KR20100072723A - 에너지 전환 효율이 향상된 유기 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 태양전지의 유기 광활성층에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함시켜 엑시톤을 전자와 정공으로 용이하게 분리할 수 있게 하여 에너지 전환 효율을 향상시키거나, 또는 전도성 고분자층에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함시켜 전도성 고분자의 전도도를 향상시킴과 동시에 광활성층에서 생성된 엑시톤 의 해리를 용이하게 하여 에너지변환 효율을 향상 시킨 유기 태양전지에 관한 것이다.
유기 태양전지, 금속 나노입자, 성게 모양의 탄소나노튜브, 엑시톤 해리, 에너지 전환 효율
Description
본 발명은 유기 태양전지의 에너지 전환 효율을 높이기 위해 유기 태양전지 내 유기 광활성층, 또는 전도성 고분자층에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함하여 제조된 유기 태양전지에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.
이와 같은 태양전지를 구성하는 물질별로 크게 구분하면 무기물 태양전지(inorganic solar cell), 염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cell) 및 유기물 태양전지(organic solar cell)가 있다.
무기물 태양전지로서 단결정 실리콘이 주로 사용되고 있고, 이러한 단결정 실리콘계 태양전지는 박막형 태양전지로 제조될 수 있는 장점을 가지나, 많은 비용이 소요되고, 효율 및 안정성이 낮은 문제점을 가지고 있다.
최근, 유기물 재료를 사용함으로서 공정 과정을 단순화할 수 있고, 이로 인한 제작 단가를 감소시킬 수 있으며, 탄력적인 소자로서 제조될 수 있는 장점 등으로 유기 태양전지에 대한 관심과 연구가 증폭되고 있다. 다양한 종류의 나노박막형 유기 태양전지가 개발되었지만, 현재 이 분야에서 대표적으로 사용되는 물질 및 구조는 1980년대 중반에 개발되어 1990년대부터 전자재료로의 응용이 연구되고 있던 풀러렌(C60)과 유기 반도체를 접목시킨 구조이다. 대표적인 것으로 반도체 고분자와 풀러렌의 유도체를 이용한 고분자 태양전지, CuPc와 C60, 혹은 페릴렌을 이용한 다층구조의 저분자형 태양전지를 들 수 있다.
최근 태양전지 기술 개발 방향은 발전 단가를 낮추는 저가형 태양전지 개발 연구와 변환 효율을 높이는 고효율 태양전지 개발 연구가 진행되어 왔다. 태양전 지의 발전 단가를 낮추기 위하여 저가로 대량 생산이 가능한 다양한 물질과 공정이 개발되었지만, 변환 효율이 낮아 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 유기 태양전지의 유기 광활성층 또는 전도성 고분자층에 성게 모양으로 형성된 탄소나노튜브를 포함시켜 제조하는 경우, 빛을 받아 형성된 엑시톤이 정공과 전자로 용이하게 해리되어 유기 태양전지의 변환 효율을 높일 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 에너지 전환 효율이 향상된 유기 태양전지를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유기 태양전지 내의 유기 광활성층, 또는 전도성 고분자층에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함시켜 엑시톤을 전자와 정공으로 용이하게 분리할 수 있게 함으로써 에너지 전환 효율이 향상된 유기 태양전지를 제공한다.
본 발명은 대량 생산이 가능하여 발전 단가를 낮출 수 있으며, 에너지 전환 효율이 향상된 유기 태양전지를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 서로 대향 배치되는 음극 및 양극; 및 상기 음극과 양극 사이에 배치되는 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너(donor) 및 억셉터(acceptor) 물질의 유기 광활성층을 포함하는 유기 태양전지를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 태양전지의 구조를 도시한 단면도이다. 또한, 도 3은 상기와 같은 유기 태양전지의 역전된 구조를 도시한 단면도이다. 본 발명에 따른 유기 태양전지는 기판(1) 상에 적층된 양극(2) 및 이에 대향되는 음극(4)을 포함하고, 상기 음극(4)과 양극(2) 사이에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브(7), 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층(3)이 적층되고, 상기 음극(4)위에 하나 이상의 투명보호막(6)이 적층된다.
상기 양극(2)은 유리 기판, 플렉시블(유연성) 고분자 기판 또는 플렉시블 금속 기판 상에 투명 전도성 산화물(TCO)이 적층되어 제조된다. 상기 기판(1)으로 사용이 가능한 플렉시블 고분자 기판으로는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 폴리에틸렌(PE), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미더 (PI) 등이 포함되나 이에 한정되지 않으며, 플렉시블 금속 기판으로 SUS, 알루미늄, 스틸, 구리 등이 포함되나 이에 한정되지 않는다.
상기 투명 전도성 산화물(TCO)로는 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드 (AZO), 인듐틴옥사이드 -은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO), 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드 (AZO-Ag-AZO)등이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 상기 투명전극은 통상적으로 표면저항이 10 ohm/cm2 미만, 바람직하게는 1 내지 10 ohm/cm2인 것이 바람직하다.
상기 음극(4)은 리튬플로라이드와 알루미늄 적층 (LiF/Al), 칼슘과 알루미늄 적층(Ca/Al), 칼슘과 은 적층(Ca/Ag), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리 (Cu) 등의 금속물질이 포함되나 이에 한정되지 않는다.
상기 유기 광활성층(3)은 서로 대향되는 양극(2)과 음극(4) 사이에 형성된다. 본 발명의 유기 태양전지는 광흡수 재료로서 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브(7), 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층을 사용한다. 본 발명은 상기 유기 광활성층에서 빛을 받아 생성된 엑시톤(exciton)을 각각 전자와 정공으로 효율적으로 분리하여 유기 태양전지의 변환 효율을 향상시키기 위해 금속 나노입자가 표면에 탄소나노튜브 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 사용하는 것을 특징으로 한다.
유기물 태양전지는 유기물이 가지는 큰 엑시톤 결합에너지 (exciton binding energy) 때문에 빛에 의해 도너(donor, 예를 들어 P3HT)에서 생성된 엑시톤을 해리 (exciton dissociation) 시키기 위해서는 엑시톤의 확산거리 (diffusion length)인 10~20 nm 이내에 전기적 음성도가 큰 엑섭터 (acceptor, 예를 들어 PCBM)에 의한 전자 전달 (electron transfer)에 의하여 엑시톤 해리가 일어난다. 일반적인 유기 태양전지의 경우, 광활성층으로 도너 물질과 억셉터 물질을 블렌딩하여 박막을 형성 후, 열처리에 의해서 상분리되는 정도를 조절하여 엑시톤 해리를 유도하는 방법으로 태양전지를 제작함으로써, 상분리의 재연성 및 균일성 문제로 인한 소자 제작의 재연성 및 큰 사이즈의 소자를 제작하는 경우 많은 문제점을 가지고 있다. 본 발명은 광활성층 혹은 전도성 고분자층 내에 성게모양의 카본나노튜브를 도입함으로써, 엑시톤 해리를 더욱 용이하게 하여 쉽게 전자와 정공으로 분리되게 하여 에너지전환 효율이 향상된 유기 태양전지를 제공한다. 또한, 일반적인 탄소나노튜브의 경우에는 한정된 용매에서 분산이 잘 되지만, 본 발명의 성게 모양의 탄소나노튜브는 대부분의 용매에서 분산이 잘 일어나며 특히 광활성층용 용액제조에 사용되는 다이클로로벤젠(dichlorobenzene), 클로로폼(Chloroform), 아이소프로필 알콜(isopropyl alcohol), 클로로벤젠(chlorobenzene), 자일렌 (xylene) 등에 매우 잘 분산되는 특성을 보인다. 또한 광활성층 물질인 다양한 도너와 억셉터 물질과도 잘 분산되어 유기 태양전지 제작 시, 재연성 있는 소자 제작 및 큰 사이즈의 패널 제작 시 균일한 특성을 가지는 태양전지 제작을 가능케 하는 특징이 있다.
본 발명에서 사용되는 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모 양의 탄소나노튜브는 공개된 문헌에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있다. 도 6은 본 발명에서 사용되는 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브에 대한 주사전자현미경 사진이다.
상기 도너는 폴리티오팬, 폴리피롤, 폴리비닐카바졸, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 등의 유도체를 포함하며, 더욱 구체적으로는 P3HT(poly-3-hexylthiophene), MDMO-PPV, MEH-PPV를 포함하는 도전성 고분자이다. 상기 억셉터는 풀로렌 유도체(PCBM, C60), poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (F8BT), CdS, CdSe, CdTe, ZnSe, TiO2, ZnO 등의 유도체를 포함한다.
상기 투명보호막(6)은 음극 상에 형성된다. 투명보호막으로 사용 가능한 고분자 재료로는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 폴리에틸렌(PE), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미더 (PI) 등을 포함하며, 무기물 재료로는 실리콘나이트라이드 (SiNx), 실리콘옥시나이트라이드 (SiONx), 알루미늄옥사이드 (Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2) 등이 포함된다. 상기 투명보호막으로 고분자와 무기물 재료를 적층한 고분자-무기물층, 무기물-고분자, 고분자-무기물-고분자, 무기물-고분자-무기물 (예를 들어, PET-SiN, PET-SiN-PET, SiN-PET)등이 포함된다.
본 발명의 유기 태양전지는 추가적으로 상기 양극(2)과 유기 광활성층(3) 사 이에 전도성 고분자층을 포함할 수 있다. 상기 전도성 고분자층은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)):PSS(poly(stylenesulfonate)) 또는 PEDOT:PSS의 유도체 등인 것이 바람직하다. 상기 전도성 고분자층은 정공의 이동과 수집을 용이하게 하는 역할을 한다. 도 2는 성게모양 탄소나노튜브가 광활성층이 아닌 상기 전도성 고분자층에 포함되어 있는 본 발명에 따른 유기 태양전지의 구조를 나타내고 있다. 또한, 도 4는 상기와 같은 유기 태양전지의 역전된 구조를 나타내고 있다.
또한, 본 발명은
기판 상에 양극을 적층하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 기판 상에 적층된 양극 상에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층을 적층하는 단계(단계 2);
상기 단계 2의 유기 광활성층 상에 음극을 적층하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3의 음극 상에 투명보호막을 적층하는 단계(단계 4)
를 포함하는 유기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기 태양전지의 제조방법을 하기에서 단계별로 구체적으로 설명한다.
상기 단계 1은 기판 상에 양극을 적층하는 단계이다. 상기 기판으로는 유리 기판, 플렉시블 고분자 기판, 플렉시블 금속 기판 등을 사용할 수 있으며, 양극은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO), 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드 (AZO-Ag-AZO) 등을 스퍼터링 또는 진공 열증착하여 적층될 수 있다.
상기 단계 2는 상기 단계 1에서 기판 상에 적층된 양극 상에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층을 적층하는 단계이다. 상기에서 설명한 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층은 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 스프레이 코팅, 스크린 인쇄, 닥터 블레이드법 등의 방법을 사용하여 200 내지 1000 nm의 두께로 상기 양극 상에 적층된다.
상기 단계 3은 상기 단계 2의 유기 광활성층 상에 음극을 적층하는 단계이다. 상기 단계 3에서 형성되는 음극은 리튬플로라이드와 알루미늄 적층 (LiF/Al), 칼슘과 알루미늄 적층(Ca/Al), 칼슘과 은 적층(Ca/Ag), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리 (Cu) 등의 금속을 사용하여 상기 유기 광활성층 상에 100 내지 300 nm의 두께로 스퍼터링 또는 진공 열증착로 적층된다.
상기 단계 4는 상기 단계 3의 음극 상에 투명보호막층을 적층하는 단계이다. 상기 단계 4에서 형성되는 투명보호막을 위한 재료는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 폴리에틸렌(PE), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미더 (PI) 등을 포함하며, 무기물 재료로는 실리콘나이트라이드 (SiNx), 실리콘옥시나이트라이드 (SiONx), 알루미늄옥사이드 (Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2) 등이 포함된다. 상기 투명보호막으로 고분자와 무기물 재료를 적층한 고분자-무기물층, 무기물-고분자, 고분자-무기물-고분자, 무기물-고분자-무기물 (예, PET-SiN, PET-SiN-PET, SiN-PET 등)등도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은,
기판 상에 양극을 적층하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 기판 상에 적층된 양극 상에 전도성 고분자층을 적층하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 기판 상에 적층된 양극 상에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층을 적층하는 단계(단계 3);
상기 단계 3의 유기 광활성층 상에 음극을 적층하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4의 음극 상에 투명보호막을 적층하는 단계(단계 5)
를 포함하는 유기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에서, 상기 양극과 유기 광활성층 사이에 전도성 고분자층으로 PEDOT:PSS층 또는 PEDOT:PSS의 유도체 층을 추가적으로 적층하는 단계를 더 포함함으로써 정공의 이동과 수집을 용이하게 할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
<실시예 1> 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함한 유기 태양전지의 제조 I
(a) 기판위에 투명전극 형성 단계
유리 기판 상에 스퍼터링 방법으로 인듐틴옥사이드(ITO)를 50~80 oC의 온도에서 200~300 nm 두께로 성막하였다. 형성된 투명전극의 표면저항은 <8 ohm/cm2 였다.
(b) 전도성 고분자 형성
전도성 고분자인 PEDOT:PSS (Baytron P) 1 ml를 IPA 2 ml와 혼합 후에 0.45 um 직경 필터 규격의 실린지 필터로 필터 후, 5000 rpm 속도로 스핀코팅 시켜 40 nm 두께의 박막을 형성하였으며, 150 oC에서 1분 동안 건조 시켰다.
(c) 광활성층 형성
광활성층 물질로 P3HT (poly(3-hexylthiophene)) 20 mg, PCBM 20mg 및 성게모양 CNT 0.2 mg을 다이클로로벤젠 용액 1 ml와 혼합하여 광활성층 제조용 용액을 제조한 다음, 스핀코팅법으로 600 rpm의 속도에서 200 nm 두께의 박막을 형성하였다.
(d) 음극 형성
음극 물질로 알루미늄을 진공 열증착 방법으로 상기 (c)단계에서 형성된 광활성층 상에 150 nm 두께로 박막을 증착하였으며, 150 oC에서 30분간 열처리하였다.
(e) 투명 보호막 형성
롤투롤 코팅법을 이용하여 투명 PET 보호막을 90~100 oC 온도에서 150~250 um 두께로 형성하였다.
<실시예 2> 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함한 유기 태양전지의 제조 II
기판을 위하여 플렉시블 고분자 기판(PES, PAR, PET)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 태양전지를 제조하였다. 본 실시예에 따 른 플렉시블 고분자 기판이 사용된 투명전극의 표면저항은 <10 ohm/cm2였다.
실험예
성게 모양의 탄소나노튜브를 포함한 유기 태양전지의 변환 효율 측정실험
상기 실시예들에서 제작된 성게 모양 탄소나노튜브를 포함한 유기태양전지의 효율을 100 mW/cm2의 인공태양광 조사장치(solar simulator) (PECCEL, Inc)를 사용하여 25 oC에서 전압(V)-전류(I) 그래프로 측정하였고 이를 도 5에 나타내었다. 본 실험예에 따르면, 본 발명에 따른 유기 태양전지는 2.54 %의 변환효율과 8.76 mA/cm2의 단락전류(Jsc)를 보였다. 이는 성게 모양 탄소나노튜브가 없을 때의 변환효율인 2.37 % (단락전류: 8.16 mA/cm2) 보다 약 10% 정도 향상된 결과이다. 탄소나노튜브를 포함한 유기태양전지의 효율 향상은 단락전류의 8.16 mA/cm에서 8.76 mA/cm2로 증가 및 곡선인자(fill factor)가 0.516에서 0.534로 증가되었기 때문에 발생된 결과이다.
도 1은 본 발명에 따른 광활성층에 탄소나노튜브가 포함된 유기 태양전지의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전도성 고분자층에 탄소나노튜브가 포함된 유기 태양전지의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광활성층에 탄소나노튜브가 포함된 유기 태양전지의 역전된 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전도성 고분자층에 탄소나노튜브가 포함된 유기 태양전지의 역전된 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유기 태양전지의 변환효율을 측정하기 위하여 전압에 따른 전류 밀도를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명에서 사용되는 금속 나노입자 표면에 탄소나노튜브가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도면 부호의 설명
1. 기판
2. 양극
3. 광활성층
4. 음극
5. 전도성 고분자
6. 투명보호막
7. 성게모양 탄소 나노튜브
Claims (20)
- 서로 대향 배치되는 음극과 양극; 및 상기 음극과 양극 사이에 배치되는 유기 광활성층을 포함하는 유기 태양전지에 있어서, 상기 유기 광활성층이 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 양극 및 유기 광활성층 사이에 전도성 고분자층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제 2항에 있어서, 상기 전도성 고분자층은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)):PSS(poly(stylenesulfonate)) 또는 이의 유도체인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 서로 대향 배치되는 음극과 양극; 상기 음극과 양극 사이에 배치되는 유기 광활성층; 및 상기 광활성층과 양극 사이에 배치되는 전도성 고분자층을 포함하는 유기 태양전지에 있어서, 상기 전도성 고분자층이 금속 나노입자 표면에 탄소나노 입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 나노입자의 직경은 10 내지 500 nm이고, 금속 나노입자 표면에 형성된 탄소나노튜브의 길이는 1 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음극은 리튬플로라이드와 알루미늄 적층(LiF/Al), 칼슘과 알루미늄 적층(Ca/Al), 알루미늄, 은, 금, 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 물질로 형성된 금속판인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극은 기판 상에 형성된 투명 전도성 산화물(TCO)을 포함하는 투명 전극인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제7항에 있어서, 상기 투명 전도성 산화물은 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드 (AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO), 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드 (AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제7항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판, 플렉시블 고분자 기판 및 플렉시블 금속 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된 기판인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 광활성층은 도너(donor) 및 억셉터(acceptor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제10항에 있어서, 상기 도너는 폴리티오팬, 폴리피롤, 폴리비닐카바졸, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌, P3HT(poly-3-hexylthiophene), MDMO-PPV 및 MEH-PPV로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 제10항에 있어서, 상기 억셉터는 풀로렌 유도체(PCBM, C60), poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (F8BT), CdS, CdSe, CdTe, ZnSe, TiO2, 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.
- 기판 상에 양극을 적층하는 단계(단계 1);상기 단계 1에서 기판 상에 적층된 양극 상에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층을 적층하는 단계(단계 2);상기 단계 2의 유기 광활성층 상에 음극을 적층하는 단계(단계 3); 및상기 단계 3의 음극 상에 투명보호막을 적층하는 단계(단계 4)를 포함하는 유기 태양전지의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 단계 1의 기판은 유리 기판, 플렉시블 고분자 기판 및 플렉시블 금속 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된 기판인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 단계 1에서 기판 상에 적층된 양극은 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드 (AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO), 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드 (AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 투명 전도성 산화물을 스퍼터링 또는 진공 열증착하여 형성되는 것을 특징으로 유기 태양전지의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 단계 2에서의 전도성 고분자층은 PEDOT:PSS층 또는 이의 유도체층인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 단계 2에서의 유기 광활성층은 상기 양극에 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 스프레이 코팅, 스크린 인쇄 및 닥터 블레이드법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법을 사용하여 200 내지 2000 nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 단계 3에서 형성되는 음극은 리튬플로라이드와 알루미늄 적층(LiF/Al), 칼슘과 알루미늄 적층(Ca/Al), 알루미늄, 은, 금, 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 금속판인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조방법.
- 기판 상에 양극을 적층하는 단계(단계 1);상기 단계 1에서 기판 상에 적층된 양극 상에 전도성 고분자층을 적층하는 단계(단계 2);상기 단계 2에서 기판 상에 적층된 양극 상에 금속 나노입자 표면에 탄소나노입자가 부착된 성게 모양의 탄소나노튜브, 도너 및 억셉터를 포함하는 유기 광활성층을 적층하는 단계(단계 3);상기 단계 3의 유기 광활성층 상에 음극을 적층하는 단계(단계 4); 및상기 단계 4의 음극 상에 투명보호막을 적층하는 단계(단계 5)를 포함하는 유기 태양전지의 제조방법.
- 제19항에 있어서, 상기 전도성 고분자층은 PEDOT:PSS층 또는 이의 유도체층인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지의 제조방법.
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