KR102259399B1 - Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby - Google Patents

Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby Download PDF

Info

Publication number
KR102259399B1
KR102259399B1 KR1020170083450A KR20170083450A KR102259399B1 KR 102259399 B1 KR102259399 B1 KR 102259399B1 KR 1020170083450 A KR1020170083450 A KR 1020170083450A KR 20170083450 A KR20170083450 A KR 20170083450A KR 102259399 B1 KR102259399 B1 KR 102259399B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
organic solar
solar cell
layer
manufacturing
electrode layer
Prior art date
Application number
KR1020170083450A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190003023A (en
Inventor
서정은
문정열
조근상
김광수
박홍관
이원희
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020170083450A priority Critical patent/KR102259399B1/en
Publication of KR20190003023A publication Critical patent/KR20190003023A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102259399B1 publication Critical patent/KR102259399B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H01L51/42
    • H01L51/0027
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/40Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
    • H10K71/421Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour using coherent electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L2031/0344Organic materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은, 베이스 필름, 하부 전극층, 상부 전극층, 및 상기 하부 전극층 및 상부 전극층 사이에 위치한 광활성층을 포함하는 유기물층을 포함하는 유기태양전지의 제조방법으로서,
(A) 레이저 광을 조사하여 상기 유기물층을 패터닝하는 단계;
(B) 상기 (A)단계에서 형성된 패턴 상부에 열융착 필름을 위치시키는 단계;
(C) 상기 열융착 필름을 융착시켜 불순물을 결합시키는 단계; 및
(D) 상기 불순물이 결합된 열융착 필름을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 유기태양전지를 제공한다.
The present invention is a method of manufacturing an organic solar cell comprising a base film, a lower electrode layer, an upper electrode layer, and an organic material layer including a photoactive layer positioned between the lower electrode layer and the upper electrode layer,
(A) patterning the organic material layer by irradiating laser light;
(B) placing a heat-sealed film on the pattern formed in step (A);
(C) bonding the impurities by fusing the heat-sealed film; And
It provides a method of manufacturing an organic solar cell comprising; (D) removing the heat-sealed film to which the impurities are bonded, and an organic solar cell manufactured thereby.

Description

유기태양전지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 유기태양전지{Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby}Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby {Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby}}

본 발명은 유기태양전지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 유기태양전지 에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an organic solar cell and an organic solar cell manufactured thereby.

유기태양전지의 경우, 투명전극과 양극 사이에 도너형과 억셉터형 유기반도체 재료를 광활성층으로 이용하는데, 유기재료의 특성상 분자구조를 자유자재로 변형할 수 있다는 장점으로 인해 고효율 신규 재료의 개발가능성이 매우 높고, 이를 통해 보다 우수한 효율의 유기태양전지를 제조할 수 있을 것으로 기대되고 있다. In the case of organic solar cells, donor-type and acceptor-type organic semiconductor materials are used as photoactive layers between the transparent electrode and the anode. The possibility is very high, and it is expected to be able to manufacture organic solar cells with superior efficiency through this.

NREL의 보고에 의하면, 12% 효율의 실리콘 태양전지는 단위면적(m2)을 생산하는데, 420 kWh의 에너지가 소비되어 페이백 타임이 4년인데 반해, 5% 효율의 유기태양전지는 20 kWh의 에너지만 소비되어 페이백 타임 0.5년으로 줄어들 수 있다고 보고하고 있다. 더욱이, 1 GW급의 발전을 위해 실리콘 태양전지는 8,000 톤의 광활성층 재료가 소요되지만, 유기태양전지는 초박막 광활성층으로 3.4톤의 재료만이 소요되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 궁극적으로 플렉서블 기판을 이용한 롤투롤 공정을 구현 할 경우, 기존 무기계 태양전지에서는 상상할 수 없는 획기적인 원가절감이 가능할 것으로 기대되어 최근 대기업들도 기술개발 참여가 가시화되고 있다.According to a report by NREL, a 12% efficient silicon solar cell produces a unit area (m 2 ), which consumes 420 kWh of energy and has a payback time of 4 years, whereas an organic solar cell with 5% efficiency is 20 kWh. It is reported that only energy is consumed, and the payback time can be reduced to 0.5 years. Moreover, it is known that silicon solar cells require 8,000 tons of photoactive layer material for 1 GW-class power generation, but only 3.4 tons of material are required for organic solar cells as ultra-thin photoactive layers. Therefore, ultimately, when implementing a roll-to-roll process using a flexible substrate, it is expected that significant cost reductions that cannot be imagined in the existing inorganic solar cells will be possible, and recently, large companies are also participating in technology development.

이러한 유기태양전지의 경우, 효율 개선을 위한 단위셀(소자) 스케일의 연구가 주를 이루고 있으나. 결국 제품화를 고려한 양산 관점에서 모듈 스케일의 다양한 기술개발이 절실한 현실이다. 그러나 대부분의 종래 패터닝 방식들은 반도체 공정의 리소그라피 공정을 채용한 것이어서 공정의 효율 및 가격 경쟁 측면에서 대량생산이라는 유기태양전지의 가장 큰 장점을 상쇄하는 요인으로 작용되고 있다. In the case of such an organic solar cell, research on the scale of a unit cell (device) to improve efficiency is mainly made. In the end, from the viewpoint of mass production considering commercialization, the development of various technologies of the module scale is urgent reality. However, most of the conventional patterning methods employ a lithography process of a semiconductor process, and thus act as a factor that offsets the biggest advantage of mass production of organic solar cells in terms of process efficiency and price competition.

나아가, 종래의 유기태양전지의 제조는 불연속적인 공정의 조합에 의하여 이루어지고 있어, 공정 효율 및 대량 생산 체제의 조기 실현을 위해서 연속적인 공정 개발의 필요성이 높아지고 있다. 또한, 연속 공정을 수행하더라도 스트라이프 패턴 정도의 단순 패턴만을 실현할 수 있을 뿐이어서 유기태양전지의 효율 향상을 위하여 요구되는 다양한 패턴을 구현하지 못하는 한계를 나타내고 있다. 따라서 이러한 문제의 극복을 위한 기술개발이 요구되고 있다.Furthermore, since conventional organic solar cells are manufactured by a combination of discontinuous processes, the need for continuous process development is increasing for early realization of process efficiency and mass production systems. In addition, even if a continuous process is performed, only a simple pattern of a stripe pattern can be realized, and thus various patterns required to improve the efficiency of an organic solar cell cannot be realized. Therefore, technology development is required to overcome these problems.

대한민국 공개특허 제10-2011-0063372호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0063372

본 발명자들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 레이저 광을 조사하여 광활성층을 포함하는 유기물층의 패턴을 형성하는 공정을 집중 연구하였다. 그리고 그 과정에서 상기와 같이 유기물층의 패턴을 형성하는 경우, 유기물층이 탄화되면서 생성되는 탄화물이 불순물로 기판에 잔류하여 하부 전극과 상부 전극을 연결시킬 때, 컨택저항을 상승시키는 문제를 야기하는 것을 발견하게 되었다. In order to solve the above problems, the present inventors have focused on a process of forming a pattern of an organic material layer including a photoactive layer by irradiating laser light. In the process, in the case of forming the pattern of the organic material layer as described above, it was found that the carbide generated as the organic material layer was carbonized remains on the substrate as impurities, causing a problem of increasing the contact resistance when connecting the lower electrode and the upper electrode. Was done.

그러므로 본 발명은 유기태양전지의 제조에 있어서, 레이저 광을 사용하여 유기물층의 패터닝을 실시하는 경우 발생하게 되는 탄화물 등의 불순물을 효율적으로 제거할 수 있는 방법을 포함하는 유기태양전지의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조되는 효율이 우수한 유기태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention relates to a method of manufacturing an organic solar cell including a method for efficiently removing impurities such as carbides generated when patterning an organic material layer using laser light, and the like. An object of the present invention is to provide an organic solar cell with excellent efficiency manufactured by the method.

상기의 목적을 달성하기 위하여,To achieve the above object,

본 발명은 베이스 필름, 하부 전극층, 상부 전극층, 및 상기 하부 전극층 및 상부 전극층 사이에 위치한 광활성층을 포함하는 유기물층을 포함하는 유기태양전지의 제조방법으로서,The present invention is a method for manufacturing an organic solar cell comprising a base film, a lower electrode layer, an upper electrode layer, and an organic material layer including a photoactive layer positioned between the lower electrode layer and the upper electrode layer,

(A) 레이저 광을 조사하여 상기 유기물층을 패터닝하는 단계; (A) patterning the organic material layer by irradiating laser light;

(B) 상기 (A)단계에서 형성된 패턴 상부에 열융착 필름을 위치시키는 단계; (B) placing a heat-sealed film on the pattern formed in step (A);

(C) 상기 열융착 필름을 융착시켜 불순물을 결합시키는 단계; 및(C) bonding the impurities by fusing the heat-sealed film; And

(D) 상기 불순물이 결합된 열융착 필름을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing an organic solar cell comprising; (D) removing the heat-sealed film to which the impurities are bound.

본 발명의 유기태양전지의 제조방법은 상기 (C)단계에서 열융착 필름의 융착이 (A)단계의 패터닝 시 레이저가 조사되었던 부분에 위치된 열융착 필름의 상부에 레이저 광을 조사하여 부분융착 방식으로 실시되게 하는 특징을 가질 수 있다.The manufacturing method of the organic solar cell of the present invention is partially fused by irradiating laser light on the top of the heat-sealed film located at the portion where the laser was irradiated during the patterning of step (A) in the fusion bonding of the heat-sealed film in step (C). It may have features that allow it to be implemented in a manner.

또한, 상기 방법은 불순물을 결합시킨 후 냉각시키는 특징을 가질 수 있다. In addition, the method may have a characteristic of cooling after combining impurities.

또한, 상기 방법은 상기 유기물층이 전자수송층(ETL), 광활성층, 및 정공수송층(HTL)을 포함하는 특징을 가질 수 있다. In addition, the method may have a characteristic that the organic material layer includes an electron transport layer (ETL), a photoactive layer, and a hole transport layer (HTL).

또한, 상기 방법은 상기 열융착 필름으로 용융온도가 50~250℃인 것을 사용하는 특징을 가질 수 있다. In addition, the method may have a feature of using a melting temperature of 50 ~ 250 ℃ as the heat-sealed film.

또한, 상기 방법은 상기 (A)단계의 유기물층 패터닝 단계 전에 하부 전극층의 상부에 유기물층을 적층하는 단계를 더 포함하는 특징을 가질 수 있다. In addition, the method may further include depositing an organic material layer on the lower electrode layer before the organic material layer patterning step of step (A).

또한, 상기 방법은 상기 유기물층을 적층하는 단계 전에 하부 전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 특징을 가질 수 있다. In addition, the method may further include forming a lower electrode layer before the step of laminating the organic material layer.

또한, 상기 방법은 상기 하부 전극층이 ITO로 형성되는 특징을 가질 수 있다. In addition, the method may have a feature that the lower electrode layer is formed of ITO.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 유기태양전지를 제공한다. In addition, the present invention provides an organic solar cell manufactured by the manufacturing method of the present invention.

본 발명은 유기태양전지의 제조에 있어서, 레이저 광을 사용하여 유기물층의 패터닝을 실시하는 경우 발생하게 되는 탄화물 등의 불순물을 하부전극이나 베이스 필름을 손상시키지 않고 효율적으로 제거할 수 있는 방법을 포함하는 유기태양전지의 제조방법을 제공한다.The present invention includes a method for efficiently removing impurities such as carbides generated when patterning an organic material layer using laser light in manufacturing an organic solar cell without damaging the lower electrode or the base film. It provides a method of manufacturing an organic solar cell.

상기 유기태양전지의 제조방법에 의하면, 하부전극과 상부전극을 연결시킬 때, 탄화물에 의한 접촉저항 상승을 방지할 수 있어서 우수한 효율을 갖는 유기태양전지를 제공할 수 있다. According to the manufacturing method of the organic solar cell, when connecting the lower electrode and the upper electrode, it is possible to prevent an increase in contact resistance caused by carbides, thereby providing an organic solar cell having excellent efficiency.

도 1은 일반적인 유기태양전지의 구성을 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 유기태양전지의 제조방법에서 실시될 수 있는 하부 전극의 형성과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 유기태양전지의 제조방법에서 실시될 수 있는 유기물층의 적층과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 유기태양전지의 제조방법에서 실시될 수 있는 레이저 패터닝, 열융착 필름의 융착, 및 그의 제거 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
1 is a perspective view schematically showing the configuration of a general organic solar cell.
2 is a diagram showing a process of forming a lower electrode that can be carried out in the method of manufacturing an organic solar cell of the present invention.
3 is a diagram showing a lamination process of an organic material layer that can be carried out in the method of manufacturing an organic solar cell of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a process of laser patterning, fusion bonding of a thermally fused film, and removal thereof that can be performed in the method of manufacturing an organic solar cell of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions and configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a description thereof will be omitted.

아래 설명과 도면은 당업자가 설명되는 장치와 방법을 용이하게 실시할 수 있도록 특정 실시예를 예시한다. 다른 실시예는 구조적, 논리적으로 다른 변형을 포함할 수 있다. 개별 구성 요소와 기능은 명확히 요구되지 않는 한, 일반적으로 선택될 수 있으며, 과정의 순서는 변할 수 있다. 몇몇 실시예의 부분과 특징은 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로 대체될 수 있다.The description and drawings below illustrate specific embodiments to facilitate those skilled in the art to implement the described apparatus and methods. Other embodiments may include structurally and logically different variations. Individual components and functions may generally be selected unless explicitly required, and the sequence of processes may vary. Parts and features of some embodiments may be included in or replaced by other embodiments.

이하에서, 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 유기태양전지의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic solar cell of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

본 발명은, 도 1에 예시된 바와 같이, 베이스 필름(10), 하부 전극층(20), 상부 전극층(60), 및 상기 하부 전극층 및 상부 전극층 사이에 위치한 광활성층(40)을 포함하는 유기물층(30~50)을 포함하는 유기태양전지의 제조방법으로서, 도 4에 예시된 바와 같이,In the present invention, as illustrated in FIG. 1, an organic material layer including a base film 10, a lower electrode layer 20, an upper electrode layer 60, and a photoactive layer 40 positioned between the lower electrode layer and the upper electrode layer ( 30 to 50), as illustrated in FIG. 4,

(A) 레이저 광을 조사하여 상기 유기물층(30~50)을 패터닝하는 단계; (A) patterning the organic material layers 30 to 50 by irradiating laser light;

(B) 상기 (A)단계에서 형성된 패턴 상부에 열융착 필름(70)을 위치시키는 단계; (B) placing the heat-sealed film 70 on the pattern formed in step (A);

(C) 상기 열융착 필름(70)을 융착시켜 불순물을 결합시키는 단계; 및(C) bonding the impurities by fusing the heat-sealed film 70; And

(D) 상기 불순물이 결합된 열융착 필름(70)을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for manufacturing an organic solar cell comprising; (D) removing the heat-sealed film 70 to which the impurities are bound.

상기 (A)단계에서 레이저 광을 조사하여 상기 유기물층(30~50)을 패터닝하는 단계는 레이저 광을 조사하여 유기물층의 일부분을 미리 정해진 패턴으로 스크라이빙하는 방식으로 이루어진다. 이때 유기물이 탄화되어 잔류물이 형성되기도 한다. 상기 (C)단계에서 불순물은 주로 상기 탄화되어 기판 상에 잔류된 탄화물을 의미한다. 상기 잔류 탄화물은 하부 전극층(20)과 상부 전극층(60)에 의하여 형성되는 하부 전극 및 상부 전극을 연결시킬 때, 컨택저항을 높게 만드는 주원인이 되므로, 상기 잔류 탄화물의 제거 공정은 유기태양전지의 효율에 매우 중요한 영향을 미친다.The step of patterning the organic material layers 30 to 50 by irradiating laser light in step (A) is performed by scribing a part of the organic material layer in a predetermined pattern by irradiating laser light. At this time, organic matter may be carbonized to form a residue. In the step (C), the impurity mainly refers to the carbide remaining on the substrate after being carbonized. The residual carbide is the main cause of increasing the contact resistance when connecting the lower electrode and the upper electrode formed by the lower electrode layer 20 and the upper electrode layer 60, so the removal process of the residual carbide is an efficiency of the organic solar cell. Has a very important effect on

상기 (C)단계에서 용융된 열융착 필름(70)을 불순물과 결합시키기 위하여, 냉각을 시킬 수 있다. 이 때의 냉각은 이 분야에 공지된 다양한 방법에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각은 상온에서 공냉에 의해 이루어질 수 있다. In order to combine the heat-sealed film 70 melted in step (C) with impurities, it may be cooled. Cooling at this time can be carried out by various methods known in the art. For example, the cooling may be performed by air cooling at room temperature.

상기에서 레이저 광을 조사하기 위한 장치로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 레이저 조사 장치가 사용될 수 있다. 상기 레이저 조사 장치에서 조사되는 레이저 광은 패터닝할 유기물층의 소재, 두께 등을 고려하고, 유기물층 하부의 하부 전극층(20) 및 베이스 필름(10)의 손상 등을 고려하여 파장, 조사시간, 진동수, 출력 등을 정밀하게 조절하여 사용해야 한다. In the above, as an apparatus for irradiating laser light, a laser irradiation apparatus commonly used in this field may be used. The laser light irradiated by the laser irradiation device considers the material and thickness of the organic material layer to be patterned, and the wavelength, irradiation time, frequency, and output in consideration of damage to the lower electrode layer 20 and the base film 10 under the organic material layer. You should use it with precise control of your back.

예를 들어, 본 발명의 유기물층의 패터닝은 출력1~30W, 파장 1064nm, 진동수 200~800KHz의 레이저 광을 1000~3000mm/sec의 속도로 조사하여 수행할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the patterning of the organic material layer of the present invention may be performed by irradiating laser light having an output of 1 to 30 W, a wavelength of 1064 nm, and a frequency of 200 to 800 KHz at a rate of 1000 to 3000 mm/sec. However, it is not limited thereto.

상기 (C)단계에서 상기 열융착 필름(70)의 융착은 열융착 필름에 열을 가하여 필름을 용융시키는 방식을 수행할 수 있다. 상기에서 열원은 특별히 한정되지 않으며 이 분야에서 공지된 열원이 모두 사용될 수 있다. The fusion bonding of the heat-sealing film 70 in step (C) may be performed by applying heat to the heat-sealing film to melt the film. In the above, the heat source is not particularly limited, and any heat source known in this field may be used.

상기 (C)단계의 열융착 필름(70)을 융착시켜 불순물을 결합시키는 단계는 불순물, 예컨대, 레이저 광에 의한 유기물층(30~50)의 스크라이빙에 의해 형성되는 탄화물을 리프트-오프(lift-off) 하기 위하여 실시된다. In the step of bonding the impurities by fusing the thermally fused film 70 of step (C), the impurity, for example, a carbide formed by scribing the organic material layers 30 to 50 by laser light, is lifted off. -off).

상기 (C)단계에서 열융착 필름(70)의 융착은, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, (A)단계의 패터닝 시 레이저가 조사되었던 부분에 위치된 열융착 필름의 상부에 레이저 광을 조사하여 부분융착 방식으로 실시되는 것이 더욱 바람직하다. 왜냐하면, 만약, 열융착 필름(70)을 패턴이 형성된 모든 부분에 융착시키는 경우, 열융착 필름을 제거할 때 유기물층(30~50) 패턴이 함께 제거될 염려가 존재하기 때문이다. The fusion bonding of the heat-sealing film 70 in the step (C) is performed by a laser on the top of the heat-sealing film located at the portion where the laser was irradiated during the patterning of step (A), as shown in FIG. 4(c). It is more preferable that it is carried out in a partial fusion method by irradiating light. This is because, if the heat-sealable film 70 is fused to all areas on which the pattern is formed, there is a fear that the patterns of the organic material layers 30 to 50 may be removed together when the heat-sealable film is removed.

상기에서 사용되는 레이저 장치로는 전술된 레이저 장치를 사용할 수 있으며, 이 때는 열융착 필름의 용융 온도, 하부 전극층(20)의 손상, 베이스 필름의 손상 등을 고려하여 파장, 조사시간, 진동수, 출력 등을 정밀하게 조절하여 사용해야 한다. .As the laser device used in the above, the above-described laser device can be used, and in this case, wavelength, irradiation time, frequency, output, considering the melting temperature of the heat-sealed film, damage to the lower electrode layer 20, damage to the base film, etc. You should use it with precise control of your back. .

예를 들어, 상기 열융착 필름의 용융은 출력10~30W, 파워(세기) 3 내지 20%, 파장 1064nm, 진동수 100 내지 500KHz의 레이저 광을 1000~4000mm/sec의 속도로 조사하여 수행할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the melting of the heat-sealed film may be performed by irradiating laser light having an output of 10 to 30 W, power (intensity) 3 to 20%, a wavelength of 1064 nm, and a frequency of 100 to 500 KHz at a rate of 1000 to 4000 mm/sec. . However, it is not limited thereto.

상기 유기물층(30~50)은, 도 1및 도 3에 예시된 바와 같이, 전자수송층(10), 광활성층(20), 및 정공수송층(30)을 포함할 수 있다.The organic material layers 30 to 50 may include an electron transport layer 10, a photoactive layer 20, and a hole transport layer 30, as illustrated in FIGS. 1 and 3.

상기 전자수송층(10), 광활성층(20), 및 정공수송층(30)을 구성하는 소재로는 이 분야에서 공지되어 있는 성분들이 제한 없이 사용될 수 있다. As a material constituting the electron transport layer 10, the photoactive layer 20, and the hole transport layer 30, components known in the art may be used without limitation.

상기 열융착 필름은 용융온도가 50~250℃인 것을 사용할 수 있다. 상기 용융온도가 50℃ 미만일 경우 상온에서 융착될 가능성이 발생하며, 250℃를 초과하는 경우, 하부 전극층(20)에 손상을 가할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 예를 들어, ITO의 경우 270℃ 결정화 온도를 갖는다. 상기 열융착 필름의 구체적인 예로는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등을 들 수 있다.The heat-sealed film may have a melting temperature of 50 to 250°C. If the melting temperature is less than 50°C, the possibility of fusion occurs at room temperature, and if it exceeds 250°C, it is not preferable because it may damage the lower electrode layer 20. For example, ITO has a crystallization temperature of 270°C. A specific example of the heat-sealed film may include ethylene vinyl acetate (EVA).

본 발명의 유기태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 (A)단계의 유기물층 패터닝 단계 전에는, 도 3에 예시된 바와 같이, 하부 전극층의 상부에 유기물층을 적층하는 단계가 수행될 수 있다. 이 경우, 전자수송층(10), 광활성층(20), 및 정공수송층(30)이 이 순서대로 적층될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자수송층(10) 및 정공수송층(30)의 형성은 필수적으로 요구되는 것은 아니나, 유기태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 형성된다. 전자수송층(10) 및 정공수송층(30)의 소재로는 유기화합물이 사용되며 이 분야에 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있다. In the method of manufacturing an organic solar cell of the present invention, before the organic material layer patterning step of step (A), as illustrated in FIG. 3, a step of laminating an organic material layer on the lower electrode layer may be performed. In this case, the electron transport layer 10, the photoactive layer 20, and the hole transport layer 30 may be stacked in this order, but the present invention is not limited thereto. The formation of the electron transport layer 10 and the hole transport layer 30 is not necessarily required, but is formed to improve the efficiency of the organic solar cell. An organic compound is used as a material for the electron transport layer 10 and the hole transport layer 30, and components known in the art may be used without limitation.

상기 광활성층(20)을 형성하는 소재는 특별히 한정되지 않으나, 대표적으로 PEDOT:PSS 등이 사용될 수 있다. The material forming the photoactive layer 20 is not particularly limited, but representatively, PEDOT:PSS, or the like may be used.

상기 유기물층 적층 단계 전에는, 도 2에 예시된 바와 같이, 하부 전극층(20)을 형성하는 단계가 더 수행될 수 있다. 즉, 상기 하부 전극층(20)의 형성은 이 분야에 공지된 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 예를 들면, 베이스 필름(10) 상부에 하부 전극층(20)을 형성하기 위한 박막을 형성하고, 포토리소그래피 공정에 의한 습식공정으로 전극 패턴을 형성할 수 있다. Before the step of laminating the organic material layer, as illustrated in FIG. 2, a step of forming the lower electrode layer 20 may be further performed. That is, the formation of the lower electrode layer 20 may be performed by various methods known in the art. For example, a thin film for forming the lower electrode layer 20 may be formed on the base film 10 and an electrode pattern may be formed by a wet process using a photolithography process.

상기 하부 전극층(20)은 ITO, IZO 등의 소재로 형성될 수 있으며, 이들로 한정되는 것을 아니다.The lower electrode layer 20 may be formed of a material such as ITO or IZO, but is not limited thereto.

상기 베이스 필름(10)으로는 이 분야에서 공지된 필름이 제한 없이 사용될 수 있다. 플랙시블 유기태양전지의 경우에는 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 필름 등이 사용될 수 있다. As the base film 10, a film known in this field may be used without limitation. In the case of a flexible organic solar cell, a polyethylene terephthalate (PET) film or the like may be used.

본 발명의 유기태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 (D) 상기 불순물이 결합된 열융착 필름(70)을 제거하는 단계;가 완료된 후에 상기 유기물층(30~50) 상부에 상부 전극층(60)을 형성할 수 있다. 상기 상부 전극층(60)의 형성은 이 분야에 공지된 방법으로 수행될 수 있다. 상기 상부 전극층(60)의 소재로는 특별히 제한되지 않으며, Ag, Au, Al, Cu 등이 사용될 수 있다. In the method of manufacturing an organic solar cell of the present invention, the (D) removing the thermally bonded film 70 to which the impurities are bonded; after completion, an upper electrode layer 60 is formed on the organic material layer 30-50. Can be formed. The formation of the upper electrode layer 60 may be performed by a method known in the art. The material of the upper electrode layer 60 is not particularly limited, and Ag, Au, Al, Cu, or the like may be used.

상기 상부 전극층(60)의 형성 후, 각 셀에 대한 단락 여부를 검사 한 후, 필요한 조치를 취하고 집전패턴을 형성한다. 상기 집전패턴은 각 모듈간의 상부전극과 하부전극의 연결 방법에 따라 직렬 또는 병렬로 형성될 수 있다.After the formation of the upper electrode layer 60, a short circuit is checked for each cell, and then necessary measures are taken and a current collecting pattern is formed. The current collecting pattern may be formed in series or in parallel according to a method of connecting the upper electrode and the lower electrode between each module.

상부 전극이 형성된 기판의 표면에는 마지막으로 보호층을 형성한다.Finally, a protective layer is formed on the surface of the substrate on which the upper electrode is formed.

또한, 본 발명은 상기 유기태양전지의 제조방법에 의해 제조된 유기태양전지에 관한 것이다. 상기와 같은 유기태양전지는 열융착 필름의 융착 공정에 의해 불순물인 탄화물이 효율적으로 제거되므로 하부 전극과 상부 전극 간의 접촉성이 우수하여 뛰어난 내구성 및 우수한 효율을 제공한다. In addition, the present invention relates to an organic solar cell manufactured by the method for manufacturing the organic solar cell. In the organic solar cell as described above, since carbides, which are impurities, are efficiently removed by the fusing process of the thermally fused film, the contact between the lower electrode and the upper electrode is excellent, thereby providing excellent durability and excellent efficiency.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications or variations as long as they fall within the gist of the present invention.

실시예Example

[실시예 1][Example 1]

베이스 필름(PET, 125㎛), 하부 전극층(ITO), 상부 전극층(Ag), 및 상기 하부 전극층 및 상부 전극층 사이에 위치한 광활성층을 포함하는 유기물층(P3TH:PCBM)을 포함하는 유기태양 전지용 적층물을 준비하였다. A laminate for an organic solar cell including a base film (PET, 125㎛), a lower electrode layer (ITO), an upper electrode layer (Ag), and an organic material layer (P3TH: PCBM) including a photoactive layer positioned between the lower electrode layer and the upper electrode layer Prepared.

상기 적층물 상에 파이버 레이저(IPG社)를 사용하여 5W의 출력으로 패터닝을 실시하였다. 상기 패터닝된 기판 상에 존재하는 탄화 Active layer 상에 EVA 필름을 위치시킨 후, 파이버 레이저를 사용하여 20W의 출력에서 5%의 파워로 조사하였다. 상기 EVA 필름을 1분간 냉각을 한 후, 상기 탄화 Active layer 상의 불순물이 결합된 EVA 필름을 제거하여 유기 태양 전지를 제조하였다.Patterning was performed on the laminate at an output of 5W using a fiber laser (IPG). After placing the EVA film on the carbonized active layer present on the patterned substrate, it was irradiated with a power of 5% at an output of 20W using a fiber laser. After cooling the EVA film for 1 minute, an organic solar cell was manufactured by removing the EVA film to which impurities on the carbonized active layer were bound.

[실시예 2][Example 2]

파이버 레이저를 8%의 세기로 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 태양 전지를 제조하였다.An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the fiber laser was irradiated with an intensity of 8%.

[실시예 3][Example 3]

파이버 레이저를 15%의 세기로 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 태양 전지를 제조하였다.An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the fiber laser was irradiated with an intensity of 15%.

실험예Experimental example

1. 시인성 확인1. Check visibility

상기 제조된 실시예 1 내지 3의 유기 태양 전지의 패터닝된 부분에 잔존하는 탄화 Active layer 층의 불순물이 존재하는지를 관찰하였다.It was observed whether impurities in the carbonized active layer layer remaining in the patterned portions of the prepared organic solar cells of Examples 1 to 3 were present.

관찰 결과, 실시예 1 내지 3의 경우, 탄화 Active layer 층의 불순물이 제거가 되는 것을 알 수 있었으며, 특히 실시예 2 내지 3의 경우, 실시예 1에 비하여 불순물의 제거가 잘 된 것을 알 수 있었다.As a result of observation, in the case of Examples 1 to 3, it was found that the impurities in the carbonized active layer layer were removed, and in particular, in the case of Examples 2 to 3, it was found that the impurities were removed well compared to Example 1. .

2. ITO/2. ITO/ AgAg Contact 저항의 감소 Reduction of contact resistance

상기 제조된 실시예 1 내지 3의 유기 태양 전지에 대하여, 실제 Module(100*100mm*10Series)을 제작하여 Module의 Series저항을 측정하였다.For the organic solar cells of Examples 1 to 3, an actual module (100*100mm*10Series) was manufactured and the series resistance of the module was measured.

저항resistance 실시예 1Example 1 150Ω150Ω 실시예 2Example 2 42Ω42Ω 실시예 3Example 3 45Ω45Ω

실시예 1 내지 3의 접촉 저항 측정 결과에서와 같이, 유기 태양 전지에 사용하기에 적절한 접촉 저항 값을 나타낸다는 것을 알 수 있었다.As in the contact resistance measurement results of Examples 1 to 3, it was found that a contact resistance value suitable for use in an organic solar cell was displayed.

10: 베이스 필름 20: 하부 전극층
30: 전자전달층(ETL) 40: 광활성층
50: 정공수송층(HTL) 60: 상부 전극층
70: 열융착 필름 80: 유기물층에 의해 생성된 탄화물
90: 레이저 광
10: base film 20: lower electrode layer
30: electron transport layer (ETL) 40: photoactive layer
50: hole transport layer (HTL) 60: upper electrode layer
70: heat-sealing film 80: carbide produced by the organic material layer
90: laser light

Claims (7)

베이스 필름, 하부 전극층, 상부 전극층, 및 상기 하부 전극층 및 상부 전극층 사이에 위치한 광활성층을 포함하는 유기물층을 포함하는 유기태양전지의 제조방법으로서,
(A) 레이저 광을 조사하여 상기 유기물층을 패터닝하는 단계;
(B) 상기 (A)단계에서 형성된 패턴 상부에 열융착 필름을 위치시키는 단계;
(C) 상기 열융착 필름을 융착시켜 불순물을 결합시키는 단계; 및
(D) 상기 불순물이 결합된 열융착 필름을 제거하는 단계;를 포함하고,
상기 (C)단계에서 열융착 필름의 융착은 (A)단계의 패터닝 시 레이저가 조사되었던 부분에 위치된 열융착 필름의 상부에 레이저 광을 조사하여 부분융착 방식으로 실시되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
A method for manufacturing an organic solar cell comprising a base film, a lower electrode layer, an upper electrode layer, and an organic material layer including a photoactive layer positioned between the lower electrode layer and the upper electrode layer,
(A) patterning the organic material layer by irradiating laser light;
(B) placing a heat-sealed film on the pattern formed in step (A);
(C) bonding the impurities by fusing the heat-sealed film; And
(D) removing the heat-sealed film to which the impurities are bound; Including,
Organic solar, characterized in that the fusion bonding of the thermally fused film in step (C) is carried out in a partial fusion method by irradiating laser light on the top of the thermally fused film located at the portion where the laser was irradiated during the patterning in step (A). Method of manufacturing a battery.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (C)단계에서 상기 불순물을 결합시킨 후 냉각시키는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing an organic solar cell, characterized in that the impurities are combined in the step (C) and then cooled.
제1항에 있어서,
상기 유기물층은 전자수송층(ETL), 광활성층, 및 정공수송층(HTL)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The organic material layer comprises an electron transport layer (ETL), a photoactive layer, and a hole transport layer (HTL).
제1항에 있어서,
상기 열융착 필름은 용융온도가 50~250℃인 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing an organic solar cell, wherein the heat-sealed film has a melting temperature of 50 to 250°C.
제1항에 있어서,
상기 하부 전극층은 ITO로 형성된 것을 특징으로 하는 유기태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing an organic solar cell, wherein the lower electrode layer is formed of ITO.
제1항 및 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 유기태양전지의 제조방법으로 제조된 유기태양전지.An organic solar cell manufactured by the method of manufacturing an organic solar cell according to any one of claims 1 and 3 to 6.
KR1020170083450A 2017-06-30 2017-06-30 Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby KR102259399B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170083450A KR102259399B1 (en) 2017-06-30 2017-06-30 Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170083450A KR102259399B1 (en) 2017-06-30 2017-06-30 Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190003023A KR20190003023A (en) 2019-01-09
KR102259399B1 true KR102259399B1 (en) 2021-05-31

Family

ID=65017142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170083450A KR102259399B1 (en) 2017-06-30 2017-06-30 Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102259399B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113972344A (en) * 2020-07-22 2022-01-25 Tcl科技集团股份有限公司 Light emitting diode and preparation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011189243A (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Sony Chemical & Information Device Corp Dust remover, and method of removing dust using the same
WO2012090770A1 (en) * 2010-12-27 2012-07-05 シャープ株式会社 Method for forming deposition film, and method for producing display device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101483193B1 (en) * 2008-04-22 2015-01-16 주성엔지니어링(주) Method for manufacturing thin film pattern and optical device using the same
CN102136549B (en) 2009-12-03 2016-03-09 诺瓦莱德公开股份有限公司 For formed in organic optoelectronic device electrical interconnection method, for the manufacture of the method for organic optoelectronic device and organic luminescent device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011189243A (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Sony Chemical & Information Device Corp Dust remover, and method of removing dust using the same
WO2012090770A1 (en) * 2010-12-27 2012-07-05 シャープ株式会社 Method for forming deposition film, and method for producing display device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190003023A (en) 2019-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9385254B2 (en) Integrated thin film solar cell interconnection
US8421347B2 (en) Integrated organic light-emitting device, method for producing organic light-emitting device and organic light-emitting device produced by the method
US8759663B2 (en) Method of manufacturing solar battery
CN104247579B (en) The laser patterning of photovoltaic back
EP2647050B1 (en) Method for forming an electrical interconnection in an organic photovoltaic device and an organic photovoltaic device made by the same
Brooks et al. Laser processing methods for perovskite solar cells and modules
US8497150B2 (en) Method for defect isolation of thin-film solar cell
JP6915806B2 (en) Solar cells and methods
EP1905108A2 (en) Method for reducing occurrence of short-circuit failure in an organic functional device
JP2009177186A (en) Production method of photovoltaic module
KR102259399B1 (en) Method For Manufacturing Organic Solar Cells And Organic Solar Cells Thereby
EP2665343A1 (en) Organic el light emitting element and method for manufacturing same
CN102136549A (en) Method for forming electrical interconnection in organic optoelectronic device, method for making organic optoelectronic device and organic optoelectronic device
US20170162812A1 (en) Organic thin film photovoltaic device and electronic apparatus
KR101633684B1 (en) Electrodes integrated solar cell protection sheet and solar cell modules manufactured using that
CN110335915A (en) A kind of half lamination solar components and preparation method thereof
KR101815284B1 (en) Method of manufacturing photovoltaic module and photovoltaic module manuactured by using the same
CN105917473B (en) The method of sub- solar energy module is manufactured in thin-layer solar module for the insulated trench by electric insulation and there is the method for the thin-layer solar module of such insulated trench for manufacture
CN204067390U (en) For the integrated backboard of back contact solar assembly
KR102029835B1 (en) Method for contacting bus bar of see-through cigs solar window
WO2013026463A1 (en) Laser scribing process
KR101026851B1 (en) Device and method for setting cure adhesion of bus bar in the thin film lay-up progress
RU2020105763A (en) LASER ABLATION / LASER SCRIBING METHODS OF LAYERED STRUCTURE COATINGS OBTAINED BY PRELIMINARY AND SUBSEQUENT COATING AND / OR RELATED METHODS
KR101780564B1 (en) Electrode-attached solar cell encapsulation sheet, solar cell module and manufacturing method thereof
JP2000208794A (en) Method of laser patterning pattern-shaped thin film of thin-film solar cell or the like

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant