KR20220014109A - Double-sided organic solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a double-sided organic solar cell using a barrier film bonded to a metal mesh layer and a method for manufacturing the same.
최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제가 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양 전지에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, as interest in environmental problems and energy depletion increases, interest in solar cells as an alternative energy with abundant energy resources, no environmental pollution problems, and high energy efficiency is increasing.
태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용한 태양빛(photons)을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다.A solar cell can be divided into a solar cell that generates steam required to rotate a turbine using solar heat, and a solar cell that converts sunlight using the properties of semiconductors into electrical energy.
그 중에서도 흡수된 광자에 의해 생성된 전자와 정공을 이용함으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Among them, research on a photovoltaic cell that converts light energy into electrical energy by using electrons and holes generated by absorbed photons is being actively conducted.
이러한 태양광 전지(이하, 태양전지)의 대표적인 예로는 실리콘 태양전지가 있으며, 실리콘 태양 전지는 실리콘 기재의 전면에 n-형 반도체 층과 후면에 p-형 반도체 층을 각각 형성하여 제조된다. 전면의 n-형 반도체 층은 에미터(emitter)로 작용한다. 이러한 태양 전지는 효율이 증요하기 때문에, 효율을 높이기 위한 여러 방안들이 강구되고 있다.A typical example of such a solar cell (hereinafter referred to as a solar cell) is a silicon solar cell, which is manufactured by forming an n-type semiconductor layer on the front surface and a p-type semiconductor layer on the rear surface of a silicon substrate, respectively. The n-type semiconductor layer on the front side acts as an emitter. Since the efficiency of such a solar cell is important, various methods for increasing the efficiency have been devised.
본 발명의 실시예는 유기 태양전지에서의 장기 내구성 향상과 전력 변환 효율을 향상시키기 위한 수분투습 방지 보호막(봉지재, 배리어)과, 금속 메쉬 형태의 투명 전극이 결합된 양면형 유기 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention relates to a double-sided organic solar cell in which a protective film (encapsulant, barrier) and a transparent electrode in the form of a metal mesh are combined to improve long-term durability and power conversion efficiency in an organic solar cell, and its A manufacturing method is provided.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical task to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical task as described above, and other technical tasks may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 양면형 유기 태양전지의 제조 방법은 하부 기판을 준비하는 단계; 상기 하부 기판 상에 광전 변환부를 형성하는 단계; 및 상기 광전 변환부의 상부에 상부 기판을 합지하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나의 기판은 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성되고, 상기 하부 기판 상에 광전 변환부를 형성하는 단계는, 상기 금속 메쉬층 상에 선택적 정공층, 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층이 구비된 광전 변환부를 형성한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the method for manufacturing a double-sided organic solar cell according to the first aspect of the present invention comprises the steps of preparing a lower substrate; forming a photoelectric conversion unit on the lower substrate; and laminating an upper substrate on the photoelectric conversion unit. In this case, at least one of the lower substrate and the upper substrate is formed with a barrier film combined with a metal mesh layer, and the step of forming a photoelectric conversion unit on the lower substrate includes a selective hole layer, a heterogeneous hole layer on the metal mesh layer. A photoelectric conversion unit provided with a bulk-heterojunction and an optional electronic layer is formed.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은, 준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 상기 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 형성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the barrier film to which the metal mesh layer is combined forms a barrier coating layer on one surface of the prepared plastic substrate, and forms a metal mesh layer on the other surface opposite to one surface of the plastic substrate to form the metal mesh The layers can form a bonded barrier film.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the plastic substrate may be any one of PET, PEN, PI and PE.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 상부 기판이 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름인 경우, 상기 하부 기판은 일면에 유리 기판이 형성되며, 상기 일면과 마주보는 타면이 상기 광전 변환부와 결합하는 도전성 투명 전극일 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the upper substrate is a barrier film to which the metal mesh layer is coupled, a glass substrate is formed on one surface of the lower substrate, and the other surface facing the one surface is coupled to the photoelectric conversion unit. It may be a conductive transparent electrode.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 광전 변환부의 상부에 상부 기판을 합지하는 단계는, 상기 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 상기 광전 변환부의 상부에 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the step of laminating the upper substrate on the upper portion of the photoelectric conversion unit includes forming a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film on which the metal mesh layer is formed on the upper portion of the photoelectric conversion unit. Further comprising, the double-sided transparent film layer may be any one of PSA, OCA, and OCP.
또한, 본 발명의 제2측면에 따른 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지는 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성된 하부 기판, 상기 하부 기판의 금속 메쉬층 상에 형성되며 선택적 정공층, 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층을 구비하는 광전 변환부 및 상기 광전 변환부의 상부에 합지되며, 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성된 상부 기판을 포함한다.In addition, the double-sided organic solar cell using a barrier film bonded to a metal mesh layer according to the second aspect of the present invention is formed on a lower substrate having a barrier film bonded to a metal mesh layer, and a metal mesh layer of the lower substrate, A photoelectric conversion unit having a selective hole layer, a heterojunction layer (bulk-heterojunction) and a selective electron layer, and an upper substrate laminated on the photoelectric conversion unit, the metal mesh layer is bonded to the barrier film is formed.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은, 준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 상기 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 형성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the barrier film to which the metal mesh layer is combined forms a barrier coating layer on one surface of the prepared plastic substrate, and forms a metal mesh layer on the other surface opposite to one surface of the plastic substrate to form the metal mesh The layers can form a bonded barrier film.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plastic substrate may be any one of PET, PEN, PI and PE.
본 발명의 일부 실시예는, 상기 광전 변환부의 상부에 상기 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 더 포함하되, 상기 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나할 수 있다. Some embodiments of the present invention, further comprising a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film formed with the metal mesh layer on top of the photoelectric conversion unit, wherein the double-sided transparent adhesive film layer is any one of PSA, OCA and OCP one can do
또한, 본 발명의 제3측면에 따른 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지는 유리 기판 및 상기 유리 기판 상에 형성되는 도전성 투명 전극을 포함하는 하부 기판, 상기 하부 기판의 금속 메쉬층 상에 형성되며 선택적 정공층, 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층을 구비하는 광전 변환부 및 상기 광전 변환부의 상부에 합지되며, 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성된 상부 기판을 포함한다.In addition, the double-sided organic solar cell using a barrier film bonded to a metal mesh layer according to the third aspect of the present invention includes a lower substrate including a glass substrate and a conductive transparent electrode formed on the glass substrate, the metal of the lower substrate An upper substrate formed on a mesh layer and having a barrier film bonded to a metal mesh layer bonded to a photoelectric conversion unit and a photoelectric conversion unit having a selective hole layer, a bulk-heterojunction and an optional electronic layer includes
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은, 준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 상기 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 형성하되, 상기 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the barrier film to which the metal mesh layer is combined forms a barrier coating layer on one surface of the prepared plastic substrate, and forms a metal mesh layer on the other surface opposite to one surface of the plastic substrate to form the metal mesh A barrier film in which the layers are bonded is formed, but the plastic substrate may be any one of PET, PEN, PI, and PE.
본 발명의 일부 실시예는, 상기 광전 변환부의 상부에 상기 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 더 포함하되, 상기 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나일 수 있다. Some embodiments of the present invention, further comprising a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film formed with the metal mesh layer on top of the photoelectric conversion unit, wherein the double-sided transparent adhesive film layer is any one of PSA, OCA and OCP can be one
상기와 같은 본 발명에 따르면, 기존 투명 전극에 금속 메쉬층을 적용함으로써, 투명 전극의 전기 전도성을 개선할 수 있으며, 투과율 감소를 최소화하여 태양전지의 변환 효율을 증가시킬 수 있다.According to the present invention as described above, by applying the metal mesh layer to the existing transparent electrode, the electrical conductivity of the transparent electrode can be improved, and the reduction in transmittance can be minimized to increase the conversion efficiency of the solar cell.
또한, 금속 메쉬층이 결합된 배리어를 적용함으로써, 외부 수분 및 산소의 침투를 방지할 수 있는바 소자의 장기 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, by applying the barrier combined with the metal mesh layer, it is possible to prevent penetration of external moisture and oxygen, thereby improving the long-term durability of the device.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지의 제조 방법의 순서도이다.1 is a view for explaining a double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a double-sided organic solar cell according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method for manufacturing a double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present application pertains can easily carry out. However, the present application may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. do.
본원 명세서 전체에서, 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.Throughout this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member is present between the two members.
본원 명세서 전체에서, 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. As used throughout this specification, the terms "about," "substantially," and the like are used in a sense at or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and are intended to enhance the understanding of this application. To help, precise or absolute figures are used to prevent unfair use by unscrupulous infringers of the stated disclosure. The term "step of" or "step of" to the extent used throughout this specification does not mean "step for".
본 발명은 양면형 유기 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a double-sided organic solar cell and a method for manufacturing the same.
각종 플라스틱 기재에 수분 및 가스의 투습 및 투기 특성을 개선하기 위한 수단으로서, 플라스틱 기재의 표면에 무기 소재와 유기 소재를 증착 및 코팅하여 유무기 적층 구조의 배리어를 구현하고 있다.As a means for improving the moisture and gas permeability and permeation characteristics of various plastic substrates, inorganic and organic materials are deposited and coated on the surface of the plastic substrate to implement a barrier of an organic-inorganic laminate structure.
이러한 배리어는 각종 유연(flexible) 전자 디바이스, 예를 들면 유기 태양전지, 일렉트로루미네센스(유기 EL), 터치 패널, 전자 페이퍼, 전기변색 소자 등을 밀봉(sealing)하는 역할을 하여 내구성을 향상시키는 역할을 한다.Such a barrier serves to seal various flexible electronic devices, such as organic solar cells, electroluminescence (organic EL), touch panels, electronic papers, electrochromic elements, etc. to improve durability. plays a role
그 중 유기 태양전지는 구성하는 다양한 고분자가 산소 및 수분과 접촉시 그 물성이 현저하게 저하되며 결국 태양전지의 변환 효율이 급감하는 문제가 있다. 따라서, 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA)가 도포된 투명 배리어 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 거쳐 유연 유기 태양전지 모듈을 산소 및 수분으로부터 보호하게 된다.Among them, when various polymers constituting the organic solar cell come into contact with oxygen and moisture, their physical properties are remarkably deteriorated, and consequently, there is a problem in that the conversion efficiency of the solar cell is sharply reduced. Therefore, the flexible organic solar cell module is protected from oxygen and moisture through a laminating process using a transparent barrier film coated with an optical clear adhesive (OCA).
한편, 유기 태양전지의 투명 전극은 그 구현을 위해 인듐주석산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 주석계 산화물(SnO2 등), AgO, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 불소첨가주석산화물(FTO: F-doped Tin Oxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 물질로 형성된다.On the other hand, the transparent electrode of the organic solar cell is indium tin oxide (ITO: Indium Tin Oxide), tin-based oxide (SnO 2 , etc.), AgO, ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), fluorine for its implementation. It is formed of any one material selected from the group consisting of doped tin oxide (FTO: F-doped tin oxide) and mixtures thereof.
상기 물질로 형성된 도전성 투명 전극은 금속에 비해 상대적으로 높은 저항을 가지고 있으며, 이로 인하여 도전성 투명 전극을 통한 캐리어의 수집 효율이 낮아 전력 변환 효율이 떨어지는 단점이 있다.The conductive transparent electrode formed of the material has a relatively high resistance compared to the metal, and thus has a disadvantage in that power conversion efficiency is lowered due to low carrier collection efficiency through the conductive transparent electrode.
그리고 도전성 투명 전극은 기판과 굴절률이 서로 다르므로, 기판의 수광면으로 입사된 태양광 중 일부가 기판과 도전성 투명 전극 사이의 계면에서 반사되어 기판의 수광면으로 출사된다. 따라서, 태양광을 효율적으로 이용하지 못하는 문제가 있다.In addition, since the conductive transparent electrode has a different refractive index from that of the substrate, some of the sunlight incident on the light-receiving surface of the substrate is reflected at the interface between the substrate and the conductive transparent electrode and is emitted to the light-receiving surface of the substrate. Accordingly, there is a problem in that sunlight cannot be used efficiently.
한편, 투명 유기 태양전지는 태양 빛을 완전히 차단하지 않아 건물의 외관 등에 적용할 수 있다는 점에서 최근 관심을 끌고 있다. 이러한 유기 태양전지는 태양광이 입사하는 수광면은 도전성 투명 전극을 사용하고, 반대면은 Al, Ag, Au, Cr, Ti, Ni, Cu와 같은 불투명한 금속 전극을 사용한다.On the other hand, transparent organic solar cells are attracting attention recently in that they can be applied to the exterior of buildings because they do not completely block sunlight. In such organic solar cells, a conductive transparent electrode is used for the light-receiving surface on which sunlight is incident, and an opaque metal electrode such as Al, Ag, Au, Cr, Ti, Ni, or Cu is used for the opposite surface.
하지만, 유기 태양전지를 투명하게 만들 때에는 상하부 전극 모두 도전성 투명 전극을 사용해야 하므로, 전도성 저하와 기판과의 굴절률 차이로 인한 투과율 감소로, 태양전지의 효율 감소가 현저하게 나타나는 문제가 있다.However, when the organic solar cell is made transparent, since both the upper and lower electrodes must use the conductive transparent electrode, there is a problem in that the efficiency of the solar cell is significantly reduced due to the decrease in transmittance due to the decrease in conductivity and the difference in refractive index with the substrate.
이와 달리 본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광이 입사하는 수광면에 대하여 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성된 기판을 구비함으로써, 유기 태양전지에서의 장기 내구성 향상과 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있음과 동시에, 태양전지의 효율 감소를 방지할 수 있다.In contrast, according to an embodiment of the present invention, by providing a substrate having a barrier film bonded to a metal mesh layer with respect to a light receiving surface on which sunlight is incident, long-term durability improvement and power conversion efficiency in an organic solar cell can be improved. At the same time, it is possible to prevent a decrease in the efficiency of the solar cell.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention. 2 is a view for explaining a double-sided organic solar cell according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지는 하부 기판(110), 광전 변환부(120) 및 상부 기판(130)을 포함한다.The double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention includes a
먼저 하부 기판(110)과 관련하여, 준비된 플라스틱 기판(113)의 일면에 유무기 소재의 코팅 및 증착을 통하여 배리어 코팅층(111)을 형성한다. First, in relation to the
일 실시예로, 플라스틱 기판(113)은 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PI(Polyimide) 및 PE(Polyethylene) 중 어느 하나일 수 있다.In an embodiment, the plastic substrate 113 may be any one of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), and polyethylene (PE).
일 실시예로, 배리어 코팅층(111)은 수분 투습을 방지하기 위한 것으로 Al2O3, HfO, SiO2 및 SiNx 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the barrier coating layer 111 is for preventing moisture permeation, and may be any one of Al 2 O 3 , HfO, SiO 2 and SiNx.
플라스틱 기판(113)의 일면과 마주보는 타면에는 금속 메쉬층(115)이 형성된다.A metal mesh layer 115 is formed on one surface of the plastic substrate 113 and the other surface facing it.
금속 메쉬층(115)은 통상의 포토 공정을 이용할 수 있다. 예를 들어, 금속 메쉬층(115)은 먼저 플라스틱 기판(113) 상에 전기도금을 하고, 포토레지스트 공정, 패터닝 공정 및 에칭을 수행하고, 이후 포토레지스트를 제거하여 형성할 수 있다.The metal mesh layer 115 may use a conventional photo process. For example, the metal mesh layer 115 may be formed by first performing electroplating on the plastic substrate 113 , performing a photoresist process, a patterning process, and etching, and then removing the photoresist.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 하부 기판(110) 상에 금속 메쉬층(115)이 결합된 배리어 필름이 형성된다.As such, in one embodiment of the present invention, a barrier film to which the metal mesh layer 115 is bonded is formed on the
광전 변환부(120)는 하부 기판(110)의 금속 메쉬층(115) 상에 형성된다. 이때, 광전 변환부(120)는 금속 메쉬층(115)이 결합된 배리어 필름을 기재로 하여 금속 메쉬층(115) 상에 형성될 수 있다. 이러한 광전 변환부(120)는 태양광을 흡수하여 여기자(excition)를 생성한다.The photoelectric conversion unit 120 is formed on the metal mesh layer 115 of the
일 실시예로, 광전 변환부(120)는 선택적 정공층(Hole selective layer, HSL), 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층(Electron selective layer, ESL)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the photoelectric conversion unit 120 may include a hole selective layer (HSL), a bulk-heterojunction layer, and an electron selective layer (ESL).
선택적 정공층(125)은 생성된 정공이 용이하게 포집 및 이동되도록 하고, 생성된 정공과 전자가 재결합되지 않도록 하여, 태양전지의 효율을 높일 수 있게 한다.The selective hole layer 125 allows the generated holes to be easily collected and moved, and prevents the generated holes and electrons from recombination, thereby increasing the efficiency of the solar cell.
선택적 전자층(121)은 상부 기판(140)의 후면에 형성될 수 있다. 선택적 전자층(121)은 생성된 전자가 용이하게 포집 및 이동되도록 하여, 역시 태양전지의 효율을 높일 수 있다.The selective electronic layer 121 may be formed on the rear surface of the upper substrate 140 . The selective electron layer 121 allows the generated electrons to be easily collected and moved, thereby increasing the efficiency of the solar cell.
이종 접합층(123)은 전자 주게(doner)와 전자 받게(acceptor)의 혼합 구조로 이루어지며, 본 발명의 일 실시예는 이종 접합층(123)을 구비함에 따라 전자 주게와 전자 받게의 계면 면적이 낮아서 효율이 낮아지는 단점을 개선할 수 있다. 이러한 이종 접합층(123)은 전자 주게 물질과 전자 받게 물질을 동시에 용해시킬 수 있는 용매를 사용하여 혼합한 다음, 혼합물을 하부 기판에 도포하고, 용매를 증발시켜 자발적이고 임의적으로 상분리가 일어나도록 함으로써 형성할 수 있다.The heterojunction layer 123 has a mixed structure of an electron donor and an electron acceptor, and in an embodiment of the present invention, as the heterojunction layer 123 is provided, the interface area between the electron donor and the electron acceptor It is possible to improve the disadvantage that the efficiency is lowered due to this low. This heterojunction layer 123 is mixed using a solvent capable of dissolving the electron donor material and the electron acceptor material at the same time, then the mixture is applied to the lower substrate, and the solvent is evaporated to cause spontaneous and arbitrary phase separation. can be formed
이때, 전자 주게는 유기 단분자인 프탈로시아닌(phthalocyanine), 프탈로시아닌 유도체, 메로시아닌(merocyanine), 메로시아닌 유도체일 수 있고, 고분자인 폴리페닐렌비닐렌(PPV: poly(phenylenevinylene), 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리티오펜 유도체일 수 있으며, 전자 받게는 플러렌(fullerenes), 플러렌 유도체, 페릴렌(perylene), 페릴렌 유도체일 수 있다.In this case, the electron donor may be an organic single molecule phthalocyanine, a phthalocyanine derivative, merocyanine, or a merocyanine derivative, and a polymer polyphenylenevinylene (PPV: poly(phenylenevinylene), polyphenylene) It may be a vinylene derivative, a polythiophene, or a polythiophene derivative, and the electron acceptor may be fullerenes, a fullerene derivative, perylene, or a perylene derivative.
상부 기판(140)은 광전 변환부(120)의 상부에 합지되며, 하부 기판(110)과 같이 베리어 코팅층(141), 플라스틱 기판(143) 및 금속 메쉬층(145)을 포함하도록 구성된다.The upper substrate 140 is laminated on the photoelectric conversion unit 120 , and is configured to include a barrier coating layer 141 , a plastic substrate 143 , and a metal mesh layer 145 like the
이때, 본 발명의 일 실시예는 광전 변환부(120)의 상부에 금속 메쉬층(145)이 형성된 배리어 필름을 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층(130)을 더 포함할 수 있다.In this case, an embodiment of the present invention may further include a double-sided transparent adhesive film layer 130 for laminating a barrier film having a metal mesh layer 145 formed on the photoelectric conversion unit 120 .
일 실시예로, 양면 투명 점작 필름층(130)은 PSA(Pressure Sensitive Adhesive), OCA(Optical Clearance Adhesive) 및 OCP(Optically Clear Adhesive Printable) 중 어느 하나일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the double-sided transparent viscous film layer 130 may be any one of Pressure Sensitive Adhesive (PSA), Optical Clearance Adhesive (OCA), and Optically Clear Adhesive Printable (OCP), but is not necessarily limited thereto.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지는 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름 대신 유리 기판(211)을 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예는 단단한(Rigid) 유리 기판(211)을 양면형 유기 태양전지의 구성요소로 적용할 수 있다. Referring to FIG. 2 , in the double-sided organic solar cell according to another embodiment of the present invention, a glass substrate 211 may be applied instead of a barrier film to which a metal mesh layer is bonded. That is, in one embodiment of the present invention, a rigid glass substrate 211 may be applied as a component of a double-sided organic solar cell.
이 경우에는 금속 메쉬층이 결합된 배리어 코팅층을 적용하지 않고, 기존 도전성 투명 전극(213)을 적용한 유리 기판(211)을 하부 기판(210)에 적용하며, 상부 기판(240)에 대해서만 금속 메쉬층(245)이 결합된 배리어 코팅층(241)을 합지할 수 있다.In this case, the glass substrate 211 to which the conventional conductive transparent electrode 213 is applied is applied to the
한편, 도 1 및 도 2에서 설명한 양면형 유기 태양전지는 전통적인 구조(conventional structure)인지 아니면 역구조(inverted structure)인지 여부에 따라 광전 변환부(120, 220)의 선택적 정공층(121, 221)과 선택적 전자층(125, 225)의 순서가 변경될 수도 있다. 또한, 금속 메쉬층과 도전성 투명 전극에 적용된 소재의 종류가 다양하게 변경될 수도 있다. On the other hand, the double-sided organic solar cell described in FIGS. 1 and 2 has selective hole layers 121 and 221 of the
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지의 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 유기 태양전지의 제조 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of a method of manufacturing a double-sided organic solar cell according to an embodiment of the present invention.
먼저, 하부 기판을 준비하고(S110), 하부 기판 상에 광전 변환부를 형성한다(S120).First, a lower substrate is prepared (S110), and a photoelectric conversion unit is formed on the lower substrate (S120).
다음으로, 광전 변환부의 상부에 상부 기판을 합지한다(S130).Next, the upper substrate is laminated on top of the photoelectric conversion unit (S130).
본 발명의 일 실시예에서, 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나의 기판은 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, at least one of the lower substrate and the upper substrate may be formed with a barrier film in which a metal mesh layer is combined.
일 실시예로, 하부 기판과 상부 기판은 금속 메쉬층이 결합된 베리어 필름이 적용될 수 있다.In an embodiment, a barrier film in which a metal mesh layer is combined may be applied to the lower substrate and the upper substrate.
또 다른 실시예로, 하부 기판은 유리 기판 및 도전성 투명 전극으로 구성될 수 있으며, 이 경우 상부 기판은 금속 메쉬층이 결합된 베리어 필름이 적용될 수 있다.In another embodiment, the lower substrate may be composed of a glass substrate and a conductive transparent electrode, and in this case, a barrier film combined with a metal mesh layer may be applied to the upper substrate.
이때, 본 발명의 일 실시예는 상부 기판의 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 광전 변환부에 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 형성할 수 있으며, 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나일 수 있다.At this time, an embodiment of the present invention may form a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film on which the metal mesh layer of the upper substrate is formed to the photoelectric conversion unit, and the double-sided transparent adhesive film layer is one of PSA, OCA and OCP. It can be any one.
한편, 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은, 준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 구성될 수 있다.On the other hand, the barrier film to which the metal mesh layer is bonded may be configured by forming a barrier coating layer on one surface of the prepared plastic substrate and forming a metal mesh layer on the other surface facing the one surface of the plastic substrate.
여기에서, 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나일 수 있다.Here, the plastic substrate may be any one of PET, PEN, PI, and PE.
일 실시예로, 광전 변환부는 금속 메쉬층 상에 선택적 정공층, 이종 접합층 및 선택적 전자층이 구비될 수 있다.In one embodiment, the photoelectric conversion unit may be provided with a selective hole layer, a heterojunction layer, and a selective electron layer on the metal mesh layer.
한편, 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S130은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 및 도 2에서 이미 기술된 내용은 도 도 3의 제조 방법에도 적용될 수 있다.Meanwhile, in the above description, steps S110 to S130 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps according to an embodiment of the present invention. In addition, some steps may be omitted if necessary, and the order between steps may be changed. In addition, the contents already described in FIGS. 1 and 2 may also be applied to the manufacturing method of FIG. 3 even if other contents are omitted.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
110, 210: 하부기판
111: 배리어 코팅층
113: 플라스틱 기판
115: 금속 메쉬층
211: 유리 기판
213: 도전성 투명 전극
120, 220: 광전 변환부
121, 221: 선택적 전자층
123, 223: 이종 접합층
125, 225: 선택적 정공층
130, 230: 양면 투명 점착 필름층
140, 240: 상부 기판
141, 241: 배리어 코팅층
143, 243: 플라스틱 기판
145, 245: 금속 메쉬층110, 210: lower substrate
111: barrier coating layer
113: plastic substrate
115: metal mesh layer
211: glass substrate
213: conductive transparent electrode
120, 220: photoelectric conversion unit
121, 221: optional electronic layer
123, 223: heterojunction layer
125, 225: optional hole layer
130, 230: double-sided transparent adhesive film layer
140, 240: upper substrate
141, 241: barrier coating layer
143, 243: plastic substrate
145, 245: metal mesh layer
Claims (12)
하부 기판을 준비하는 단계;
상기 하부 기판 상에 광전 변환부를 형성하는 단계; 및
상기 광전 변환부의 상부에 상부 기판을 합지하는 단계를 포함하되,
상기 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나의 기판은 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성되고,
상기 하부 기판 상에 광전 변환부를 형성하는 단계는,
상기 금속 메쉬층 상에 선택적 정공층, 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층이 구비된 광전 변환부를 형성하는 것인,
양면형 유기 태양전지의 제조 방법.
In the manufacturing method of a double-sided organic solar cell,
preparing a lower substrate;
forming a photoelectric conversion unit on the lower substrate; and
Comprising the step of laminating an upper substrate on top of the photoelectric conversion unit,
At least one of the lower substrate and the upper substrate is formed with a barrier film combined with a metal mesh layer,
The step of forming the photoelectric conversion unit on the lower substrate,
To form a photoelectric conversion unit provided with a selective hole layer, a heterojunction layer (bulk-heterojunction) and a selective electron layer on the metal mesh layer,
A method for manufacturing a double-sided organic solar cell.
상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은,
준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 상기 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 형성하는 것인,
양면형 유기 태양전지의 제조 방법.
According to claim 1,
The barrier film to which the metal mesh layer is combined,
Forming a barrier coating layer on one surface of the prepared plastic substrate, and forming a metal mesh layer on the other surface opposite to one surface of the plastic substrate to form a barrier film combined with the metal mesh layer,
A method for manufacturing a double-sided organic solar cell.
상기 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나인 것인,
양면형 유기 태양전지의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The plastic substrate is any one of PET, PEN, PI and PE,
A method for manufacturing a double-sided organic solar cell.
상기 상부 기판이 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름인 경우, 상기 하부 기판은 일면에 유리 기판이 형성되며, 상기 일면과 마주보는 타면이 상기 광전 변환부와 결합하는 도전성 투명 전극인 것인,
양면형 유기 태양전지의 제조 방법.
According to claim 1,
When the upper substrate is a barrier film to which the metal mesh layer is bonded, the lower substrate is a glass substrate formed on one surface, and the other surface facing the one surface is a conductive transparent electrode coupled to the photoelectric conversion unit,
A method for manufacturing a double-sided organic solar cell.
상기 광전 변환부의 상부에 상부 기판을 합지하는 단계는,
상기 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 상기 광전 변환부의 상부에 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 형성하는 단계를 더 포함하되,
상기 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나인 것인,
양면형 유기 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
Laminating the upper substrate on the top of the photoelectric conversion unit,
Further comprising the step of forming a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film on which the metal mesh layer is formed on the photoelectric conversion unit,
The double-sided transparent film layer is any one of PSA, OCA and OCP,
A method for manufacturing a double-sided organic solar cell.
상기 하부 기판의 금속 메쉬층 상에 형성되며 선택적 정공층, 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층을 구비하는 광전 변환부 및
상기 광전 변환부의 상부에 합지되며, 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성된 상부 기판을 포함하는,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.
A lower substrate having a barrier film bonded to the metal mesh layer,
a photoelectric conversion unit formed on the metal mesh layer of the lower substrate and having a selective hole layer, a bulk-heterojunction layer, and a selective electron layer;
It is laminated on the upper portion of the photoelectric conversion unit, comprising an upper substrate formed with a barrier film bonded to a metal mesh layer,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은,
준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 상기 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 형성하는 것인,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.
7. The method of claim 6,
The barrier film to which the metal mesh layer is combined,
Forming a barrier coating layer on one surface of the prepared plastic substrate, and forming a metal mesh layer on the other surface opposite to one surface of the plastic substrate to form a barrier film combined with the metal mesh layer,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
상기 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나인 것인,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.
8. The method of claim 7,
The plastic substrate is any one of PET, PEN, PI and PE,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
상기 광전 변환부의 상부에 상기 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 더 포함하되,
상기 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나인 것인,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.
7. The method of claim 6,
Further comprising a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film with the metal mesh layer formed on the photoelectric conversion unit,
The double-sided transparent film layer is any one of PSA, OCA and OCP,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
상기 하부 기판의 금속 메쉬층 상에 형성되며 선택적 정공층, 이종 접합층(bulk-heterojunction) 및 선택적 전자층을 구비하는 광전 변환부 및
상기 광전 변환부의 상부에 합지되며, 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름이 형성된 상부 기판을 포함하는,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.
A lower substrate comprising a glass substrate and a conductive transparent electrode formed on the glass substrate;
a photoelectric conversion unit formed on the metal mesh layer of the lower substrate and having a selective hole layer, a bulk-heterojunction layer, and a selective electron layer;
It is laminated on the upper portion of the photoelectric conversion unit, comprising an upper substrate formed with a barrier film bonded to a metal mesh layer,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름은,
준비된 플라스틱 기판의 일면에 배리어 코팅층을 형성하고, 상기 플라스틱 기판의 일면과 마주보는 타면에 금속 메쉬층을 형성하여 상기 금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 형성하되,
상기 플라스틱 기판은 PET, PEN, PI 및 PE 중 어느 하나인 것인,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.
11. The method of claim 10,
The barrier film to which the metal mesh layer is combined,
A barrier coating layer is formed on one surface of the prepared plastic substrate, and a metal mesh layer is formed on the other surface opposite to one surface of the plastic substrate to form a barrier film combined with the metal mesh layer,
The plastic substrate is any one of PET, PEN, PI and PE,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
상기 광전 변환부의 상부에 상기 금속 메쉬층이 형성된 배리어 필름을 합지하기 위한 양면 투명 점착 필름층을 더 포함하되,
상기 양면 투명 점작 필름층은 PSA, OCA 및 OCP 중 어느 하나인 것인,
금속 메쉬층이 결합된 배리어 필름을 이용한 양면형 유기 태양전지.12. The method of claim 11,
Further comprising a double-sided transparent adhesive film layer for laminating the barrier film with the metal mesh layer formed on the photoelectric conversion unit,
The double-sided transparent film layer is any one of PSA, OCA and OCP,
A double-sided organic solar cell using a barrier film combined with a metal mesh layer.
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KR1020200093759A KR102533707B1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Double-sided organic solar cell and manufacturing method thereof |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102703507B1 (en) * | 2023-08-03 | 2024-09-06 | 재단법인대구경북과학기술원 | Optical based local contact lower substrate for thin film solar cell and fabricating method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160061888A (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | 주식회사 엘지화학 | Bifacial solar cell |
KR20180076433A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 성균관대학교산학협력단 | Bifacial tandem solar cell and method of manufacturing the same |
KR20200008712A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-29 | 경희대학교 산학협력단 | Semi-transparent/flexible solar cell and method for manufacturing thereof |
-
2020
- 2020-07-28 KR KR1020200093759A patent/KR102533707B1/en active IP Right Grant
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KR20160061888A (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | 주식회사 엘지화학 | Bifacial solar cell |
KR20180076433A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 성균관대학교산학협력단 | Bifacial tandem solar cell and method of manufacturing the same |
KR20200008712A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-29 | 경희대학교 산학협력단 | Semi-transparent/flexible solar cell and method for manufacturing thereof |
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---|---|---|---|---|
KR102703507B1 (en) * | 2023-08-03 | 2024-09-06 | 재단법인대구경북과학기술원 | Optical based local contact lower substrate for thin film solar cell and fabricating method thereof |
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