KR20140090524A - Organic photovolataic unit cell capable of extending light path and method thereof - Google Patents

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임찬
김지성
안종덕
이선애
이명희
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건국대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an organic photovoltaic unit cell which includes at least one photoactive layer composed of a bulk heterojunction layer made of donor materials and acceptor materials. The present invention provides the organic photovoltaic unit cell to input at least part of sunlight to the photoactive layer at a preset angle with an incident direction of the organic photovoltaic unit cell. The organic photovoltaic unit cell promotes the efficiency of photoelectric conversion by increasing or amplifying a path of incident light.

Description

광 경로 확장 가능한 유기태양전지 단위소자 및 이의 제조방법 {ORGANIC PHOTOVOLATAIC UNIT CELL CAPABLE OF EXTENDING LIGHT PATH AND METHOD THEREOF} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an organic photovoltaic cell unit and a method of manufacturing the same,

본 기술은 태양전지 제조 분야의 기술로서, 더욱 상세하게는 유기물 기반의 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 기술이다.
This technology is a technology in the field of solar cell manufacturing, more specifically, an organic material-based solar cell and a manufacturing method thereof.

현재, 기존의 단결정 실리콘 태양전지의 높은 제조원가를 개선하기 위한 다양한 시도들이 진행되고 있다. 다결정 실리콘, 무정형 실리콘, CIGS 등의 박막형 태양전지와 염료감응형 태양전지 및 유기태양전지 등이 그 중의 하나이다. 특히, 유기태양전지의 경우, 투명전극과 양극 사이에 도너형과 억셉터형 유기반도체 재료를 광활성층으로 이용하는데, 유기재료의 특성상 분자구조를 자유자재로 변형할 수 있다는 장점으로 인해 고효율 신규 재료의 개발가능성이 매우 높고, 이를 통해 보다 우수한 효율의 유기태양전지를 제조할 수 있을 것으로 기대되어 그 관심이 커지고 있다. 더욱이, 유기태양전지의 경우, 단순한 소자구조로 인해 제조공정이 간단하고 모듈화가 용이하며, 단위소자와 모듈간의 에너지 손실이 적으며, 흡광 계수가 높아서 100 nm의 얇은 두께의 박막에서도 50%이상의 빛을 흡수할 수 있는 장점이 있다.At present, various attempts have been made to improve the manufacturing cost of a conventional single crystal silicon solar cell. Thin film solar cells such as polycrystalline silicon, amorphous silicon, and CIGS, dye-sensitized solar cells, and organic solar cells. In particular, in the case of an organic solar cell, a donor-type and an acceptor-type organic semiconductor material are used as a photoactive layer between a transparent electrode and an anode. Due to the advantage of being able to freely modify the molecular structure due to the nature of an organic material, And thus it is expected that organic solar cells with higher efficiency can be manufactured. Furthermore, in the case of organic solar cells, a simple device structure simplifies the manufacturing process, facilitates modularization, reduces energy loss between the unit device and the module, and has a high extinction coefficient. Therefore, even in a thin film having a thickness of 100 nm, There is an advantage in that it can be absorbed.

그러나 전술한 유기태양전지의 장점에도 불구하고 유기태양전지 분야는 실리콘 기반의 태양전지나 염료 감응형 태양전지에 비하여 낮은 효율로 인하여 아직 극 초기의 시장을 형성하고 있고, 다양한 효율 개선 기술이 연구되고 있음에도 뚜렷한 개선을 이루고 있지 못한 실정이다. 특히, 재료 개선에 의한 효율 향상 노력과는 달리 셀에 입사된 태양광을 보다 효율적으로 활용하기 위한, 소위 광 경로 또는 광량의 증폭에 관한 기술은 상대적으로 거의 연구되고 있지 않다.
However, despite the advantages of the organic solar cell described above, the organic solar cell field is still in the very early stage due to the low efficiency compared with the silicon-based solar cell or the dye-sensitized solar cell, and various efficiency improvement technologies are being studied This is not a clear improvement. Particularly, unlike the efforts to improve efficiency by material improvement, relatively little research has been conducted on the so-called optical path or the technique of amplifying the light amount for more efficiently utilizing the sunlight incident on the cell.

본 발명은 소자에 입사된 태양광의 경로를 확장함으로써 광전변환 효율을 개선할 수 있는 유기태양전지를 제공한다. The present invention provides an organic solar cell capable of improving the photoelectric conversion efficiency by extending the path of sunlight incident on the device.

또한, 본 발명은 상기 유기태양전지를 정밀하게 제조할 수 있고, 공정 효율을 개선할 수 있는 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a manufacturing method capable of precisely manufacturing the organic solar cell and improving process efficiency.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자(unit cell)는 도너 물질 및 억셉터 물질의 벌크헤테로정션 층으로 이루어진 적어도 하나의 광활성층을 포함하는 소자로서, 상기 광활성층에 입사되는 적어도 일부의 태양 광이 상기 유기태양전지 단위소자에 입사되는 입사방향과 소정의 각도를 갖도록 입사되도록 한다. An organic solar cell unit cell according to an embodiment of the present invention includes at least one photoactive layer made of a donor material and a bulk heterojunction layer of an acceptor material, Is incident on the organic solar battery unit so as to have a predetermined angle with respect to the direction of incidence of the sunlight.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자는 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성되고 복수의 오목 홈들을 갖는 패턴이 형성되어 있는 제1 전극층을 포함하는 투명 기판, 상기 제1 전극층의 오목 홈 내에 충진 되도록 상기 제1 전극층 상에 형성된 유기물층, 및 상기 유기물층 상에 형성된 제2 전극층을 포함한다.An organic solar cell unit device according to another embodiment of the present invention includes a base substrate, a transparent substrate formed on the base substrate and including a first electrode layer having a pattern formed thereon with a plurality of concave grooves, An organic layer formed on the first electrode layer to be filled in the groove, and a second electrode layer formed on the organic layer.

상기 제1 전극층은 ITO로 이루어질 수 있다.The first electrode layer may be made of ITO.

상기 패턴은 복수의 오목한 스트라이프 패턴들로 이루어질 수 있다.The pattern may consist of a plurality of concave stripe patterns.

상기 투명기판을 통하여 입사되어 상기 제2 전극층에 의하여 반사된 적어도 일부의 태양광은 상기 제1 전극층과 상기 유기물층의 계면에서 다시 반사된다.At least a part of the sunlight incident through the transparent substrate and reflected by the second electrode layer is reflected again at the interface between the first electrode layer and the organic layer.

상기 유기물층은 상기 제1 전극층의 오목 홈 내에 충진 되도록 상기 제1 전극층 상에 형성된 전도성 유기물층 및 상기 전도성 유기물층 상에 형성되고, 도너 물질 및 억셉터 물질의 벌크헤테로정션 층으로 이루어진 광활성층을 포함한다. 상기 전도성 유기물층은 PEDOT:PSS로 이루어질 수 있으며, 상기 도너 물질은 사이오펜(thiopene)계 화합물을 포함하는 고분자 및 그 유도체를 포함하고, 상기 억셉터 물질은 플러렌(fullerene)계 유도체인 n-형 화합물을 포함할 수 있다.The organic layer includes a conductive organic layer formed on the first electrode layer so as to be filled in the concave groove of the first electrode layer and a photoactive layer formed on the conductive organic layer and including a bulk heterojunction layer of a donor material and an acceptor material. The donor material may include a polymer including a thiophene compound and a derivative thereof. The acceptor material may be a fullerene derivative such as an n-type compound, . ≪ / RTI >

본 발명의 일 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자의 제조방법은 전극층이 형성되어 있는 투명기판, 및 도너 물질 및 억셉터 물질의 벌크헤테로정션 층으로 이루어진 적어도 하나의 광활성층을 포함하는 유기태양전지 단위소자(unit cell)의 제조 방법으로서, 상기 전극층의 표면에 레이저 광을 조사하여 음각을 갖는 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing an organic solar cell unit device according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a transparent substrate on which an electrode layer is formed and an organic solar cell including at least one photoactive layer comprising a donor material and a bulk heterojunction layer of an acceptor material, A manufacturing method of a unit cell includes irradiating a laser beam on a surface of the electrode layer to form a pattern having an engraved pattern.

본 발명에 따른 유기태양전지는 재료 개선에 의한 광전변환효율의 증가 관점이 아닌 입사되는 광 자체의 활용 효율을 개선하기 위한 기술로서, 상기 재료 개선에 의한 효율 증가와 병행될 경우 전체적으로 유기태양전지 소자의 광전변환 효율을 유의성 있게 증가시킬 수 있다.The organic solar cell according to the present invention is a technique for improving the utilization efficiency of the incident light itself rather than increasing the photoelectric conversion efficiency due to the material improvement, Can be significantly increased.

또한, 상기 유기태양전지의 유기물층은 ITO 등의 전극층을 레이저 광으로 조사하여 정밀하게 패터닝 함으로써 형성된 홈에 충진 되므로, 상기 유기물층과 ITO 전극 계면의 광 굴절 정도나 광 경로 등의 변화를 정밀하게 조절할 수 있다. Further, since the organic material layer of the organic solar cell is filled in the groove formed by precisely patterning the electrode layer of ITO or the like by irradiating the electrode layer with laser light, the change of the light refraction degree or the optical path at the interface between the organic material layer and the ITO electrode can be precisely controlled have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자의 구조를 설명하기 위하여 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자의 구조를 설명하기 위하여 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광 조사에 의하여 ITO 전극 표면에 형성된 패턴을 보여주기 위한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광 조사에 의하여 ITO 전극 표면에 형성된 패턴을 보여주기 위한 AFM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극층 표면을 레이저 광으로 처리하여 패턴을 형성하는 모습을 개념적으로 보여주기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view conceptually illustrating a structure of an organic solar battery unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view conceptually illustrating a structure of an organic solar battery unit according to another embodiment of the present invention.
3 is a SEM photograph showing a pattern formed on the surface of an ITO electrode by laser light irradiation according to an embodiment of the present invention.
4 is an AFM photograph showing a pattern formed on the surface of an ITO electrode by laser light irradiation according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a process of forming a pattern by processing a surface of a first electrode layer with a laser beam according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 설명들은 본 발명에 대한 예시적인 기재일 뿐, 하기 설명에 의하여 본 발명의 기술사상이 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 후술할 청구범위에 의하여 정해진다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only an exemplary description of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited by the following description, and the technical idea of the present invention is defined by the claims that follow.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자의 구조를 설명하기 위하여 개념적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view conceptually illustrating a structure of an organic solar battery unit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 유기태양전지 단위소자(100)는 투명 기판 (110), 상기 투명 기판(110) 상에 형성된 유기물층(120) 및 제2 전극층(130)을 포함한다. 상기 투명 기판(110)은 베이스 기판(112) 및 상기 베이스 기판(112) 상에 형성된 제1 전극층(114)을 포함한다. 상기 유기태양전지 단위소자(100)는 베이스 기판(112) 면으로 입사된 외부 광(L1)을 수광하여 전기로 변환시킨다. 상기 베이스 기판(112)은 기존에 사용하던 기판 중 유리, 플리스틱 호일 등 투명한 기판 중 어느 것을 사용할 수 있으나, 가시광선 영영 에서의 높은 투과도 및 10Ω/□ 이하의 면 저항을 갖고, 공정의 용이성 및 완성된 소자의 광전변환 효율을 고려하여 본 실시예에서는 유리 기판(112)을 사용한다.Referring to FIG. 1, the organic solar cell unit 100 includes a transparent substrate 110, an organic layer 120 formed on the transparent substrate 110, and a second electrode layer 130. The transparent substrate 110 includes a base substrate 112 and a first electrode layer 114 formed on the base substrate 112. The organic solar battery unit 100 receives external light L 1 incident on the surface of the base substrate 112 and converts the light into electricity. The base substrate 112 may be any of transparent substrates such as glass or plastic foil. However, the base substrate 112 has high transmittance in visible light and surface resistance of 10? /? Or less, In consideration of the photoelectric conversion efficiency of the completed device, the glass substrate 112 is used in this embodiment.

상기 제1 전극층(114)은 상기 베이스 기판(112) 상에 형성된다. 상기 제1 전극층(114)은 복수의 오목한 홈들을 갖는 패턴(122)이 형성되어 있다. 상기 패턴(122)은 후술하겠으나 레이저 광을 상기 제1 전극층(114)에 처리함으로써 다양한 형상으로 정밀하게 형성될 수 있다.The first electrode layer 114 is formed on the base substrate 112. The first electrode layer 114 is formed with a pattern 122 having a plurality of concave grooves. The pattern 122 may be precisely formed in various shapes by processing a laser beam on the first electrode layer 114, which will be described later.

상기 유기물층(120)은 상기 오목한 패턴(122)이 형성된 제1 전극층(114) 상에, 상기 패턴(122)의 오목한 부분들이 충진 될 수 있는 형태로 형성된다. 즉, 상기 유기물층(120)은 상기 제1 전극층(114)의 오목한 부분에 대응하는 볼록한 패턴(122)을 갖는다. 그러나 본 실시예에서 패턴(122)의 형상은 예시적인 것이며, 본 실시예와 다른 다양한 형상의 패턴들이, 적용되는 유기태양전지의 기능과 용도 등을 고려하여 설계될 수 있다.The organic material layer 120 is formed on the first electrode layer 114 on which the concave pattern 122 is formed so that concave portions of the pattern 122 can be filled. That is, the organic layer 120 has a convex pattern 122 corresponding to a concave portion of the first electrode layer 114. However, in this embodiment, the shape of the pattern 122 is an example, and various shapes of patterns different from those of the present embodiment can be designed in consideration of the function and use of the organic solar cell to which the present invention is applied.

상기 유기물층(120) 상에는 제2 전극층(130)이 형성된다. 상기 제2 전극층(130)은 도전성 재료를 열상기상증착(thermal evaporation) 등의 방식으로 증착함으로써 형성될 수 있다. 상기 도전성 재료로서는 알루미늄 등의 금속이 사용될 수 있다. 물론 금속 이외의 다양한 도전성 재료들이 상기 제2 전극층(130)으로 활용될 수 있으나, 적어도 소자로 유입된 광이 투과되지 않고 반사될 수 있는 금속 재료가 본 발명의 기술 사상에 더욱 부합한다.A second electrode layer 130 is formed on the organic material layer 120. The second electrode layer 130 may be formed by depositing a conductive material by thermal evaporation or the like. As the conductive material, a metal such as aluminum may be used. Of course, various conductive materials other than metal may be utilized as the second electrode layer 130, but a metal material that can reflect at least the light incident on the element without being transmitted satisfies the technical idea of the present invention.

상기 투명 기판(110)으로 입사된 태양광(L1)은 상기 투명기판(110)을 통과한 후 유기물층(120)으로 투과된다. 상기 유기물층(120)으로 투과되어 유입된 적어도 일부의 광(L2)은 제1 전극층(114)에 형성된 오목한 패턴(122) 또는 유기물층(120)의 볼록한 패턴(122)을 경계로 하여, 상기 제1 전극층(114)과 유기물층(120)의 굴절률 차이로 굴절된다. 상기 굴절 광(L2)의 일부는 제2 전극층(230)에 소정의 각도로 입사 및 반사된 후 다시 전술한 패턴(122) 경계 면에서 전반사 각도를 초과하여 출사하지 못하여 다시 제2 전극층(130)으로 향하게 된다. 이처럼 재 반사 또는 추가적인 반사에 의하여 일정 시간 유기물층(120)에 가두어진 광이 발생하게 된다. 상기 패턴(122)은 결국 입사된 광이 유기물층(120) 내에서 이동하는 광 경로를 증가 시키거나, 상기 유기물층(120) 내에서의 유지 시간을 증가시켜 광의 활용 효율을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 상기 패턴(122)에 의하여 유기물층(120)에 입사되는 적어도 일부의 태양광은 상기 유기태양전지 단위소자(100)에 입사되는 광의 입사 방향과 소정의 각도를 갖도록 입사되는 것이다.The solar light L 1 incident on the transparent substrate 110 passes through the transparent substrate 110 and then is transmitted to the organic layer 120. At least a part of the light L 2 transmitted through the organic material layer 120 flows through the concave pattern 122 formed on the first electrode layer 114 or the convex pattern 122 on the organic material layer 120, The refractive index difference between the first electrode layer 114 and the organic material layer 120 is refracted. A part of the refracted light L 2 is incident on and reflected by the second electrode layer 230 at a predetermined angle and then is not emitted beyond the total reflection angle at the boundary between the pattern 122 and the second electrode layer 130 ). As described above, the light confined in the organic material layer 120 is generated for a certain time by the reflection or the additional reflection. The pattern 122 increases the light path that the incident light travels in the organic material layer 120 or increases the holding time in the organic material layer 120 to increase the light utilization efficiency. That is, at least a part of the sunlight incident on the organic layer 120 by the pattern 122 is incident so as to have a predetermined angle with the incident direction of the light incident on the organic solar battery unit 100.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기태양전지 단위소자의 구조를 설명하기 위하여 개념적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view conceptually illustrating a structure of an organic solar battery unit according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 유기태양전지 단위소자(200)는 투명 기판 (210), 상기 투명 기판(210) 상에 형성된 양전하 이동층(222), 광활성층(224) 및 제2 전극층(230)을 포함한다. 도 1과 마찬가지로 상기 투명 기판(210)은 베이스 기판(212) 및 상기 베이스 기판(212) 상에 형성된 제1 전극층(214)을 포함한다. 상기 제1 전극층(214)는 도 1과 마찬가지로 패턴(223)을 포함한다.2, the organic solar cell unit device 200 includes a transparent substrate 210, a positive charge transfer layer 222 formed on the transparent substrate 210, a photoactive layer 224, and a second electrode layer 230 . 1, the transparent substrate 210 includes a base substrate 212 and a first electrode layer 214 formed on the base substrate 212. The first electrode layer 214 includes a pattern 223 as in FIG.

상기 양전하 이동층(222)은 상기 오목한 패턴(223)이 형성된 제1 전극층(214) 상에, 상기 패턴(223)의 오목한 부분들이 충진 될 수 있는 형태로 형성된다. 한편, 상기 광활성층(224)은 상기 양전하 이동층(222) 상에 플랫한 형태로 형성된다.The positive charge transport layer 222 is formed on the first electrode layer 214 on which the concave pattern 223 is formed so that concave portions of the pattern 223 can be filled. On the other hand, the photoactive layer 224 is formed in a flat shape on the positive charge moving layer 222.

상기 양전하 이동층(222)은 정전기 방지 및 생성된 정공(hole)을 제1 전극층(214)으로 용이하게 수송하도록 하는 정공 수송의 역할을 할 수 있다. 본 실시예에서 양전하 이동층(222)은 전도성 고분자로서 PEDOT:PSS가 사용되었으나 이에 제한은 없고, 이 외에도 CuPc(copper phthalocyanine) 등을 사용할 수 있다. 양전하 이동층(222)은 스핀코팅 등의 방식으로 제1 전극층(214) 상에 도포한 후, 베이킹(baking) 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 도시하지는 않았으나 상기 양전하 이동층(222)은 제1 전극층(214)의 일부 영역이 노출되도록 형성된다.The positive charge transporting layer 222 may serve as a hole transporting layer for preventing the static electricity and for easily transporting the generated holes to the first electrode layer 214. In the present embodiment, PEDOT: PSS is used as the conductive polymer in the positive charge transporting layer 222, but there is no limitation thereto, and CuPc (copper phthalocyanine) or the like may be used. The positive charge transporting layer 222 may be formed on the first electrode layer 214 by spin coating or the like and then baking. Although not shown, the positive charge transfer layer 222 is formed to expose a part of the first electrode layer 214.

광활성층(224)은 양전하 이동층(222) 상에 형성된다. 광활성층(224)은 P3HT 또는 P3HT 유도체 등의 사이오펜(thiophene)계 화합물 및, PCBM 또는 PCBM 유도체 등의 광활성 유기물을 포함하며, 상기 광활성 유기물은 블레이드 코팅 방식에 의하여 코팅 된 후 건조 과정을 거쳐 형성된다. 이와 다르게 유기물의 코팅은 슬롯-다이, 정전 스프레이, 스핀 코팅, 바 코팅 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유기물의 코팅은 롤투롤(roll-to-roll) 장비를 이용하여 연속적으로 이루어질 수도 있다. 상기 광활성 유기물로서는, 공지된 다양한 도너(donor) 재료 및 억셉터(acceptor) 재료들의 혼합물을 사용할 수 있고, 경우에 따라서는 2종 이상의 도너 물질 또는 2종의 이상의 억셉터 물질이 사용될 수 있다. 또한, 상기 광활성 유기물은 반도체 입자, 금속 입자, 기타 다양한 유기, 무기 첨가제들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 형성된 광활성층(224)은 P3HT 또는 P3HT의 유도체 및, PCBM 또는 PCBM 유도체의 벌크헤테로정션(Bulk HeteroJunction; BHJ)을 이룬다.A photoactive layer (224) is formed on the positively charged moving layer (222). The photoactive layer 224 includes a thiophene compound such as P3HT or P3HT derivative and a photoactive organic compound such as PCBM or PCBM derivative. The photoactive organic compound is coated by a blade coating method, do. Alternatively, coating of the organic material can be accomplished by a variety of methods including slot-die, electrostatic spray, spin coating, and bar coating. In addition, the coating of the organic material may be continuously performed using a roll-to-roll apparatus. As the photoactive organic material, a mixture of various well-known donor materials and acceptor materials may be used, and in some cases, two or more donor materials or two or more acceptor materials may be used. In addition, the photoactive organic material may include semiconductor particles, metal particles, and various organic and inorganic additives. The photoactive layer 224 formed in this embodiment is a bulk HeteroJunction (BHJ) of derivatives of P3HT or P3HT and PCBM or PCBM derivatives.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광 조사에 의하여 ITO 전극 표면에 형성된 패턴을 보여주기 위한 SEM 사진이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광 조사에 의하여 ITO 전극 표면에 형성된 패턴을 보여주기 위한 AFM 사진이다.3 is a SEM photograph showing a pattern formed on the surface of an ITO electrode by laser light irradiation according to an embodiment of the present invention. 4 is an AFM photograph showing a pattern formed on the surface of an ITO electrode by laser light irradiation according to another embodiment of the present invention.

도 3에서 보는 바와 같이, 레이저 광의 조사에 의하여 제1 전극층(114, 214)인 ITO의 표면에 스트라이프 패턴이 형성되어 소정의 음각 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 4에서 보는 바와 같이, 레이저 광의 조사에 의하여 제1 전극층(114, 214)인 ITO 상에 마치 복수의 산맥이 형성된 것과 같은 스트라이프 패턴이 형성될 수 있으며(a), 이와 다르게, 엠보싱(embossing) 구조와 유사한 오목 및 볼록의 교차 패턴도 형성될 수 있다(b). 그러나 이외에도, 레이저 광의 운용 방식의 변화를 통하여 작업자가 의도한 다양한 패턴이 형성될 수 있음은 자명하다.As shown in FIG. 3, stripe patterns are formed on the surface of the first electrode layers 114 and 214 by irradiation of the laser light, so that a predetermined engraved pattern is formed. 4, a stripe pattern such as a plurality of mountain ranges may be formed on ITO that is the first electrode layers 114 and 214 by the irradiation of the laser light (a), and alternatively, embossing Embossing patterns similar to those of concave and convex can also be formed (b). However, it is apparent that various patterns intended by the operator can be formed through the change of the operation mode of the laser light.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극층 표면을 레이저 광으로 처리하여 패턴을 형성하는 모습을 개념적으로 보여주기 위한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a process of forming a pattern by processing a surface of a first electrode layer with a laser beam according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

전술한 도 1 및 도 2의 패턴(122, 223) 등은 도 5에서 보는 바와 같이, 베이스 기판(530) 상에 형성된 제1 전극층(520)을 레이저 광(S)을 이용하여 스크라이빙(물리적 식각)함으로써 획득될 수 있다. 상기 패턴(122, 223)의 형태는 구체적으로 사용되는 레이저 광(S)의 종류, 이동 경로, 광 조사 시간, 레이저 광원과 제1 전극층(520)과의 간격 등 다양한 설계 인자에 의하여 조절될 수 있다. 따라서 광활성층(224)의 두께나 의도하는 광 경로의 증폭 정도에 따라서 레이저 광의 운용 방식을 적절히 설계할 필요가 있다.5, the first electrode layer 520 formed on the base substrate 530 is scribed using the laser light S (see FIG. 5), and the patterns 122 and 223 shown in FIGS. Physical etching). The shapes of the patterns 122 and 223 can be controlled by various design factors such as the kind of the laser light S used, the movement path, the light irradiation time, and the interval between the laser light source and the first electrode layer 520 have. Therefore, it is necessary to appropriately design the operating mode of the laser light according to the thickness of the photoactive layer 224 and the degree of amplification of the intended optical path.

Claims (9)

도너 물질 및 억셉터 물질의 벌크헤테로정션 층으로 이루어진 적어도 하나의 광활성층을 포함하는 유기태양전지 단위소자(unit cell)에 있어서,
상기 광활성층에 입사되는 적어도 일부의 태양 광이 상기 유기태양전지 단위소자에 입사되는 입사방향과 소정의 각도를 갖도록 입사되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
1. An organic solar cell unit cell comprising at least one photoactive layer comprising a donor material and a bulk heterojunction layer of an acceptor material,
Wherein at least a part of the sunlight incident on the photoactive layer is incident so as to have a predetermined angle with an incident direction in which the sunlight is incident on the organic solar battery unit element.
베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성되고 복수의 오목 홈들을 갖는 패턴이 형성되어 있는 제1 전극층을 포함하는 투명 기판;
상기 제1 전극층의 오목 홈 내에 충진 되도록 상기 제1 전극층 상에 형성된 유기물층; 및
상기 유기물층 상에 형성된 제2 전극층을 포함하는 유기태양전지 단위소자.
A transparent substrate comprising: a base substrate; and a first electrode layer formed on the base substrate and having a pattern having a plurality of concave grooves formed therein;
An organic material layer formed on the first electrode layer to fill the concave groove of the first electrode layer; And
And a second electrode layer formed on the organic material layer.
제2항에 있어서,
상기 패턴은 복수의 오목한 스트라이프 패턴들로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the pattern comprises a plurality of concave stripe patterns.
제2항에 있어서,
상기 제1 전극층은 ITO로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the first electrode layer is made of ITO.
제2항에 있어서,
상기 투명기판을 통하여 입사되어 상기 제2 전극층에 의하여 반사된 적어도 일부의 태양광은 상기 제1 전극층과 상기 유기물층의 계면에서 다시 반사되는 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
3. The method of claim 2,
Wherein at least a part of the sunlight incident through the transparent substrate and reflected by the second electrode layer is reflected again at the interface between the first electrode layer and the organic material layer.
제2항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 제1 전극층의 오목 홈 내에 충진 되도록 상기 제1 전극층 상에 형성된 전도성 유기물층 및 상기 전도성 유기물층 상에 형성되고, 도너 물질 및 억셉터 물질의 벌크헤테로정션 층으로 이루어진 광활성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the organic material layer includes a conductive organic layer formed on the first electrode layer and a photoactive layer formed on the conductive organic material layer so as to be filled in the concave groove of the first electrode layer and including a bulk heterojunction layer of a donor material and an acceptor material An organic solar cell unit device characterized by.
제6항에 있어서,
상기 전도성 유기물층은 PEDOT:PSS로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
The method according to claim 6,
Wherein the conductive organic material layer is made of PEDOT: PSS.
제6항에 있어서,
상기 도너 물질은 사이오펜(thiophene)계 화합물을 포함하는 고분자 및 그 유도체를 포함하고, 상기 억셉터 물질은 플러렌(fullerene)계 유도체인 n-형 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지 단위소자.
The method according to claim 6,
Wherein the donor material comprises a polymer comprising a thiophene-based compound and a derivative thereof, and the acceptor material comprises an n-type compound that is a fullerene-based derivative. .
전극층이 형성되어 있는 투명기판, 및 도너 물질 및 억셉터 물질의 벌크헤테로정션 층으로 이루어진 적어도 하나의 광활성층을 포함하는 유기태양전지 단위소자(unit cell)의 제조 방법에 있어서,
상기 전극층의 표면에 레이저 광을 조사하여 음각을 갖는 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 유기태양전지 단위소자의 제조방법.A method of manufacturing an organic solar cell unit cell comprising a transparent substrate on which an electrode layer is formed, and at least one photoactive layer comprising a donor material and a bulk heterojunction layer of an acceptor material,
And irradiating a laser beam onto the surface of the electrode layer to form a pattern having an engraved pattern.
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