KR102546870B1 - 유기태양전지의 효율 예측 방법 및 유기태양전지의 제조방법 - Google Patents
유기태양전지의 효율 예측 방법 및 유기태양전지의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102546870B1 KR102546870B1 KR1020180132378A KR20180132378A KR102546870B1 KR 102546870 B1 KR102546870 B1 KR 102546870B1 KR 1020180132378 A KR1020180132378 A KR 1020180132378A KR 20180132378 A KR20180132378 A KR 20180132378A KR 102546870 B1 KR102546870 B1 KR 102546870B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- electron
- organic solar
- electron donor
- electron acceptor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 claims description 74
- 238000000329 molecular dynamics simulation Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 8
- 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 5
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 12
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 9
- -1 2-decyltetradecyl Chemical group 0.000 description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 5
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N Dideuterium Chemical compound [2H][2H] UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 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 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 239000005725 8-Hydroxyquinoline Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical group FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L caesium carbonate Chemical compound [Cs+].[Cs+].[O-]C([O-])=O FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000024 caesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Natural products CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Chemical group 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Chemical group 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003540 oxyquinoline Drugs 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N quinolin-8-ol Chemical compound C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1 MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 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
- H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/0248—Semiconductor 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
- H01L31/0256—Semiconductor 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
- H01L2031/0344—Organic materials
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 명세서는 용매 내에 전자 주개 및 전자 받개를 투입하는 제1 단계; 상기 전자 주개 및 전자 받개가 투입된 용매로부터, 전체 개수 밀도(
), 중심 원자로부터의 거리(
) 및 하기 일반식 2로 표시되는 반경 방향 분포 함수 (
) 값을 측정하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계에서 측정된 값을 이용하여 하기 일반식 1로부터 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 계산하는 제3 단계를 포함하는 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 제공한다.
Description
본 명세서는 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법 및 유기태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
유기태양전지(organic solar cell)는 무기태양전지와 견주기 위하여, 효율을 향상시키려는 노력이 계속되고 있다. 예를 들면, 유기태양전지의 효율을 증가시키기 위하여, 플러렌계(fullerene) 전자 받개를 비플러렌계(non-fullerene) 전자 받개로 대체하거나, 두개 이상의 광활성층을 형성하여 텐덤(tandem) 형태로 만드는 등의 시도가 이루어지고 있다.
그러나, 유기태양전지의 광활성층의 재료로 사용되는 비플러렌계(non-fullerene) 전자 받개와 고분자 전자 주개는 두 물질의 구조 및 전기화학적 특성에 따라, 뭉침의 정도가 달라지게되어 전하의 전달이 원활하지 않거나, 전하의 재결합(recombination)이 발생하여 전지의 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 이와 같은 문제점이 발생하지 않도록 유기태양전지의 효율을 증가시킬 수 있는 전자 받개 및 전자 주개의 조합을 선택할 수 있어야 한다.
본 명세서에는 일반식 1로 표시되는 광활성층 내의 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수를 이용하여 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 용매 내에 전자 주개 및 전자 받개를 투입하는 제1 단계; 상기 전자 주개 및 전자 받개가 투입된 용매로부터, 전체 개수 밀도(
), 중심 원자로부터의 거리(
) 및 하기 일반식 2로 표시되는 반경 방향 분포 함수(
) 값을 측정하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계에서 측정된 값을 이용하여 하기 일반식 1로부터 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 계산하는 제3 단계를 포함하는 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 제공한다.
[일반식 1]
[일반식 2]
상기 일반식 2에 있어서,
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 전술한 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 이용하여, 하기 일반식 1로 표시되는 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 전자 주개와 전자 받개를 선정하는 단계; 및 상기 선정된 전자 주개와 전자 받개를 이용하여 광활성층을 형성하는 단계를 포함하는 유기태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법은 일반식 1로부터 얻어지는 광활성층 내의 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 이용하여 유기태양전지의 효율을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전자 주개와 전자 받개의 조합에 따른 효율을 예측함으로써, 전자 주개-전자 받개 조합의 범위를 줄여주어 경제적, 시간적 효율도 극대화할 수 있다.
도 1은 실험예 1에서 계산된 g(r) 값을 도시한 도이다.
도 2는 실험예 1에서 계산된 N1의 값을 도시한 도이다.
도 3은 실험예 2에서 제조된 유기태양전지의 N1-효율 그래프를 나타낸 것이다.
도 2는 실험예 1에서 계산된 N1의 값을 도시한 도이다.
도 3은 실험예 2에서 제조된 유기태양전지의 N1-효율 그래프를 나타낸 것이다.
이하, 본 명세서를 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 상기 "괄호 내 구조"는 ( )안에 포함되는 구조를 의미한다.
본 명세서에 있어서 "단위"란 공중합체의 단량체에 포함되는 반복되는 구조로서, 단량체가 중합에 의하여 공중합체 내에 결합된 구조를 의미한다.
본 명세서에 있어서 "단위를 포함"의 의미는 중합체 내의 주쇄에 포함된다는 의미이다.
본 명세서에 있어서, "고분자"는 같은 구조가 반복된 중합체를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 물질의 수평균 분자량은 2,000g/mol 내지 30,000,000g/mol이다. 구체적으로, 상기 고분자 물질의 수평균 분자량은 10,000g/mol 내지 3,000,000g/mol이다. 보다 구체적으로, 상기 고분자 물질의 수평균 분자량은 10,000g/mol 내지 100,000g/mol이다.
본 명세서에 있어서, 분자량은 겔 투과 크로마토그래피 (GPC: Gel Permeation Chromatography)를 통하여 측정된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법은 용매 내에 전자 주개 및 전자 받개를 투입하는 제1 단계; 상기 전자 주개 및 전자 받개가 투입된 용매로부터, 전체 개수 밀도(
), 중심 원자로부터의 거리(
) 및 하기 일반식 2로 표시되는 반경 방향 분포 함수 (
) 값을 측정하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계에서 측정된 값을 이용하여 하기 일반식 1로부터 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 계산하는 제3 단계를 포함한다.
[일반식 1]
[일반식 2]
상기 일반식 2에 있어서,
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 용매 내에 전자 주개 및 전자 받개를 투입한다. 이때, 전자 주개 및 전자 받개는 용매 내에 각각 1 wt% 내지 20 wt%로 투입된다.
또한, 상기 용매 내에 전자 주개 및 전자 받개는 질량비(전자 주개:전자 받개) 1:9 내지 9:1로 투입되고, 일 예에 따르면 질량비(전자 주개: 전자 받개) 1:1로 투입될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 용매 내에 전자 주개는 고분자 형태 또는 올리고머 형태로 투입될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 용매는 클로로벤젠(chlorobenzene) 등을 의미하며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 
는 전체 개수 밀도(number density, Å-3)를 의미하며, 상기 전체 개수 밀도는 단위 부피당 입자 수, 즉 단위 부피당 전자 주개 및 전자 받개의 원자 수를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 
는 반경 방향 분포 함수를 의미하며, 상기 일반식 2와 같이 계산된다.
본 명세서에 있어서, 
는 임의의 중심 원자로부터 r 거리에 있는 원자들의 개수 밀도를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 
는 이상 상태에서의 
값을 의미하며, 상기 이상 상태는 이상 기체와 같이 원자 간의 인력 또는 척력이 존재하지 않는 상태를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전체 개수 밀도(
), 중심 원자로부터의 거리(
) 및 상기 일반식 2로 표시되는 반경 방향 분포 함수 (
) 값을 계산하는 제2 단계는 LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)를 이용하여 계산된다. 구체적으로, 상기 제2 단계는 LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 및 VMD(Visual Molecular Dynamics)를 이용하여 계산되고, 보다 구체적으로, 상기 제2 단계는 LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 및 VMD(Visual Molecular Dynamics)의 오픈 소스 패키지(open source package)를 통하여 계산된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계는 LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)을 이용하여 분자동역학 시뮬레이션을 수행하고, 이로부터 얻어지는 정보들을 VMD(Visual Molecular Dynamics)에 입력하여 상기 전체 개수 밀도(
), 중심 원자로부터의 거리(
) 및 상기 일반식 2로 표시되는 반경 방향 분포 함수 (
) 값을 계산할 수 있다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 분자동역학 시뮬레이션을 수행하는 과정은 약 20 ns 동안 전술한 용매 내에서, 전자 주개-전자 받개 간의 혼합이 평형상태에 도달하도록 하여 수행한다.
본 명세서에 있어서, N1(coordination number)은 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수를 의미하며, 상기 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수는 상기 전자 주개와 상기 전자 받개의 상용성(compatibility)을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 단계에서 측정된 값을 이용하여 상기 일반식 1로부터 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 계산하는 제3 단계는 VMD(Visual Molecular Dynamics)을 이용하여 계산된다. 구체적으로, 상기 제3 단계는 VMD(Visual Molecular Dynamics)의 오픈 소스 패키지(open source package)를 통하여 계산된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 N1은 0.01 내지 5.0의 범위를 가지며, 특히, N1 값이 0.4 내지 0.7의 범위를 갖는 전자 주개와 전자 받개를 포함하여 유기태양전지를 제조하는 경우, 상기 전자 주개와 전자 받개 사이의 뭉침의 정도가 적절하여 전하의 전달이 원활하고 전하의 재결합이 일어나지 않으므로, 우수한 효율을 갖는 유기태양전지를 얻을 수 있다. 상기 N1 값은 전자 주개, 전자 받개 및 용매의 종류에 따라, 그 값의 범위가 변경될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제3 단계 이후, 2개 이상의 전자 주개 및 전자 받개의 조합의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 비교하는 단계를 더 포함한다. 2개 이상의 전자 주개 및 전자 받개의 조합의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 비교하여, 보다 효율이 우수한 조합을 예측할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값은 유기태양전지의 효율과 반비례 관계를 갖는다. 상기 반비례 관계는 기준 전자 주개 및 전자 받개 조합과 대상 전자 주개 및 전자 받개 조합의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 비교하여, 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 높은 조합의 유기태양전지의 효율이 낮은 것을 의미하고, 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 낮은 조합이 유기태양전지의 효율이 높은 것을 의미한다.
다만, 상기 반비례 관계라 함은 세로축에 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 나타내고, 가로축에 유기태양전지의 효율(%)을 나타낸 그래프에서 반비례 그래프 형태를 나타내는 경향성을 가지는 것을 의미하는 것이므로, 좁은 범위 안에서의 오차를 포함할 수 있으며, 모든 범위에서 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 클수록 유기태양전지의 효율이 증가하는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자 받개는 비플러렌계 화합물이다. 구체적으로 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 1-1]
상기 화학식 1-1에 있어서,
Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이고,
X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 S 또는 O이며,
R1 및 R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이며,
R2 및 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 화학식 A로 표시되고,
[화학식 A]
상기 화학식 A에 있어서,
R10은 수소; 중수소; 할로겐기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,
m은 0 내지 4의 정수이며, 상기 m이 2 이상인 경우 2 이상의 R10은 서로 같거나 상이하고,
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 X1 내지 X4는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar4는 헥실기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R4 내지 R6는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 수소 또는 할로겐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10은 수소 또는 불소(-F)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 m은 0 내지 2의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자 받개는 하기 구조들 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[전자 받개 1] [전자 받개 2]
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자 주개는 하기 화학식 1-2 또는 1-3으로 표시되는 고분자일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
상기 화학식 1-2 및 1-3에 있어서,
n은 1 내지 1,000의 정수이고,
R은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 2-데실테트라데실(2-decyltetradecyl)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법은, 상기 일반식 1로 표시되는 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 전자 주개와 전자 받개를 선정하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기태양전지는 광활성층을 포함하고, 상기 전자 주개 및 전자 받개는 상기 유기태양전지의 광활성층에 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기태양전지는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되고, 전술한 전자 받개 및 전자 주개를 포함하는 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기태양전지는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되고, 전술한 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 이용하여, 상기 일반식 1로 표시되는 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 전자 주개와 전자 받개를 포함하는 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기태양전지는 정공수송층, 정공주입층, 정공수송과 정공주입을 동시에 하는 층, 전자수송층, 전자주입층, 및 전자수송과 전자주입을 동시에 하는 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 유기물층을 더 포함할 수 있다. 상기 유기태양전지는 여러 기능을 동시에 갖는 유기물을 사용하여 유기물층의 수를 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기태양전지는 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극을 포함한다. 또한, 상기 유기태양전지는 기판을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기태양전지가 외부 광원으로부터 광자를 받으면 전자 주개와 전자 받개 사이에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 정공은 전자 주개를 통하여 양극으로 수송된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 양극이고, 제2 전극은 음극이다. 본 명세서의 또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기태양전지는 광원을 기준으로, 제1 전극, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층, 및 제2 전극 순으로 배열될 수도 있고, 제2 전극, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층, 및 제1 전극 순으로 배열될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기태양전지는 양극, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층, 및 음극 순으로 배열될 수도 있고, 음극, 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층, 및 양극 순으로 배열될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광활성층은 전자 주개 및 전자 받개를 포함하고, 상기 전자 주개 및 전자 받개는 벌크 헤테로 정션(BHJ)을 구성한다.
본 명세서에서 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기태양전지에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다. 구체적으로 유리 또는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PP(polypropylene), PI(polyimide), TAC(triacetyl cellulose) 등이 있으나. 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극은 투명하고 전도성이 우수한 물질이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸싸이오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)싸이오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 전술한 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 이용하여, 상기 일반식 1로 표시되는 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 전자 주개와 전자 받개를 선정하는 단계; 및 상기 선정된 전자 주개와 전자 받개를 이용하여 광활성층을 형성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 유기태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 전극의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 스퍼터링, E-빔, 열증착, 스핀코팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 닥터 블레이드 또는 그라비아 프린팅법을 사용하여 기판의 일면에 도포되거나 필름형태로 코팅됨으로써 형성될 수 있다.
상기 제1 전극을 기판 상에 형성하는 경우, 이는 세정, 수분제거 및 친수성 개질 과정을 거칠 수 있다.
예컨대, 패터닝된 ITO 기판을 세정제, 아세톤, 이소프로필 알코올(IPA)로 순차적으로 세정한 다음, 수분 제거를 위해 가열판에서 100℃~150℃에서 1분~30분간, 바람직하게는 120℃에서 10분간 건조하고, 기판이 완전히 세정되면 기판 표면을 친수성으로 개질한다.
상기와 같은 표면 개질을 통해 접합 표면 전위를 광활성층의 표면 전위에 적합한 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 개질 시 제1 전극 위에 고분자 박막의 형성이 용이해지고, 박막의 품질이 향상될 수도 있다.
상기 제1 전극을 위한 전 처리 기술로는 a) 평행 평판형 방전을 이용한 표면 산화법, b) 진공상태에서 UV 자외선을 이용하여 생성된 오존을 통해 표면을 산화하는 방법, 및 c) 플라즈마에 의해 생성된 산소 라디칼을 이용하여 산화하는 방법 등이 있다.
상기 제1 전극 또는 기판의 상태에 따라 상기 방법 중 한가지를 선택할 수 있다. 다만, 어느 방법을 이용하든지 공통적으로 제1 전극 또는 기판 표면의 산소이탈을 방지하고 수분 및 유기물의 잔류를 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이 때, 전처리의 실질적인 효과를 극대화할 수 있다.
구체적인 예로서, UV를 이용하여 생성된 오존을 통해 표면을 산화하는 방법을 사용할 수 있다. 이 때, 초음파 세정 후 패터닝된 ITO 기판을 가열판(hot plate)에서 베이킹(baking)하여 잘 건조시킨 다음, 챔버에 투입하고, UV 램프를 작용시켜 산소 가스가 UV 광과 반응하여 발생하는 오존에 의하여 패터닝된 ITO 기판을 세정할 수 있다.
그러나, 본 명세서에 있어서의 패터닝된 ITO 기판의 표면 개질 방법은 특별히 한정시킬 필요는 없으며, 기판을 산화시키는 방법이라면 어떠한 방법도 무방하다.
상기 제2 전극은 일함수가 작은 금속이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Fe, Al:Li, Al:BaF2, Al:BaF2:Ba와 같은 다층 구조의 물질이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전극은 5x10- 7torr 이하의 진공도를 보이는 열증착기 내부에서 증착되어 형성될 수 있으나, 이 방법에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층 및/또는 전자수송층 물질은 광활성층에서 분리된 전자와 정공을 전극으로 효율적으로 전달시키는 역할을 담당하며, 물질을 특별히 제한하지는 않는다.
상기 정공수송층 물질은 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenediocythiophene) doped with poly(styrenesulfonic acid)), 몰리브데늄 산화물(MoOx); 바나듐 산화물(V2O5); 니켈 산화물(NiO); 및 텅스텐 산화물(WOx) 등이 될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자수송층 물질은 전자추출금속 산화물(electron-extracting metal oxides)이 될 수 있으며, 구체적으로 8-히드록시퀴놀린의 금속착물; Alq3를 포함한 착물; Liq를 포함한 금속착물; LiF; Ca; 티타늄 산화물(TiOx); 아연 산화물(ZnO); 및 세슘 카보네이트(Cs2CO3) 등이 될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
광활성층은 전자 주개 및/또는 전자 받개와 같은 광활성 물질을 유기용매에 용해시킨 후 용액을 스핀 코팅, 딥코팅, 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드, 브러쉬 페인팅 등의 방법으로 형성할 수 있으나, 이들 방법에만 한정되는 것은 아니다.
<
실험예
>
실험예 1.
본 실험예에서 사용된 전자 받개 1 및 2는 각각 [Zhao et al., JACS, 2017, 139]과 [Li et al., Nat. Commun., 2016, 13094]에 기재된 방법을 통하여 합성하였으며, 전자 주개 1 및 2는 [Zhan et al., Adv. Mater., 2015, 27]에 기재된 방법을 통하여 합성하였다.
전자 받개 1(acceptor 1)과 전자 주개 1 및 2(donor, 올리고머 형태) 중 어느 하나를 용매인 클로로벤젠에 10 wt%로 투입(전자 주개와 전자 받개의 질량비 1:1)하였다. 그 후, LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)의 오픈 소스 패키지(open source package)를 이용하여 분자동역학 시뮬레이션을 수행하였으며, VMD(Visual Molecular Dynamics)의 오픈 소스 패키지(open source package)를 이용하여 g(r), N1 값을 계산하여 각각 하기 도 1 및 2에 나타내었다.
[전자 받개 1]
[전자 주개 1] [전자 주개 2]
(R: 2-데실테트라데실(2-decyltetradecyl)
상기 전자 주개 1 및 2에서 n 값은 10이고, 분자량은 약 10kDa이다.
실험예 2.
하기 도 3에 전자 받개(1 및 2) 및 전자 주개(1 및 2)의 조합에 따라 측정된 본원 일반식 1의 N1 값과 유기태양전지의 효율의 관계를 도시하였다. 도 3에 나타난 바와 같이, N1 값과 유기태양전지 효율은 반비례 관계를 갖는 경향성을 나타내므로, N1의 값으로부터 유기태양전지의 효율을 예측할 수 있는 것을 확인하였다.
[전자 받개 1] [전자 받개 2]
[전자 주개 1] [전자 주개 2]
(R: 2-데실테트라데실(2-decyltetradecyl)
상기 전자 주개 1 및 2의 수평균 분자량은 약 70kDa이다.
Claims (10)
- 용매 내에 광활성 물질로 전자 주개 및 전자 받개를 투입하여 용해시키는 제1 단계;
상기 전자 주개 및 전자 받개가 투입된 용매로부터, 전체 개수 밀도(), 중심 원자로부터의 거리(
) 및 하기 일반식 2로 표시되는 반경 방향 분포 함수 (
) 값을 LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 및 VMD(Visual Molecular Dynamics)를 이용하여 계산하는 제2 단계; 및
상기 제2 단계에서 측정된 값을 이용하여 하기 일반식 1로부터 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 VMD(Visual Molecular Dynamics)를 이용하여 계산하는 제3 단계를 포함하는 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법:
[일반식 1]
[일반식 2]
상기 일반식 2에 있어서,
은 중심 원자로부터 r 거리에 있는 원자들의 개수 밀도이고,
은 이상 상태에서의
값이다.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 것인 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제3 단계 이후, 2개 이상의 전자 주개 및 전자 받개의 조합의 곁사슬 간 배위수(N1) 값을 비교하는 단계를 더 포함하는 것인 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값은 유기태양전지의 효율과 반비례 관계를 갖는 것인 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기태양전지는 광활성층을 포함하고, 상기 전자 주개 및 전자 받개는 상기 유기태양전지의 광활성층에 포함되는 것인 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기태양전지는 광활성층을 포함하고, 상기 전자 받개는 비플러렌계 화합물인 것인 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법. - 청구항 1, 2 및 5 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일반식 1로 표시되는 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 전자 주개와 전자 받개를 선정하는 단계를 더 포함하는 것인 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법. - 청구항 1, 2 및 5 내지 8 중 어느 한 항에 따른 유기태양전지의 효율을 예측하는 방법을 이용하여, 상기 일반식 1로 표시되는 전자 주개와 전자 받개의 곁사슬 간 배위수(N1) 값이 0.01 내지 5.0인 전자 주개와 전자 받개를 선정하는 단계; 및 상기 선정된 전자 주개와 전자 받개를 이용하여 광활성층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기태양전지의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180132378A KR102546870B1 (ko) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 유기태양전지의 효율 예측 방법 및 유기태양전지의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180132378A KR102546870B1 (ko) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 유기태양전지의 효율 예측 방법 및 유기태양전지의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200049293A KR20200049293A (ko) | 2020-05-08 |
| KR102546870B1 true KR102546870B1 (ko) | 2023-06-22 |
Family
ID=70678268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180132378A KR102546870B1 (ko) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 유기태양전지의 효율 예측 방법 및 유기태양전지의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102546870B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017013802A1 (ja) * | 2015-07-23 | 2017-01-26 | 富士通株式会社 | 結合自由エネルギーの算出方法、及び算出装置、並びにプログラム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130020739A (ko) | 2011-08-17 | 2013-02-27 | 한국과학기술연구원 | 태양전지용 도너-브릿지-억셉터형 유기 반도체 |
| KR101704109B1 (ko) * | 2013-12-20 | 2017-02-07 | 주식회사 엘지화학 | 유기 태양 전지 및 이의 제조방법 |
-
2018
- 2018-10-31 KR KR1020180132378A patent/KR102546870B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017013802A1 (ja) * | 2015-07-23 | 2017-01-26 | 富士通株式会社 | 結合自由エネルギーの算出方法、及び算出装置、並びにプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200049293A (ko) | 2020-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008235937A (ja) | 光電変換素子 | |
| JP2005226072A (ja) | 有機発光ダイオードを向上させるためのポリチオフェン組成物 | |
| CN103210450A (zh) | 含有导电聚合物的膜 | |
| JP2005232452A (ja) | 有機発光ダイオードを向上させるためのポリチオフェン組成物 | |
| WO2011052468A1 (ja) | 有機電子デバイス | |
| JP6626482B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| Chu et al. | A New Supramolecular Hole Injection/Transport Material on Conducting Polymer for Application in Light‐Emitting Diodes | |
| Cheng et al. | Bioinspired hole-conducting polymers for application in organic light-emitting diodes | |
| Usluer et al. | Charge carrier mobility, photovoltaic, and electroluminescent properties of anthracene‐based conjugated polymers bearing randomly distributed side chains | |
| Onk et al. | Multipurpose selenophene containing conjugated polymers for optoelectronic applications | |
| TWI568044B (zh) | 活性層，含有彼之有機光伏打電池及其製法 | |
| JP2005116617A (ja) | 光電変換素子及び太陽電池 | |
| KR102546870B1 (ko) | 유기태양전지의 효율 예측 방법 및 유기태양전지의 제조방법 | |
| US10608183B2 (en) | Charge transport layer and organic photoelectronic element | |
| JP6966036B2 (ja) | 有機太陽電池の製造方法 | |
| KR20150072731A (ko) | 유기 태양 전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20200033541A (ko) | 중합체 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 | |
| JP4872281B2 (ja) | 光電変換材料および有機薄膜太陽電池 | |
| KR102426190B1 (ko) | 유기 태양 전지 | |
| Wang et al. | Synthesis of New Conjugated CNPPV Derivatives Containing Different Lengths of Oligothiophene Units for Organic Solar Cells | |
| Zhang et al. | Thermally Activated Delayed Fluorescent (TADF) Mono‐Polymeric OLED with Higher EQE over Its TADF Repeating Unit | |
| Xia et al. | Alternating narrow band gap copolymers derived from indeno [1, 2‐b] fluorene and thiophene‐cored‐thieno [3, 4‐b] pyrazine derivatives—Synthesis, characterization and comparative studies of photochemical stability | |
| KR101799633B1 (ko) | 중합체 및 이를 포함하는 유기 태양 전지 | |
| Pokhrel et al. | Study of photovoltaic performance of host‐guest system comprising photoluminescent polyurethane and rhodamine B dye | |
| KR20180082167A (ko) | 유기 태양 전지 |
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 |