지를 개선할 수 있다.
예컨대 상기 제2 전자 수용체는 하기 화학식 1로 표현되는 C60일 수 있고 상기 제3 전자 수용체는 하기 화학식 2로 표현되는 C70일 수 있다.
[화학식 1] [화학식 2]
예컨대 상기 제2 전자 수용체는 하기 화학식 3으로 표현되는 [6,6]-페닐-C60-부티르산 메틸에스테르([6, 6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester, PC60BM)일 수 있고 상기 제3 전자 수용체는 하기 화학식 4로 표현되는 [6,6]-페닐-C70-부티르산 메틸에스테르([6, 6]-Phenyl-C70-butyric acid methyl ester, PC70BM)일 수 있다.
[화학식 3] [화학식 4]
예컨대 상기 제2 전자 수용체는 예컨대 각각 하기 화학식 5로 표현되는 인덴 C60 비스어덕트(Indene C60 bis-adduct, IC60BA)일 수 있고 상기 제3 전자 수용체는 하기 화학식 6로 표현되는 인덴 C70 비스어덕트(Indene C70 bis-adduct, IC70BA) 일 수 있다.
[화학식 5] [화학식 6]
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 소정의 혼합 비율(blending ratio)로 포함될 수 있으며, 상기 혼합 비율을 조절함으로써 제2 활성층(140)을 포함하는 제2 서브 셀(C2)이 원하는 출력 전류를 낼 수 있도록 제어할 수 있다.
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 예컨대 약 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함될 수 있으며, 구체적인 혼합 비율은 제1 서브 셀(C1)과 제2 서브 셀(C2) 사이의 전류 매칭(current matching)에 따라 결정될 수 있다.
이에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 구현예에 따른 유기 태양전지는 서로 다른 파장 영역의 광을 흡수하는 복수의 서브 셀을 포함함으로써 흡광 파장 영역을 넓혀 광 흡수도를 높일 수 있다. 예컨대 전술한 바와 같이 단파장 영역의 빛을 흡수하는 서브 셀과 장파장 영역의 빛을 흡수하는 서브 셀을 포함함으로써 단파장 및 장파장 영역의 빛을 모두 흡수하여 광 흡수도를 높일 수 있다.
그러나 복수의 서브 셀은 직렬로 연결되어 있으므로, 유기 태양전지의 전체 출력 전류는 복수의 서브 셀 중 출력 전류가 낮은 서브 셀의 출력 전류에 의해 결정될 수 있다. 이 경우 출력 전류가 높은 서브 셀의 잉여 전하들은 출력에 기여하지 못하고 내부에 축적되면서 유기 태양전지의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
서브 셀의 출력 전류는 활성층의 광 흡수도에 따라 결정될 수 있는데, 특히 비교적 장파장 영역의 광을 흡수하는 전자 공여체를 포함한 서브 셀에서는 전자 수용체의 광 흡수도가 서브 셀의 출력 전류에 큰 영향을 미칠 수 있다.
본 구현예에서는 출력 전류가 높은 서브 셀의 활성층에 복수 종류의 전자 수용체를 혼합하고 이들 사이의 혼합 비율을 조절함으로써 출력 전류가 낮은 서브 셀과 실질적으로 동등한 정도의 출력 전류를 내도록 광 흡수도를 조절할 수 있다. 여기서 '실질적으로 동등한 정도의 출력 전류를 가지도록 조절한다'는 것은 출력 전류가 높은 서브 셀의 출력 전류가 출력 전류가 낮은 서브 셀 대비 약 0.9 내지 1.1배가 되도록 조절하는 것을 의미할 수 있으나, 상기 기준은 경우에 따라 달라질 수 있다.
이와 같이 본 구현예에 따른 유기 태양전지는 실질적으로 동등한 정도의 출력 전류를 낼 수 있는 복수의 서브 셀을 구현함으로써 서브 셀들 사이의 출력 전류의 차이로 인한 잉여 전하의 발생을 줄일 수 있고 이에 따라 잉여 전하의 축적으로 인해 유기 태양전지의 성능에 악영향을 미치는 것을 줄일 수 있다.
한편, 상기와 같이 실질적으로 동등한 정도의 출력 전류를 낼 수 있는 복수의 서브 셀을 구현함으로써, 서브 셀들 사이의 출력 전류의 균형을 맞추기 위하여 활성층들의 두께를 조절할 필요가 없다. 따라서 각 서브 셀들의 활성층의 두께를 제어하기 위한 별도의 수단이 필요 없을 뿐만 아니라, 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정과 같이 박막 두께 제어가 어려운 공정도 적용 가능하다.
이하 도 2를 참고하여 다른 구현예에 따른 유기 태양전지에 대하여 설명한다.
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하여, 다른 구현예에 따른 유기 태양전지는 전술한 구현예와 마찬가지로, 제1 전극(110) 및 제1 활성층(120)을 포함하는 제1 서브 셀(C1); 제2 활성층(140) 및 제2 전극(150)을 포함하는 제2 서브 셀(C2); 및 중간연결부(130)를 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 유기 태양전지는 전술한 구현예와 달리, 중간연결부(130)는 제1 중간연결부(130a)와 제2 중간연결부(130b) 외에 이들 사이에 위치하는 제3 중간연결부(135)를 더 포함한다. 제3 중간연결부(135)는 제1 중간연결부(130a)와 제2 중간연결부(130b) 사이에 개재될 수 있으며, 예컨대 금속 박막층일 수 있다.
또한 본 구현예에 따른 유기 태양전지는 전술한 구현예와 달리, 제1 전극(110)과 제1 활성층 (120) 사이에 보조층(115)을 더 포함하고 제2 전극(150)과 제2 활성층(140) 사이에 보조층(145)을 더 포함한다. 보조층(115)은 제1 활성층(120)과 제1 전극(115) 사이의 전하 이동성을 높이는 역할을 할 수 있고 버퍼층(145)은 제2 활성층(140)과 제2 전극(150) 사이의 전하 이동성을 높이는 역할을 할 수 있다. 보조층(115, 145)은 예컨대 전자 주입층, 전자 전달층, 정공 주입층, 정공 전달층, 정공 차단층에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보조층(115, 145) 중 어느 하나는 생략될 수 있으며 경우에 따라 둘 다 생략될 수 있다.
상기에서는 설명의 편의상 두 개의 서브 셀을 포함하는 태양 전지에 대하여 예시적으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 세 개 이상의 서브 셀을 포함하는 태양 전지에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
이하 본 기재의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 기재의 일 실시예일 뿐이며, 본 기재가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
유기 태양전지의 제조 - 1
실시예
1
1mm 두께의 투명 유리기판 위에 스퍼터링 방법으로 150 nm 두께의 ITO 애노드를 형성한다. 이어서 ITO 애노드 위에 하기 화학식 A로 표현되는 전자 공여체(Mn=25,000)와 PC60BM/PC70BM 전자 수용체를 클로로벤젠(chlorobenzene)에서 용해한 혼합물을 적용하여 활성층을 형성한다. 이 때 화학식 A로 표현되는 전자 공여체:PC60BM:PC70BM=10:7.5:7.5(w/w)의 비율로 혼합한다. 이어서 상기 활성층 위에 80nm 두께의 알루미늄(Al) 캐소드를 형성하여 태양 전지를 제조한다.
[화학식 A]
비교예
1
화학식 A로 표현되는 전자 공여체:PC60BM:PC70BM=10:15:0(w/w)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양 전지를 제조한다.
비교예
2
화학식 A로 표현되는 전자 공여체:PC60BM:PC70BM=10:0:15(w/w)로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양 전지를 제조한다.
평가 1: 광 흡수도
실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 광 흡수도를 평가한다.
그 결과는 도 3과 같다.
도 3은 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 광 흡수도를 보여주는 그래프이다.
도 3을 참고하면, 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지는 장파장 영역에서 실질적으로 동일한 광 흡수도를 나타내는 반면 단파장 영역에서 광 흡수도가 크게 차이나는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지는 공통적으로 적용된 전자 공여체에 의해 약 600 내지 780nm의 파장 영역에서 실질적으로 동일한 광 흡수도를 나타내는 것을 알 수 있다. 반면, 약 380 내지 600nm의 파장 영역에서는 전자 수용체로서 PC60BM와 PC70BM을 함께 사용한 실시예 1에 따른 태양 전지는 전자 수용체로서 PC60BM 만을 사용한 비교예 1에 따른 태양 전지의 광 흡수도와 전자 수용체로서 PC70BM 만을 사용한 비교예 2에 따른 태양 전지의 광 흡수도의 중간 정도의 광 흡수도를 나타내는 것을 알 수 있다.
이에 따라 PC60BM과 PC70BM의 혼합 비율을 조절함으로써 전자 수용체로서 PC60BM 만을 사용한 비교예 1에 따른 태양 전지의 광 흡수도와 전자 수용체로서 PC70BM 만을 사용한 비교예 2에 따른 태양 전지의 광 흡수도 사이에서 원하는 광 흡수도를 가지는 태양 전지를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
평가 2: 전류 밀도
실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 전류 밀도를 평가한다.
광원으로는 제논 램프(xenon lamp, Oriel, 01193)를 사용하였으며, 상기 제논 램프의 태양 조건(AM 1.5)은 표준 태양 전지(Frunhofer Institute Solare Engeriessysteme, Certificate No. C-ISE369, Type of material: Mono-Si + KG 필터)를 사용하여 보정한다.
그 결과는 도 4와 같다.
도 4는 실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 태양 전지의 전류 밀도를 보여주는 그래프이다.
도 4를 참고하면, 실시예 1에 따른 태양 전지는 비교예 1에 따른 태양 전지의 전류 밀도와 비교예 2에 따른 태양 전지의 전류 밀도의 중간 정도의 전류 밀도를 가지는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라 PC60BM와 PC70BM의 혼합 비율을 조절함으로써 전자 수용체로서 PC60BM 만을 사용한 비교예 1에 따른 태양 전지의 전류 밀도와 전자 수용체로서 PC70BM 만을 사용한 비교예 2에 따른 태양 전지의 전류 밀도 사이에서 원하는 전류 밀도를 가지는 태양 전지를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
유기 태양전지의 제조 - 2
실시예
2-1
1mm 두께의 투명 유리기판 위에 스퍼터링 방법으로 180 nm 두께의 ITO 애노드를 형성한다. 이어서 ITO 애노드 위에 PEDOT:PSS를 스핀 코팅으로 코팅하여 30 nm 두께의 하부 보조층을 형성한다. 이어서 상기 하부 보조층 위에 하기 화학식 B로 표현되는 전자 공여체(Mn=34,000)와 PC60BM/PC70BM 전자 수용체를 1:2(w/w)의 비율로 클로로벤젠:1,8-디아이오도옥탄(chlorobenzene:1,8-diiodooctane) (97:3, v/v)에 용해한 혼합물을 적용하여 85nm 두께의 활성층을 형성한다. 여기서 전자 수용체 PC60BM와 PC70BM는 99:1(w/w)의 비율로 혼합한다. 이어서 상기 활성층 위에 TiO2를 스핀 코팅으로 코팅하여 5nm 두께의 상부 보조층을 형성한다. 이어서 상부 보조층 위에 150 nm 두께의 알루미늄(Al) 캐소드를 형성하여 유기 태양 전지를 제조한다.
[화학식 B]
실시예
2-2
전자 수용체 PC60BM와 PC70BM를 9:1(w/w)의 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 태양 전지를 제조한다.
실시예
2-3
전자 수용체 PC60BM와 PC70BM를 8:2(w/w)의 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 태양 전지를 제조한다.
실시예
2-4
전자 수용체 PC60BM와 PC70BM를 7:3(w/w)의 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 태양 전지를 제조한다.
실시예
2-5
전자 수용체 PC60BM와 PC70BM를 6:4(w/w)의 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 태양 전지를 제조한다.
평가 3
실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 외부 양자 효율(EQE) 및 누적 광 흡수도를 평가한다.
그 결과는 도 5 및 도 6과 같다.
도 5는 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 파장에 따른 외부 양자 효율(EQE)을 보여주는 그래프이고, 도 6은 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지의 누적 광 흡수도를 보여주는 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 유기 태양 전지는 흡수 파장 영역은 그대로 유지하면서 활성층의 전자수용체의 혼합 비율에 따라 외부 양자 효율(EQE) 및 누적 광 흡수도를 미세하게 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.
탠덤 유기 태양전지의 제조
기준예
1mm 두께의 투명 유리기판 위에 스퍼터링 방법으로 180nm 두께의 ITO 애노드를 형성한다. 이어서 ITO 애노드 위에 PEDOT:PSS를 스핀 코팅으로 코팅하여 30 nm 두께의 하부 보조층을 형성한다. 이어서 상기 하부 보조층 위에 하기 화학식 C로 표현되는 전자 공여체(P3HT)와 하기 화학식 D로 표현되는 전자 수용체(ICBA)를 디클로로벤젠에서 용해한 혼합물을 적용하여 하부 활성층을 형성한다. 이 때 상기 화학식 B로 표현되는 전자 공여체와 상기 화학식 C로 표현되는 전자 수용체(ICBA)는 1:1 (w/w)의 비율로 혼합한다. 이어서 상기 하부 활성층 위에 산화티탄(TiO2)을 스핀 코팅으로 코팅하여 5nm의 하부 중간연결부를 형성하여 하부 서브 셀을 준비한다.
이어서 상기 하부 중간연결부 위에 산화텅스텐(WO3)을 진공 증착하여 7nm의 상부 중간연결부를 형성한다. 이어서 상기 상부 중간연결부 위에 하기 화학식 E로 표현되는 전자 공여체(Mn=34,000)와 PC70BM 전자 수용체를 1:1.5 (w/w)로 클로로벤젠:1,8-디아이오도옥탄(97:3, v/v)에서 용해한 혼합물을 적용하여 상부 활성층을 형성한다. 이어서 상기 상부 활성층 위에 TiO2를 스핀 코팅으로 코팅하여 5nm 두께의 상부 보조층을 형성한다. 이어서 상부 보조층 위에 150 nm 두께의 알루미늄(Al) 캐소드를 형성하여 상부 서브 셀을 준비한다. 이에 따라 하부 서브 셀과 상부 서브 셀을 포함하는 탠덤 유기 태양 전지를 제조한다.
[화학식 C]
[화학식 D]
[화학식 E]
실시예
3
상기 상부 서브 셀의 상기 전자수용체를 PC70BM 단독으로 사용하는 대신 PC60BM과 PC70BM을 99:1(w/w), 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9 및 1:99 의 비율로 포함한 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 기준예와 동일한 방법으로 탠덤 유기 태양 전지를 제조한다.
평가 4
실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지의 광 흡수도를 평가한다.
도 7는 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지에서 하부 서브 셀과 상부 서브 셀의 광 흡수도를 보여주는 그래프이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 하부 서브 셀은 상대적으로 낮은 광 흡수도를 나타내어 출력 전류가 낮은 서브 셀이고 상부 서브 셀은 상대적으로 높은 광 흡수도를 나타내어 출력 전류가 높은 서브 셀이다.
도 7을 참고하면, 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지는, 기준예에 따른 탠덤 유기 태양 전지의 광 흡수도 및 전류량으로부터 시작하여, 상부 서브 셀의 PC60BM/PC70BM의 혼합 비율에 따라 상부 서브 셀과 하부 서브 셀의 광 흡수도 및 전류량의 차이를 줄일 수 있고 상부 서브 셀과 하부 서브 셀의 광 흡수도 및 전류량이 실질적으로 동일하게 매칭된 지점을 찾을 수 있음을 확인할 수 있다. 도 7의 'A'는 하부 서브 셀과 상부 서브 셀의 광 흡수도 및 전류량이 동일하게 매칭된 지점을 가리킨다.
이로부터 상부 서브 셀의 전자 수용체의 혼합 비율을 조절함으로써 상부 서브 셀과 하부 서브 셀이 실질적으로 동일한 광 흡수도 및 전류량을 가지도록 제어하여 하부 서브 셀과 상부 서브 셀이 실질적으로 동등한 정도의 출력 전류를 가지도록 구현할 수 있다. 이에 따라 출력 전류가 높은 상부 서브 셀의 잉여 전하들이 유기 태양 전지의 내부에 축적되어 성능에 영향을 미치는 것을 줄일 수 있다.
도 8 및 도 9는 각각 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지가 도 7의 'A' 지점일 때의 파장에 따른 외부양자효율(EQE) 및 누적 광 흡수도를 보여주는 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 실시예 3에 따른 탠덤 유기 태양 전지는 하부 서브 셀과 상부 서브 셀이 각각 단파장 영역과 장파장 영역의 광을 흡수하면서 넓은 파장 영역의 광을 흡수할 수 있어 광 흡수율을 개선할 수 있는 동시에, 하부 서브 셀과 상부 서브 셀의 누적 광 흡수도를 실질적으로 동등하게 제어함으로써 광 흡수도가 높은 서브 셀에서 발생하는 잉여 전하들을 줄여 잉여 전하들에 의한 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한 상기와 같이 출력 전류가 높은 서브 셀의 전자수용체의 혼합 비율의 조절만으로 상기 효과를 기대할 수 있으므로, 복수의 서브 셀들 사이의 출력 전류의 균형을 맞추기 위하여 광 활성층의 두께를 인위적으로 제어할 필요가 없어서 텐덤 유기 태양 전지의 공정성을 개선할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
C1: 제1 서브 셀 C2: 제2 서브 셀
110: 제 1 전극 120: 제1 활성층
130: 중간연결부 130a: 제1 중간연결부
130b: 제2 중간연결부 135: 제3 중간연결부
140: 제2 활성층 115, 145: 보조층
150: 제2 전극
110: 제 1 전극 120: 제1 활성층
130: 중간연결부 130a: 제1 중간연결부
130b: 제2 중간연결부 135: 제3 중간연결부
140: 제2 활성층 115, 145: 보조층
150: 제2 전극
Claims (22)
- 제1 활성층을 포함하는 제1 서브 셀과 제2 활성층을 포함하는 제2 서브 셀을 포함하고,
상기 제1 활성층은 제1 파장 영역의 광을 흡수하는 제1 전자 공여체, 그리고
제1 전자 수용체를 포함하고,
상기 제2 활성층은 제1 파장 영역보다 장파장인 제2 파장 영역의 광을 흡수하는 제2 전자 공여체, 그리고 광 흡수도가 상이한 제2 전자 수용체 및 제3 전자 수용체를 포함하고,
상기 제1 서브 셀과 상기 제2 서브 셀은 직렬로 연결되어 있고,
상기 제1 서브 셀은 제1 출력전류를 생산하고,
상기 제2 서브 셀은 상기 제2 전자 수용체 및 제3 전자 수용체의 조성비를 조절하여 상기 제1 출력전류와 실질적으로 동등한 제2 출력전류를 생산하는
유기 태양전지.
- 삭제
- 제1항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 실질적으로 동일한 파장 영역의 광을 흡수하는 유기 태양전지.
- 제1항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 상기 제2 전자 공여체와 다른 파장 영역의 광을 흡수하는 유기 태양전지.
- 제1항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함되어 있는 유기 태양전지.
- 제1항에서,
상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭(optical symmetry) 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함하고,
상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭(optical asymmetry) 구조의 광 흡수 모이어티를 가지는 화합물을 포함하는
유기 태양전지.
- 제6항에서,
상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭 구조의 플러렌 코어에 가지는 플러렌 유도체를 포함하고,
상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭 구조의 플러렌 코어를 가지는 플러렌 유도체를 포함하는
유기 태양전지.
- 제7항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 공통적인 작용기를 가지는 플러렌 유도체에서 선택되는 유기 태양 전지.
- 제7항에서,
상기 제2 전자 수용체는 C60, PC60BM, IC60BA 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제3 전자 수용체는 C70, PC70BM, IC70BA 또는 이들의 조합을 포함하는
유기 태양전지.
- 제1항에서,
상기 제1 전자 공여체는 1.6 내지 2.2 eV의 밴드갭을 가지는 제1 화합물을 포함하고,
상기 제2 전자 공여체는 0.6 내지 2.0 eV의 밴드갭을 가지는 제2 화합물을 포함하는
유기 태양전지.
- 제1항에서,
상기 제1 파장 영역은 200nm 내지 780nm 이고, 상기 제2 파장 영역은 400nm 내지 2000nm인 유기 태양전지.
- 삭제
- 제1 전극,
상기 제1 전극의 일면에 위치하는 제1 활성층,
상기 제1 활성층의 일면에 형성되어 있는 중간연결부(interconnection part),
상기 중간연결부의 일면에 형성되어 있는 제2 활성층, 그리고
상기 제2 활성층 위에 형성되어 있는 제2 전극
을 포함하고,
상기 제1 전극, 상기 제1 활성층, 상기 중간연결부, 상기 제2 활성층 및 상기 제2 전극은 직렬로 연결되어 있고,
상기 제1 활성층은 제1 파장 영역의 광을 흡수하는 제1 전자 공여체, 그리고
제1 전자 수용체를 포함하고,
상기 제2 활성층은 제1 파장 영역보다 장파장인 제2 파장 영역의 광을 흡수하는 제2 전자 공여체, 그리고 광 흡수도가 상이한 제2 전자 수용체 및 제3 전자 수용체를 포함하고,
상기 제1 전극, 상기 제1 활성층 및 상기 중간연결부는 제1 출력전류를 생산하고,
상기 제2 전극, 상기 제2 활성층 및 상기 중간연결부는 상기 제2 전자 수용체 및 제3 전자 수용체의 조성비를 조절하여 상기 제1 출력전류와 실질적으로 동등한 제2 출력전류를 생산하는
유기 태양전지.
- 삭제
- 제13항에서,
상기 제1 파장 영역은 200nm 내지 780nm 이고, 상기 제2 파장 영역은 400nm 내지 2000nm인 유기 태양전지.
- 제13항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함되어 있는 유기 태양전지.
- 제13항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 실질적으로 서로 동일한 파장 영역의 광을 흡수하고
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 상기 제2 전자 공여체와 다른 파장 영역의 광을 흡수하는
유기 태양전지.
- 제13항에서,
상기 제2 전자 수용체는 광학적 대칭 구조의 플러렌 코어에 가지는 플러렌 유도체를 포함하고,
상기 제3 전자 수용체는 광학적 비대칭 구조의 플러렌 코어를 가지는 플러렌 유도체를 포함하는
유기 태양전지.
- 제18항에서,
상기 제2 전자 수용체와 상기 제3 전자 수용체는 공통적인 작용기를 가지는 플러렌 유도체에서 선택되는 유기 태양전지.
- 제13항에서,
상기 중간연결부는 도전성 고분자, 절연성 고분자, 강유전성 고분자, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 복수 층을 포함하는 유기 태양전지.
- 제13항에서,
상기 중간연결부는 복수층을 포함하고,
상기 복수 층 사이에 위치하는 도전성 박막을 포함하는
유기 태양전지.
- 제13항에서,
상기 제2 출력전류는 상기 제1 출력전류 대비 0.9 내지 1.1배인 유기 태양 전지.
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