KR102227722B1 - Electron transport material for optoelectronic devices and optoelectronic devices comprising same - Google Patents

Electron transport material for optoelectronic devices and optoelectronic devices comprising same Download PDF

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KR102227722B1
KR102227722B1 KR1020190176907A KR20190176907A KR102227722B1 KR 102227722 B1 KR102227722 B1 KR 102227722B1 KR 1020190176907 A KR1020190176907 A KR 1020190176907A KR 20190176907 A KR20190176907 A KR 20190176907A KR 102227722 B1 KR102227722 B1 KR 102227722B1
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임동찬
김소연
자한다
아디
정재훈
한주원
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한국재료연구원
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    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/02Polyamines
    • C08G73/0206Polyalkylene(poly)amines
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Abstract

The present invention relates to an electron transport material for an optoelectronic device, including: at least one polymeric electron transport material selected from the group consisting of poly(ethyleneimine) (PEI) and poly(ethyleneimine)ethoxylated (PEIE); and a fatty acid. The electron transport material shows excellent resistance against mechanical deformation, can be used for a flexible optoelectronic device, and provides an optoelectronic device with excellent efficiency and stability.

Description

광전소자용 전자 수송 재료 및 이를 포함하는 광전소자{Electron transport material for optoelectronic devices and optoelectronic devices comprising same}Electron transport material for optoelectronic devices and optoelectronic devices comprising same

본 발명은 광전소자용 전자 수송 재료 및 이를 포함하는 광전소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electron transport material for an optoelectronic device and an optoelectronic device including the same.

일반적으로, 유기 발광소자 내지 유기 태양전지와 같은 전자 소자는 서로 마주하는 2개의 전극들 및 상기 전극들 사이에 전자 수송층을 포함한다.In general, an electronic device such as an organic light emitting device or an organic solar cell includes two electrodes facing each other and an electron transport layer between the electrodes.

OLED, OPV 등의 유기 광전소자 내 전자 수송층 재료는 대표적으로 ZnO, PEIE등이 사용되고 있다.As the electron transport layer material in organic photoelectric devices such as OLED and OPV, ZnO and PEIE are typically used.

다만, 이러한 전자 수송 재료들은 광전소자의 효율 측면에서 부족한 부분이 있으며, 장기 안전성, 유연 광전소자로서의 기계적 유연성 등에 대하여도 한계를 가지고 있다.However, these electron transport materials are insufficient in terms of the efficiency of the photoelectric device, and have limitations in terms of long-term safety and mechanical flexibility as a flexible photoelectric device.

이에, 이러한 기존의 광전소자 내 전자 수송층의 재료로서, 새로운 재료가 요구되는 실정이다.Accordingly, as a material for the electron transport layer in the existing photoelectric device, a new material is required.

본 발명의 일 측면에서의 목적은 지방산 및 고분자 전자 수송 재료를 포함하는 광전소자용 전자 수송 재료를 이용하여 유연성을 가지며, 우수한 성능을 가지는 광전소자를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a photoelectric device having flexibility and excellent performance by using an electron transport material for a photoelectric device including a fatty acid and a polymer electron transport material.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에서In order to achieve the above object, in one aspect of the present invention

폴리에틸렌이민(Poly(ethyleneimine), PEI) 및 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 전자 수송 재료; 및At least one polymer electron transport material selected from the group consisting of polyethyleneimine (Poly(ethyleneimine), PEI) and polyethyleneimine ethoxylated (Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE); And

지방산;fatty acid;

을 포함하는 광전소자용 전자 수송 재료가 제공된다.An electron transport material for an optoelectronic device comprising a is provided.

또한, 본 발명의 다른 측면에서In addition, in another aspect of the present invention

고분자를 지방산으로 치환하는 단계를 포함하는 전자 수송 재료 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing an electron transport material comprising the step of replacing a polymer with a fatty acid.

또한, 본 발명의 다른 측면에서In addition, in another aspect of the present invention

제1 전극;A first electrode;

제2 전극;A second electrode;

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 상기 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및An electron transport layer including an electron transport material for the photoelectric device, positioned between the first electrode and the second electrode; And

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 광전변환층;A photoelectric conversion layer positioned between the first electrode and the second electrode;

을 포함하는 광전소자가 제공된다.An optoelectronic device comprising a is provided.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에서In addition, in another aspect of the present invention

제1 전극;A first electrode;

제2 전극;A second electrode;

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 발광층;A light emitting layer positioned between the first electrode and the second electrode;

을 포함하는 유기 발광소자가 제공된다.An organic light-emitting device comprising a is provided.

나아가, 본 발명의 또 다른 일 측면에서Furthermore, in another aspect of the present invention

제1 전극;A first electrode;

제2 전극;A second electrode;

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 광활성층;A photoactive layer positioned between the first electrode and the second electrode;

을 포함하는 유기 태양전지가 제공된다.An organic solar cell comprising a is provided.

본 발명의 일 측면에서 제공되는 전자 수송 재료는 기계적 변형에 대한 특성이 우수하여, 플렉서블 광전소자에 사용될 수 있으며, 광전소자의 효율, 안정성 등이 우수하다는 효과가 있다.The electron transport material provided in one aspect of the present invention has excellent properties against mechanical deformation, and thus can be used for a flexible photoelectric device, and has an effect of excellent efficiency and stability of the photoelectric device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기 발광소자 및 유기 태양전지의 모식도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일 제조예에 따라 제조되는 지방산으로 치환된 PEIE 형성과정의 모식도를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예의 유기 발광소자의 JVL 커브로서, 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도를 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예의 유기 발광소자의 전력 효율을 나타내는 그래프로서, 휘도에 따른 전력 효율을 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 비교예의 유기 태양전지의 전압에 따른 광전류 밀도를 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 일 비교예의 유기 태양전지의 파장에 따른 외부 양자 효율(EQE)을 나타낸 그래프이고,
도 7은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 일 비교예의 유기 태양전지의 나이퀴스트 플롯을 나타낸 그래프이고,
도 8은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 비교예의 유기 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈의 전압에 따른 광전류 밀도를 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 일 비교예의 유기 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈의 파장에 따른 외부 양자 효율(EQE)을 나타낸 그래프이고,
도 10은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 일 비교예의 유기 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈의 나이퀴스트 플롯을 나타낸 그래프이고,
도 11은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 비교예의 유기 발광소자의 구동 실험 결과를 보여주는 이미지이고,
도 12는 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예의 유기 발광소자의 구동 실험 결과를 보여주는 이미지이고,
도 13은 본 발명의 일 실험예에 따라, 일 실시예 및 일 비교예의 유기 태양전지의 구동 시간에 따른 에너지 전환 효율을 보여주는 그래프이고,
도 14는 본 발명의 일 실험예에 따라 ZnO 및 m-PEIE 박막의 기계적 유연성 실험 결과를 보여주는 이미지이다.
1 is a schematic diagram of an organic light emitting device and an organic solar cell manufactured according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 shows a schematic diagram of the process of forming a PEIE substituted with a fatty acid prepared according to a preparation example of the present invention,
3 is a JVL curve of an organic light-emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention, and is a graph showing current density and luminance according to voltage,
4 is a graph showing power efficiency of an organic light emitting device of an embodiment according to an experimental example of the present invention, and is a graph showing power efficiency according to luminance,
5 is a graph showing a photocurrent density according to voltage of an organic solar cell of an Example and a Comparative Example according to an experimental example of the present invention,
6 is a graph showing external quantum efficiency (EQE) according to wavelengths of organic solar cells of an embodiment and a comparative example according to an experimental example of the present invention,
7 is a graph showing a Nyquist plot of an organic solar cell of an Example and a Comparative Example according to an experimental example of the present invention,
8 is a graph showing a photocurrent density according to voltage of a solar cell module including an organic solar cell of an embodiment and a comparative example according to an experimental example of the present invention,
9 is a graph showing external quantum efficiency (EQE) according to wavelength of a solar cell module including an organic solar cell of an embodiment and a comparative example according to an experimental example of the present invention,
10 is a graph showing a Nyquist plot of a solar cell module including an organic solar cell of an Example and a Comparative Example according to an experimental example of the present invention,
11 is an image showing a driving experiment result of an organic light emitting device of a comparative example according to an experimental example of the present invention,
12 is an image showing a driving experiment result of an organic light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention,
13 is a graph showing energy conversion efficiency according to driving time of an organic solar cell of an embodiment and a comparative example according to an experimental example of the present invention,
14 is an image showing the mechanical flexibility test results of ZnO and m-PEIE thin films according to an experimental example of the present invention.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by an expert skilled in the art to which the present invention belongs. In general, the nomenclature used in this specification is well known and commonly used in the art.

본 발명의 일 측면에서In one aspect of the present invention

폴리에틸렌이민(Poly(ethyleneimine), PEI) 및 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 전자 수송 재료; 및At least one polymer electron transport material selected from the group consisting of polyethyleneimine (Poly(ethyleneimine), PEI) and polyethyleneimine ethoxylated (Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE); And

지방산;fatty acid;

을 포함하는 광전소자용 전자 수송 재료가 제공된다.An electron transport material for an optoelectronic device comprising a is provided.

이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료를 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, an electron transport material for an optoelectronic device provided in one aspect of the present invention will be described in detail for each configuration.

먼저, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료는 고분자 전자 수송 재료를 포함한다.First, the electron transport material for a photoelectric device provided in one aspect of the present invention includes a polymer electron transport material.

상기 고분자 전자 수송 재료는 폴리에틸렌이민(Poly(ethyleneimine), PEI), 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The polymeric electron transport material may be polyethyleneimine (Poly (ethyleneimine), PEI), polyethyleneimine ethoxylated (Poly (ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE), or a mixture thereof.

예를 들어, 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드는 하기 화학식 1과 같은 구조를 가질 수 있다.For example, polyethyleneimine ethoxylated may have a structure as shown in Formula 1 below.

Figure 112019135011836-pat00001
Figure 112019135011836-pat00001

상기 고분자 전자 수송 재료의 중량 평균 분자량(Mw)은 1,000 내지 1,000,000일 수 있다. 분자량이 1,000,000을 초과하는 경우 점도가 너무 높아 지방산으로 인한 개질이 어려울 수 있다는 문제점이 있다.The weight average molecular weight (M w ) of the polymer electron transport material may be 1,000 to 1,000,000. When the molecular weight exceeds 1,000,000, there is a problem that the viscosity is too high and modification by fatty acids may be difficult.

다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료는 지방산을 포함한다.Next, the electron transport material for a photoelectric device provided in one aspect of the present invention includes a fatty acid.

상기 지방산은 탄소수가 4 내지 28일 수 있으며, 바람직하게는 8 내지 26일 수 있다.The fatty acid may have 4 to 28 carbon atoms, preferably 8 to 26 carbon atoms.

상기 지방산은 포화 지방산 또는 불포화 지방산일 수 있다.The fatty acid may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid.

일 실시예에서 상기 지방산은 스테아르산(stearic acid) 또는 리놀레산(linoleic acid)일 수 있다.In one embodiment, the fatty acid may be stearic acid or linoleic acid.

스테아르산 및 리놀레산은 각각 하기 화학식 2 및 화학식 3과 같은 구조를 가질 수 있다.Stearic acid and linoleic acid may each have the same structure as in Chemical Formulas 2 and 3 below.

Figure 112019135011836-pat00002
Figure 112019135011836-pat00002

Figure 112019135011836-pat00003
Figure 112019135011836-pat00003

본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료에서 상기 고분자 전자 수송 재료 및 지방산은 1:1 내지 1:50의 중량비로 포함될 수 있다. 바람직하게는 1:2 내지 1:30 일 수 있으며, 더 바람직하게는 1:4 내지 1:20 일 수 있다.In the electron transport material for a photoelectric device provided in an aspect of the present invention, the polymeric electron transport material and the fatty acid may be included in a weight ratio of 1:1 to 1:50. Preferably, it may be 1:2 to 1:30, more preferably 1:4 to 1:20.

중량비가 1:1 미만인 경우, 지방산이 부족하여, 고분자 전자 수송 재료가 충분히 개질되지 않을 수 있다는 문제점이 있다.When the weight ratio is less than 1:1, there is a problem in that the fatty acid is insufficient and the polymer electron transport material may not be sufficiently modified.

상기 범위에서 전자 수송 재료로서의 성능이 가장 우수하다는 점에서 바람직하다.It is preferable in that the performance as an electron transport material is the most excellent in the above range.

상기 고분자 전자 수송 재료는 상기 지방산으로 개질된 상태일 수 있으며, 상기 고분자 전자 수송 재료 및 지방산은 이온결합, 수소결합, 반데르발스 결합 등 다양한 형태로 결합될 수 있으며, 특정 결합 형태로 제한되지는 않는다.The polymer electron transport material may be in a state modified with the fatty acid, and the polymer electron transport material and the fatty acid may be bonded in various forms such as ionic bonds, hydrogen bonds, and van der Waals bonds, and are not limited to a specific bond form. Does not.

이러한 개질의 효과로서, 비전도체를 첨가함에도 불구하고 광전 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과는 고분자 전자 수송 재료 표면이 소수화(hydrophobic)되어 안정성이 향상되거나, 아민 도핑으로 인한 효과일 수 있다.As an effect of this modification, it is possible to obtain an effect of improving photoelectric efficiency despite the addition of a non-conductor. This effect may be due to improved stability due to hydrophobic surface of the polymer electron transport material, or may be due to amine doping.

본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료에서 광전소자는 유기 발광소자 또는 유기 태양전지일 수 있다.In the electron transport material for a photoelectric device provided in an aspect of the present invention, the photoelectric device may be an organic light emitting device or an organic solar cell.

이러한 전자 수송 재료는 유기 발광소자의 전자 수송층 또는 유기 태양전지의 전자 수송층에 포함될 수 있다.Such an electron transport material may be included in an electron transport layer of an organic light emitting device or an electron transport layer of an organic solar cell.

본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료는 ZnO에 비하여 기계적 변형에 대한 특성이 우수하여 플렉서블 소자에 사용되기에 적합할 수 있다.The electron transport material for an optoelectronic device provided in an aspect of the present invention may be suitable for use in a flexible device because it has superior mechanical deformation properties compared to ZnO.

이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 광전소자용 전자 수송 재료의 제조방법에 대하여 간략히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electron transport material for an optoelectronic device provided in one aspect of the present invention will be briefly described.

상기 고분자 전자 수송 재료 및 지방산에 대하여는 앞서 설명한 바, 중복하여 설명하진 않는다.The polymer electron transport material and the fatty acid have been described above and are not described in duplicate.

상기 고분자 전자 수송 재료는 도 2와 같이 지방산으로 치환될 수 있다.The polymer electron transport material may be substituted with a fatty acid as shown in FIG. 2.

보다 상세하게는, 고분자를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 및 상기 고분자가 포함된 용액에 지방산을 포함하는 용액을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.More specifically, preparing a solution containing a polymer; And adding a solution containing fatty acids to the solution containing the polymer.

본 발명의 다른 측면에서In another aspect of the present invention

제1 전극;A first electrode;

제2 전극;A second electrode;

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 광전변환층;A photoelectric conversion layer positioned between the first electrode and the second electrode;

을 포함하는 광전소자가 제공된다.An optoelectronic device comprising a is provided.

상기 광전소자는 유기 발광소자 또는 유기 태양전지일 수 있다.The photoelectric device may be an organic light emitting device or an organic solar cell.

상기 광전소자가 유기 발광소자일 경우, 상기 광전변환층은 발광층일 수 있다.When the photoelectric device is an organic light emitting device, the photoelectric conversion layer may be an emission layer.

상기 광전소자가 유기 태양전지일 경우, 상기 광전변환층은 광활성층일 수 있다.When the photoelectric device is an organic solar cell, the photoelectric conversion layer may be a photoactive layer.

이에 대하여는, 아래에서 보다 상세히 설명한다.This will be described in more detail below.

본 발명의 다른 일 측면에서In another aspect of the present invention

제1 전극;A first electrode;

제2 전극;A second electrode;

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 발광층;A light emitting layer positioned between the first electrode and the second electrode;

을 포함하는 유기 발광소자가 제공된다.An organic light-emitting device comprising a is provided.

상기 유기 발광소자는 상기 전자 수송 재료를 포함한다는 점 외에는 당업계에서 사용되는 일반적인 형태의 유기 발광소자일 수 있다.The organic light-emitting device may be a general type of organic light-emitting device used in the art, except that the organic light-emitting device includes the electron transport material.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 유기 발광소자를 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, an organic light-emitting device provided in another aspect of the present invention will be described in detail for each configuration.

먼저, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 유기 발광소자는 제1 전극, 제2 전극, 전자 수송층, 발광층을 포함할 수 있다.First, the organic light emitting device provided in another aspect of the present invention may include a first electrode, a second electrode, an electron transport layer, and an emission layer.

일 실시예에서 정공 수송층을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, a hole transport layer may be further included.

일 실시예에서, 도 1의 좌측 도면과 같이 제1 전극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 제2 전극 순으로 적층된 형태일 수 있다.In an embodiment, as shown on the left side of FIG. 1, a first electrode, a hole transport layer, an emission layer, an electron transport layer, and a second electrode may be stacked in order.

상기 제1 전극은 정공을 정공 수송층으로 주입하는 역할을 할 수 있다.The first electrode may serve to inject holes into the hole transport layer.

상기 제1 전극을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로는, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등의 금속; 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등의 금속 산화물; ZnO:Al, SnO2:Sb 등의 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있다.The material constituting the first electrode is not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used. Non-limiting examples thereof include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold; Alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO:Al and SnO 2 :Sb; Conductive polymers such as polythiophene, poly(3-methylthiophene), poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene] (PEDT), polypyrrole, and polyaniline; And carbon black.

상기 제1 전극을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판 또는 플라스틱 필름으로 이루어진 기판 상에 양극 물질을 코팅하는 방법을 들 수 있으며, 또는 스퍼터링법, 증착법 등이 있다.A method of manufacturing the first electrode is not particularly limited, and may be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, a method of coating an anode material on a substrate made of a silicon wafer, quartz, glass plate, metal plate, or plastic film may be mentioned, or a sputtering method or a vapor deposition method may be used.

상기 정공 수송층은 제1 전극에서 주입된 정공을 발광층으로 이동시키는 역할을 한다.The hole transport layer serves to move holes injected from the first electrode to the emission layer.

이러한 정공 수송층은, 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. Such a hole transport layer may further include a hole injection layer.

정공주입층과 정공수송층을 이루는 물질은, 정공 주입 장벽이 낮고 정공 이동도가 큰 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 사용되는 정공 주입 물질/ 정공 수송 물질을 제한 없이 사용할 수 있다.The material constituting the hole injection layer and the hole transport layer is not particularly limited as long as it is a material having a low hole injection barrier and high hole mobility, and a hole injection material/hole transport material used in the art may be used without limitation.

상기 정공 주입 물질은 당 분야에 공지된 정공 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 정공 주입 물질의 비제한적인 예로는 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), mMTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,Ndiphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등이 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.As the hole injection material, a hole injection material known in the art may be used without limitation. Non-limiting examples of usable hole injection materials include phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), mMTDATA(4,4',4 "-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,Ndiphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris(N,-(2-naphthyl)- N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonic acid), PANI There are /PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), etc. These can be used alone or in combination of two or more.

또한 상기 정공 수송 물질은 당 분야에 공지된 정공 수송 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 정공 수송 물질의 비제한적인 예로는, 페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(Ncarbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.In addition, as the hole transport material, a hole transport material known in the art may be used without limitation. Non-limiting examples of usable hole transport materials include carbazole derivatives such as phenylcarbazole and polyvinylcarbazole, fluorene derivatives, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N, Triphenylamine derivatives such as N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(Ncarbazolyl)triphenylamine), NPB(N,N '-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), etc. These can be used alone, or Alternatively, two or more types can be mixed.

상기 정공 수송층은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.The hole transport layer may be manufactured through a conventional method known in the art. For example, there are vacuum evaporation method, spin coating method, cast method, LB method (Langmuir-Blodgett), inkjet printing method, laser printing method, laser thermal imaging method (Laser Induced Thermal Imaging, LITI), and the like, but is not limited thereto.

상기 발광층은 정공과 전자가 만나 엑시톤(exciton)이 형성되는 층으로, 발광층을 이루는 물질에 따라 발광소자가 내는 빛의 색이 달라질 수 있다.The light-emitting layer is a layer in which holes and electrons meet to form excitons, and the color of light emitted by the light-emitting device may vary according to a material constituting the light-emitting layer.

상기 발광층은 호스트를 포함하고, 선택적으로 도펀트를 더 포함할 수 있다. The emission layer may include a host, and may further include a dopant.

본 발명의 발광층에 포함되는 호스트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 알칼리 금속 착화합물; 알칼리토금속 착화합물; 또는 축합 방향족환 유도체 등이 있다.The host included in the light emitting layer of the present invention is not particularly limited as long as it is known in the art, and non-limiting examples thereof include an alkali metal complex; Alkaline earth metal complexes; Or condensed aromatic ring derivatives.

보다 구체적으로, 상기 호스트 재료로는 발광소자의 발광효율 및 수명을 높일 수 있는 알루미늄 착화합물, 베릴륨 착화합물, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 트리페닐렌 유도체, 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 디벤조싸이오펜 유도체, 또는 이들의 1종 이상의 조합을 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, as the host material, aluminum complexes, beryllium complexes, anthracene derivatives, pyrene derivatives, triphenylene derivatives, carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzothiones that can increase the luminous efficiency and lifespan of the light emitting device. It is preferred to use an offene derivative, or a combination of one or more thereof.

또한 본 발명의 발광층에 포함되는 도펀트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 아릴아민 유도체, 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)을 포함하는 금속 착체 화합물 등을 들 수 있다.In addition, the dopant included in the light emitting layer of the present invention is not particularly limited as long as it is known in the art, and non-limiting examples thereof include anthracene derivatives, pyrene derivatives, arylamine derivatives, iridium (Ir) or platinum (Pt). The metal complex compound etc. which are mentioned are mentioned.

한편, 상기 도펀트는 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트로 분류될 수 있는데, 당해 기술 분야에 통상적으로 공지된 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트는 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.Meanwhile, the dopant may be classified into a red dopant, a green dopant, and a blue dopant, and red dopants, green dopants, and blue dopants commonly known in the art may be used without particular limitation.

구체적으로, 상기 적색 도펀트의 비제한적인 예로는 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)) 등이 있고, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.Specifically, non-limiting examples of the red dopant include PtOEP (Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) octaethylporphine), Ir(piq) 3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: tris(2-phenyliso). Quinoline) iridium), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato- N,C3') iridium (acetylacetonate)), and the like, which may be used alone or in combination of two or more.

또, 상기 녹색 도펀트의 비제한적인 예로는 Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: 트리스(2-페닐피리딘)이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III): 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘)이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano[6,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온) 등이 있는데, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.In addition, non-limiting examples of the green dopant include Ir (ppy) 3 (tris (2-phenylpyridine) iridium: tris (2-phenylpyridine) iridium), Ir (ppy) 2 (acac) (Bis (2-phenylpyridine) (Acetylacetonato)iridium(III): bis(2-phenylpyridine)(acetylaceto) iridium(III)), Ir(mppy) 3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: tris(2-(4) -Tolyl)phenylpyridine)iridium), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano[ 6,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7,-tetrahydro-1H, 5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one) and the like, which may be used alone or in combination of two or more.

또, 상기 청색 도펀트의 비제한적인 예로는 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌) 등이 있는데, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.In addition, non-limiting examples of the blue dopant include F 2 Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): bis[3,5-difluoro- 2-(2-pyridyl)phenyl(picolinato) iridium(III)), (F 2 ppy) 2 Ir(tmd), Ir(dfppz) 3 , DPVBi (4,4'-bis(2,2' -diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl] biphenyl: 4,4'-bis(4-diphenylaminostyryl)biphenyl), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-tetra-tert- Butyl perylene) and the like, which may be used alone or in combination of two or more.

전술한 발광층은 단일층이거나, 또는 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수 있다. 여기서 발광층이 복수 개의 층일 경우 유기 전계 발광소자는 다양한 색의 빛을 낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 이종(異種) 재료로 이루어진 발광층을 직렬로 복수 개 구비하여 혼합색을 띠는 유기 전계 발광소자를 제공할 수 있다. 또한 복수 개의 발광층을 포함할 경우 소자의 구동전압은 커지는 반면, 유기 전계 발광소자 내의 전류 값은 일정하게 되어 발광층의 수만큼 발광 효율이 향상된 유기 전계 발광소자를 제공할 수 있다.The above-described light emitting layer may be a single layer or may be formed of a plurality of layers of two or more layers. Here, when the emission layer is a plurality of layers, the organic electroluminescent device may emit light of various colors. Specifically, the present invention can provide an organic electroluminescent device having a mixed color by providing a plurality of light-emitting layers made of different materials in series. In addition, when a plurality of emission layers are included, the driving voltage of the device is increased, while the current value in the organic EL device is constant, so that an organic EL device having improved luminous efficiency by the number of emission layers can be provided.

이러한 발광층은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.Such a light emitting layer may be manufactured through a conventional method known in the art. For example, there are vacuum evaporation method, spin coating method, cast method, LB method (Langmuir-Blodgett), inkjet printing method, laser printing method, laser thermal imaging method (Laser Induced Thermal Imaging, LITI), and the like, but is not limited thereto.

상기 전자 수송층은 제2 전극에서 주입된 전자를 발광층으로 이동시키는 역할을 한다.The electron transport layer serves to move electrons injected from the second electrode to the emission layer.

상기 전자 수송층은 폴리에틸렌이민(Poly(ethyleneimine), PEI) 및 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 전자 수송 재료 및 지방산을 포함하는 광전소자용 전자 수송 재료를 포함할 수 있다.The electron transport layer includes at least one polymer electron transport material selected from the group consisting of polyethyleneimine (Poly(ethyleneimine), PEI) and polyethyleneimine ethoxylated (PEIE) and fatty acids. It may contain an electron transport material for the device.

여기서, 상기 전자 수송층은 전술한 전자 수송 재료를 포함하는 것이므로, 이에 대한 개별적인 설명은 생략한다.Here, since the electron transport layer includes the electron transport material described above, a separate description thereof will be omitted.

이러한 전자 수송 재료를 전자 수송층에 포함하는 경우, 상기 유기 발광소자는 효율이 향상되며, 안정성이 높고, 유연성이 우수할 수 있다.When the electron transport material is included in the electron transport layer, the organic light emitting device may have improved efficiency, high stability, and excellent flexibility.

상기 전자 수송층은 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 전자 주입이 용이하고 전자 이동도가 큰 전자 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 전자 주입 물질의 비제한적인 예로, 상기 양극성 화합물, 안트라센 유도체, 헤테로방향족 화합물, 알칼리 금속 착화합물 등이 있다. 구체적으로, LiF, Li2O, BaO, NaCl, CsF; Yb 등과 같은 란타넘족 금속; 또는 RbCl, RbI 등과 같은 할로겐화 금속 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.The electron transport layer may further include an electron injection layer. In the electron injection layer, an electron injection material having easy electron injection and high electron mobility may be used without limitation. Non-limiting examples of the electron injection material that can be used include the bipolar compound, anthracene derivative, heteroaromatic compound, alkali metal complex compound, and the like. Specifically, LiF, Li2O, BaO, NaCl, CsF; Lanthanum group metals such as Yb and the like; Or there is a metal halide such as RbCl, RbI, and the like, which may be used alone or in combination of two or more.

상기 전자 수송층은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법 (Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.The electron transport layer may be manufactured through a conventional method known in the art. For example, there are vacuum evaporation method, spin coating method, cast method, LB method (Langmuir-Blodgett), inkjet printing method, laser printing method, laser thermal imaging method (Laser Induced Thermal Imaging, LITI), and the like, but is not limited thereto.

상기 제2 전극은 전자를 전자 수송층으로 주입하는 역할을 한다.The second electrode serves to inject electrons into the electron transport layer.

상기 제2 전극을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납 등의 금속; 이들의 합금; 및 LiF/Al, LiO2/Al 등의 다층 구조 물질을 들 수 있다. 바람직하게는 은(Ag), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금일 수 있다.The material constituting the second electrode is not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used. Non-limiting examples thereof include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead; Alloys thereof; And multilayered materials such as LiF/Al and LiO 2 /Al. Preferably, it may be silver (Ag), aluminum (Al), magnesium (Mg), or an alloy thereof.

상기 음극을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 전술한 제1 전극과 마찬가지로, 당 분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 스퍼터링법, 증착법 등이 있다.The method of manufacturing the negative electrode is not particularly limited, and, like the above-described first electrode, may be manufactured through a conventional method known in the art. For example, there are sputtering method and vapor deposition method.

본 발명의 또 다른 측면에서In another aspect of the present invention

제1 전극;A first electrode;

제2 전극;A second electrode;

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And

상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 광활성층;A photoactive layer positioned between the first electrode and the second electrode;

을 포함하는 유기 태양전지가 제공된다.An organic solar cell comprising a is provided.

상기 유기 태양전지는 상기 전자 수송 재료를 포함한다는 점 외에는 당업계에서 사용되는 일반적인 형태의 유기 태양전지일 수 있다.The organic solar cell may be a general type of organic solar cell used in the art except that it includes the electron transport material.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 유기 태양전지를 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, an organic solar cell provided in another aspect of the present invention will be described in detail for each configuration.

먼저, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 유기 태양전지는 제1 전극, 제2 전극, 전자 수송층, 광활성층을 포함할 수 있다.First, an organic solar cell provided in another aspect of the present invention may include a first electrode, a second electrode, an electron transport layer, and a photoactive layer.

일 실시예에서 정공 수송층을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, a hole transport layer may be further included.

일 실시예에서, 도 1의 우측 도면과 같이 제1 전극, 전자 수송층, 광활성층, 정공 수송층, 제2 전극 순으로 적층된 형태일 수 있다.In an embodiment, as shown on the right side of FIG. 1, a first electrode, an electron transport layer, a photoactive layer, a hole transport layer, and a second electrode may be stacked in this order.

상기 제1 전극은 소자에 전자를 제공하는 전극으로서, 투명 전도성 산화물층 또는 금속 전극일 수 있다. 본 명세서의 상기 전극이 투명 전도성 산화물층인 경우, 상기 전극은 유리 및 석영판 이외에 PET (polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthelate), PP (polyperopylene), PI(polyimide), PC (polycarbornate), PS (polystylene), POM (polyoxyethlene), AS 수지 (acrylonitrile styrene copolymer), ABS 수지 (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) 및 TAC (Triacetyl cellulose), PAR (polyarylate)등을 포함하는 플라스틱과 같은 유연하고 투명한 물질 위에 도전성을 갖는 물질이 도핑된 것이 사용될 수 있다. 구체적으로, ITO (indium tin oxide), 플루오린이 도핑된 틴 옥사이드 (fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(aluminium doped zink oxide, AZO), IZO (indium zink oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 및 ATO (antimony tin oxide) 등이 될 수 있으며, 보다 구체적으로 ITO일 수 있다.The first electrode is an electrode that provides electrons to the device, and may be a transparent conductive oxide layer or a metal electrode. When the electrode of the present specification is a transparent conductive oxide layer, the electrode is PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthelate), PP (polyperopylene), PI (polyimide), PC (polycarbornate), PS ( Polystylene), POM (polyoxyethlene), AS resin (acrylonitrile styrene copolymer), ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene copolymer), TAC (triacetyl cellulose), PAR (polyarylate) Those doped with the material may be used. Specifically, ITO (indium tin oxide), fluorine doped tin oxide (FTO), aluminum doped zink oxide (AZO), IZO (indium zink oxide), ZnO-Ga It may be 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 and ATO (antimony tin oxide), and more specifically ITO.

상기 전자 수송층은 광활성층에서 발생된 전자를 제1 전극으로 이동시켜 소자의 높은 효율을 위해 추가되는 층이다.The electron transport layer is a layer added for high efficiency of the device by moving electrons generated in the photoactive layer to the first electrode.

상기 전자 수송층은 폴리에틸렌이민(Poly(ethyleneimine), PEI) 및 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 전자 수송 재료 및 지방산을 포함하는 광전소자용 전자 수송 재료를 포함할 수 있다.The electron transport layer includes at least one polymer electron transport material selected from the group consisting of polyethyleneimine (Poly(ethyleneimine), PEI) and polyethyleneimine ethoxylated (PEIE) and fatty acids. It may contain an electron transport material for the device.

여기서, 상기 전자 수송층은 전술한 전자 수송 재료를 포함하는 것이므로, 이에 대한 개별적인 설명은 생략한다.Here, since the electron transport layer includes the electron transport material described above, a separate description thereof will be omitted.

이러한 전자 수송 재료를 전자 수송층에 포함하는 경우, 상기 유기 태양전지는 효율이 향상되며, 안정성이 높고, 유연성이 우수할 수 있다.When the electron transport material is included in the electron transport layer, the organic solar cell may have improved efficiency, high stability, and excellent flexibility.

또한, 비교적 낮은 광량에서도 출력 저하가 적다는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that the output decrease is small even at a relatively low light amount.

상기 광활성층은 유기물질을 포함하고, 그 유기물질의 광전 현상(photovoltaic)에 의하여 전기를 발생시키는 층이다.The photoactive layer includes an organic material and generates electricity by photovoltaic of the organic material.

상기 광활성층에 사용할 수 있는 유기 물질은 전자공여체 물질인 P3HT(poly(3-hexylthiophene)), PCDTBT(Poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]), PSBTBT(Poly[2,6-(4,4'-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2',3'-d]silole)-alt-4,7(2,1,3-benzothiadiazole)]), PTB7(Poly{4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophene-4,6-diyl}), 전자 수용체물질로는 PCBMC60(Phenyl-C61-butyric acid methyl ester), ICBA(Indene-C60 bis-adduct 등과 같은, 종래에 광활성층에 사용하는 유기 고분자 물질과 그 유도체를 비제한적으로 사용할 수 있다.Organic materials that can be used for the photoactive layer are electron donor materials such as poly(3-hexylthiophene) (P3HT), poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4') ,7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]), PSBTBT(Poly[2,6-(4,4'-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2- b:2',3'-d]silole)-alt-4,7(2,1,3-benzothiadiazole)]), PTB7(Poly{4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1 ,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophene-4,6-diyl} ), as the electron acceptor material, organic polymer materials and derivatives thereof conventionally used in the photoactive layer, such as PCBMC60 (Phenyl-C61-butyric acid methyl ester), ICBA (Indene-C60 bis-adduct, etc.) can be used without limitation. .

상기 정공 수송층은 광활성층에서 발생된 정공을 양극으로 이동시키는 것을 도와주는 층으로서, 광활성층과 제2 전극 사이에 형성된다. 정공 수송층은 PEODT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate)), GO(graphene oxide), WOx(tungsten oxide), MoOx(molybdate oxide) 중 어느 하나 이상을 선택하여, 용액공정으로 제조할 수 있다.The hole transport layer is a layer that helps to move holes generated in the photoactive layer to an anode, and is formed between the photoactive layer and the second electrode. For the hole transport layer, one or more of PEODT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate)), GO (graphene oxide), WO x (tungsten oxide), MoOx (molybdate oxide) is selected, and the solution process It can be manufactured with.

상기 제2 전극은 소자에 정공을 제공하는 전극으로서, 금속 페이스트, 또는 소정의 액체 속에서 콜로이드 상태인 금속 잉크 물질을 스크린 인쇄 등의 용액공정을 통하여 형성될 수 있다. 여기서 금속페이스트는, 은 페이스트(Ag paste), 알루미늄 페이스트(Al paste), 금 페이스트(Au paste), 구리 페이스트(Cu paste) 등의 물질 중 어느 하나이거나 합금된 형태일 수 있다. 또한, 금속 잉크물질은, 은(Ag) 잉크, 알루미늄(Al) 잉크, 금(Au) 잉크, 칼슘(Ca) 잉크, 마그네슘(Mg) 잉크, 리튬(Li) 잉크, 세슘(Cs) 잉크 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 금속 잉크 물질에 포함된 금속 물질은 용액 내부에서 이온화된 상태이다.The second electrode is an electrode that provides holes to the device, and may be formed through a solution process, such as screen printing, of a metal paste or a colloidal metal ink material in a predetermined liquid. Here, the metal paste may be any one of materials such as silver paste, aluminum paste, gold paste, copper paste, or alloyed form. In addition, the metallic ink material is at least one of silver (Ag) ink, aluminum (Al) ink, gold (Au) ink, calcium (Ca) ink, magnesium (Mg) ink, lithium (Li) ink, and cesium (Cs) ink. It can be either. The metallic substance contained in the metallic ink substance is in an ionized state inside the solution.

이하, 제조예 및 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 단, 하기의 제조예 및 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through manufacturing examples and examples. However, the following Preparation Examples and Examples are for illustrative purposes only, and the contents of the present invention are not limited by the following Examples.

<제조예 1> m-PEIE의 제조 1(S-PEIE)<Production Example 1> Preparation 1 of m-PEIE (S-PEIE)

우선, 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(polyethyleneimine ethoxylated, PEIE) 원액 20 mg에 에탄올 10 mL를 첨가하여 PEIE 용액을 제조한다. 상기 PEIE 원액은 80% 에톡실레이티드 용액(35~40wt% H2O)을 사용하였다.First, a PEIE solution was prepared by adding 10 mL of ethanol to 20 mg of a stock solution of polyethyleneimine ethoxylated (PEIE). The PEIE stock solution was 80% ethoxylated solution (35-40wt% H 2 O).

이 후, 완성된 PEIE 용액에 스테아르산(Steric acid)을 에탄올로 희석시킨 RCOOH 용액을 500 μL 첨가한다.Thereafter, 500 μL of an RCOOH solution obtained by diluting stearic acid with ethanol is added to the finished PEIE solution.

도 2를 참조하여, 이해할 수 있다.With reference to FIG. 2, it can be understood.

<제조예 2> m-PEIE의 제조 2(L-PEIE)<Production Example 2> Preparation 2 of m-PEIE (L-PEIE)

제조예 1과 동일하게 제조하되 완성된 PEIE 용액에 리놀레산(linoleic acid)을 에탄올로 희석시킨 RCOOH 용액을 500 μL 첨가하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, but was prepared by adding 500 μL of an RCOOH solution obtained by diluting linoleic acid with ethanol to the finished PEIE solution.

<실시예 1> 유기 발광소자의 제조<Example 1> Fabrication of an organic light emitting device

도 1의 좌측 도면과 같이, 제조예 1 및 제조예 2의 m-PEIE를 전자 수송층에 포함하는 유기 발광소자를 각각 제조한다.1, an organic light emitting device including the m-PEIE of Preparation Example 1 and Preparation Example 2 in the electron transport layer was manufactured, respectively.

유기 발광소자는 미리 구조화 된 ITO(indium tin oxide)-코팅된 유리 상에 용액 공정에 의해 제조되었다. 정공 수송층(HTL) 형성을 위하여, PEDO : PSS (AI4083, Heraeus)를 1 : 5의 부피비로 이소 프로필 알코올로 희석시켰으며, 이 용액을 대기 공기에서 30초 동안 3000 rpm으로 ITO-코팅된 유리 상에 회전시킨 후, 120℃에서 어닐링 하였다.The organic light emitting device was manufactured by a solution process on pre-structured indium tin oxide (ITO)-coated glass. In order to form a hole transport layer (HTL), PEDO:PSS (AI4083, Heraeus) was diluted with isopropyl alcohol in a volume ratio of 1:5, and this solution was prepared on an ITO-coated glass phase at 3000 rpm for 30 seconds in atmospheric air. After rotating at, it was annealed at 120°C.

발광층 형성을 위하여, 톨루엔(5 mg/mL)의 발광 슈퍼 옐로우(PDY-132, Merck) 용액을 1500 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅 한 다음 질소 글러브 박스에서 5분 동안 100℃에서 어닐링 하였다.In order to form a light emitting layer, a light emitting super yellow (PDY-132, Merck) solution of toluene (5 mg/mL) was spin-coated at 1500 rpm for 30 seconds and then annealed at 100° C. for 5 minutes in a nitrogen glove box.

이어서, 제조예 1 및 제조예 2의 m-PEIE를 전자 수송층(ETL)으로서 발광층(EML) 상에 40초 동안 5000 rpm으로 스핀 코팅 하였다.Subsequently, m-PEIE of Preparation Example 1 and Preparation Example 2 was spin-coated at 5000 rpm for 40 seconds on the light emitting layer (EML) as an electron transport layer (ETL).

마지막으로, ETL에 LiF(1nm) 및 Al(70nm)을 순차적으로 열 증착시켰다. 소자의 활성 면적은 약 6 mm2 이었다.Finally, LiF (1 nm) and Al (70 nm) were sequentially thermally evaporated on the ETL. The active area of the device was about 6 mm 2 .

유기 발광소자의 구체적인 제조 공정은 아래의 표 1에 상세히 나타내었다.The specific manufacturing process of the organic light emitting device is shown in detail in Table 1 below.

Glass / ITO Glass / ITO Plasma treatment 15 min Plasma treatment 15 min in airin air HTLHTL PEDOT:PSS (AI4083)
: IPA = 1:5
PEDOT:PSS (AI4083)
: IPA = 1:5
3000 rpm
/ 30s
3000 rpm
/ 30s
120°C
/ 10 min
120°C
/ 10 min
EMLEML Super yellow
(PDY-132, merck)
(5mg/mL in Toluene)
Super yellow
(PDY-132, merck)
(5mg/mL in Toluene)
1500 rpm
/ 30s
1500 rpm
/ 30s
100°C
/ 5 min
100°C
/ 5 min
in glove box (N2)in glove box (N 2 )
ETLETL ZnO NPsZnO NPs 4000 rpm
/ 30s
4000 rpm
/ 30s
100°C
/ 10 min
100°C
/ 10 min
m-PEIE m-PEIE 5000 rpm
/ 30s
5000 rpm
/ 30s
LiF (1 nm)
/Al (100 nm)
LiF (1 nm)
/Al (100 nm)
Thermal evaporation Thermal evaporation

<실시예 2> 유기 태양전지의 제조<Example 2> Fabrication of an organic solar cell

도 1의 우측 도면과 같이, 상기 m-PEIE를 전자 수송층에 포함하는 유기 태양전지를 제조한다.1, an organic solar cell including the m-PEIE in an electron transport layer is manufactured.

ITO glass 기판에 UV 오존 처리 15분 동안 수행하였으며, 그 위에 제조예 1 및 제조예 2의 개질된 PEIE(m-PEIE)를 스핀 코팅(2000rpm, 40sec)을 통해 박막을 형성하였으며, 이를 100℃에서 10분 동안 열처리 하여 전자 수송층을 형성하였다.UV ozone treatment was performed on the ITO glass substrate for 15 minutes, and the modified PEIE (m-PEIE) of Preparation Example 1 and Preparation Example 2 was spin-coated (2000 rpm, 40sec) thereon to form a thin film, which was at 100°C. An electron transport layer was formed by heat treatment for 10 minutes.

광활성층으로 70 nm 내지 150 nm 두께의 PTB7;PCBM 층을 형성하였으며, 상온에서 1시간 동안 건조하였다. 그 후, MoOx(5 - 10nm 두께)와 Ag(5 - 100 nm 두께) 박막을 각각 열 증착을 통해 형성하였다.A PTB7; PCBM layer having a thickness of 70 nm to 150 nm was formed as a photoactive layer, and dried at room temperature for 1 hour. Thereafter, MoO x (5-10 nm thick) and Ag (5-100 nm thick) thin films were formed through thermal evaporation, respectively.

단위 셀 면적은 0.38cm2 이었다.The unit cell area was 0.38 cm 2 .

<비교예 1><Comparative Example 1>

실시예 1과 동일하게 발광소자를 제조하되, 지방산으로 치환되지 않은 PEIE를 전자 수송층에 포함하였다.A light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, but PEIE not substituted with a fatty acid was included in the electron transport layer.

<비교예 2><Comparative Example 2>

실시예 2와 동일하게 태양전지를 제조하되, 지방산으로 치환되지 않은 PEIE를 전자 수송층에 포함하였다.A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 2, but PEIE not substituted with a fatty acid was included in the electron transport layer.

<실험예 1> 유기 발광소자의 성능 평가<Experimental Example 1> Evaluation of the performance of an organic light-emitting device

상기 실시예 1의 유기 발광소자 중 제조예 2의 m-PEIE를 사용한 유기 발광소자에 대하여, 성능을 평가하여 하기 표 2 및 도 3, 도 4에 나타내었다. 이 때, 유기 발광소자 제조 시 사용되는 RCOOH 용액에서의 지방산의 농도는 100 g/L이다.Among the organic light-emitting devices of Example 1, the performance of the organic light-emitting device using the m-PEIE of Preparation Example 2 was evaluated and shown in Table 2 and FIGS. 3 and 4 below. At this time, the concentration of fatty acids in the RCOOH solution used in manufacturing the organic light emitting device is 100 g/L.

DeviceDevice Luminance [cd/m2]Luminance [cd/m 2 ] Current efficiency [cd/A]Current efficiency [cd/A] Power efficiency [lm/W]Power efficiency [lm/W] ZnO NPsZnO NPs 2506325063 11.4411.44 9.289.28 m-PEIE (LA)m-PEIE (LA) 2511625116 16.03 (x1.4)16.03 (x1.4) 13.76 (x1.48)13.76 (x1.48)

상기 표 2 및 도 3, 도 4에서 볼 수 있듯이, 휘도, 전류 효율, 전력 효율 모두 실시예 1과 같이 m-PEIE를 사용한 경우가 ZnO를 사용한 경우에 비하여 향상됨을 확인할 수 있다. 특히 전류 효율은 1.4 배, 전력 효율은 1.48 배 향상됨을 확인할 수 있다.As can be seen in Table 2 and FIGS. 3 and 4, it can be seen that luminance, current efficiency, and power efficiency are all improved in the case of using m-PEIE as in Example 1 compared to the case of using ZnO. In particular, it can be seen that the current efficiency is improved by 1.4 times and the power efficiency is improved by 1.48 times.

또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 유기 발광소자에 대하여, 성능을 측정하여 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이 때, 제조예 1의 m-PEIE를 사용하였으며, 제조 과정에서 사용한 RCOOH 용액의 지방산의 농도는 100 g/L이다.In addition, for the organic light emitting device of Example 1 and Comparative Example 1, the performance was measured and compared, and the results are shown in Table 3 below. At this time, m-PEIE of Preparation Example 1 was used, and the concentration of fatty acid in the RCOOH solution used in the manufacturing process was 100 g/L.

OLEDOLED Luminance [cd/m2]Luminance [cd/m 2 ] Current efficiency [cd/A]Current efficiency [cd/A] Power efficiency [lm/W]Power efficiency [lm/W] R-OLEDR-OLED PEIEPEIE 24,95024,950 10.8910.89 10.110.1 m-PEIEm-PEIE 25,25325,253 15.1815.18 14.4214.42 F-OLEDF-OLED PEIEPEIE 2298522985 6.86.8 5.545.54 m-PEIEm-PEIE 2274822748 9.689.68 9.889.88

여기서, R-OLED는 유리기판에 만들어진 유기 발광소자, F-OLED는 플렉서블 기판에 만들어진 유기 발광소자를 의미한다.Here, R-OLED refers to an organic light-emitting device made on a glass substrate, and F-OLED refers to an organic light-emitting device made on a flexible substrate.

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 비교예 1과 같이 PEIE를 사용한 경우에 비하여, 실시예 1과 같이 지방산으로 개질된 PEIE(m-PEIE)를 사용하는 경우 전류 효율은 각각 1.3배 내지 1.5배 가량 향상되며, 전력 효율은 1.4배 내지 1.8배 가량 향상됨을 확인할 수 있다. As can be seen in Table 3, compared to the case of using PEIE as in Comparative Example 1, when using the PEIE (m-PEIE) modified with fatty acid as in Example 1, the current efficiency is about 1.3 to 1.5 times, respectively. It can be seen that the improvement is improved, and the power efficiency is improved by about 1.4 to 1.8 times.

<실험예 2> 지방산의 농도에 따른 유기 발광소자의 성능 평가<Experimental Example 2> Performance evaluation of an organic light emitting device according to the concentration of fatty acids

상기 실시예 2 중 제조예 1의 m-PEIE를 사용한 유기 태양전지에 대하여, 스테아르산(Steric acid)을 에탄올로 희석시킨 RCOOH 용액 내의 스테아르산의 농도에 따른 유기 태양전지의 성능을 평가하여 하기 도 4에 나타내었다.For the organic solar cell using the m-PEIE of Preparation Example 1 of Example 2, the performance of the organic solar cell according to the concentration of stearic acid in the RCOOH solution in which stearic acid was diluted with ethanol was evaluated. It is shown in 4.

DeviceDevice ETL thicknessETL thickness PCE best (%)PCE best (%) F.FF.F Voc (V)Voc (V) Jsc (mA/cm2)Jsc (mA/cm 2 ) RsRs RshRsh PEIEPEIE ~ 5 nm~ 5 nm 8.658.65 0.620.62 0.780.78 18.0918.09 36.4436.44 50005000 PEIE +60 RCOOHPEIE +60 RCOOH ~ 5 nm~ 5 nm 9.79.7 0.670.67 0.780.78 18.4918.49 28.3628.36 2000020000 PEIE+ 100 RCOOHPEIE+ 100 RCOOH ~ 5 nm~ 5 nm 9.879.87 0.680.68 0.780.78 18.7218.72 28.4628.46 50005000 PEIE+140 RCOOHPEIE+140 RCOOH ~ 5 nm~ 5 nm 9.759.75 0.670.67 0.780.78 18.7118.71 30.330.3 40004000 PEIE+180 RCOOHPEIE+180 RCOOH ~ 5 nm~ 5 nm 9.729.72 0.680.68 0.780.78 18.4318.43 27.2627.26 2000020000 PEIE+220 RCOOHPEIE+220 RCOOH ~ 5 nm~ 5 nm 9.629.62 0.670.67 0.780.78 18.4618.46 33.133.1 50005000

상기 표 4에서 RCOOH 앞의 숫자(60, 100, 140, 180, 220)은 용액 내의 지방산의 농도를 g/L 단위로 나타낸 것이다. 예를 들어, 60 RCOOH는 RCOOH 내에 지방산이 60 g/L 포함되었음을 의미한다.In Table 4, the numbers in front of RCOOH (60, 100, 140, 180, 220) represent the concentration of fatty acids in the solution in g/L units. For example, 60 RCOOH means that 60 g/L of fatty acids are contained in RCOOH.

상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 지방산으로 개질하지 않은 PEIE(비교예 2)에 비하여, 지방산으로 개질하는 경우, 유기 태양전지의 성능이 현저히 향상됨을 알 수 있다.As can be seen in Table 4, compared to PEIE not modified with fatty acid (Comparative Example 2), when modified with fatty acid, it can be seen that the performance of the organic solar cell is remarkably improved.

<실험예 3> 유기 태양전지의 성능 평가<Experimental Example 3> Performance evaluation of organic solar cell

비교예 2 및 실시예 2의 유기 태양전지에 대하여 성능을 측정하여 하기 표 5 및 도 5 내지 도 7에 나타내었다. 이 때, 제조 과정에서 사용한 RCOOH 용액의 지방산의 농도는 100 g/L이다.The performance of the organic solar cells of Comparative Example 2 and Example 2 was measured and shown in Table 5 and FIGS. 5 to 7 below. At this time, the concentration of fatty acids in the RCOOH solution used in the manufacturing process is 100 g/L.

상기 유기 태양전지는 2.5 × 2.5 cm2의 크기이며, 활성 면적은 0.38 cm2이다.The organic solar cell has a size of 2.5 × 2.5 cm 2 and an active area of 0.38 cm 2 .

ETLETL PEIEPEIE S-PEIES-PEIE L-PEIEL-PEIE PCE (%)PCE (%) 7.617.61 8.38.3 8.418.41 FFFF 0.630.63 0.680.68 0.680.68 Voc (V)Voc (V) 0.760.76 0.760.76 0.760.76 Jsc (㎃/㎠)Jsc (㎃/㎠) 15.8815.88 15.9715.97 16.0516.05 Calculated Jsc (㎃/㎠)Calculated Jsc (㎃/㎠) 15.5415.54 15.6615.66 15.7315.73 Rs(Ω)Rs(Ω) 11.6911.69 11.7911.79 14.1414.14 Capacitance(F) 10e-8 Capacitance(F) 10e -8 2.852.85 3.043.04 3.543.54 Rp(Ω)Rp(Ω) 121.97121.97 103.0103.0 77.5877.58

상기 표 5에서, S-PEIE는 스테아르산으로 치환된 PEIE를, L-PEIE는 리놀레산으로 치환된 PEIE를 의미하며, 또한 Rp는 전하 이동 저항을, Cp는 커패시턴스를 의미한다.In Table 5, S-PEIE refers to PEIE substituted with stearic acid, L-PEIE refers to PEIE substituted with linoleic acid, and Rp refers to charge transfer resistance, and Cp refers to capacitance.

S-PEIE, L-PEIE 모두 개질하지 않은 PEIE를 사용한 경우보다 측정한 모든 수치들이 향상됨을 확인할 수 있으며, 특히 L-PEIE를 사용한 경우 태양전지로서 가장 우수한 성능을 나타내었음을 알 수 있다.It can be seen that all the measured values are improved compared to the case of using the unmodified PEIE for both S-PEIE and L-PEIE. In particular, it can be seen that the use of L-PEIE showed the best performance as a solar cell.

또한, 비교예 2 및 실시예 2의 유기 태양전지 중 R-OPV, F-OPV에 대한 성능 값을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다. 이 때, 제조예 1의 m-PEIE를 사용하였으며, 제조 과정에서 사용한 RCOOH 용액의 지방산의 농도는 100 g/L이다.In addition, the performance values for R-OPV and F-OPV of the organic solar cells of Comparative Example 2 and Example 2 were measured and shown in Table 6 below. At this time, m-PEIE of Preparation Example 1 was used, and the concentration of fatty acid in the RCOOH solution used in the manufacturing process was 100 g/L.

OPVOPV PCEPCE VocVoc FFFF JscJsc RsRs [%][%] [V][V] [mA·cm-2][mA·cm -2 ] [Ωcm2][Ωcm 2 ] R-OPVR-OPV PEIEPEIE 8.658.65 0.780.78 0.620.62 18.0918.09 36.4436.44 m-PEIEm-PEIE 9.879.87 0.780.78 0.680.68 18.7218.72 28.4628.46 F-OPVF-OPV PEIEPEIE 7.557.55 0.760.76 0.640.64 15.5315.53 18.5518.55 (7.59±0.12)(7.59±0.12) (0.76±0.01)(0.76±0.01) (0.64±0.01)(0.64±0.01) (15.65±0.40) (15.65±0.40) m-PEIEm-PEIE 8.68.6 0.760.76 0.670.67 16.8916.89 15.7115.71 (8.39±0.05)(8.39±0.05) (0.77±0.01)(0.77±0.01) (0.65±0.01)(0.65±0.01) (16.65±0.07)(16.65±0.07)

여기서, R-OPV는 유리기판에 만들어진 유기 태양전지, F-OPV는 플렉서블기판(PEN)에 만들어진 유기 태양전지를 의미한다.Here, R-OPV means an organic solar cell made on a glass substrate, and F-OPV means an organic solar cell made on a flexible substrate (PEN).

상기 표 6 또한, PEIE를 지방산으로 개질하는 경우 향상된 성능을 보인다는 것을 뒷받침한다.Table 6 also supports that PEIE exhibits improved performance when modified with fatty acids.

<실험예 4> 유기 태양전지 모듈의 성능 평가<Experimental Example 4> Performance evaluation of organic solar cell module

비교예 2 및 실시예 2의 유기 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈에 대하여 성능을 측정하여 하기 표 6 및 도 8 내지 도 10에 나타내었다. 제조 과정에서 사용한 RCOOH 용액의 지방산의 농도는 100 g/L이다.The performance of the solar cell module including the organic solar cell of Comparative Example 2 and Example 2 was measured and shown in Table 6 and FIGS. 8 to 10 below. The concentration of fatty acids in the RCOOH solution used in the manufacturing process is 100 g/L.

상기 유기 태양전지 모듈은 5 × 7 cm2의 크기이며, 활성 면적은 13.16 cm2이다.The organic solar cell module has a size of 5 × 7 cm 2 and an active area of 13.16 cm 2 .

ETLETL PEIEPEIE S-PEIES-PEIE L-PEIEL-PEIE PCE (%)PCE (%) 6.606.60 7.977.97 8.178.17 FFFF 0.640.64 0.630.63 0.660.66 Voc (V)Voc (V) 5.225.22 5.475.47 5.495.49 Jsc (㎃/㎠)Jsc (㎃/㎠) 2.092.09 2.312.31 2.262.26 Calculated Jsc (㎃/㎠)Calculated Jsc (㎃/㎠) 2.042.04 2.362.36 2.362.36 Rs(Ω)Rs(Ω) 18.7118.71 19.4019.40 19.9719.97 Capacitance(F) 10e-8 Capacitance(F) 10e -8 1.971.97 2.162.16 2.142.14 Rp(Ω)Rp(Ω) 169.0169.0 139.2139.2 143.8143.8

S-PEIE, L-PEIE 모두 개질하지 않은 PEIE를 사용한 경우보다 측정한 모든 수치들이 향상됨을 확인할 수 있으며, 특히 L-PEIE를 사용한 경우 태양전지 모듈로서 가장 우수한 성능을 나타내었음을 알 수 있다.It can be seen that all the measured values are improved compared to the case of using the unmodified PEIE for both S-PEIE and L-PEIE. In particular, it can be seen that the L-PEIE showed the best performance as a solar cell module.

<실험예 5> 유기 발광소자의 안정성 평가<Experimental Example 5> Evaluation of the stability of an organic light-emitting device

상기 실시예 1 및 비교예 1의 유기 발광소자에 대하여, 안정성을 측정하였으며, 그 결과를 도 11 및 도 12에 나타내었다.For the organic light emitting device of Example 1 and Comparative Example 1, stability was measured, and the results are shown in FIGS. 11 and 12.

도 11 및 도 12의 좌측의 도면은 5 V의 4 픽셀 테스트로 28일 후의 이미지를 나타낸 것인데, 4개를 동시에 구동하더라도 실시예 1의 경우 모두 구동이 잘 되고 있음을 도 12를 통하여 확인할 수 있었다. 반면 비교예 1은 구동이 잘 되지 않음을 도 11을 통하여 확인할 수 있다.The drawings on the left of FIGS. 11 and 12 show an image after 28 days in a 4 pixel test of 5 V. It can be seen from FIG. 12 that even if four are simultaneously driven, all driving is well performed in the case of Example 1. . On the other hand, in Comparative Example 1, it can be confirmed through FIG. 11 that the driving is not performed well.

또한, 도 11 및 도 12의 우측의 도면은 5 V의 1 픽셀 테스트로 30일 후의 이미지를 나타낸 것인데, 공기 중에 보관 후 1개씩 구동한 경우를 보여준다. 이 경우에도 비교예 1에 비하여 실시예 1이 현저히 잘 작동됨을 확인할 수 있다(도 11 및 도 12).In addition, the diagrams on the right side of FIGS. 11 and 12 show images after 30 days in a 1 pixel test of 5 V, showing a case of driving one by one after storage in the air. Even in this case, it can be seen that Example 1 works significantly better than Comparative Example 1 (FIGS. 11 and 12).

즉, 실시예 1과 같이 m-PEIE를 이용한 유기 발광소자의 안정성이 더 뛰어남을 알 수 있다.That is, as in Example 1, it can be seen that the stability of the organic light emitting device using m-PEIE is more excellent.

<실험예 6> 유기 태양전지의 안정성 평가<Experimental Example 6> Stability evaluation of organic solar cell

상기 실시예 2 및 비교예 2의 유기 태양전지에 대하여, 안정성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 도 13에 나타내었다.For the organic solar cells of Example 2 and Comparative Example 2, stability was measured, and the results are shown in FIG. 13 below.

도 13의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 시간의 경과하더라도 계속하여 실시예 2의 태양전지가 비교예 2에 비하여 높은 에너지 전환 효율을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the graph of FIG. 13, it can be seen that the solar cell of Example 2 continues to have higher energy conversion efficiency compared to Comparative Example 2 even when time elapses.

즉, 실시예 2와 같이 m-PEIE를 이용한 유기 태양전지의 안정성이 더 뛰어남을 알 수 있다.That is, as in Example 2, it can be seen that the stability of the organic solar cell using m-PEIE is more excellent.

<실험예 7> m-PEIE의 유연성 평가<Experimental Example 7> Evaluation of flexibility of m-PEIE

ITO 위에 ZnO를 형성한 경우 및 ITO 기판 위에 제조예 1의 m-PEIE를 형성한 경우에 대하여 기계적 유연성을 테스트하였다.Mechanical flexibility was tested for the case where ZnO was formed on the ITO and the m-PEIE of Preparation Example 1 was formed on the ITO substrate.

총 500 싸이클의 밴딩을 실시하였다.Banding was performed for a total of 500 cycles.

도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이 ZnO 대비 m-PEIE에 크랙이 더 적게 형성되었는 바, m-PEIE의 유연성이 더 우수함을 확인할 수 있다.As can be seen in FIG. 14, it can be seen that less cracks were formed in m-PEIE than in ZnO, and the flexibility of m-PEIE was more excellent.

<실험예 8> 유기 태양전지의 저광량에서의 출력 평가<Experimental Example 8> Evaluation of output of organic solar cell at low light intensity

실시예 2의 유기 태양전지(m-PEIE) 모듈 및 이외의 다양한 전자 수송 재료들을 이용하여 제조한 전자 수송층을 포함하는 유기 태양전지 모듈에 대하여, 광량을 측정하여 하기 표 8에 나타내었다.For the organic solar cell (m-PEIE) module of Example 2 and the organic solar cell module including an electron transport layer manufactured using various other electron transport materials, the amount of light was measured and shown in Table 8 below.

광량(lux)Light quantity (lux) m-PEIEm-PEIE ZnO rippleZnO ripple ZnO NPsZnO NPs PEIE-ZnOPEIE-ZnO 200200 0.110.11 0.050.05 0.040.04 0.040.04 500500 0.360.36 0.210.21 0.10.1 0.140.14 750750 0.570.57 0.280.28 0.160.16 0.220.22 10001000 0.810.81 0.390.39 0.170.17 0.320.32 20002000 1.721.72 0.90.9 0.520.52 0.950.95 1 sun1 sun 157.34157.34 160.25160.25 169.46169.46 171.06171.06

상기 표 8에서 각 값의 단위는 mW이다.In Table 8, the unit of each value is mW.

상기 표 8에서 볼 수 잇는 바와 같이, 실시예 2와 같이 m-PEIE를 사용한 유기 태양전지의 경우, 낮은 광량에서도 출력 저하가 다른 재료들을 사용한 경우에 비하여 현저히 적음을 확인할 수 있다.As can be seen in Table 8, it can be seen that in the case of the organic solar cell using m-PEIE as in Example 2, the output decrease is significantly less than that of the case of using other materials even at low light intensity.

Claims (11)

폴리에틸렌이민(Poly(ethyleneimine), PEI) 및 폴리에틸렌이민 에톡시레이티드(Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자 전자 수송 재료; 및
지방산;
을 포함하는 광전소자용 전자 수송 재료.
At least one polymer electron transport material selected from the group consisting of polyethyleneimine (Poly(ethyleneimine), PEI) and polyethyleneimine ethoxylated (Poly(ethyleneimine)-ethoxylated, PEIE); And
fatty acid;
Electron transport material for an optoelectronic device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 지방산은 탄소수가 4 내지 28인 것을 특징으로 하는 광전소자용 전자 수송 재료.
The method of claim 1,
The fatty acid is an electron transport material for a photoelectric device, characterized in that 4 to 28 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 지방산은 탄소수가 8 내지 26인 것을 특징으로 하는 광전소자용 전자 수송 재료.
The method of claim 1,
The fatty acid is an electron transport material for a photoelectric device, characterized in that 8 to 26 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 지방산은 포화 지방산 또는 불포화 지방산인 것을 특징으로 하는 광전소자용 전자 수송 재료.
The method of claim 1,
The fatty acid is an electron transport material for a photoelectric device, characterized in that the saturated fatty acid or unsaturated fatty acid.
제1항에 있어서,
상기 고분자 전자 수송 재료 및 지방산은 1:1 내지 1:50의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하는 광전소자용 전자 수송 재료.
The method of claim 1,
The electron transport material for an photoelectric device, characterized in that the polymeric electron transport material and the fatty acid are contained in a weight ratio of 1:1 to 1:50.
제1항에 있어서,
상기 광전소자는 유기 발광소자 또는 유기 태양전지인 것을 특징으로 하는 광전소자용 전자 수송 재료.
The method of claim 1,
The photoelectric device is an electron transport material for a photoelectric device, characterized in that the organic light emitting device or an organic solar cell.
제1 전극;
제2 전극;
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 광전변환층;
을 포함하는 광전소자.
A first electrode;
A second electrode;
An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And
A photoelectric conversion layer positioned between the first electrode and the second electrode;
Photoelectric device comprising a.
제1 전극;
제2 전극;
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 발광층;
을 포함하는 유기 발광소자.
A first electrode;
A second electrode;
An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And
A light emitting layer positioned between the first electrode and the second electrode;
An organic light emitting device comprising a.
제8항에 있어서,
상기 유기 발광소자는 제1 전극 및 제2 전극 사이에 정공 수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
The method of claim 8,
The organic light emitting device further comprises a hole transport layer between the first electrode and the second electrode.
제1 전극;
제2 전극;
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는, 제1항의 광전소자용 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 광활성층;
을 포함하는 유기 태양전지.
A first electrode;
A second electrode;
An electron transport layer comprising the electron transport material for an optoelectronic device of claim 1, positioned between the first electrode and the second electrode; And
A photoactive layer positioned between the first electrode and the second electrode;
Organic solar cell comprising a.
제10항에 있어서,
상기 유기 태양전지는 제1 전극 및 제2 전극 사이에 정공 수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
The method of claim 10,
The organic solar cell further comprises a hole transport layer between the first electrode and the second electrode.
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