KR102505709B1 - 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102505709B1 KR102505709B1 KR1020210016688A KR20210016688A KR102505709B1 KR 102505709 B1 KR102505709 B1 KR 102505709B1 KR 1020210016688 A KR1020210016688 A KR 1020210016688A KR 20210016688 A KR20210016688 A KR 20210016688A KR 102505709 B1 KR102505709 B1 KR 102505709B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- organic solar
- transport layer
- photoactive
- electron transport
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 98
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 10
- XMIIGOLPHOKFCH-UHFFFAOYSA-N 3-phenylpropionic acid Chemical compound OC(=O)CCC1=CC=CC=C1 XMIIGOLPHOKFCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OBKXEAXTFZPCHS-UHFFFAOYSA-N 4-phenylbutyric acid Chemical compound OC(=O)CCCC1=CC=CC=C1 OBKXEAXTFZPCHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 claims description 6
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UCMIRNVEIXFBKS-UHFFFAOYSA-N beta-alanine Chemical compound NCCC(O)=O UCMIRNVEIXFBKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical group [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N indium;oxozinc;tin Chemical compound [In].[Sn].[Zn]=O HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- BZFGKBQHQJVAHS-UHFFFAOYSA-N 2-(trifluoromethyl)pyridine-4-carboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=NC(C(F)(F)F)=C1 BZFGKBQHQJVAHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-hydroxy-5-methylphenyl)methyl]-4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(CC=2C(=CC=C(C)C=2)O)=C1 XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ALYNCZNDIQEVRV-PZFLKRBQSA-N 4-amino-3,5-ditritiobenzoic acid Chemical compound [3H]c1cc(cc([3H])c1N)C(O)=O ALYNCZNDIQEVRV-PZFLKRBQSA-N 0.000 claims description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 claims description 3
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- DUDGAPSRYCQPBG-ONEGZZNKSA-N Sinapoyl malate Chemical compound C1(=C(C(=CC(/C=C/C(=O)OC(CC(=O)O)C(=O)O)=C1)OC)O)OC DUDGAPSRYCQPBG-ONEGZZNKSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940107816 ammonium iodide Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- ZADPBFCGQRWHPN-UHFFFAOYSA-N boronic acid Chemical compound OBO ZADPBFCGQRWHPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 3
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N ethyl formate Chemical compound CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- TWBYWOBDOCUKOW-UHFFFAOYSA-N isonicotinic acid Natural products OC(=O)C1=CC=NC=C1 TWBYWOBDOCUKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- KFAFTZQGYMGWLU-UHFFFAOYSA-N oxo(oxovanadiooxy)vanadium Chemical compound O=[V]O[V]=O KFAFTZQGYMGWLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229950009215 phenylbutanoic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940117986 sulfobetaine Drugs 0.000 claims description 3
- DPKBAXPHAYBPRL-UHFFFAOYSA-M tetrabutylazanium;iodide Chemical compound [I-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DPKBAXPHAYBPRL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical class [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 claims description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 claims description 2
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007649 pad printing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 2
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims description 2
- VYMPLPIFKRHAAC-UHFFFAOYSA-N 1,2-ethanedithiol Chemical compound SCCS VYMPLPIFKRHAAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WLJVXDMOQOGPHL-PPJXEINESA-N 2-phenylacetic acid Chemical compound O[14C](=O)CC1=CC=CC=C1 WLJVXDMOQOGPHL-PPJXEINESA-N 0.000 claims 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 127
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 61
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 25
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 238000005011 time of flight secondary ion mass spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 238000002042 time-of-flight secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- DHBXNPKRAUYBTH-UHFFFAOYSA-N 1,1-ethanedithiol Chemical compound CC(S)S DHBXNPKRAUYBTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTILJCALGBRMPR-UHFFFAOYSA-N 2-phenylacetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC=C1.OC(=O)CC1=CC=CC=C1 XTILJCALGBRMPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/152—Fullerenes
- C01B32/156—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/81—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
- H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 역구조 유기태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지는 기판; 기판 상에 구비되는 하부 전극; 하부 전극 상에 구비되는 전자 수송층; 전자 수송층 상에 구비되고, 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성되는 광활성층; 광활성층 상에 구비되는 정공 수송층; 및 정공 수송층 상에 구비되는 상부 전극을 포함하고, 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 내부봉지 물질의 적어도 일부는 전자 수송층의 표면에 자기조립될 수 있다.
Description
본 발명은 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 최근 대두되는 환경 문제와 고유가 문제를 극복할 수 있는 신재생 에너지 기술로 각광받고 있다.
이러한 태양전지는 무기물을 이용하는 무기태양전지와 유기물을 이용하는 유기태양전지로 구분된다. 무기태양전지는 높은 광전변환효율을 갖는 장점을 가지나, 성능 대비 가격이 높아 상용화에 한계가 있다는 단점이 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 용액 공정을 기반으로 제작이 가능하므로, 무기태양전지에 비해 제조공정이 간단하여 제조 비용이 절감될 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 무기태양전지의 단점을 극복할 수 있는 대안으로서, 유기태양전지가 주목받고 있다.
구체적으로, 유기태양전지는 기판, 기판 상에 배치되는 하부 전극, 하부 전극과 대향하게 배치되는 상부 전극 및 하부 전극과 상부 전극 사이에 배치되는 광활성층을 필수적으로 포함한다. 이때, 유기태양전지는 전자 및 정공이 이동되는 방향에 따라, 정구조 유기태양전지와 역구조 유기태양전지로 구분된다. 예를 들어, 정구조 유기태양전지는 하부 전극이 애노드 전극으로 구비되고 상부 전극이 캐소드 전극으로 구비되는 반면, 역구조 유기태양전지는 하부 전극이 캐소드 전극으로 구비되고 상부 전극이 애노드 전극으로 구비된다.
한편, 광활성층은 전자 공여체(Electron Donor)와 전자 수용체(Electron Acceptor)를 포함하며, 빛의 흡수에 의해 엑시톤(Exiton)을 생성한다. 이렇게 생성된 엑시톤은 전자 공여체와 전자 수용체의 접합 계면에서 전자와 정공으로 분리되고, 분리된 전자 및 정공은 캐소드 전극 및 애노드 전극으로 각각 이동된다. 이때, 전자 및 정공의 이동·수집 효율을 향상시키기 위해, 애노드 전극 및 광활성층 사이와 캐소드 전극 및 광활성층 사이에 기능층(Interlayer)이 각각 구비될 수 있다.
이때, 정구조 유기태양전지의 경우, 하부 전극(애노드 전극)으로 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO)와 같은 투명 전극이 사용되고, 상부 전극(캐소드 전극)으로 리튬(Li), 칼슘(Ca) 등과 같은 일함수가 낮은 금속이 사용되며, 하부 전극(애노드 전극)과 광활성층 사이에 구비되는 기능층, 예컨대, 정공 수송층으로 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)가 사용된다. 그러나, 이 경우, 상부 전극(캐소드 전극)의 낮은 일함수에 의해 상부 전극(캐소드 전극)이 산화될 수 있고, 정공 수송층을 형성하는 PEDOT:PSS가 강한 산성을 띠기 때문에, 정공 수송층에 의해 하부 전극(애노드 전극)이 부식됨에 따라, 소자의 수명이 저하되는 문제가 있다.
이에 반해, 역구조 유기태양전지의 경우, 상부 전극(애노드 전극)으로 금(Au), 은(Ag) 등과 같은 일함수가 높은 금속이 사용되기 때문에, 정구조 유기태양전지보다 더욱 안정성이 있다. 하지만, 역구조 유기태양전지의 경우, 하부 전극(캐소드 전극)과 광활성층 사이의 기능층, 예컨대, 전자 수송층으로 금속 산화물이 사용되기 때문에, 전자 수송층에서 자외선 조사에 따른 광촉매 반응으로 인한 라디칼이 발생되고, 발생되는 라디칼이 광활성층에 침투되어 광활성층이 손상됨에 따라, 광 안정성이 감소되고, 광전변환효율이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 역구조 유기태양전지는 전자 수송층과 광활성층 사이에 별도의 내부 봉지층이 도입되어 전자 수송층에서 발생되는 라디칼이 광활성층으로 침투되는 것이 내부 봉지층에 의해 차단되도록 하였다. 하지만, 이 경우, 전자 수송층과 광활성층 사이에 내부 봉지층을 형성하기 위한 공정이 추가되기 때문에, 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 제조 공정이 간소화되어 제조 비용이 절감되고, 향상된 광 안정성 및 광전변환효율을 갖는 역구조 유기태양전지에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제조 공정이 간소화되어 제조 비용이 절감되되, 향상된 광 안정성 및 광전변환효율을 갖는 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 구비되는 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 구비되는 전자 수송층; 상기 전자 수송층 상에 구비되고, 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성되는 광활성층; 상기 광활성층 상에 구비되는 정공 수송층; 및 상기 정공 수송층 상에 구비되는 상부 전극을 포함하고, 상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 상기 내부봉지 물질의 적어도 일부는 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립되는, 역구조 유기태양전지가 제공될 수 있다.
또한, 상기 내부봉지 물질은, C60-SAM(4-(1′,5′-Dihydro-1′-methyl-2′H-[5,6]fullereno-C60-Ih-[1,9-c]pyrrol-2′-yl)benzoic acid), C60-SB( tetra-nbutyl ammonium iodide (TBAI)-doped 2,3,4-tris(3-(propyl sulfobetaine)propoxy) fulleropyrrolidine), C3-SAM (3-aminopropanoic acid), Sil-C60(N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-carbomethoxy-3,4-fulleropyrrolidine), PCBDAN(fullerene [6,6]-phenyl-C61-butyric acid 2-((2-(dimethylamino)ethyl)(methyl)amino)-ethyl ester), 벤조산(Benzoic acid), 4-아미노 벤조산(4-Aminobenzoic acid), 3-Aminopropyltriethoxysilane, 브로모아세트산(Bromoacetic acid), 페닐아세트산(Phenylacetic acid), 4-페닐뷰티르산(4-Phenylbutyric acid) 및 3-페닐프로피온산(3-Phenylpropionic acid), 보론산 (Boronic acid), Sinapoyl malate, 4-ammonium chloride, 3-Aminopropyltriethoxysilane, 1,2-Ethanedithiol, 및 4-Pyridinecarboxylic acid 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자 수송층은 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO), 타이타늄옥사이드(TiOx), 주석옥사이드 (Tin oxide, SnO), 및 알루미늄-징크옥사이드 (Aluminum-doped Znic Oxide, AZO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립된 상기 내부봉지 물질에 의해 상기 전자 수송층에서 발생된 라디칼이 상기 광활성층으로 침투되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 상부 전극은 금속, 합금, 전도성 고분자 기타 전도성 화합물 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 정공 수송층은 몰리브덴옥사이드(MoO3), 텅스텐옥사이드(WO3)및 바나듐옥사이드(V2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 하부 전극은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오르화틴옥사이드(Fluorinated Tin Oxide, FTO), 인듐징크옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄도프드징크옥사이드(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 및 인듐징크틴옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 기판은 유리, 석영, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthelate, PEN), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스틸렌(Polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethlene, POM), 아크릴로나이트릴-스타이렌수지(Acrylonitile-styrene copolymer, AS 수지) 및 트리아세틸 셀룰로오즈(Triacetyl cellulose, TAC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 상에 전자 수송층을 형성하는 단계; 광활성 물질 및 내부봉지 물질을 혼합하여 상기 전자 수송층 상에 광활성층을 형성하는 단계; 상기 광활성층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 및 상기 정공 수송층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 광활성층을 형성하는 단계는, 상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질을 용매에 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 상기 전자 수송층 상에 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 상기 내부봉지 물질의 적어도 일부는 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립되는, 역구조 유기태양전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질은 100:1의 질량비로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 혼합물은 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 스프레이 코팅법, 플로 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 딥 코팅법, 테이프 캐스팅법, 스크린 프린팅법, 패드 프린팅법, 닥터 블레이드 코팅법, 슬롯-다이 코팅법, 그래비어 프린팅법, 열전사법 및 그래비어 오프셋 프린팅법 중 적어도 하나를 통해 상기 전자 수송층 상에 도포될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 역구조 유기태양전지는 향상된 광 안정성 및 광전변환효율을 갖는다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 역구조 유기태양전지의 제조 방법은 제조 공정이 간소화되어 제조 비용이 절감된다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 역구조 유기태양전지의 전자 수송층의 표면에 자기조립된 광활성층의 내부봉지 물질을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1의 역구조 유기태양전지의 광활성층의 내부봉지 물질이 전자 수송층에서 발생되는 라디칼을 차단하는 현상을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 11은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 14는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 역구조 유기태양전지의 전자 수송층의 표면에 자기조립된 광활성층의 내부봉지 물질을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1의 역구조 유기태양전지의 광활성층의 내부봉지 물질이 전자 수송층에서 발생되는 라디칼을 차단하는 현상을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 11은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 14는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지(1)는 기판(10), 하부 전극(20), 전자 수송층(30), 광활성층(40), 정공 수송층(50) 및 상부 전극(60)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 광투과성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 유리, 석영, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthelate, PEN), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스틸렌(Polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethlene, POM), 아크릴로나이트릴-스타이렌수지(Acrylonitile-styrene copolymer, AS 수지) 및 트리아세틸 셀룰로오즈(Triacetyl cellulose, TAC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하부 전극(20)은 광활성층(40)에서 생성된 전자를 받아 외부 회로로 전달하는 캐소드 전극의 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 하부 전극(20)은 기판(10) 상에 구비될 수 있다. 이때, 하부 전극(20)은 기판(10)을 통과한 빛이 광활성층(40)으로 도달할 수 있도록 광투과성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(20)은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오르화틴옥사이드(Fluorinated Tin Oxide, FTO), 인듐징크옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄도프드징크옥사이드(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 및 인듐징크틴옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전자 수송층(30)은 광활성층(40)에서 생성된 전자가 광활성층(40)으로부터 하부 전극(20)으로 원활하게 이송될 수 있도록 한다. 이를 위해, 전자 수송층(30)은 하부 전극(20)과 광활성층(40) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO), 타이타늄옥사이드(TiOx), 및 주석옥사이드 (Tin oxide, SnO), 알루미늄-징크옥사이드 (Aluminum-doped Znic Oxide, AZO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광활성층(40)은 빛의 흡수에 의해 엑시톤(exiton, 전자-정공쌍)을 생성할 수 있다. 이를 위해, 광활성층(40)은 광활성 물질, 예컨대, 전자 공여체(Electron Donor)와 전자 수용체(Electron Acceptor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광활성 물질은 D18:Y6, PTQ10:Y6 및 PM6:Y6 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광활성층(40)에서 생성된 엑시톤은 전자 공여체와 전자 수용체의 접합 계면에서 전자와 정공으로 분리될 수 있다. 광활성층(40)에서 분리된 전자는 전자 수송층(30)을 통해 하부 전극(20)으로 이동될 수 있으며, 광활성층(40)에서 분리된 정공은 정공 수송층(50)을 통해 상부 전극(60)으로 이동될 수 있다.
한편, 광활성층(40)은 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성될 수 있다. 여기서, 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비할 수 있다. 이때, 내부봉지 물질의 적어도 일부는 전자 수송층(30)의 표면에 자기조립될 수 있다. 이에 따라, 내부봉지 물질은 자외선에 의해 전자 수송층(30)에서 생성되는 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되지 못하도록 광활성층(40)을 패시베이션할 수 있다. 예를 들어, 내부봉지 물질은 C60-SAM(4-(1′,5′-Dihydro-1′-methyl-2′H-[5,6]fullereno-C60-Ih-[1,9-c]pyrrol-2′-yl)benzoic acid), C60-SB( tetra-nbutyl ammonium iodide (TBAI)-doped 2,3,4-tris(3-(propyl sulfobetaine)propoxy) fulleropyrrolidine), C3-SAM (3-aminopropanoic acid), Sil-C60(N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-carbomethoxy-3,4-fulleropyrrolidine), PCBDAN(fullerene [6,6]-phenyl-C61-butyric acid 2-((2-(dimethylamino)ethyl)(methyl)amino)-ethyl ester), 벤조산(Benzoic acid), 4-아미노 벤조산(4-Aminobenzoic acid), 3-Aminopropyltriethoxysilane, 브로모아세트산(Bromoacetic acid), 페닐아세트산(Phenylacetic acid), 4-페닐뷰티르산(4-Phenylbutyric acid) 및 3-페닐프로피온산(3-Phenylpropionic acid), 보론산 (Boronic acid), Sinapoyl malate, 4-ammonium chloride, 3-Aminopropyltriethoxysilane, 1,2-Ethanedithiol, 및 4-Pyridinecarboxylic acid 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 수송층(50)은 광활성층(40)에서 생성된 정공이 광활성층(40)으로부터 상부 전극(60)으로 원활하게 이송될 수 있도록 한다. 이를 위해, 정공 수송층(50)은 광활성층(40)과 상부 전극(60) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층(50)은 몰리브덴옥사이드(MoO3), 텅스텐옥사이드(WO3)및 바나듐옥사이드(V2O3)와 같은 전도성 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상부 전극(60)은 광활성층(40)에서 생성된 정공을 받아 외부 회로로 전달하는 애노드 전극의 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상부 전극(60)은 정공 수송층(50) 상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(60)은 금속, 합금, 전도성 고분자 기타 전도성 화합물 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상부 전극(60)은 대기 중 노출에 대한 산화 안정성이 높은 재질, 예컨대, 금(Au), 은(Ag) 등과 같이 일함수가 높은 금속 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예, 비교예 및 실험예의 범위가 하기 실시예, 비교예 및 실험예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
먼저, 기판(10)을 준비하고, 광활성층(40)의 제조를 위한 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 제조하기 위해, 광활성 물질(D18:Y6)과 내부봉지 물질(C60-SAM)을 100:1의 질량비로 클로로포름에 넣어 혼합하고, 50℃에서 12시간 동안 교반시킴으로써 혼합물을 제조하였다.
다음으로, 준비된 기판(10) 상에 인듐틴옥사이드(ITO)를 증착하여 150nm의 두께를 갖는 하부 전극(20)을 제조하였다. 그 후, 하부 전극(20) 상에 징크옥사이드(ZnO) 용액을 졸-겔(sol-gel) 방식으로 코팅하고, 200℃에서 20분 동안 건조시킴으로써, 30nm의 두께를 갖는 전자 수송층(30)을 제조하였다.
다음으로, 준비된 혼합물을 전자 수송층(30) 상에 3000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 건조 과정 없이100nm의 두께를 갖는 광활성층(40)을 제조하였다.
그 후, 광활성층(40) 상에 몰리브덴옥사이드(MoO3)를 진공 분위기(1x10-7 torr) 하에서 열진공 증착하여 5nm의 두께를 갖는 정공 수송층(50)을 제조하였다. 마지막으로, 정공 수송층(50) 상에 은(Ag)을 열진공 증착하여 150nm의 두께를 갖는 상부 전극(60)을 제조함으로써, 역구조 유기태양전지를 수득하였다.
실시예 2
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PTQ10:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
실시예 3
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PM6:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
비교예 1
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(D18:Y6)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
비교예 2
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PTQ10:Y6)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
비교예 3
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PM6:Y6)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
실험예 1 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅰ
광활성 물질(D18:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 개방전압(Open-circuit Voltage, Voc), 단락전류밀도(Short-circuit Current Density, Jsc), 채움계수(Fill Factor, FF) 및 광전변환효율(Photoconversion Efficiency, PCE)을 각각 측정하고, 측정된 값을 도 4 및 하기 표 1에 나타내었다.
| RPM | 개방전압(Voc)(V) | 단락전류밀도(Jsc)(mA/㎠) | 채움계수(FF) | 광전환변환효율(PCE)(%) | |
| 실시예 1 | 3500 | 0.82 | 29.2(24.50) | 0.75 | 18.02(15.11) |
| 비교예 1 | 3000 | 0.82 | 23.96(21.55) | 0.75 | 14.76(13.27) |
도 4 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 1의 경우, 광활성 물질(D18:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 1보다 향상된 단락 전류밀도 및 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상되었음을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 2 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅱ
광활성 물질(D18:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 측정하고, 측정된 값을 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 경우, 비교예 1에 비해 전 영역의 파장에서 높은 외부양자효율을 가짐을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상되었음을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 3 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 광안정성 평가
광활성 물질(D18:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 광안정성에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광안정성을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지를 각각 AM 1.5G, 100 ㎽/㎠ 세기의 태양광에 15시간 동안 노출시키고, 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여, 측정된 결과를 도 6의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
도 6의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 1의 경우, 광활성 물질(D18:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 1보다 30% 향상된 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 또한, 실시예 1의 경우, 초기 광전변환효율 대비 87%의 효율이 유지됨을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송층(30)의 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되는 것이 방지되고, 이를 통해, 소자의 광안정성이 향상되었음을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 4 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 광활성층 분석 평가
실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광활성층을 각각 이차이온질량분석기(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry: ToF-SIMS)를 이용하여 분석하고, 분석 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7을 참조하면, 내부봉지 물질이 고유로 가지고 있는 C60의 신호를 추적한 결과, 실시예 1의 C60의 신호 세기가 비교예 1에 비해 전반적으로 높음을 알 수 있었다. 특히, 전자 수송층(30) 근처, 예컨대, ZnO의 근처에서 C60의 신호 세기가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, 내부봉지 물질이 전자 수송층(30)의 표면에 주로 형성되어 있고, 광활성층(40)의 내부에 광활성 물질과 혼합되어 있음을 확인하였다.
실험예 5 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅰ
광활성 물질(PTQ10:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc), 채움계수(FF) 및 광전변환효율(PCE)을 각각 측정하고, 측정된 값을 도 8 및 하기 표 2에 나타내었다.
| RPM | 개방전압(Voc)(V) | 단락전류밀도(Jsc) | 채움계수(FF)(mA/㎠) | 광전환변환효율(PCE)(%) | |
| 실시예 2 | 1500 | 0.82 | 24.85(23.65) | 0.73 | 14.89(14.17) |
| 비교예 2 | 2500 | 0.83 | 22.05(21.18) | 0.73 | 13.23(12.70) |
도 8 및 표 2를 참조하면, 광활성 물질(PTQ10:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 2의 경우, 광활성 물질(PTQ10:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 2보다 향상된 단락 전류밀도 및 광전변환효율을 달성하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 6 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅱ
광활성 물질(PTQ10:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 외부양자효율(EQE)을 측정하고, 측정된 값을 도 9에 나타내었다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 경우, 400nm 내지 800nm 영역의 파장에서 비교예 2보다 높은 외부양자효율을 가짐을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 7 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 광안정성 평가
광활성 물질(PTQ10:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 광안정성에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광안정성을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지를 각각 AM 1.5G, 100 ㎽/㎠ 세기의 태양광에 14시간 동안 노출시키고, 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여, 측정된 결과를 도 10의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
도 10의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 광활성 물질(PTQ10:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 2의 경우, 광활성 물질(PTQ10:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 2보다 25% 향상된 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 실시예 2의 경우, 초기 광전변환효율 대비 85%의 효율이 유지됨을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송층(30)의 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되는 것이 방지되어 광안정성이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 8 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 광활성층 분석 평가
실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광활성층을 각각 이차이온질량분석기(ToF-SIMS)를 이용하여 분석하고, 분석 결과를 도 11에 나타내었다.
도 11에 도시된 바와 같이, 내부봉지 물질이 고유로 가지고 있는 C60의 신호를 추적한 결과, 비교예 2에 비해 실시예 2의 C60의 신호세기가 전반적으로 높으며, 특히, 전자 수송층(30) 근처, 예컨대, ZnO의 근처에서 C60의 신호세기가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, 내부봉지 물질이 전자 수송층(30)의 표면에 주로 형성되어 있고, 광활성층(40)의 내부에 광활성 물질과 혼합되어 있음을 확인하였다.
실험예 9 - 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가
광활성 물질(PM6:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc), 채움계수(FF) 및 광전변환효율(PCE)을 각각 측정하고, 측정된 값을 도 12 및 하기 표 3에 나타내었다.
| RPM | 개방전압(Voc)(V) | 단락전류밀도(Jsc)(mA/㎠) | 채움계수(FF) | 광전환변환효율(PCE)(%) | |
| 실시예 3 | 2500 | 0.81 | 27.39 | 0.7 | 15.54 |
| 비교예 3 | 2700 | 0.81 | 23.76 | 0.69 | 13.28 |
도 12 및 표 3을 참조하면, 광활성 물질(PM6:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 3의 경우, 광활성 물질(PM6:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 3보다 향상된 단락 전류밀도 및 광전변환효율을 달성하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 8 - 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 광안정성 평가
광활성 물질(PM6:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 광안정성에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광안정성을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지를 각각 AM 1.5G, 100 ㎽/㎠ 세기의 태양광에 14시간 동안 노출시키고, 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여, 측정된 결과를 도 13의 도 10의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
도 13의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 광활성 물질(PM6:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 3의 경우, 광활성 물질(PM6:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 3보다 6% 향상된 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 실시예 3의 경우, 초기 광전변환효율 대비 86%의 효율이 유지됨을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송층(30)의 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되는 것이 방지되어 소자의 광안정성이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 9 - 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 광활성층 분석 평가
실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광활성층을 각각 이차이온질량분석기(ToF-SIMS)를 이용하여 분석하고, 그 결과를 도 14에 나타내었다.
도 14에 도시된 바와 같이, 내부봉지 물질이 고유로 가지고 있는 C60의 신호를 추적한 결과, 비교예 3에 비해 실시예 3의 C60의 신호세기가 전반적으로 높으며, 특히, 전자 수송층(30) 근처, 예컨대, ZnO의 근처에서 C60의 신호세기가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, 내부봉지 물질이 전자 수송층(30)의 표면에 주로 형성되어 있고, 광활성층(40)의 내부에 광활성 물질과 혼합되어 있음을 확인하였다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
1: 역구조 유기태양전지 10: 기판
20: 하부 전극 30: 전자 수송층
40: 광활성층 50: 정공 수송층
60: 상부 전극
20: 하부 전극 30: 전자 수송층
40: 광활성층 50: 정공 수송층
60: 상부 전극
Claims (11)
- 기판;
상기 기판 상에 구비되는 하부 전극;
상기 하부 전극 상에 구비되는 전자 수송층;
상기 전자 수송층 상에 구비되고, 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성되는 광활성층;
상기 광활성층 상에 구비되는 정공 수송층; 및
상기 정공 수송층 상에 구비되는 상부 전극을 포함하고,
상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하여 상기 전자 수송층의 라디칼이 상기 광활성층으로 침투하는 것을 방지하는,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 내부봉지 물질은,
C60-SAM(4-(1′,5′-Dihydro-1′-methyl-2′H-[5,6]fullereno-C60-Ih-[1,9-c]pyrrol-2′-yl)benzoic acid), C60-SB( tetra-nbutyl ammonium iodide (TBAI)-doped 2,3,4-tris(3-(propyl sulfobetaine)propoxy) fulleropyrrolidine), C3-SAM (3-aminopropanoic acid), Sil-C60(N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-carbomethoxy-3,4-fulleropyrrolidine), PCBDAN(fullerene [6,6]-phenyl-C61-butyric acid 2-((2-(dimethylamino)ethyl)(methyl)amino)-ethyl ester), 벤조산(Benzoic acid), 4-아미노 벤조산(4-Aminobenzoic acid), 3-Aminopropyltriethoxysilane, 브로모아세트산(Bromoacetic acid), 페닐아세트산(Phenylacetic acid), 4-페닐뷰티르산(4-Phenylbutyric acid) 및 3-페닐프로피온산(3-Phenylpropionic acid), 보론산 (Boronic acid), Sinapoyl malate, 4-ammonium chloride, 1,2-Ethanedithiol, 및 4-Pyridinecarboxylic acid 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO), 타이타늄옥사이드(TiOx), 주석옥사이드 (Tin oxide, SnO), 및 알루미늄-징크옥사이드 (Aluminum-doped Znic Oxide, AZO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 상부 전극은 금속, 합금, 전도성 고분자 기타 전도성 화합물 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 몰리브덴옥사이드(MoO3), 텅스텐옥사이드(WO3)및 바나듐옥사이드(V2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 하부 전극은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오르화틴옥사이드(Fluorinated Tin Oxide, FTO), 인듐징크옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄도프드징크옥사이드(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 및 인듐징크틴옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 기판은 유리, 석영, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthelate, PEN), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스틸렌(Polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethlene, POM), 아크릴로나이트릴-스타이렌수지(Acrylonitile-styrene copolymer, AS 수지) 및 트리아세틸 셀룰로오즈(Triacetyl cellulose, TAC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
상기 하부 전극 상에 전자 수송층을 형성하는 단계;
광활성 물질 및 내부봉지 물질을 혼합하여 상기 전자 수송층 상에 광활성층을 형성하는 단계;
상기 광활성층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 및
상기 정공 수송층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 광활성층을 형성하는 단계는,
상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질을 용매에 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 상기 전자 수송층 상에 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하여 상기 전자 수송층의 라디칼이 상기 광활성층으로 침투하는 것을 방지하는,
역구조 유기태양전지의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질은 100:1의 질량비로 혼합되는,
역구조 유기태양전지의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 혼합물은 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 스프레이 코팅법, 플로 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 딥 코팅법, 테이프 캐스팅법, 스크린 프린팅법, 패드 프린팅법, 닥터 블레이드 코팅법, 슬롯-다이 코팅법, 그래비어 프린팅법, 열전사법 및 그래비어 오프셋 프린팅법 중 적어도 하나를 통해 상기 전자 수송층 상에 도포되는,
역구조 유기태양전지의 제조 방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210016688A KR102505709B1 (ko) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 |
| PCT/KR2022/001679 WO2022169259A1 (ko) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 |
| US18/264,418 US20240049485A1 (en) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | Inverted organic photovoltaic cell and method of manufacturing same |
| EP22750008.9A EP4290597A1 (en) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | Inverted organic photovoltaic cell and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210016688A KR102505709B1 (ko) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220113019A KR20220113019A (ko) | 2022-08-12 |
| KR102505709B1 true KR102505709B1 (ko) | 2023-03-03 |
Family
ID=82742395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210016688A KR102505709B1 (ko) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240049485A1 (ko) |
| EP (1) | EP4290597A1 (ko) |
| KR (1) | KR102505709B1 (ko) |
| WO (1) | WO2022169259A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101130516B1 (ko) * | 2010-11-08 | 2012-03-28 | 단국대학교 산학협력단 | 고효율 유기태양전지 소자 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101458565B1 (ko) * | 2013-10-10 | 2014-11-10 | 재단법인대구경북과학기술원 | 유기 태양전지 및 이의 제조방법 |
| KR101587895B1 (ko) * | 2013-12-24 | 2016-01-22 | 광주과학기술원 | 역구조 유기 전자소자 및 그의 제조방법 |
| US10396297B2 (en) * | 2014-10-24 | 2019-08-27 | Merck Patent Gmbh | Materials for electronic devices |
| KR102167492B1 (ko) * | 2019-05-20 | 2020-10-19 | 광주과학기술원 | 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 |
-
2021
- 2021-02-05 KR KR1020210016688A patent/KR102505709B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-02-03 EP EP22750008.9A patent/EP4290597A1/en active Pending
- 2022-02-03 US US18/264,418 patent/US20240049485A1/en active Pending
- 2022-02-03 WO PCT/KR2022/001679 patent/WO2022169259A1/ko active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101130516B1 (ko) * | 2010-11-08 | 2012-03-28 | 단국대학교 산학협력단 | 고효율 유기태양전지 소자 및 이의 제조 방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Agnese Abrusci et al., Nano Lett. 2013, 13, 3124-3128(2013.6.17.)* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4290597A1 (en) | 2023-12-13 |
| KR20220113019A (ko) | 2022-08-12 |
| WO2022169259A1 (ko) | 2022-08-11 |
| US20240049485A1 (en) | 2024-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101168227B1 (ko) | 나노구조 무기－유기 이종 접합 태양전지의 제조방법 | |
| KR101172534B1 (ko) | 전고체상 이종 접합 태양전지 | |
| KR101310058B1 (ko) | 역구조 유기 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101557587B1 (ko) | 유기태양전지 및 이의 제조방법 | |
| WO2010113606A1 (ja) | 有機薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| CN108767118A (zh) | 一种三元全聚合物太阳能电池 | |
| KR20110133717A (ko) | 유기 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| WO2009017700A9 (en) | Polymer electronic devices by all-solution process | |
| EP3139421B1 (en) | Organic solar cell and manufacturing method therefor | |
| KR100927721B1 (ko) | 광전변환소자 및 이의 제조방법 | |
| CN107359243A (zh) | 一种三元共混有机聚合物太阳能电池器件 | |
| US20120073639A1 (en) | Solar cell and a production method therefor | |
| KR101116250B1 (ko) | 나노구조 무기－유기 이종 접합 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101033304B1 (ko) | 발광특성을 가지는 유기 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101065798B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| Yousaf et al. | The critical role of metal oxide electron transport layer for perovskite solar cell | |
| KR20150002055A (ko) | Igzo를 포함하는 역구조 유기 태양전지 및 그의 제조 방법 | |
| WO2012160911A1 (ja) | 有機発電素子 | |
| KR102505709B1 (ko) | 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101458565B1 (ko) | 유기 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20140012224A (ko) | 투명 전도성 중간층을 포함하는 적층형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| EP2538452A2 (en) | All-solid-state heterojunction solar cell | |
| KR101648760B1 (ko) | 전자전달 버퍼층 고분자 소재 및 이를 적용한 유기전자소자 | |
| KR102135101B1 (ko) | 반투명 및 유연 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101364460B1 (ko) | 유기산이 도핑된 금속산화물 기능층을 포함하는 유기전자소자 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |