KR20220113019A - 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 역구조 유기태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지는 기판; 기판 상에 구비되는 하부 전극; 하부 전극 상에 구비되는 전자 수송층; 전자 수송층 상에 구비되고, 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성되는 광활성층; 광활성층 상에 구비되는 정공 수송층; 및 정공 수송층 상에 구비되는 상부 전극을 포함하고, 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 내부봉지 물질의 적어도 일부는 전자 수송층의 표면에 자기조립될 수 있다.
Description
본 발명은 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 최근 대두되는 환경 문제와 고유가 문제를 극복할 수 있는 신재생 에너지 기술로 각광받고 있다.
이러한 태양전지는 무기물을 이용하는 무기태양전지와 유기물을 이용하는 유기태양전지로 구분된다. 무기태양전지는 높은 광전변환효율을 갖는 장점을 가지나, 성능 대비 가격이 높아 상용화에 한계가 있다는 단점이 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 용액 공정을 기반으로 제작이 가능하므로, 무기태양전지에 비해 제조공정이 간단하여 제조 비용이 절감될 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 무기태양전지의 단점을 극복할 수 있는 대안으로서, 유기태양전지가 주목받고 있다.
구체적으로, 유기태양전지는 기판, 기판 상에 배치되는 하부 전극, 하부 전극과 대향하게 배치되는 상부 전극 및 하부 전극과 상부 전극 사이에 배치되는 광활성층을 필수적으로 포함한다. 이때, 유기태양전지는 전자 및 정공이 이동되는 방향에 따라, 정구조 유기태양전지와 역구조 유기태양전지로 구분된다. 예를 들어, 정구조 유기태양전지는 하부 전극이 애노드 전극으로 구비되고 상부 전극이 캐소드 전극으로 구비되는 반면, 역구조 유기태양전지는 하부 전극이 캐소드 전극으로 구비되고 상부 전극이 애노드 전극으로 구비된다.
한편, 광활성층은 전자 공여체(Electron Donor)와 전자 수용체(Electron Acceptor)를 포함하며, 빛의 흡수에 의해 엑시톤(Exiton)을 생성한다. 이렇게 생성된 엑시톤은 전자 공여체와 전자 수용체의 접합 계면에서 전자와 정공으로 분리되고, 분리된 전자 및 정공은 캐소드 전극 및 애노드 전극으로 각각 이동된다. 이때, 전자 및 정공의 이동·수집 효율을 향상시키기 위해, 애노드 전극 및 광활성층 사이와 캐소드 전극 및 광활성층 사이에 기능층(Interlayer)이 각각 구비될 수 있다.
이때, 정구조 유기태양전지의 경우, 하부 전극(애노드 전극)으로 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO)와 같은 투명 전극이 사용되고, 상부 전극(캐소드 전극)으로 리튬(Li), 칼슘(Ca) 등과 같은 일함수가 낮은 금속이 사용되며, 하부 전극(애노드 전극)과 광활성층 사이에 구비되는 기능층, 예컨대, 정공 수송층으로 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)가 사용된다. 그러나, 이 경우, 상부 전극(캐소드 전극)의 낮은 일함수에 의해 상부 전극(캐소드 전극)이 산화될 수 있고, 정공 수송층을 형성하는 PEDOT:PSS가 강한 산성을 띠기 때문에, 정공 수송층에 의해 하부 전극(애노드 전극)이 부식됨에 따라, 소자의 수명이 저하되는 문제가 있다.
이에 반해, 역구조 유기태양전지의 경우, 상부 전극(애노드 전극)으로 금(Au), 은(Ag) 등과 같은 일함수가 높은 금속이 사용되기 때문에, 정구조 유기태양전지보다 더욱 안정성이 있다. 하지만, 역구조 유기태양전지의 경우, 하부 전극(캐소드 전극)과 광활성층 사이의 기능층, 예컨대, 전자 수송층으로 금속 산화물이 사용되기 때문에, 전자 수송층에서 자외선 조사에 따른 광촉매 반응으로 인한 라디칼이 발생되고, 발생되는 라디칼이 광활성층에 침투되어 광활성층이 손상됨에 따라, 광 안정성이 감소되고, 광전변환효율이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 역구조 유기태양전지는 전자 수송층과 광활성층 사이에 별도의 내부 봉지층이 도입되어 전자 수송층에서 발생되는 라디칼이 광활성층으로 침투되는 것이 내부 봉지층에 의해 차단되도록 하였다. 하지만, 이 경우, 전자 수송층과 광활성층 사이에 내부 봉지층을 형성하기 위한 공정이 추가되기 때문에, 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 제조 공정이 간소화되어 제조 비용이 절감되고, 향상된 광 안정성 및 광전변환효율을 갖는 역구조 유기태양전지에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제조 공정이 간소화되어 제조 비용이 절감되되, 향상된 광 안정성 및 광전변환효율을 갖는 역구조 유기태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 구비되는 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 구비되는 전자 수송층; 상기 전자 수송층 상에 구비되고, 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성되는 광활성층; 상기 광활성층 상에 구비되는 정공 수송층; 및 상기 정공 수송층 상에 구비되는 상부 전극을 포함하고, 상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 상기 내부봉지 물질의 적어도 일부는 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립되는, 역구조 유기태양전지가 제공될 수 있다.
또한, 상기 내부봉지 물질은, C60-SAM(4-(1′,5′-Dihydro-1′-methyl-2′H-[5,6]fullereno-C60-Ih-[1,9-c]pyrrol-2′-yl)benzoic acid), C60-SB( tetra-nbutyl ammonium iodide (TBAI)-doped 2,3,4-tris(3-(propyl sulfobetaine)propoxy) fulleropyrrolidine), C3-SAM (3-aminopropanoic acid), Sil-C60(N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-carbomethoxy-3,4-fulleropyrrolidine), PCBDAN(fullerene [6,6]-phenyl-C61-butyric acid 2-((2-(dimethylamino)ethyl)(methyl)amino)-ethyl ester), 벤조산(Benzoic acid), 4-아미노 벤조산(4-Aminobenzoic acid), 3-Aminopropyltriethoxysilane, 브로모아세트산(Bromoacetic acid), 페닐아세트산(Phenylacetic acid), 4-페닐뷰티르산(4-Phenylbutyric acid) 및 3-페닐프로피온산(3-Phenylpropionic acid), 보론산 (Boronic acid), Sinapoyl malate, 4-ammonium chloride, 3-Aminopropyltriethoxysilane, 1,2-Ethanedithiol, 및 4-Pyridinecarboxylic acid 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자 수송층은 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO), 타이타늄옥사이드(TiOx), 주석옥사이드 (Tin oxide, SnO), 및 알루미늄-징크옥사이드 (Aluminum-doped Znic Oxide, AZO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립된 상기 내부봉지 물질에 의해 상기 전자 수송층에서 발생된 라디칼이 상기 광활성층으로 침투되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 상부 전극은 금속, 합금, 전도성 고분자 기타 전도성 화합물 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 정공 수송층은 몰리브덴옥사이드(MoO3), 텅스텐옥사이드(WO3)및 바나듐옥사이드(V2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 하부 전극은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오르화틴옥사이드(Fluorinated Tin Oxide, FTO), 인듐징크옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄도프드징크옥사이드(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 및 인듐징크틴옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 기판은 유리, 석영, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthelate, PEN), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스틸렌(Polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethlene, POM), 아크릴로나이트릴-스타이렌수지(Acrylonitile-styrene copolymer, AS 수지) 및 트리아세틸 셀룰로오즈(Triacetyl cellulose, TAC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 상에 전자 수송층을 형성하는 단계; 광활성 물질 및 내부봉지 물질을 혼합하여 상기 전자 수송층 상에 광활성층을 형성하는 단계; 상기 광활성층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 및 상기 정공 수송층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 광활성층을 형성하는 단계는, 상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질을 용매에 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 상기 전자 수송층 상에 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 상기 내부봉지 물질의 적어도 일부는 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립되는, 역구조 유기태양전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질은 100:1의 질량비로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 혼합물은 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 스프레이 코팅법, 플로 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 딥 코팅법, 테이프 캐스팅법, 스크린 프린팅법, 패드 프린팅법, 닥터 블레이드 코팅법, 슬롯-다이 코팅법, 그래비어 프린팅법, 열전사법 및 그래비어 오프셋 프린팅법 중 적어도 하나를 통해 상기 전자 수송층 상에 도포될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 역구조 유기태양전지는 향상된 광 안정성 및 광전변환효율을 갖는다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 역구조 유기태양전지의 제조 방법은 제조 공정이 간소화되어 제조 비용이 절감된다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 역구조 유기태양전지의 전자 수송층의 표면에 자기조립된 광활성층의 내부봉지 물질을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1의 역구조 유기태양전지의 광활성층의 내부봉지 물질이 전자 수송층에서 발생되는 라디칼을 차단하는 현상을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 11은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 14는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 역구조 유기태양전지의 전자 수송층의 표면에 자기조립된 광활성층의 내부봉지 물질을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1의 역구조 유기태양전지의 광활성층의 내부봉지 물질이 전자 수송층에서 발생되는 라디칼을 차단하는 현상을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 외부양자효율(EQE)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 11은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지에 대한 전류밀도-전압(J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 14는 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 ToF-SIMS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지(1)는 기판(10), 하부 전극(20), 전자 수송층(30), 광활성층(40), 정공 수송층(50) 및 상부 전극(60)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 광투과성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 유리, 석영, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthelate, PEN), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스틸렌(Polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethlene, POM), 아크릴로나이트릴-스타이렌수지(Acrylonitile-styrene copolymer, AS 수지) 및 트리아세틸 셀룰로오즈(Triacetyl cellulose, TAC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하부 전극(20)은 광활성층(40)에서 생성된 전자를 받아 외부 회로로 전달하는 캐소드 전극의 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 하부 전극(20)은 기판(10) 상에 구비될 수 있다. 이때, 하부 전극(20)은 기판(10)을 통과한 빛이 광활성층(40)으로 도달할 수 있도록 광투과성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(20)은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오르화틴옥사이드(Fluorinated Tin Oxide, FTO), 인듐징크옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄도프드징크옥사이드(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 및 인듐징크틴옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전자 수송층(30)은 광활성층(40)에서 생성된 전자가 광활성층(40)으로부터 하부 전극(20)으로 원활하게 이송될 수 있도록 한다. 이를 위해, 전자 수송층(30)은 하부 전극(20)과 광활성층(40) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO), 타이타늄옥사이드(TiOx), 및 주석옥사이드 (Tin oxide, SnO), 알루미늄-징크옥사이드 (Aluminum-doped Znic Oxide, AZO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광활성층(40)은 빛의 흡수에 의해 엑시톤(exiton, 전자-정공쌍)을 생성할 수 있다. 이를 위해, 광활성층(40)은 광활성 물질, 예컨대, 전자 공여체(Electron Donor)와 전자 수용체(Electron Acceptor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광활성 물질은 D18:Y6, PTQ10:Y6 및 PM6:Y6 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광활성층(40)에서 생성된 엑시톤은 전자 공여체와 전자 수용체의 접합 계면에서 전자와 정공으로 분리될 수 있다. 광활성층(40)에서 분리된 전자는 전자 수송층(30)을 통해 하부 전극(20)으로 이동될 수 있으며, 광활성층(40)에서 분리된 정공은 정공 수송층(50)을 통해 상부 전극(60)으로 이동될 수 있다.
한편, 광활성층(40)은 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성될 수 있다. 여기서, 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비할 수 있다. 이때, 내부봉지 물질의 적어도 일부는 전자 수송층(30)의 표면에 자기조립될 수 있다. 이에 따라, 내부봉지 물질은 자외선에 의해 전자 수송층(30)에서 생성되는 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되지 못하도록 광활성층(40)을 패시베이션할 수 있다. 예를 들어, 내부봉지 물질은 C60-SAM(4-(1′,5′-Dihydro-1′-methyl-2′H-[5,6]fullereno-C60-Ih-[1,9-c]pyrrol-2′-yl)benzoic acid), C60-SB( tetra-nbutyl ammonium iodide (TBAI)-doped 2,3,4-tris(3-(propyl sulfobetaine)propoxy) fulleropyrrolidine), C3-SAM (3-aminopropanoic acid), Sil-C60(N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-carbomethoxy-3,4-fulleropyrrolidine), PCBDAN(fullerene [6,6]-phenyl-C61-butyric acid 2-((2-(dimethylamino)ethyl)(methyl)amino)-ethyl ester), 벤조산(Benzoic acid), 4-아미노 벤조산(4-Aminobenzoic acid), 3-Aminopropyltriethoxysilane, 브로모아세트산(Bromoacetic acid), 페닐아세트산(Phenylacetic acid), 4-페닐뷰티르산(4-Phenylbutyric acid) 및 3-페닐프로피온산(3-Phenylpropionic acid), 보론산 (Boronic acid), Sinapoyl malate, 4-ammonium chloride, 3-Aminopropyltriethoxysilane, 1,2-Ethanedithiol, 및 4-Pyridinecarboxylic acid 으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 수송층(50)은 광활성층(40)에서 생성된 정공이 광활성층(40)으로부터 상부 전극(60)으로 원활하게 이송될 수 있도록 한다. 이를 위해, 정공 수송층(50)은 광활성층(40)과 상부 전극(60) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층(50)은 몰리브덴옥사이드(MoO3), 텅스텐옥사이드(WO3)및 바나듐옥사이드(V2O3)와 같은 전도성 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상부 전극(60)은 광활성층(40)에서 생성된 정공을 받아 외부 회로로 전달하는 애노드 전극의 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상부 전극(60)은 정공 수송층(50) 상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(60)은 금속, 합금, 전도성 고분자 기타 전도성 화합물 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상부 전극(60)은 대기 중 노출에 대한 산화 안정성이 높은 재질, 예컨대, 금(Au), 은(Ag) 등과 같이 일함수가 높은 금속 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 유기태양전지 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예, 비교예 및 실험예의 범위가 하기 실시예, 비교예 및 실험예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
먼저, 기판(10)을 준비하고, 광활성층(40)의 제조를 위한 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 제조하기 위해, 광활성 물질(D18:Y6)과 내부봉지 물질(C60-SAM)을 100:1의 질량비로 클로로포름에 넣어 혼합하고, 50℃에서 12시간 동안 교반시킴으로써 혼합물을 제조하였다.
다음으로, 준비된 기판(10) 상에 인듐틴옥사이드(ITO)를 증착하여 150nm의 두께를 갖는 하부 전극(20)을 제조하였다. 그 후, 하부 전극(20) 상에 징크옥사이드(ZnO) 용액을 졸-겔(sol-gel) 방식으로 코팅하고, 200℃에서 20분 동안 건조시킴으로써, 30nm의 두께를 갖는 전자 수송층(30)을 제조하였다.
다음으로, 준비된 혼합물을 전자 수송층(30) 상에 3000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 건조 과정 없이100nm의 두께를 갖는 광활성층(40)을 제조하였다.
그 후, 광활성층(40) 상에 몰리브덴옥사이드(MoO3)를 진공 분위기(1x10-7 torr) 하에서 열진공 증착하여 5nm의 두께를 갖는 정공 수송층(50)을 제조하였다. 마지막으로, 정공 수송층(50) 상에 은(Ag)을 열진공 증착하여 150nm의 두께를 갖는 상부 전극(60)을 제조함으로써, 역구조 유기태양전지를 수득하였다.
실시예 2
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PTQ10:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
실시예 3
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PM6:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
비교예 1
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(D18:Y6)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
비교예 2
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PTQ10:Y6)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
비교예 3
광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM) 대신 광활성 물질(PM6:Y6)을 이용하여 광활성층(40)을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 역구조 유기태양전지를 제조하였다.
실험예 1 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅰ
광활성 물질(D18:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 개방전압(Open-circuit Voltage, Voc), 단락전류밀도(Short-circuit Current Density, Jsc), 채움계수(Fill Factor, FF) 및 광전변환효율(Photoconversion Efficiency, PCE)을 각각 측정하고, 측정된 값을 도 4 및 하기 표 1에 나타내었다.
| RPM | 개방전압(Voc)(V) | 단락전류밀도(Jsc)(mA/㎠) | 채움계수(FF) | 광전환변환효율(PCE)(%) | |
| 실시예 1 | 3500 | 0.82 | 29.2(24.50) | 0.75 | 18.02(15.11) |
| 비교예 1 | 3000 | 0.82 | 23.96(21.55) | 0.75 | 14.76(13.27) |
도 4 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 1의 경우, 광활성 물질(D18:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 1보다 향상된 단락 전류밀도 및 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상되었음을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 2 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅱ
광활성 물질(D18:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 측정하고, 측정된 값을 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 경우, 비교예 1에 비해 전 영역의 파장에서 높은 외부양자효율을 가짐을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상되었음을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 3 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 광안정성 평가
광활성 물질(D18:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 광안정성에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광안정성을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지를 각각 AM 1.5G, 100 ㎽/㎠ 세기의 태양광에 15시간 동안 노출시키고, 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여, 측정된 결과를 도 6의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
도 6의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 광활성 물질(D18:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 1의 경우, 광활성 물질(D18:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 1보다 30% 향상된 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 또한, 실시예 1의 경우, 초기 광전변환효율 대비 87%의 효율이 유지됨을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송층(30)의 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되는 것이 방지되고, 이를 통해, 소자의 광안정성이 향상되었음을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 4 - 실시예 1 및 비교예 1에 따른 역구조 유기태양전지의 광활성층 분석 평가
실시예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 1로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광활성층을 각각 이차이온질량분석기(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry: ToF-SIMS)를 이용하여 분석하고, 분석 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7을 참조하면, 내부봉지 물질이 고유로 가지고 있는 C60의 신호를 추적한 결과, 실시예 1의 C60의 신호 세기가 비교예 1에 비해 전반적으로 높음을 알 수 있었다. 특히, 전자 수송층(30) 근처, 예컨대, ZnO의 근처에서 C60의 신호 세기가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, 내부봉지 물질이 전자 수송층(30)의 표면에 주로 형성되어 있고, 광활성층(40)의 내부에 광활성 물질과 혼합되어 있음을 확인하였다.
실험예 5 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅰ
광활성 물질(PTQ10:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc), 채움계수(FF) 및 광전변환효율(PCE)을 각각 측정하고, 측정된 값을 도 8 및 하기 표 2에 나타내었다.
| RPM | 개방전압(Voc)(V) | 단락전류밀도(Jsc) | 채움계수(FF)(mA/㎠) | 광전환변환효율(PCE)(%) | |
| 실시예 2 | 1500 | 0.82 | 24.85(23.65) | 0.73 | 14.89(14.17) |
| 비교예 2 | 2500 | 0.83 | 22.05(21.18) | 0.73 | 13.23(12.70) |
도 8 및 표 2를 참조하면, 광활성 물질(PTQ10:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 2의 경우, 광활성 물질(PTQ10:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 2보다 향상된 단락 전류밀도 및 광전변환효율을 달성하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 6 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가 Ⅱ
광활성 물질(PTQ10:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 외부양자효율(EQE)을 측정하고, 측정된 값을 도 9에 나타내었다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 경우, 400nm 내지 800nm 영역의 파장에서 비교예 2보다 높은 외부양자효율을 가짐을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 7 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 광안정성 평가
광활성 물질(PTQ10:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 광안정성에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광안정성을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지를 각각 AM 1.5G, 100 ㎽/㎠ 세기의 태양광에 14시간 동안 노출시키고, 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여, 측정된 결과를 도 10의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
도 10의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 광활성 물질(PTQ10:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 2의 경우, 광활성 물질(PTQ10:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 2보다 25% 향상된 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 실시예 2의 경우, 초기 광전변환효율 대비 85%의 효율이 유지됨을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송층(30)의 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되는 것이 방지되어 광안정성이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 8 - 실시예 2 및 비교예 2에 따른 역구조 유기태양전지의 광활성층 분석 평가
실시예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 2로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광활성층을 각각 이차이온질량분석기(ToF-SIMS)를 이용하여 분석하고, 분석 결과를 도 11에 나타내었다.
도 11에 도시된 바와 같이, 내부봉지 물질이 고유로 가지고 있는 C60의 신호를 추적한 결과, 비교예 2에 비해 실시예 2의 C60의 신호세기가 전반적으로 높으며, 특히, 전자 수송층(30) 근처, 예컨대, ZnO의 근처에서 C60의 신호세기가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, 내부봉지 물질이 전자 수송층(30)의 표면에 주로 형성되어 있고, 광활성층(40)의 내부에 광활성 물질과 혼합되어 있음을 확인하였다.
실험예 9 - 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 소자 성능 평가
광활성 물질(PM6:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 소자 성능에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 소자 성능을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc), 채움계수(FF) 및 광전변환효율(PCE)을 각각 측정하고, 측정된 값을 도 12 및 하기 표 3에 나타내었다.
| RPM | 개방전압(Voc)(V) | 단락전류밀도(Jsc)(mA/㎠) | 채움계수(FF) | 광전환변환효율(PCE)(%) | |
| 실시예 3 | 2500 | 0.81 | 27.39 | 0.7 | 15.54 |
| 비교예 3 | 2700 | 0.81 | 23.76 | 0.69 | 13.28 |
도 12 및 표 3을 참조하면, 광활성 물질(PM6:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 3의 경우, 광활성 물질(PM6:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 3보다 향상된 단락 전류밀도 및 광전변환효율을 달성하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송이 원활하게 되고, 이를 통해, 소자의 성능이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 8 - 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 광안정성 평가
광활성 물질(PM6:Y6)에 내부봉지 물질(C60-SAM)을 혼합하여 광활성층(40)을 제조하는 것이 역구조 유기태양전지의 광안정성에 어떠한 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광안정성을 비교하였다.
구체적으로, 실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지를 각각 AM 1.5G, 100 ㎽/㎠ 세기의 태양광에 14시간 동안 노출시키고, 시간에 따른 광전변환효율(PCE), 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 채움계수(FF)의 변화를 측정하여, 측정된 결과를 도 13의 도 10의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
도 13의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 광활성 물질(PM6:Y6) 및 내부봉지 물질(C60-SAM)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 실시예 3의 경우, 광활성 물질(PM6:Y6)로 형성되는 광활성층(40)을 포함하는 비교예 3보다 6% 향상된 광전변환효율을 가짐을 확인하였다. 실시예 3의 경우, 초기 광전변환효율 대비 86%의 효율이 유지됨을 확인하였다. 이는, 내부봉지 물질(C60-SAM)에 의해 전자 수송층(30)의 라디칼이 광활성층(40)으로 침투되는 것이 방지되어 소자의 광안정성이 향상됨을 의미한다고 볼 수 있다.
실험예 9 - 실시예 3 및 비교예 3에 따른 역구조 유기태양전지의 광활성층 분석 평가
실시예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지와 비교예 3으로부터 제조된 역구조 유기태양전지의 광활성층을 각각 이차이온질량분석기(ToF-SIMS)를 이용하여 분석하고, 그 결과를 도 14에 나타내었다.
도 14에 도시된 바와 같이, 내부봉지 물질이 고유로 가지고 있는 C60의 신호를 추적한 결과, 비교예 3에 비해 실시예 3의 C60의 신호세기가 전반적으로 높으며, 특히, 전자 수송층(30) 근처, 예컨대, ZnO의 근처에서 C60의 신호세기가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해, 내부봉지 물질이 전자 수송층(30)의 표면에 주로 형성되어 있고, 광활성층(40)의 내부에 광활성 물질과 혼합되어 있음을 확인하였다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
1: 역구조 유기태양전지
10: 기판
20: 하부 전극 30: 전자 수송층
40: 광활성층 50: 정공 수송층
60: 상부 전극
20: 하부 전극 30: 전자 수송층
40: 광활성층 50: 정공 수송층
60: 상부 전극
Claims (11)
- 기판;
상기 기판 상에 구비되는 하부 전극;
상기 하부 전극 상에 구비되는 전자 수송층;
상기 전자 수송층 상에 구비되고, 광활성 물질 및 내부봉지 물질이 혼합되어 형성되는 광활성층;
상기 광활성층 상에 구비되는 정공 수송층; 및
상기 정공 수송층 상에 구비되는 상부 전극을 포함하고,
상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 상기 내부봉지 물질의 적어도 일부는 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립되는,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 내부봉지 물질은,
C60-SAM(4-(1′,5′-Dihydro-1′-methyl-2′H-[5,6]fullereno-C60-Ih-[1,9-c]pyrrol-2′-yl)benzoic acid), C60-SB( tetra-nbutyl ammonium iodide (TBAI)-doped 2,3,4-tris(3-(propyl sulfobetaine)propoxy) fulleropyrrolidine), C3-SAM (3-aminopropanoic acid), Sil-C60(N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-carbomethoxy-3,4-fulleropyrrolidine), PCBDAN(fullerene [6,6]-phenyl-C61-butyric acid 2-((2-(dimethylamino)ethyl)(methyl)amino)-ethyl ester), 벤조산(Benzoic acid), 4-아미노 벤조산(4-Aminobenzoic acid), 3-Aminopropyltriethoxysilane, 브로모아세트산(Bromoacetic acid), 페닐아세트산(Phenylacetic acid), 4-페닐뷰티르산(4-Phenylbutyric acid) 및 3-페닐프로피온산(3-Phenylpropionic acid), 보론산 (Boronic acid), Sinapoyl malate, 4-ammonium chloride, 3-Aminopropyltriethoxysilane, 1,2-Ethanedithiol, 및 4-Pyridinecarboxylic acid 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO), 타이타늄옥사이드(TiOx), 주석옥사이드 (Tin oxide, SnO), 및 알루미늄-징크옥사이드 (Aluminum-doped Znic Oxide, AZO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제3 항에 있어서,
상기 전자 수송층의 표면에 자기조립된 상기 내부봉지 물질에 의해 상기 전자 수송층에서 발생된 라디칼이 상기 광활성층으로 침투되는 것이 방지되는,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 상부 전극은 금속, 합금, 전도성 고분자 기타 전도성 화합물 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 몰리브덴옥사이드(MoO3), 텅스텐옥사이드(WO3)및 바나듐옥사이드(V2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 하부 전극은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오르화틴옥사이드(Fluorinated Tin Oxide, FTO), 인듐징크옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄도프드징크옥사이드(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 징크옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 및 인듐징크틴옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 기판은 유리, 석영, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthelate, PEN), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스틸렌(Polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethlene, POM), 아크릴로나이트릴-스타이렌수지(Acrylonitile-styrene copolymer, AS 수지) 및 트리아세틸 셀룰로오즈(Triacetyl cellulose, TAC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인,
역구조 유기태양전지. - 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
상기 하부 전극 상에 전자 수송층을 형성하는 단계;
광활성 물질 및 내부봉지 물질을 혼합하여 상기 전자 수송층 상에 광활성층을 형성하는 단계;
상기 광활성층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 및
상기 정공 수송층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 광활성층을 형성하는 단계는,
상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질을 용매에 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 상기 전자 수송층 상에 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 내부봉지 물질은 카르복시기를 구비하고, 상기 내부봉지 물질의 적어도 일부는 상기 전자 수송층의 표면에 자기조립되는,
역구조 유기태양전지의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 광활성 물질 및 상기 내부봉지 물질은 100:1의 질량비로 혼합되는,
역구조 유기태양전지의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 혼합물은 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 스프레이 코팅법, 플로 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 딥 코팅법, 테이프 캐스팅법, 스크린 프린팅법, 패드 프린팅법, 닥터 블레이드 코팅법, 슬롯-다이 코팅법, 그래비어 프린팅법, 열전사법 및 그래비어 오프셋 프린팅법 중 적어도 하나를 통해 상기 전자 수송층 상에 도포되는,
역구조 유기태양전지의 제조 방법.
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