KR20140016304A - 유기 박막 태양 전지 및 유기 박막 태양 전지 모듈 - Google Patents

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KR20140016304A
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료지 마에다
히로시 도카이린
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

양극, 전하 발생층 및 음극을 이 순서로 적층하여 갖고, 상기 양극과 전하 발생층 사이, 및 상기 음극과 전하 발생층 사이의 적어도 한쪽에, 전계 강도 0V/cm에서의 캐리어 이동도가 1×10-9cm2／Vs 이상인 전하 수송층을 갖는 유기 박막 태양 전지.

Description

유기 박막 태양 전지 및 유기 박막 태양 전지 모듈{ORGANIC THIN-FILM SOLAR CELL AND ORGANIC THIN-FILM SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 유기 박막 태양 전지 및 이 유기 박막 태양 전지를 사용한 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는 화석 연료의 고갈 문제나 지구 온난화 문제를 배경으로, 클린 에너지원으로서 최근 대단히 주목되고 있어, 연구 개발이 활발히 행해지고 있다.
종래, 실용화되어 온 것은, 단결정 Si, 다결정 Si, 비정질 Si 등으로 대표되는 실리콘계 태양 전지이지만, 고가이거나 원료 Si의 부족 문제 등이 표면화됨에 따라서, 차세대 태양 전지에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 배경 중에서, 유기 태양 전지는, 저렴하고 원재료 부족의 염려도 없기 때문에, 차세대의 태양 전지로서 대단히 주목을 모으고 있다.
유기 태양 전지는 기본적으로는, 전극과 전극 사이에 설치된, 전자를 수송하는 n층 및 정공을 수송하는 p층으로 이루어져 있고, 각 층을 구성하는 재료에 따라서 크게 2 종류로 분류된다.
n층으로서 티타니아 등의 무기 반도체 표면에 루테늄 색소 등의 증감(增感) 색소를 단분자 흡착시키고, p층으로서 전해질 용액을 이용한 것은, 색소 증감 태양 전지(소위 그라첼 셀)로 불리며, 광전 변환 효율(이하, 단순히 변환 효율로 약칭하는 경우가 있다.)이 높기 때문에, 1991년 이후 정력적으로 연구되어 왔다. 그러나, 용액을 이용하기 때문에, 장시간의 사용에 있어서 액 누출 등의 결점을 갖고 있었다. 그래서, 이러한 결점을 극복하기 위해, 전해질 용액을 고체화하여 전체 고체형 색소 증감 태양 전지를 모색하는 연구도 최근 이루어지고 있지만, 다공질 티타니아의 세공에 유기물을 스며들게 하는 기술은 난이도가 높다. 이 때문에, 재현성 좋고 고변환 효율이 발현될 수 있는 셀은 완성되지 않고 있는 것이 현상황이다.
한편, n층, p층과 함께 유기 박막으로 이루어지는 유기 박막 태양 전지는, 전체 고체형이기 때문에 액 누출 등의 결점이 없고, 제작이 용이하고, 희소 금속인 루테늄 등을 이용하지 않는다는 것 등 때문에 최근 주목을 모아, 정력적으로 연구가 이루어지고 있다.
유기 박막 태양 전지는, 최초 전하 발생층으로서 메로사이아닌 색소 등을 이용한 단층막으로 연구가 진행되어 왔지만, 전하 발생층을 p층과 n층으로 이루어지는 다층막으로 함으로써 변환 효율이 향상된다는 것이 발견되어, 그 이후 다층막이 주류로 되어 있다. 그 후, p층과 n층의 사이에 i층(정공을 수송하는 p재료와 전자를 수송하는 n재료의 혼합층)을 삽입함으로써 변환 효율이 향상된다는 것이 발견되었다. 그리고, p/i/n층으로 이루어지는 셀을 직렬로 적층하는 탠덤 셀 구성에 의해 더욱 변환 효율이 향상된다는 것이 발견되었다.
한편, 고분자를 이용한 유기 박막 태양 전지에서는, p재료로서 도전성 고분자를 이용하고, n재료로서 C60 유도체를 이용하여 그들을 혼합하고, 열 처리함으로써 p재료와 n재료의 마이크로층 분리를 야기하여, p재료와 n재료의 헤테로 계면을 증가시켜, 변환 효율을 향상시킨다는, 소위 벌크 헤테로 구조의 연구가 행해져 왔다.
이와 같이, 유기 박막 태양 전지에서는 셀 구성의 고안이나 p재료와 n재료의 모폴로지 검토에 의해 변환 효율의 향상을 가져왔지만, 실리콘 등으로 대표되는 무기 태양 전지에 비하여 실용에 이바지하기 위해서는 광전 변환 효율의 개량이 최대의 과제로 되어 있다.
일반적으로 유기 박막 태양 전지의 동작 과정은, (1) 광 흡수 및 여기자 생성, (2) 여기자 확산, (3) 전하 분리, (4) 캐리어 이동, (5) 기전력 발생의 소(素)과정으로 이루어져 있고, 유기 박막 태양 전지의 고효율화에는, 이들 소과정을 효율화하는 것이 중요하다.
p층, n층, i층 등의 전하 발생층 내에서 생긴 전하를 효과적으로 각 전극에서 취출하고, 광전 변환 효율을 향상시키는 기술로서, 예컨대 특허문헌 1에서는, FET법으로 측정한 전하 이동도가 0.005(cm2/V·s) 이상인 유기 반도체 화합물을 이용하는 것이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 에너지 이동층을 구비하고, 전하 발생층에 여기 에너지를 이동시킴으로써 광전 변환 효율의 향상을 도모하는 소자가 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 전극과 유기 전하 발생층 사이에 정공 블록킹층이나 전자 블록킹층을 배치함으로써 광전 변환 효율이 향상된 소자가 제안되어 있다.
그러나, 어느 기술도 고변환 효율을 실현하는 소자의 설계 지침을 나타내는 것이라고는 말할 수 없는 실정이다.
국제공개 제2007/015503호 팜플렛 일본 특허공개 제2007-134444호 공보 일본 특허공개 제2007-88033호 공보
본 발명의 목적은, 변환 효율이 높은 유기 박막 태양 전지를 제공하는 것이다.
전술한 유기 박막 태양 전지의 소과정으로부터 이해되는 것과 같이, 전하 수송은 광전 변환 효율의 향상에 중요한 인자이다. 여기서, 본 발명자들은 유기 박막 태양 전지에서의 전하 수송이라는 관점에서 캐리어 이동도를 생각한 경우, 실제로 유기 박막 태양 전지가 작동하는 저전계 강도에서의 캐리어 이동도를 고려하는 것이 중요하다고 생각했다.
예컨대, 특허문헌 1에서는 FET법에 의해 측정된 캐리어 이동도를 고려하고 있지만, 본 방법으로 측정한 캐리어 이동도는, 기판 상에 성막된 유기 반도체층에서의 소스·드레인 전극 사이를 이동하는, 즉, 기판에 대하여 평행 방향인 전하 수송 능력을 나타내는 특성값이다. 또한, 측정에 있어서, 전극 사이에 걸린 인가 전압, 즉, 전계 강도가 높은 상태에서의 캐리어 이동도를 산출하고 있다. 그 때문에, 유기 박막 태양 전지에서 문제가 되는, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 유기 화합물층에서 기판 수직 방향의 캐리어 이동도와는 직접적으로 대비될 수가 없다. 그 결과, FET법에 의해 측정된 캐리어 이동도가 높은, 즉, 전계 강도가 높은 상태에서의 캐리어 이동도가 높은 화합물을 이용하여도, 유기 박막 태양 전지의 변환 효율이 그다지 향상되지 않는 경우가 있었다.
이와 같이, 종래, 유기 박막 태양 전지가 작동하는 상태인 전계가 인가되어 있지 않은 상태, 즉, 전계 강도 0에서의 각 화합물의 캐리어 이동도에 착안한 소자 설계는 이루어져 있지 않았던 것이 현상황이다.
본 발명자들은, 상기의 지견에 기초하여 예의 검토한 결과, 캐리어 이동도로서, FET법과 같이 기판에 평행 방향인 전하 수송이 아니라, 유기 박막 태양 전지의 구조인 광전 변환층이 전극 사이에 샌드위치된, 기판에 수직 방향인 전하 수송이 중요하며, 또한, 유기 박막 태양 전지의 전극과 전하 발생층 사이에 전하 수송층을 설치하고, 전하 수송층으로서, 전계 강도 0(0V/cm)에서의 캐리어 이동도가 큰 화합물을 이용함으로써, 높은 변환 효율을 나타내는 유기 박막 태양 전지가 수득된다는 것을 발견해 내어, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명에 의하면, 이하의 유기 박막 태양 전지 등이 제공된다.
1. 양극, 전하 발생층 및 음극을 이 순서로 적층하여 갖고,
상기 양극과 전하 발생층 사이, 및 상기 음극과 전하 발생층 사이의 적어도 한쪽에, 전계 강도 0V/cm에서의 캐리어 이동도가 1×10-9cm2/Vs 이상인 전하 수송층을 갖는 유기 박막 태양 전지.
2. 상기 전하 수송층이, 그의 주된 수송 전하와 역인 전하의 수송을 블록킹하는 기능을 갖는, 1에 기재된 유기 박막 태양 전지.
3. 상기 전하 발생층이 착체를 함유하는, 1 또는 2에 기재된 유기 박막 태양 전지.
4. 상기 착체가 프탈로사이아닌 착체인, 3에 기재된 유기 박막 태양 전지.
5. 상기 착체가 나프탈로사이아닌 착체인, 3에 기재된 유기 박막 태양 전지.
6. 상기 전하 발생층이 풀러렌 또는 풀러렌 유도체를 함유하는, 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 유기 박막 태양 전지.
7. 상기 양극과 전하 발생층 사이의 전하 수송층의 이온화 포텐셜이 5.2 내지 5.8eV인, 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 유기 박막 태양 전지.
8. 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 유기 박막 태양 전지를 사용한 유기 박막 태양 전지 모듈.
본 발명에 의하면, 변환 효율이 높은 유기 박막 태양 전지가 수득된다.
본 발명은, 유기 박막 태양 전지의 실제 작동 상황에 적합한 전계 강도에서의 전하 수송능이 높은 화합물을 선택하는 것을 가능하게 하는 것이며, 고효율인 유기 박막 태양 전지의 설계에 크게 공헌할 수 있다.
도 1은 실시예 화합물의 전계 강도(E)의 평방근(√E)과 캐리어 이동도(μ)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예 화합물의 발광 스펙트럼 또는 흡수 스펙트럼이다.
본 발명의 유기 박막 태양 전지는, 양극, 전하(캐리어) 발생층 및 음극을 이 순서로 적층하여 갖는다. 그리고, 양극과 전하 발생층 사이, 및 음극과 전하 발생층 사이의 적어도 한쪽에, 전계 강도 0V/cm에서의 캐리어 이동도(이하, E0에서의 캐리어 이동도라고 하는 경우가 있다)가 1×10-9cm2/Vs 이상인 전하 수송층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 전하 수송층의 캐리어 이동도는 임피던스 분광(Impedance Spectroscopy: IS)법을 이용하여 측정한다. IS법의 측정에는, 임피던스 애널라이저, 예컨대 Agilent사제의 4294A 등을 사용한다. 한편, 측정 기기는 제한되는 것은 아니며, 그 밖의 측정 기기로서는, 솔라트론사의 1260형 주파수 응답 애널라이저 및 1296형 유전율 측정 인터페이스 등을 들 수 있다. 측정에 있어서는, 소정의 직류의 인가 전압에 대하여, 50mV의 교류(주파수 범위는 100 내지 1MHz)를 중첩한다.
임피던스 애널라이저에서는, 측정 시료(전하 수송층을 구성하는 화합물)에 미소 정현파 전압 신호[V = V0exp(iωt)]를 주고, 응답 전류 신호[I = I0exp{i(ωt+φ)}]의 전류 진폭과 위상차로부터, 시료의 임피던스(Z = V/I) 및 캐패시턴스를 측정할 수 있다.
시료의 임피던스, 캐패시턴스 및 등가 회로로부터, 어드미턴스와 서셉턴스를 구하여, 캐리어 이동도를 산출한다.
IS법의 해석에서는, 인가 전압 신호의 주파수를 파라미터로 하여, 수득된 임피던스를 복소 평면 상에 표시한 것(Cole-Cole 플롯)의 궤적으로부터 소자의 등가 회로를 추정하고, 그 등가 회로로부터 계산한 Cole-Cole 플롯의 궤적과 측정 데이타를 일치시켜 등가 회로를 결정하는 것이 일반적이다.
IS법에서, 전자 및 정공의 어느 한쪽만이 주입되어 있는 단일 전하 주입 모델에 있어서는, 등가 회로가 R-C(저항-정전 용량) 병렬 회로가 되는 것이 알려져 있다. 구체적으로, 캐리어 이동도의 해석에는, 하기 수학식 1 내지 3에 나타내는 전류의 식, 포아송의 식 및 전류 연속의 식을 이용한다.
[수학식 1]
Figure pct00001
[수학식 2]
Figure pct00002
[수학식 3]
Figure pct00003
상기 수학식에서, q는 전하량, μ은 이동도, ε는 유전율이다.
미소 신호(미소 전류 신호 및 미소 전압 신호)의 해석에 있어서, 전류 밀도 J, 전계 E 및 캐리어 밀도 ρ는 하기 수학식 4로 주어진다.
[수학식 4]
Figure pct00004
상기 수학식을 일차의 미소항까지로 근사하면, 미소 전류 신호는 하기 수학식 5로 주어진다.
[수학식 5]
Figure pct00005
수학식 5를 푸리에 변환하면, 하기 수학식 6이 된다.
[수학식 6]
Figure pct00006
여기서, 직류 성분만을 생각하면, 수학식 7, 8이 수득된다.
[수학식 7]
Figure pct00007
[수학식 8]
Figure pct00008
상기 수학식에서, d는 거리(막 두께)를 나타낸다.
상기 수학식 7, 8을 수학식 6에 대입하면, 하기 수학식 9가 수득된다.
[수학식 9]
Figure pct00009
수학식 9를 E1(x, ω)에 대하여 풀면 하기 수학식 10이 수득된다.
[수학식 10]
Figure pct00010
이상으로부터, 미소 전압 신호는 하기 수학식 11로 표시된다.
[수학식 11]
Figure pct00011
수학식 11에서, θ=ωtt라고 하면, 미소 신호에 대한 어드미턴스는 Y1 = J1/V1이기 때문에, 하기 수학식 12가 수득된다.
[수학식 12]
Figure pct00012
수학식 12로부터, 컨덕턴스 G1과 서셉턴스 B1은, 하기 수학식 14 및 15로 표시된다.
[수학식 13]
Figure pct00013
[수학식 14]
Figure pct00014
[수학식 15]
Figure pct00015
상기 수학식으로부터, 전자 및 정공의 어느 한쪽만이 주입되어 있는 단일 전하 주입 모델의 경우, 등가 회로가 R-C 병렬 회로가 된다는 것을 알 수 있다.
상기 계산에 의해, 시료의 측정으로부터 수득되는 임피던스 및 캐패시턴스로부터, 어드미턴스를 구하고, 실수부 성분인 컨덕턴스와 허수부 성분인 서셉턴스를 구한다.
캐리어 이동도는, 주행 시간 효과(transit-time effect)에 의한 어드미턴스의 허수 성분인 서셉턴스 B의 변화량(△B)에 보이는 극대값으로부터 구할 수 있다.
여기서, 주행 시간 효과에 대하여 설명한다. 캐패시턴스의 주파수 특성으로부터, 고주파 수역으로부터 저주파 수역을 향하여, 캐패시턴스가 감소한다. 이것은, 미소 전압 신호에 의해 주입된 캐리어에 의한 공간 전하가 미소 교류 전압에 완전하게는 추종할 수 없어, 전류에 위상 지연이 생기기 때문이다. 고주파 수역에서는, 주입 캐리어는 교류 전계에 추종할 수 없어, 1/2주기의 사이에 대향 전극에 도달할 수 없기 때문에, 기하 용량이 측정된다. 이것을 주행 시간 효과라고 한다.
주행 시간 효과에 의한 서셉턴스의 극대값으로부터 캐리어 이동도를 평가하는 방법은, 일반적으로 (-△B법)으로서 보고되어 있다(PHYSICAL REVIEW B 63 125328(2001) 등을 참조.).
전자 및 정공의 어느 한쪽만이 주입되어 있는 단일 전하 주입 모델에 있어서, 하기 수학식 16으로 표시되는 주파수 특성에서는, 가장 저주파수측에서, -△B가 극대가 되는 주파수와 주행 시간 사이에, 하기 수학식 17로 표시되는 관계가 있다.
[수학식 16]
Figure pct00016
[수학식 17]
Figure pct00017
상기 수학식에서, C1은 캐패시턴스, Cgeo는 기하 용량, f는 피크 주파수이다.
따라서, 임피던스 측정 결과를 기초로 하여, 필요한 어드미턴스나 서셉턴스를 산출할 수 있고, -△B법을 이용하여, 주행 시간, 즉, 캐리어 이동도를 산출할 수 있다.
한편, 전계 강도(E)는, 인가 전압(V)이 막 두께 방향으로 균일하게 걸린다고 가정하여, 시료막 두께(d: 센티미터)로부터, E = V/d에 의해 구할 수 있다.
상기의 방법에 의해, 복수의 전계 강도에 대하여 캐리어 이동도를 구하고, 이 결과로부터 전계 강도와 캐리어 이동도의 관계식을 도출한다. 이 관계식으로부터, E0(전계 강도 0V/cm)에서의 캐리어 이동도를 산출한다. 한편, 통상, 전계 강도 E의 평방근(√E)에 대하여 캐리어 이동도는 직선적으로 변화된다(실시예에서 설명하는 도 1 참조).
본원에서는, 전계 강도 1×104V/cm 내지 1×107V/cm 정도의 범위에서, 캐리어 이동도를 복수점 구하고, 그 결과로부터 전계 강도 0V/cm에서의 캐리어 이동도를 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 E0에서의 캐리어 이동도의 측정 결과로부터, 전계 강도가 높은 영역, 예컨대 1×104 내지 1×107V/cm와 같이, 강한 외부 전압을 인가한 상태의 캐리어 이동도가 높다고 하여도, E0에서의 캐리어 이동도가 낮은 경우가 있다는 것을 알 수 있었다. 즉, 종래의 캐리어 이동도의 측정으로 수득된 결과에서, 단순히 어떤 한 점의 전계 강도가 높은 영역에서 높은 캐리어 이동도를 나타내는 재료가, 유기 박막 태양 전지에 관해서는, 반드시 적절하지는 않다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 특허문헌 1과 같이 FET법에서 기판에 대하여 평행 방향인 전하 수송이며, 또한, 전계 강도가 높은 영역에서 측정한 캐리어 이동도에 기초하여 재료를 선택하는 것은, 유기 박막 태양 전지에 관하여, 반드시 적절하지는 않다. 즉, E0에서의 캐리어 이동도가 낮은 경우, 그 재료는 유기 박막 태양 전지에서 유용하지 않다.
본 발명에서, 전하 수송층의 E0에서의 캐리어 이동도는 1×10-9cm2/Vs 이상으로 한다. 이에 의해, 유기 박막 태양 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 전하 수송층의 E0에서의 캐리어 이동도는 1×10-8cm2/Vs 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상한은 특별히 없지만, 현실적으로는, 1×102cm2/Vs 정도이다.
본 발명의 전하 수송층으로서는, 높은 전계 강도를 인가한 상태의 캐리어 이동도가 높고, 또한, 전계 강도에 대한 캐리어 이동도 변화가 작아, E0에서의 캐리어 이동도가 1×10-9(cm2/Vs) 이상인 것이 특히 바람직하다.
한편, 전하 수송층의 캐리어 이동도를 측정하는 방법으로서는, 전술한 IS법 외에, Time-of-flight(TOF)법, Dark injection(DI) transient법, FET법, 공간 전하 제한 전류(Space-charge-limited-current: SCLC)의 I-V 특성으로부터 구하는 방법 등이 있다. 그러나 TOF법, DI법은, 캐리어 주행 시간을 양호한 S/N비 하에서 측정하기 때문에, 실제의 유기 박막 태양 전지의 유기층의 막 두께가 수십 나노미터 정도인 데 대하여, 꽤 두꺼운 막 두께, 예컨대 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 시료가 필요해진다. 이는, 유기 박막 태양 전지의 실제의 막 두께에 비하여, 수준이 다르기 때문에, 그다지 비교해서는 안 되는 값이다. 또한, FET법에서는, 기판에 대하여 평행 방향인 전하 수송에 관한 캐리어 이동도를 나타내고 있고, 이는, 유기 박막 태양 전지에 요구되는 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 전하 발생층에서의 기판 수직 방향의 캐리어 이동도와는 직접적으로 논의될 수 없는 특성값이다. SCLC법에서는, 캐리어 이동도의 전계 의존성이 수득되지 않는다는 등의 결점이 있다. 따라서, 이들의 측정 방법에서 구한 캐리어 이동도는, 본 발명에 채용할 수 없다.
본 발명의 전하 수송층으로서 사용할 수 있는 화합물은, 전술한 E0에서의 캐리어 이동도가 1×10-9(cm2/Vs) 이상이면, 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 증착법에서 전하 수송층을 형성하는 경우에는, 폴리머나 고분자량의 화합물은 바람직하지 못하다. 화합물의 구체예를 이하에 나타낸다.
Figure pct00018
본 발명에서는, 전하 수송층이 그의 주된 수송 전하와 역인 전하의 수송을 블록킹하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 전하 발생층에서 생긴 정공을 양극으로 효율적으로 이동시키기 위해서, 양극과 전하 발생층 사이에 있는 전하 수송층(정공 수송층)은, 양극측으로의 전자의 이동을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 음극과 전하 발생층 사이에 있는 전하 수송층(전자 수송층)은, 전하 발생층에서 생긴 전자를 음극으로 효율적으로 이동시키기 위해서, 음극측으로의 정공의 이동을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 전하의 수송을 블록킹하는 기능을 갖지 않는 경우, 예컨대 양극측에 있어서, 양극과 전하 발생층 사이에 있는 전하 수송층(정공 수송층)에서, 양극측으로의 정공과 전자의 이동이 일어남으로써, 정공과 전자의 재결합에 의한 실활이 일어난다. 마찬가지로 음극측에서, 음극과 전하 발생층 사이에 있는 전하 수송층(전자 수송층)에서 음극측으로의 전자와 정공의 이동이 일어남으로써, 정공과 전자의 재결합에 의한 실활이 일어난다고 생각된다. 따라서, 전하 수송층이 그의 주된 수송 전하와 역인 전하의 수송을 블록킹하는 기능을 가짐으로써 정공과 전자에 재결합에 의한 실활을 억제시킬 수 있어, 효율적으로 전하를 각 전극으로 취출하는 것이 가능해진다.
예컨대, 정공 수송층에서 역 전하인 전자의 수송을 블록킹하기 위해서는, 정공 수송층의 어피니티 레벨(affinity level)(AfH)을 전하 발생층의 어피니티 레벨(AfG)보다 작게 하면 좋다. 양 어피니티 레벨의 차이(△Af = AfG-AfH)는 0.3eV 이상인 것이 바람직하고, 특히 0.5eV 이상인 것이 바람직하다.
마찬가지로, 전자 수송층에서 역 전하인 정공의 수송을 블록킹하기 위해서는, 전자 수송층의 이온화 포텐셜(IpE)을 전하 발생층의 이온화 포텐셜(IpG)보다 크게 하면 좋다.
양극과 전하 발생층 사이의 전하 수송층, 즉, 정공 수송층의 이온화 포텐셜(IpH)은 5.2 내지 5.8eV인 것이 바람직하다. 이에 의해, 전하 발생층의 n재료의 어피니티 레벨과의 에너지 갭이 충분히 커지고, 유기 박막 태양 전지의 개방단 전압(Voc)을 높게 하는 것이 가능해지기 때문에, 유기 박막 태양 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 정공 수송층에는 에너지 갭(이온화 포텐셜과 어피니티 레벨의 차이)이 큰 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전지 외부에서의 광을 흡수함이 없이 전하 발생층까지 도입할 수 있다. 에너지 갭은 2.2eV 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 박막 태양 전지에 있어서, 전술한 전하 수송층의 다른 구성 부재는, 특별히 제한은 없고, 본 기술분야에서 공지된 것이 사용될 수 있다.
유기 박막 태양 전지의 층 구성의 예를 이하에 나타낸다. 한편, 기판은 생략되어 있지만, 양극측 및 음극측의 어느 한쪽 또는 양측에 형성할 수 있다.
(1) 양극/전하 수송층/i층(p재료와 n재료의 혼합층)/음극
(2) 양극/i층/전하 수송층/음극
(3) 양극/전하 수송층/i층/전하 수송층/음극
(4) 양극/전하 수송층/p층/n층/음극
(5) 양극/p층/n층/전하 수송층/음극
(6) 양극/전하 수송층/p층/n층/전하 수송층/음극
(7) 양극/전하 수송층/p층/n층/버퍼층/음극
(8) 양극/버퍼층/전하 수송층/p층/n층/버퍼층/음극
(9) 양극/버퍼층/전하 수송층/p층/i층/n층/버퍼층/음극
(10) 양극/버퍼층/전하 수송층/p층/n층/버퍼층/중간 전극/버퍼층/전하 수송층/p층/n층/버퍼층/음극
(11) 양극/버퍼층/전하 수송층/p층/i층/n층/버퍼층/중간 전극/버퍼층/전하 수송층/p층/i층/n층/버퍼층/음전극
본 발명에서는, 광의 도입 방향에 대하여 전하 발생층의 바로 앞에 있는 층(예컨대, 버퍼층이나 전하 수송층 등)이, 광 흡수하여 수득한 여기 에너지를, 전하 발생층으로 에너지 이동시켜도 좋다. 또한, 광의 일부를 파장 변환하여, 전하 발생층의 광 흡수 영역의 광량을 증가시키도록 구성하여도 좋다. 즉, 버퍼층이나 전하 수송층으로부터 전하 발생층으로 에너지 이동시켜도 좋다. 이에 의해, 전하 발생층이 감광(感光)하지 않는 영역의 광을 유효하게 이용할 수 있게 되기 때문에, 유기 박막 태양 전지의 변환 효율이 향상된다.
상기의 에너지 이동에는, 에너지 이동하는 층의 규격화된 발광 스펙트럼이, 그 에너지 이동하는 층으로부터 에너지를 받는 층의 규격화된 흡수 스펙트럼과 겹쳐 있을 것이 필요하다.
양호한 에너지 이동을 생기게 하기 위해서는, 에너지 이동하는 층의 규격화된 발광 스펙트럼이, 그 에너지 이동층으로부터 에너지를 받는 층의 규격화된 흡수 스펙트럼과 면적으로 10% 이상 겹쳐 있는 것이 바람직하다. 여기서, 규격화는, 최대의 피크 강도에 기초하여 행해지는 규격화이다.
상기 조건을 만족시킴으로써, 에너지 이동하는 층에서의 광 흡수에 의해서 발생한 여기자는, 포스터(Foerster)형의 에너지 이동에 의해서 인접하는 층으로 이동한다.
이하, 유기 박막 태양 전지의 각 구성 부재의 예에 대하여 설명한다.
1. 양극, 음극
양극 및 음극의 재료는 특별히 제한은 없고, 공지된 도전성 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 양극으로서는, 주석 도핑 산화인듐(ITO), 불소 도핑 산화주석(FTO), 금(Au), 오스뮴(Os), 팔라듐(Pd) 등의 금속이 사용될 수 있고, 음극으로서는, 은(Ag), 알루미늄(Al), 인듐(In), 칼슘(Ca), 백금(Pt), 리튬(Li) 등의 금속이나 Mg:Ag, Mg:In이나 Al:Li 등의 2성분 금속계, 또한 양극의 예시 재료가 사용될 수 있다.
한편, 고효율의 광전 변환 특성을 수득하기 위해서는, 유기 박막 태양 전지의 적어도 한쪽의 면은 태양광 스펙트럼에 있어서 충분히 투명하게 하는 것이 바람직하다. 투명 전극은, 공지된 도전성 재료를 사용하여, 증착이나 스퍼터링 등의 방법으로 소정의 투광성이 확보되도록 형성한다. 수광(受光)면의 전극의 광 투과율은 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 전극 구성의 바람직한 구성에는, 전극부의 한쪽이 일함수가 큰 금속을 포함하고, 다른 쪽은 일함수가 작은 금속을 포함한다.
2. 전하 발생층
전하 발생층은, 광을 흡수하여 전하(정공 및 전자)를 발생시키는 층이며, 전자 공여성인 p재료로 이루어지는 층(p층), 전자 수용성인 n재료로 이루어지는 n층, 또는 p재료와 n재료의 혼합층(i층)의 어느 것이다. i층을 단독으로 또는 이들의 층을 조합시켜 전하 발생층으로 한다.
p재료는 특별히 한정되지 않지만, 정공 수용체로서의 기능을 갖는 화합물이 바람직하고, 정공의 이동도가 높은 재료가 바람직하다.
예컨대, N,N'-비스(3-톨릴)-N,N'-다이페닐벤다이진(mTPD), N,N'-다이나프틸-N,N'-다이페닐벤다이진(NPD), 4,4',4"-트리스(페닐-3-톨릴아미노)트라이페닐아민(MTDATA) 등으로 대표되는 아민 화합물, 프탈로사이아닌(Pc), 구리프탈로사이아닌(CuPc), 아연프탈로사이아닌(ZnPc), 타이탄일프탈로사이아닌(TiOPc), 붕소프탈로사이아닌(SubPc) 등의 프탈로사이아닌 착체, 나프탈로사이아닌 착체, 벤조포피린(BP), 옥타에틸포피린(OEP), 백금옥타에틸포피린(PtOEP), 아연테트라페닐포피린(ZnTPP) 등으로 대표되는 포피린 착체를 들 수 있다.
또한, 용액에 의한 도포 프로세스를 이용하는 고분자 화합물이면, 메톡시에틸헥실옥시페닐렌바이닐렌(MEHPPV), 폴리헥실싸이오펜(P3HT), 사이클로펜타다이싸이오펜-벤조싸이아다이아졸(PCPDTBT) 등의 주쇄형 공액 고분자류, 폴리바이닐카바졸 등으로 대표되는 측쇄형 고분자류 등을 들 수 있다.
상기의 p재료 중, 본 발명에서는 착체가 바람직하고, 특히, 프탈로사이아닌 착체 또는 나프탈로사이아닌 착체가 바람직하다.
프탈로사이아닌 착체류는, 대표적인 색소 안료의 하나인 프탈로사이아닌 블루로 알려진 것과 같이, 견고한 골격이며 광이나 열에 대한 내후성, 내열성이 우수하다. 전하 발생층으로서, 양호한 광 흡수에 의해 전하를 생성하는 것이 가능하고, 또한, 내구성도 우수한 재료이기 때문이다.
착체의 중심 금속은 특별히 한정되는 것은 없고, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 구리(Cu), 실리콘(Si), 팔라듐(Pd), 타이타늄(Ti), 타이탄일(TiO) 또는 바나듐(V), 바나딜(VO) 등의 금속 원자 또는 옥소메탈 원자이어도 좋다.
나프탈로사이아닌 착체로서는, 하기 화합물이 바람직하다.
Figure pct00019
바람직한 p재료로서는, 상기 프탈로사이아닌 착체 및 나프탈로사이아닌 착체의 외에, π 공액계 화합물, 스쿠아릴륨 색소계 화합물, Bodipy계 화합물, 다이피린계 화합물을 들 수 있다.
p재료인 π 공액계 화합물로서는, 예컨대 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00020
p재료인 스쿠아릴륨 색소계 화합물로서는, 예컨대 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00021
p재료인 Bodipy계 화합물로서는, 예컨대 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00022
p재료인 다이피린계 화합물로서는, 예컨대 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00023
p재료의 이온화 포텐셜(IpH)은 5.2 내지 5.8eV인 것이 바람직하다. 이에 의해, 전하 발생층의 n재료의 어피니티 레벨과의 에너지 갭이 충분히 커져, 유기 박막 태양 전지의 개방단 전압(Voc)을 높게 하는 것이 가능해지기 때문에, 유기 박막 태양 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
n재료는 특별히 한정되지 않지만, 정공 공여체로서의 기능을 갖는 화합물이 바람직하고, 전자의 이동도가 높은 재료가 바람직하다.
예컨대, 유기 화합물이면, C60, C70 등의 풀러렌 유도체, 카본 나노튜브, 페릴렌 유도체, 다환 퀴논, 퀴나크리돈 등, 고분자계에서는 CN-폴리(페닐렌-바이닐렌), MEH-CN-PPV, -CN기 또는 CF3기 함유 폴리머, 폴리(플루오렌) 유도체 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 어피니티 레벨(전자 친화력)이 작은 재료가 바람직하다. 어피니티 레벨이 작은 재료를 n층으로서 조합함으로써 충분한 개방단 전압을 실현할 수 있다.
본 발명에서는, 변환 효율의 점에서 풀러렌 또는 풀러렌 유도체가 바람직하다.
무기 화합물이면, n형 특성의 무기 반도체 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는, n-Si, GaAs, CdS, PbS, CdSe, InP, Nb2O5, WO3, Fe2O3 등의 도핑 반도체 및 화합물 반도체, 및 2산화타이타늄(TiO2), 1산화타이타늄(TiO), 3산화2타이타늄(Ti2O3) 등의 산화타이타늄, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 등의 도전성 산화물을 들 수 있다. 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 이용하여도 좋다. 변환 효율의 점에서 바람직하게는, 산화타이타늄, 특히 바람직하게는 2산화타이타늄을 이용한다.
3. 버퍼층
일반적으로, 유기 박막 태양 전지는 총 막 두께가 얇은 것이 많고, 그 때문에 양극과 음극이 단락하여, 셀 제작의 수율이 저하되는 경우가 많다. 이러한 경우에는, 전극에 접하여 버퍼층을 적층함으로써 이를 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 발생된 전류를 효율좋게 외부로 취출하기 위해서도 버퍼층을 설치하는 쪽이 바람직하다.
버퍼층으로 바람직한 화합물로서는, 예컨대 저분자 화합물이면 하기에 나타내는 NTCDA로 대표되는 방향족 환상 산 무수물 등을 들 수 있고, 고분자 화합물이면 폴리(3,4-에틸렌다이옥시)싸이오펜:폴리스타이렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린:캄포설폰산(PANI:CSA) 등으로 대표되는 공지된 도전성 고분자 등을 들 수 있다.
Figure pct00024
버퍼층에는, 여기자가 전극까지 확산되어 실활해 버리는 것을 방지하는 역할을 갖게 하는 것도 가능하다. 이와 같이 여기자 저지층으로서 버퍼층을 삽입하는 것은, 고효율화를 위해 유효하다. 여기자 저지층은 양극측, 음극측의 어느 것에도 삽입할 수 있고, 양쪽 동시에 삽입하는 것도 가능하다.
이 경우, 여기자 저지층으로서 바람직한 재료로서는, 예컨대 유기 EL 소자 용도로 공지된 정공 장벽층용 재료 또는 전자 장벽층용 재료 등을 들 수 있다. 정공 장벽층으로서 바람직한 재료는, 이온화 포텐셜이 충분히 큰 화합물이며, 전자 장벽층으로서 바람직한 재료는, 전자 친화력이 충분히 작은 화합물이다. 구체적으로는 유기 EL 용도로 공지된 재료인 바쏘쿠프로인(BCP), 바쏘페난트롤린(BPhen) 등이 음극측의 정공 장벽층 재료로서 들 수 있다.
Figure pct00025
또한, 버퍼층에는, 상기 n재료로서 예시된 무기 반도체 화합물을 이용하여도 좋다. 또한, p형 무기 반도체 화합물로서는 CdTe, p-Si, SiC, GaAs, WO3 등을 이용할 수 있다.
4. 기판
기판은 기계적, 열적 강도를 갖고, 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 유리 기판 및 투명성 수지 필름이 있다.
투명성 수지 필름으로서는, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산바이닐 공중합체, 에틸렌-바이닐알코올 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화바이닐, 폴리바이닐알코올, 폴리바이닐뷰티랄, 나일론, 폴리에터에터케톤, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬바이닐에터 공중합체, 폴리바이닐플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트라이플루오로에틸렌, 폴리바이닐리덴플루오라이드, 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에터이미드, 폴리이미드, 폴리프로필렌 등을 들 수 있다.
5. 중간 전극
적층형 유기 박막 태양 전지(탠덤 셀)에 있어서는, 중간 전극의 설치에 의해서, 전자-정공 재결합존을 형성함으로써 적층형 소자의 개개의 광전 변환 유닛을 분리할 수 있다. 이 층은 전방의 광전 변환 유닛(프론트 셀(front cell))의 n층과 후방의 광전 변환 유닛(백 셀(back cell))의 p층 사이의 역 헤테로 접합의 형성을 방지하는 역할을 한다. 개개의 광전 변환 유닛 사이의 층은, 전방의 광전 변환 유닛으로부터 들어가는 전자와 후방의 광전 변환 유닛으로부터의 정공이 재결합하는 존을 제공한다. 전방의 광전 변환 유닛으로부터 들어가는 전자와 후방의 광전 변환 유닛으로부터의 정공의 효율적인 재결합은, 광 야기 전류를 적층형 소자로 일으키고자 하는 경우에 필요하다.
중간 전극에 의한 전자-정공 재결합존을 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 상기 양극 및 음극을 형성하는 재료를 이용할 수 있다. 바람직하게는, 중간 전극에 의한 전자-정공 재결합존은 얇은 금속층을 포함한다. 금속층은, 광이 후방의 (복수의) 광전 변환 유닛에 도달할 수 있도록, 충분히 얇고 반투명이 아니면 안된다.
이 목적을 위하여, 금속층의 두께는 약 20Å보다 얇은 것이 바람직하다. 금속막이 약 5Å 정도의 두께이면 특히 바람직하다. 이들의 매우 얇은 금속막(~5Å)은 연속막이 아니며, 오히려 고립된 금속 나노 입자로 이루어진다고 생각되고 있다. 놀랍게도, 이 매우 얇은 금속층은 연속은 아니지만, 그것은 여전히 전자-정공 재결합층으로서 유효하다. 이 층에 이용되는 바람직한 금속에는, Ag, Li, LiF, Al, Ti 및 Sn이 포함된다. 은이 이 층에 특히 바람직한 금속이다. 또한, 예컨대 MoO3과의 합금으로서도 좋다.
본 발명의 유기 박막 태양 전지의 각 층의 형성에는, 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마, 이온 플레이팅 등의 건식 성막법이나 스핀 코팅, 딥 코팅, 캐스팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 잉크 젯 등의 습식 성막법을 적용할 수 있다. 상기 어느 성막 프로세스, 또는 조합을 적용할 수 있지만, 유기 박막은 수분·산소의 영향을 받기 때문에, 보다 바람직하게는 성막 프로세스가 통일되어 있는 것이 바람직하다.
각 층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 적절한 막 두께로 설정한다. 일반적으로 유기 박막의 여기자 확산 길이는 짧다는 것이 알려져 있기 때문에, 막 두께가 지나치게 두꺼우면 여기자가 헤테로 계면에 도달하기 전에 실활해 버리기 때문에 광전 변환 효율이 낮아진다. 막 두께가 지나치게 얇으면 핀홀 등이 발생해 버리기 때문에, 충분한 다이오드 특성이 수득되지 않기 때문에, 변환 효율이 저하된다. 통상의 막 두께는 1nm 내지 10㎛의 범위가 적합하지만, 3nm 내지 0.2㎛의 범위가 더욱 바람직하다.
건식 성막법의 경우, 공지된 저항 가열법이 바람직하고, 혼합층의 형성에는, 예컨대 복수의 증발원으로부터의 동시 증착에 의한 성막 방법이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 성막 시에 기판 온도를 제어한다.
습식 성막법의 경우, 각 층을 형성하는 재료를, 적절한 용매에 용해 또는 분산시켜 유기 용액을 조제하여, 박막을 형성하지만, 임의의 용매를 사용할 수 있다. 예컨대, 다이클로로메테인, 다이클로로에테인, 클로로폼, 4염화탄소, 테트라클로로에테인, 트라이클로로에테인, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 클로로톨루엔 등의 할로젠계 탄화수소계 용매나, 다이뷰틸에터, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인, 아니솔 등의 에터계 용매, 메탄올이나 에탄올, 프로판올, 뷰탄올, 펜탄올, 헥산올, 사이클로헥산올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 등의 알코올계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 헥세인, 옥테인, 데케인, 테트랄린 등의 탄화수소계 용매, 아세트산에틸, 아세트산뷰틸, 아세트산아밀 등의 에스터계 용매 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄화수소계 용매 또는 에터계 용매가 바람직하다. 또, 이들 용매는 단독으로 사용하여도 복수 혼합하여 이용하여도 좋다. 한편, 사용 가능한 용매는, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또, 습식 성막에 의해 형성한 박막 중의 용매 제거를 위해 적절한 온도에 의한 가열을 포함한다.
본 발명에서는, 유기 박막 태양 전지의 어느 유기 박막층에서도, 성막성 향상, 막의 핀홀 방지 등을 위해 적절한 수지나 첨가제를 사용하여도 좋다. 사용이 가능한 수지로서는, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리알릴레이트, 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 셀룰로스 등의 절연성 수지 및 그들의 공중합체, 폴리-N-바이닐카바졸, 폴리실레인 등의 광 전도성 수지, 폴리싸이오펜, 폴리피롤 등의 도전성 수지를 들 수 있다.
또한, 첨가제로서는, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 가소제 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 박막 태양 전지는, 변환 효율이 높기 때문에, 경량, 가요성이라고 하는 유기 태양 전지의 본래의 특성으로부터 오는 휴대 전화, 모바일 전자 기기 용도, 또는 조밀하고 수납하기 쉬운 비상용 전원으로서 사용되는 유기 박막 태양 전지 모듈에 적합하다.
실시예
[전하 수송층에 사용하는 캐리어 이동도의 측정]
본원 실시예 및 비교예에서 사용하는 하기 화합물 A 내지 E의 전계 강도 0에서의 캐리어 이동도를, 이하의 순서에 의해 측정했다.
Figure pct00026
(1) 측정 시료의 제작
25mm×75mm×0.7mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 하부 전극인 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 100nm의 화합물 A를 저항 가열 증착에 의해, 1Å/s로 성막했다. 계속하여 그 위에, 대향 전극으로서 금속 Al을 막 두께 80nm 증착시켜, 단전하 소자를 제작했다. 소자 면적은 0.5cm2였다.
(2) 캐리어 이동도의 측정
임피던스 애널라이저(Agilent-4294A)를 이용하여, 각 화합물의 임피던스 및 캐패시턴스를 측정하고, 이들의 값으로부터 어드미턴스를 구함으로써, 그의 실수부 성분인 컨덕턴스와 허수부 성분인 서셉턴스를 구하여, 주행 시간 효과에 의한 서셉턴스의 극대값로부터 캐리어 이동도를 산출(-△B법)했다.
상기 (1)에서 제작한 시료(단전하 소자)에의 인가 전압은 직류 전압(-1~+6V)에 50mV의 교류를 중첩한 것으로 하고, 주파수 범위는 100Hz 내지 1MHz로 했다.
전계 강도(E)의 평방근(√E)에 대한 캐리어 이동도(μ)를 도 1에 나타낸다. 한편, 도 1에서, 「1.E-XX」는 「1.0×10- xx」를 의미한다.
도 1과 같이, 전계 강도의 평방근(√E)에 대한 캐리어 이동도를 플롯하고, 각 점을 최소 자승법으로 피팅하고, 0 전계로 외삽하여, E0에서의 캐리어 이동도를 구했다. 측정 범위로서, 전계 강도의 평방근(√E)이 250 내지 700(V/cm)1/2에서, 인가 전압의 스텝으로서 0.25(V) 간격으로 수득된 4점 이상의 측정점을 최소 자승법으로 피팅하여 E0에서의 캐리어 이동도를 구했다.
도 1로부터 분명한 것과 같이, 높은 전계 강도가 인가된 상태에서의 캐리어 이동도가 같은 정도이어도, 화합물에 따라서 전계 강도 0에서의 캐리어 이동도는 크게 다르다는 것을 알 수 있다.
도 1로부터, 수득된 각 화합물의 E0에서의 캐리어 이동도 및 이온화 포텐셜, 어피니티 레벨의 값을 표 1에 나타낸다.
한편, 이온화 포텐셜은, 대기 하 광전자 분광 장치(리켄계기(주)사제: AC-3)를 이용하여 측정했다. 구체적으로는, 재료에 광을 조사하여, 그 때에 전하 분리에 의해서 생기는 전자량을 측정함으로써 측정했다.
어피니티 레벨은, 증착막의 흡수 스펙트럼의 흡수단에서 에너지 갭을 구하여, 이온화 포텐셜과 에너지 갭의 측정값으로부터 산출했다.
Figure pct00027
[유기 박막 태양 전지의 제작]
실시예 1
25mm×75mm×0.7mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 하부 전극(양극)인 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 투명 전극을 덮도록 하여, 저항 가열 증착에 의해 화합물 A의 층을 성막했다(증착 속도: 1Å/s, 막 두께 10nm). 화합물 A의 층은 전하 수송층으로서 기능한다.
다음으로, 저항 가열 증착에 의해 화합물 A의 층 상에 막 두께 10nm의 화합물 E의 층을 1Å/s로 성막했다. 화합물 E는, 3개의 아이소인돌린이 질소 원자로 결합된 구조를 갖는 환상 화합물과 붕소로 구성되는 프탈로사이아닌 착체이다.
화합물 E의 층은 전하 발생층(p층)으로서 기능한다.
계속하여, 저항 가열 증착에 의해 화합물 E의 층 상에, 막 두께 40nm의 하기 C60의 층(이온화 포텐셜: 6.3eV, 어피니티 레벨: 4.4eV)을 1Å/s로 성막했다. C60의 층은 전하 발생층(n층)으로서 기능한다.
또한, C60의 층의 위에 막 두께 10nm의 바쏘쿠프로인(BCP)을 저항 가열 증착에 의해 1Å/s로 성막했다. BCP의 층은 버퍼층으로서 기능한다.
최후에, 연속하여 대향 전극(음극)으로서 금속 Al을 막 두께 80nm 증착하여, 유기 박막 태양 전지를 제작했다. 소자 면적은 0.5cm2였다.
Figure pct00028
제작한 유기 박막 태양 전지를 AM 1.5 조건 하(광 강도(Pin) 100mW/cm2)에서 I-V 특성을 측정했다. 개방단 전압(Voc), 단락 전류 밀도(Jsc), 곡선 인자(FF) 및 변환 효율(η)을 표 2에 나타낸다.
한편, 변환 효율은 하기 수학식에 의해서 도출하였다.
Figure pct00029
같은 Pin에 대하여, Voc, Jsc 및 FF가 어느 것이든 클수록 우수한 변환 효율을 나타낸다.
실시예 2
화합물 E를 화합물 C로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 화합물 C는, 3개의 벤조아이소인돌린이 질소 원자로 결합된 구조를 갖는 환상 화합물과 붕소로 구성되는 나프탈로사이아닌 착체이다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 3
화합물 A를 화합물 B로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
화합물 B는 안트라센 골격에 대하여 양말단을 싸이엔일 축환한 화합물이다. 화합물 B는 직선상인 아센 화합물이지만, 펜타센과 같이 벤젠 축환한 경우에 비하여, 싸이오펜 골격에 의하여 축환시킨 것이기 때문에 산화에 강하게 되었다는 점과, 이온화 포텐셜을 증가시켜, 개방단 전압 Voc의 증대가 가능해졌다.
실시예 4
C60을 하기 C70으로 변경한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00030
비교예 1
화합물 A의 층의 막 두께를 40nm으로 하고, 화합물 E의 층을 형성하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 비교예 1의 소자에서, 화합물 A는 전하 발생층을 구성한다.
비교예 2
화합물 B를 화합물 D로 변경한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 5
화합물 C 대신에 화합물 F로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[화합물 F]
Figure pct00031
비교예 3
화합물 C를 화합물 F로 변경한 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 6
화합물 C를 화합물 G로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[화합물 G]
Figure pct00032
비교예 4
화합물 C를 화합물 G로 변경한 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 7
화합물 C를 화합물 H로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[화합물 H]
Figure pct00033
비교예 5
화합물 C를 화합물 H로 변경한 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 8
화합물 C를 화합물 I로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[화합물 I]
Figure pct00034
비교예 6
화합물 C를 화합물 I로 변경한 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 9
화합물 C를 화합물 J로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[화합물 J]
Figure pct00035
비교예 7
화합물 C를 화합물 J로 변경한 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 유기 박막 태양 전지를 제작하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00036
표 2에 나타내는 결과로부터, 본원 실시예와 같이 전하 수송층과 전하 발생층을 갖고, 전하 수송층이 본 발명의 요건을 만족시키고 있는 경우에, 유기 박막 태양 전지의 변환 효율이 대폭 향상되는 것을 확인할 수 있다.
상기 화합물 A, B, D의 발광 스펙트럼 및 화합물 C의 흡수 스펙트럼을 도 2에 나타낸다. 이 도 2에서, 화합물 A, B, D의 발광 스펙트럼이, 전하 발생층에 사용되는 화합물 C의 흡수 스펙트럼과 겹침이 있는 경우, 전술한 에너지 이동이 생기는 계이다.
실시예 2의 전하 수송층에 화합물 A, 전하 발생층에 화합물 C를 사용한 경우에 비하여, 실시예 3의 전하 수송층에 화합물 B를, 전하 발생층에 화합물 C를 사용한 경우, 실시예 3의 유기 박막 태양 전지에서는, 변환 효율이 특히 향상되어 있다. 이는, 전하 수송층(화합물 B)이 광 조사에 의해 여기 에너지를 전하 발생층의 화합물 C로 에너지 이동함으로써 전하 발생층(화합물 C)이 사용될 수 있는 여기 에너지량을 증가시켰기 때문이다. 이 여기 에너지 이동에 의한 효과는, 전하 수송층에 화합물 A를 사용한 실시예 2와 비교함으로써 확인할 수 있다. 즉, 화합물 A의 발광 스펙트럼과 화합물 C의 흡수 스펙트럼의 겹침이 없기 때문에, 실시예 2에서는 여기 에너지 이동은 일어날 수 없기 때문이다.
이 결과로부터 알 수 있는 중요한 것은, 여기 에너지 이동에 의한 변환 효율의 향상(실시예 2와 실시예 3을 비교)은, 본 발명의 전하 수송층에 의한 향상 효과(실시예 2와 비교예 2를 비교)에 비하여 대단히 작다고 하는 것이다. 본질적으로 변환 효율을 향상시키기 위해서는, 에너지 이동에 의한 효과보다도, 본 발명의 전하 수송층에 착안하는 것이 현저한 효과를 수득할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 전하 수송층의 전자 블록성에 대하여, 실시예에서 사용된 화합물 A 및 B에 비하여, 비교예 2에서 사용된 화합물 D의 어피니티 레벨은 작기 때문에, 비교예 2의 전지는, 보다 전자 블록성이 높다고 추정할 수 있다. 그러나, 실시예의 전지 쪽이 비교예 2보다도 변환 효율이 대폭 높다. 따라서, 본질적으로 변환 효율을 향상시키기 위해서는, 전자 블록킹에 의한 효과보다도, 본 발명의 전하 수송층에 착안하는 것이 현저한 효과를 수득할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 유기 박막 전지에서는, 전하 수송층으로서, E0에서의 캐리어 이동도가 1×10-9cm2/Vs 이상인 화합물을 이용함으로써, 변환 효율이 대폭 향상되어, 우수한 전지 특성을 나타낸다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 유기 박막 태양 전지 및 모듈는, 시계, 휴대 전화 및 모바일 개인용 컴퓨터 등에 사용할 수 있다.
상기에 본 발명의 실시형태 및/또는 실시예를 몇 가지인가 상세하게 설명했지만, 당업자는, 본 발명의 신규한 교시 및 효과로부터 실질적으로 벗어남이 없이, 이들 예시인 실시형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 가하는 것이 용이하다. 따라서, 이들 많은 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이 명세서에 기재된 문헌의 내용을 모두 여기에 원용한다.

Claims (8)

  1. 양극, 전하 발생층 및 음극을 이 순서로 적층하여 갖고,
    상기 양극과 전하 발생층 사이, 및 상기 음극과 전하 발생층 사이의 적어도 한쪽에, 전계 강도 0V/cm에서의 캐리어 이동도가 1×10-9cm2／Vs 이상인 전하 수송층을 갖는 유기 박막 태양 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전하 수송층이, 그의 주된 수송 전하와 역인 전하의 수송을 블록킹하는 기능을 갖는 유기 박막 태양 전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전하 발생층이 착체를 함유하는 유기 박막 태양 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 착체가 프탈로사이아닌 착체인 유기 박막 태양 전지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 착체가 나프탈로사이아닌 착체인 유기 박막 태양 전지.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전하 발생층이 풀러렌 또는 풀러렌 유도체를 함유하는 유기 박막 태양 전지.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극과 전하 발생층 사이의 전하 수송층의 이온화 포텐셜이 5.2 내지 5.8eV인 유기 박막 태양 전지.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 박막 태양 전지를 사용한 유기 박막 태양 전지 모듈.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013106639B4 (de) * 2013-06-25 2024-09-26 Heliatek Gmbh Organisches, halbleitendes Bauelement
KR102255234B1 (ko) * 2014-04-04 2021-05-21 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이미지 센서
EP3174332B1 (en) * 2014-08-14 2019-10-09 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and terminal for processing concurrent services
KR102685216B1 (ko) * 2015-05-19 2024-07-16 소니그룹주식회사 광검출 소자, 적층형 광검출 소자 및 광검출 장치
CN109994613A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 浙江沐光新能源科技有限公司 一种聚合物太阳能电池的活性层制备方法
CN110391341B (zh) * 2018-04-16 2023-08-22 清华大学 聚合物太阳能电池的制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101248542B (zh) 2005-08-02 2011-08-10 株式会社艾迪科 光电转换元件
JP4677314B2 (ja) 2005-09-20 2011-04-27 富士フイルム株式会社 センサーおよび有機光電変換素子の駆動方法
US7482195B2 (en) * 2005-09-30 2009-01-27 The Trustees Of Princeton University High mobility high efficiency organic films based on pure organic materials
JP4238324B2 (ja) 2005-11-09 2009-03-18 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 太陽電池
WO2009109273A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-11 Merck Patent Gmbh Organic semiconductor formulation
JP5580976B2 (ja) * 2008-10-30 2014-08-27 出光興産株式会社 有機薄膜太陽電池
CN101414663B (zh) * 2008-12-04 2010-09-29 中国科学院长春应用化学研究所 一种并联结构的叠层聚合物薄膜太阳能电池
KR101066019B1 (ko) * 2009-02-19 2011-09-20 국민대학교산학협력단 전도성 고분자 및 컴포지트 박막으로 구성된 투명 전극필름또는 유기태양전지의 활성층 및, 이의 제조방법
JP5438757B2 (ja) * 2009-04-01 2014-03-12 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2010134432A1 (ja) * 2009-05-22 2010-11-25 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機光電変換素子

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