WO2011093586A2 - 발광소자와 태양전지 성능을 포함하는 전자소자 - Google Patents

발광소자와 태양전지 성능을 포함하는 전자소자 Download PDF

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WO2011093586A2
WO2011093586A2 PCT/KR2010/008464 KR2010008464W WO2011093586A2 WO 2011093586 A2 WO2011093586 A2 WO 2011093586A2 KR 2010008464 W KR2010008464 W KR 2010008464W WO 2011093586 A2 WO2011093586 A2 WO 2011093586A2
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WO
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layer
electrode layer
light emitting
energy level
electronic device
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PCT/KR2010/008464
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이광희
황인욱
강홍규
김근진
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광주과학기술원
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K65/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element and at least one organic radiation-sensitive element, e.g. organic opto-couplers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
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    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention is a multi-function that performs a solar cell (SOLAR CELL) function to produce electricity by receiving a light source such as an organic light emitting device (OLED: ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE) and a light source such as solar light to emit light by receiving a current It relates to an electronic device.
  • a light source such as an organic light emitting device (OLED: ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE) and a light source such as solar light to emit light by receiving a current It relates to an electronic device.
  • Display devices include self-luminous devices such as a cathode ray tube (CRT), a plasma display panel (PDP), a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), and a field emission display (FED) according to the display method.
  • CTR cathode ray tube
  • PDP plasma display panel
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • FED field emission display
  • Separate light sources such as LCD (Liquid Crystal Display) and DLP (Digital Lighting Processing) are classified into passive devices that selectively block / reflect them and display active matrix types such as TFT-LCD and AMOLED, PDP and It is classified into passive matrix type such as PMOLED.
  • the self-luminous device uses the principle of photoluminence that is excited by Photon and emits light, such as PDP, and the principle of Electroluminence that is excited and emits by Electron, such as OLED and LED, and like CRT and FED.
  • the use of the principle of cathodoluminescence, which is excited by the accelerated electrons, is largely divided.
  • OLED research was conducted in early 1980 by CWTang of Estman Kodak of the United States, and in 1987, a laminated structure of a hole transporting layer (HTL) and an electron transporting layer (ETL) was introduced.
  • a thin film OLED doped with (EML) Emitting Layer (EML) was fabricated and began to rapidly develop by showing luminance characteristics of 1000 cd / m 2 or more under a driving voltage of 10V or less.
  • the small molecule OLED led by Kodak, has reached the commercialization stage with continuous research and development by Pioneer and Idemistu.
  • a solar cell is a semiconductor device that directly converts sunlight into electricity by using a photovoltaic effect in which electrons are generated when light is applied to a semiconductor diode forming a p-n junction.
  • Solar cells are classified according to the type of material that absorbs sunlight, and bulk solar cells based on crystalline Si wafers; And thin-film solar cells such as amorphous silicon, CdTe, CIGS, fuel-sensitized solar cells (DSSC), and organic solar cells.
  • thin-film solar cells such as amorphous silicon, CdTe, CIGS, fuel-sensitized solar cells (DSSC), and organic solar cells.
  • OLEDs Organic light emitting diodes
  • thin film solar cells have similar structures, and an attempt has been made to simultaneously implement power generation and information display.
  • a material constituting each layer should be selected in consideration of energy levels between respective layers, such as a light emitting layer and a photoelectric conversion layer including a pair of electrode layers. If the energy level is not taken into consideration, the electron mobility is lowered. Accordingly, in the case of the organic light emitting diode (OLED), the luminous efficiency is low, and in the case of the solar cell, the power generation efficiency is low.
  • a solar cell is bonded to one side of an organic light emitting diode (OLED).
  • OLED organic light emitting diode
  • At least one of the pair of electrodes uses ITO as a transparent electrode in order to transmit light emitted from the light emitting device to the user, and a pair of electrodes in order to transmit the sunlight to the photoelectric conversion layer in the solar cell. At least one of the electrodes uses ITO as a transparent electrode.
  • the electrodes on the side of the organic light emitting diode are shared with each other.
  • the electrode layer should be used as a transparent electrode, and there is a problem in that the organic layer underneath is damaged when the transparent electrode is used as ITO.
  • An object of the present invention is to provide a structure in which two devices are stacked by sharing one electrode of a light emitting device and one electrode of a solar cell with each other, and thus electron mobility between layers is lowered.
  • the luminous efficiency is lowered, or in the case of a solar cell is to solve the problem of low power generation efficiency.
  • Another object of the present invention is to solve the problem that the organic material in the lower layer is damaged when forming an electrode layer in a structure in which two electrodes are stacked by sharing one electrode of a light emitting device and one electrode of a solar cell. It is to.
  • the shared electrode layer preferably comprises a polymer organic material.
  • the shared electrode layer may more preferably include PEDOT: PSS.
  • the energy level compensation layer is preferably titanium oxide (TiOx).
  • the first electrode layer is a transparent oxide electrode
  • the second electrode layer is an opaque metal electrode
  • the second electrode layer, the energy level compensation layer formed on the second electrode layer, the light emitting layer formed on the energy level compensation layer, on the light emitting layer A light emitting device unit including a shared electrode layer formed; And a solar cell unit including the shared electrode layer, the photovoltaic layer formed on the shared electrode layer, and a first electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, wherein the LUMO energy level of the energy level compensation layer is included. Is smaller than the work function of the second electrode layer and larger than the LUMO energy level of the light emitting layer.
  • the shared electrode layer preferably comprises a polymer organic material.
  • the shared electrode layer may more preferably include PEDOT: PSS.
  • the energy level compensation layer is preferably titanium oxide (TiOx).
  • the second electrode layer is a transparent oxide electrode
  • the first electrode layer is an opaque metal electrode
  • an energy level compensation layer between the photoelectric conversion layer and the first electrode layer.
  • the electron mobility between the layers is high, so that the luminous efficiency of the light emitting device or the solar cell It is effective to increase power generation efficiency.
  • the organic material in the lower layer is ultimately not damaged.
  • the luminous efficiency of the light emitting device or the power generation efficiency of the solar cell is increased.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a driving principle of the multilayer device of FIG. 1.
  • 3 and 4 are graphs measuring the characteristics of the multilayer device according to FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an electronic device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a driving principle of the multilayer device of FIG. 5.
  • FIG. 7 and 8 are graphs measuring the characteristics of the multilayer device according to FIG. 5.
  • 1 and 2 are for the multi-function electronic device 100 according to an embodiment of the present invention, largely composed of a solar cell unit 110 and a light emitting device unit (120).
  • the solar cell unit 110 includes a first electrode layer 111 and a shared electrode layer 130 as a pair of electrode layers on a transparent substrate (not shown) such as glass, and transmits light from the outside between the pair of electrode layers.
  • An energy level compensation layer 112 is included between the photoelectric conversion layer 113 for converting energy and the first electrode layer 111 and the photoelectric conversion layer 113.
  • the light emitting device unit 120 is sequentially stacked on the solar cell unit 110 such that the light input to the solar cell unit 110 and the light emitting device unit 120 emit light.
  • the plurality of layers constituting the solar cell unit 110 is preferably transparent so that light extracted from the light emitting device unit 120 is not blocked by the solar cell unit 110.
  • the first electrode layer 111 is selected as a transparent material capable of passing light while having conductivity, and an oxide electrode or a conductive polymer widely used in an electronic device may be used.
  • an oxide electrode or a conductive polymer widely used in an electronic device may be used.
  • ITO indium tin oxide
  • the photoelectric conversion layer 113 may use a photoelectric conversion material used in the thin film solar cell.
  • PC 70 BM used as the photoelectric conversion layer 113 has an energy bend of 5.5 eV as a HOOC (Highest Occupied Molecular Orbital) energy level and a 3.6 eV as a Low Unoccupide Molecular Orbital (LUMO) energy level.
  • HOOC Highest Occupied Molecular Orbital
  • LUMO Low Unoccupide Molecular Orbital
  • the common electrode layer 130 it is preferable to use a transparent electrode material so as not to block light emitted from the light emitting device unit 120 to be stacked in a subsequent process, and in the present invention, from the polymer OLED to the hole injection layer, PEDOT: PSS (Poly Elyene Dioxty Thiospnene / Poly Stylene Sulfonate) was used as a common electrode layer. Dimethyl sulfoxide solution was added to PEDOT: PSS solution to improve conductivity.
  • the photoelectric conversion layer 113 made of an organic material is damaged in the process of forming ITO on the photoelectric conversion layer 113.
  • an organic transparent electrode was used, and more preferably, PEDOT: PSS was used.
  • the work function is about 4.8 eV
  • the LUMO energy level of the photoelectric conversion layer 113 is about 3.6 eV.
  • An energy level compensation layer 112 is introduced between the layers 113.
  • the energy level compensation layer 112 has a LUMO energy level that is smaller than the work function of the first electrode layer 111 and is greater than the LUMO energy level of the photoelectric conversion layer 113, and it is preferable to select a transparent material.
  • titanium oxide (TiOx) having an LUMO energy level of about 4.4 eV was used.
  • the light emitting device unit 120 includes the shared electrode layer 130 and the second electrode layer 121 used as electrodes in the solar cell unit 110 as a pair of electrodes, and the shared electrode layer 130 and the second electrode layer 121. ) And a light emitting layer 123 between the two layers.
  • the shared electrode layer 130 is used as the anode of the light emitting device unit 120 in the present invention.
  • the second electrode layer 121 was used as the cathode.
  • the second electrode layer 121 included a metal electrode, and Al, which is widely used in OLEDs, was used.
  • the second electrode layer 121 may be LiF / Al, Ca / Al, Mg / Al, etc. used as a multilayer cathode of an OLED, and in the present invention, LUMO of MEH-PPV used as a material of the emission layer 123. Considering the energy level of 2.8 eV, Ca / Al with a work function of 2.9 eV was used.
  • the light emitting layer 123 may be a material used for commonly known low molecular OLEDs and polymer OLEDs, and may be used as a material depending on the light emission wavelength.
  • a common electron injection layer (EIL: Electron) is used between the common electrode layer 130 and the light emitting layer 123 or the second electrode layer 121 and the light emitting layer 123 to increase the efficiency of electrons by increasing the mobility of electrons or holes.
  • Injection layer ETL
  • Electron Transfer Layer ETL
  • hole transfer layer HTL: Hole Transfer Layer
  • Hole Injection Layer may further include a hole injection layer (Hole Injection Layer).
  • the light emitting layer 123 used MEH-PPV known as a light emitting material of the polymer OLED.
  • the light emitting layer 123 and the second electrode layer 121 in the light emitting device unit 120 described as an embodiment of the present invention is not limited to the above description, various modifications may be possible.
  • the photoelectric conversion layer 113 converts light into electrical energy to transfer electrons and holes to the first electrode layer 111 and the shared electrode layer 130, respectively, and a charger such as a Li-ion battery along the wires connected to the respective electrode layers 111 and 130. Energy is stored (not shown).
  • the light emitting device unit 120 supplies electric energy stored in an external power source or the charger through wires connected to the shared electrode layer 130 and the second electrode layer 121, respectively, and generates holes in the shared electrode layer 130. Electrons are transferred from the electrode layer 121 to the light emitting layer 123 to recombine electrons and holes in the light emitting layer to form an exciton, and the exciton transitions to a ground state and emits light. At this time, the emitted light passes through the solar cell unit 110 and is transmitted to the user.
  • 3 to 4 are graphs illustrating characteristics of the solar cell unit 110 and the light emitting device unit 120 in the electronic device according to the exemplary embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • Figure 3 is a measure of the characteristics of the solar cell unit 110, the efficiency of 2.53% was measured
  • Figure 4 is a measure of the characteristics of the light emitting device unit 120, the maximum brightness in the peak wavelength band of about 580nm 1700cd / m 2 , the minimum driving voltage was measured at 3V.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate a multifunctional electronic device 200 according to another embodiment of the present invention, unlike the embodiment described above with reference to FIGS. 1 and 2, the solar cell unit 210 and the light emitting device unit ( The stacking order of 220 is configured differently.
  • the light emitting device unit 220 includes a second electrode layer 221 and a shared electrode layer 230 as a pair of electrode layers on a transparent substrate (not shown) such as glass, and includes a light emitting layer 223 between the pair of electrode layers; And an energy level compensation layer 222 between the second electrode layer 221 and the light emitting layer 223.
  • the solar cell unit 210 is sequentially stacked on the light emitting element unit 220 such that the side from which the light emitted from the light emitting element unit 220 is extracted and the side into which the light is injected into the solar cell unit 210 are the same.
  • the plurality of layers constituting the light emitting device unit 220 is preferably transparent so that light transmitted from the outside is not blocked from being transmitted to the solar cell unit 210 by the light emitting device unit 220.
  • the second electrode layer 221 is selected as a transparent material capable of passing light while having conductivity, and an oxide electrode or a conductive polymer widely used in an electronic device may be used.
  • an oxide electrode or a conductive polymer widely used in an electronic device may be used.
  • ITO indium tin oxide
  • the light emitting layer 223 may be a material used for commonly known low molecular OLEDs and polymer OLEDs, and may be used as a material according to the emission wavelength.
  • EIL Electron
  • Injection layer ETL
  • Electron Transfer Layer ETL
  • hole transfer layer HTL
  • Hole Injection Layer may further include a hole injection layer (Hole Injection Layer).
  • the light emitting layer 223 used MEH-PPV which is known as a light emitting material of a polymer OLED, and the MEH-PPV has a 5.0 eV energy level of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital), and a LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) energy level. Has 2.8eV.
  • the shared electrode layer 230 is preferably a transparent electrode material so as not to block the external light transmitted to the solar cell 210 is laminated in a later process, in the present invention, the hole injection layer in the polymer OLED PEDOT: PSS (Poly Elyene Dioxty Thiospnene / Poly Stylene Sulfonate) was used as a common electrode layer. Dimethyl sulfoxide solution was added to PEDOT: PSS solution to improve conductivity.
  • the work function of the common electrode layer 230 is 5.0 eV, which is similar to the work function of 4.8 eV of ITO, which is generally used as an anode material of OLED, and is the same as the 5.0 MOV of HOH energy level of MEH-PPV, which is the light emitting layer 223. Since the movement of holes is efficient, the common electrode layer 230 is used as the anode in the present invention.
  • the shared electrode layer 230 is used as the cathode, the difference in energy level between the work function 5.0 eV of the shared electrode layer 230 and the 2.8 eV, the LUMO energy level of the MEH-PPV, which is the light emitting layer 223, becomes large.
  • the energy level compensation layer made of titanium oxide for compensating the energy level is introduced between the light emitting layer 223 and the light emitting layer 223, the light emitting layer 223 made of an organic material is damaged when the energy level compensation layer is formed. Therefore, it is preferable to use the shared electrode layer 230 as an anode and to use the second electrode layer 221 as a cathode.
  • the indium tin oxide (ITO) is used for the second electrode layer 221 used as the cathode in the present invention
  • the work function of ITO is 4.8 eV
  • the LUMO energy level of the light emitting layer 223 is 2.8 eV.
  • the energy level compensation layer 222 is formed between the second electrode layer 221 and the light emitting layer 223 to improve the electron transfer efficiency.
  • the energy level compensation layer 222 has a LUMO energy level smaller than the work function of the second electrode layer 221 and greater than the LUMO energy level of the light emitting layer 223, and it is preferable to select a transparent material.
  • titanium oxide (TiOx) having an LUMO energy level of about 4.4 eV was used.
  • the solar cell unit 210 includes the shared electrode layer 230 and the first electrode layer 211 used as electrodes in the light emitting device unit 220 as a pair of electrodes, and the shared electrode layer 230 and the first electrode layer 211. ) And a photoelectric conversion layer 213 is included.
  • the photoelectric conversion layer 213 may use a photoelectric conversion material used in the thin film solar cell.
  • PC 70 BM used as the photoelectric conversion layer 213 has an energy bend of 5.5 eV at the HOMO energy level and 3.6 eV at the LUMO energy level.
  • Al which is a reflective metal material
  • the work function of the shared electrode layer 230 is 5.0eV
  • the HOMO energy level of the photoelectric conversion layer 213 is 5.5eV
  • LUMO energy level is 3.6 eV
  • the work function of Al used as the first electrode layer 211 is 4.3 eV.
  • the difference in the energy level between the LUMO energy level of the photoelectric conversion layer 213 and the work function of the first electrode layer 211 is not large, and thus mobility of electrons generated in the photoelectric conversion layer 213 to the first electrode layer 211 is obtained. Is high, and the difference in energy level between the HOMO energy level of the photoelectric conversion layer 213 and the work function of the shared electrode layer 230 is not large, and thus the mobility of the electroporation to the common electrode layer 230 generated in the photoelectric conversion layer 213 is increased. high.
  • HBL Hole Blocking Layer
  • TiOx used in the light emitting device unit 220 was used.
  • the HOMO energy level of TiOx is much larger than the HOMO energy level of the photovoltaic layer 213, it is possible to suppress the movement of the holes generated in the photoelectric conversion layer 213 to the first electrode layer 211, and thus, the solar field.
  • the power generation efficiency of the branch 210 can be improved.
  • the organic material layer stacked between the shared electrode layer 230 and the energy level compensation layer 222 in the light emitting device unit 220 is not limited to the above description and various modifications. An example would be possible.
  • an external light source is a photoelectric conversion layer through a transparent substrate / second electrode layer 221 / energy level compensation layer 222 / light emitting layer 223 / shared electrode layer 230.
  • the photoelectric conversion layer 213 converts light into electrical energy to transfer electrons and holes to the first electrode layer 211 and the shared electrode layer 230, respectively, and the respective electrode layers 211 and 230.
  • Energy is stored in a charger (not shown) such as a Li-ion battery along a wire connected to the battery.
  • the light emitting device unit 220 supplies electric energy stored in an external power source or the charger through wires connected to the shared electrode layer 230 and the second electrode layer 221, respectively, and generates holes in the shared electrode layer 230.
  • the second electrode layer 221 electrons are transferred to the light emitting layer 223 to recombine electrons and holes in the light emitting layer to form excitons, and the excitons emit light as they transition to the ground state.
  • the emitted light passes through the solar cell unit 110 and is transmitted to the user.
  • FIGS. 7 and 8 are graphs measuring the characteristics of the solar cell unit 210 and the light emitting device unit 220 in the electronic device 200 according to an embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • Figure 7 is a measurement of the characteristics of the solar cell unit 210, the efficiency of 1.31% was measured
  • Figure 8 is a measurement of the characteristics of the light emitting device unit 220, the maximum luminance in the peak wavelength band of about 600nm 6cd / m 2 , the minimum driving voltage was 9V.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

제 1 전극층, 상기 제 1 전극층 상에 형성되는 에너지 준위 보상층, 상기 에너지 준위 보상층 상에 형성되는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 형성되는 공유전극층을 포함하는 태양전지부; 및 상기 공유전극층을 포함하며, 상기 공유전극층 상에 형성되는 발광층, 상기 발광층 상에 형성되는 제 2 전극층을 포함하는 발광소자부;를 포함하며, 상기 에너지 준위 보상층의 LUMO 에너지 준위는 상기 제 1 전극층의 일함수보다 작고, 상기 광전변환층의 LUMO 에너지 준위보다 크게 하여, 각 층간의 전자이동도가 높아 발광소자부의 발광효율 또는 태양전지부의 발전효율이 높아지는 발광소자와 태양전지 성능을 포함하는 전자소자를 제공할 수 있다.

Description

발광소자와 태양전지 성능을 포함하는 전자소자
본 발명은 전류를 공급받아 발광을 하는 유기전계발광소자(OLED : ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE)등의 발광소자와 태양광등의 광원을 공급받아 전기를 생산하는 태양전지(SOLAR CELL)기능을 동시에 수행하는 다기능 전자소자에 관한 것이다.
디스플레이 소자로는 표시방식에 따라 CRT(Cathode Ray Tube), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organice Light Emitting Diode), 및 FED(Field Emission Display)등의 자발광 소자와 LCD(Liquid Crystal Display), 및 DLP(Digital Lighting Processing)등과 같은 별도 광원을 선택적으로 차광/반사하여 표시하는 수동형 소자로 구분하며, 구동방식에 따라 TFT-LCD 및 AMOLED와 같은 Active Matrix Type과 PDP 및 PMOLED와 같은 Passive Matrix Type으로 구분한다.
또한, 자발광 소자에 있어서 발광방식에 따라 PDP와 같이 Photon에 의해 여기되어 발광하는 Photoluminence의 원리를 이용하는 것과 OLED 및 LED와 같이 Electron에 의해 여기되어 발광하는 Electroluminence의 원리를 이용하는 것과 CRT 및 FED와 같이 가속된 전자에 의해 여기되는 Cathodoluminescence의 원리를 이용하는 것으로 크게 구분된다.
OLED연구는 1980년도 초에 미국의 Estman Kodak사의 C.W.Tang에 의해서 연구가 진행되었으며, 1987년에 정공수송층(HTL : Hole Transporting Layer)과 전자수송층(ETL : Electron Transporting Layer)의 적층구조를 도입하고, 발광층(EML : Emitting Layer)에 형광 도펀트를 도핑한 박막OLED를 제작하여 구동전압 10V이하에서 1000cd/m2이상의 휘도특성을 보여줌으로써 급속하게 발전하기 시작하였다.
Kodak사에 의해 주도되던 저분자 OLED는 Pioneer사 및 Idemistu사등에 의한 지속적인 연구개발로 상용화단계까지 이르렀다.
또한, 고분자 재료로는 영국의 Cambridge대학의 Friend Group이 발표한 PPV를 시작으로 연구가 본격화 되었다.
한편, 태양전지는 p-n 접합을 이루는 반도체 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성되는 광기전효과(photovoltaic effect)를 이용하여 태양광을 직접 전기로 변환하는 반도체 소자이다.
태양전지는 태양광을 흡수하는 소재의 종류에 따라 구별되며, 결정형 Si 웨이퍼에 기반을 한 벌크형(bulk형) 태양전지; 및 비정질 실리콘, CdTe, CIGS, 연료감응태양전지(DSSC,Dye Sensitized Solar Cell), 유기 태양전지 등 박막형 태양전지로 크게 구분된다.
유기전계발광소자(OLED)와 박막형 태양전지는 그 구조가 유사하여, 발전과 정보표시를 동시에 구현하려는 시도가 있었다.
이때, 유기전계발광소자(OLED) 및 태양전지에서는 한쌍의 전극층을 포함한 발광층 및 광전변환층등의 각각의 층들(Layers) 간에 에너지준위를 고려하여 각 층을 이루는 재료를 선택하여야 한다. 만약, 에너지 준위를 고려하지 않은 경우 전자이동도가 낮아지고 이에 따라 유기전계발광소자(OLED)의 경우는 발광효율이 낮아지고, 태양전지의 경우는 발전효율이 낮아지게 된다.
대한민국공개특허 10-2005-0083243호(이하 '인용문헌 1') 및 대한민국공개특허 10-2008-0065120호(이하 '인용문헌 2')에서는 유기전계발광소자(OLED)의 일측에 태양전지를 접합한 태양전지 일체형 표시소자가 기재되어 있다.
그러나, 상기 인용문헌들에서는 유기전계발광소자(OLED)측에 대해서는 종래에 널리 알려진 구조를 채택하고 있어 발광효율에 큰 문제가 없을 것으로 판단되나, 태양전지측에 대해서는 에너지 준위에 대한 고려가 없어 발전효율이 낮은 문제가 있다.
또한, 일반적으로 발광소자에서 발광된 빛이 사용자에게 전달되도록 하기 위하여 한쌍의 전극 중 적어도 어느 하나에는 투명전극으로 ITO를 사용하고, 태양전지에서도 태양광이 광전변환층으로 전달되도록 하기 위하여 한 쌍의 전극 중 적어도 어느 하나에는 투명전극으로 ITO를 사용한다.
그러나, 이때 ITO를 증착하는 과정에 있어서, 하부층에 유기막이 있는 경우에는 ITO 증착과정에서 발생되는 열등에 의해 유기막이 손상을 받는 경우가 많다.
특히, 유기전계발광소자(OLED)와 유기태양전지를 결합한 경우 결합되는 측의 전극을 상호 공유하고, 태양광이 유기전계발광소자를 관통하여 유기태양전지의 광전변환층에 전달되는 구조에서는 반드시 공유전극층을 투명전극으로 사용하여야 하고, 투명전극을 ITO로 사용할 때 하부에 있는 유기막이 손상되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 발광소자의 어느 하나의 전극과 태양전지의 어느 하나의 전극을 상호 공유하여 두 소자를 적층한 구조에 있어서, 각 층간의 전자이동도가 낮아지고 이에 따라 발광소자의 경우는 발광효율이 낮아지거나, 태양전지의 경우는 발전효율이 낮아지는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 발광소자의 어느 하나의 전극과 태양전지의 어느 하나의 전극을 상호 공유하여 두 소자를 적층한 구조에 있어서, 전극층을 형성할 때 하부층에 있는 유기물이 손상되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자는, 제 1 전극층, 상기 제 1 전극층 상에 형성되는 에너지 준위 보상층, 상기 에너지 준위 보상층 상에 형성되는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 형성되는 공유전극층을 포함하는 태양전지부; 및 상기 공유전극층을 포함하며, 상기 공유전극층 상에 형성되는 발광층, 상기 발광층 상에 형성되는 제 2 전극층을 포함하는 발광소자부;를 포함하며, 상기 에너지 준위 보상층의 LUMO 에너지 준위는 상기 제 1 전극층의 일함수보다 작고, 상기 광전변환층의 LUMO 에너지 준위보다 크다.
또한, 상기 공유전극층은 고분자 유기물을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공유전극층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 에너지 준위 보상층은 타이타늄 산화물(TiOx)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 전극층은 투명한 산화물 전극이고, 상기 제 2 전극층은 불투명한 금속 전극인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자소자는, 제 2 전극층, 상기 제 2 전극층 상에 형성되는 에너지 준위 보상층, 상기 에너지 준위 보상층 상에 형성되는 발광층, 상기 발광층 상에 형성되는 공유전극층을 포함하는 발광소자부; 및 상기 공유전극층을 포함하며, 상기 공유전극층 상에 형성되는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 형성되는 제 1 전극층을 포함하는 태양전지부;를 포함하며, 상기 에너지 준위 보상층의 LUMO 에너지 준위는 상기 제 2 전극층의 일함수보다 작고, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위보다 크다.
또한, 상기 공유전극층은 고분자 유기물을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공유전극층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 에너지 준위 보상층은 타이타늄 산화물(TiOx)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 전극층은 투명한 산화물 전극이고, 상기 제 1 전극층은 불투명한 금속 전극인 것을 바람직하다.
또한, 상기 광전변환층과 상기 제 1 전극층 사이에 에너지 준위 보상층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 발광소자의 어느 하나의 전극과 태양전지의 어느 하나의 전극을 상호 공유하여 두 소자를 적층한 구조에 있어서, 각 층간의 전자이동도가 높아 발광소자의 발광효율 또는 태양전지의 발전효율이 높아지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 발광소자의 어느 하나의 전극과 태양전지의 어느 하나의 전극을 상호 공유하여 두 소자를 적층한 구조에 있어서, 전극층을 형성할 때 하부층에 있는 유기물을 손상시키지 않아 궁극적으로 발광소자의 발광효율 또는 태양전지의 발전효율이 높아지는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 의한 다층소자에 대한 구동원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 의한 다층소자의 특성을 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자소자를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 의한 다층소자에 대한 구동원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7 및 도 8은 도 5에 의한 다층소자의 특성을 측정한 그래프이다.
<부호의 설명>
100, 200 : 전자소자, 110, 210 : 태양전지부,
120, 220 : 발광소자부, 111, 211 : 제 1 전극층,
112, 212, 222 : 에너지 준위 보상층,
113, 213 : 광전변환층, 121, 221 : 제 2 전극층,
123, 223 : 발광층, 230 : 공유전극층.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 전자소자(100)에 대한 것으로, 태양전지부(110)와 발광소자부(120)로 크게 구성된다.
태양전지부(110)는 유리등의 투명기판(미도시)상에 제 1 전극층(111) 및 공유전극층(130)을 한 쌍의 전극층으로 포함하고, 한쌍의 전극층 사이에 외부로부터 들어오는 광을 전기에너지로 변환하는 광전변환층(113) 및 제 1 전극층(111)과 광전변환층(113) 사이에 에너지 준위 보상층(112)를 포함하여 구성된다.
이때, 태양전지부(110)로 광이 투입되는 측면과 발광소자부(120)에서 발광된 광이 취출되는 측면이 동일하도록 태양전지부(110) 상에 발광소자부(120)을 순차적으로 적층하되, 발광소자부(120)에서 취출되는 광이 태양전지부(110)에 의해 차단되지 않도록 태양전지부(110)를 구성하는 다수의 층은 투명한 것이 바람직하다.
제 1 전극층(111)은 도전성이 갖으면서도 광을 통과시킬 수 있는 투명한 재료로 선택하며, 전자소자에 널리 사용되는 산화물 전극 또는 도전성 고분자등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 산화물 전극 중 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하였다.
광전변환층(113)은 박막형 태양전지에서 사용되는 광전변환물질을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 유기고분자물질인 고분자-플러렌 복합체인 PCDTBT:PC70BM(poly[N-9"-hepta-decanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole):[6,6]-phenyl C70-butyricacidmethyl ester)을 사용하였다.
광전변환층(113)으로 사용한 PCDTBT:PC70BM은 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위로 5.5eV, LUMO(Lowest Unoccupide Molecular Orbital) 에너지 준위로 3.6eV의 에너지 벤드를 갖는다.
공유전극층(130)은 이후 공정으로 적층되는 발광소자부(120)에서 취출되는 광을 차단하지 않도록 투명한 전극물질을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 고분자OLED에서 정공주입층(Hole Injection Layer)로 주로 사용되는 PEDOT:PSS(Poly Elyene Dioxty Thiospnene/Poly Stylene Sulfonate)를 공유전극층으로 사용하였으며, 전도도를 향상시키기 위해 Dimethyl sulfoxide 용액을 PEDOT:PSS 용액에 첨가하여 사용하였다.
공유전극층(130)을 ITO로 사용하는 경우에는 ITO를 광전변환층(113) 상에 형성하는 과정에서 유기물로 구성된 광전변환층(113)이 손상을 받아 광전효율이 떨어지는 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 공유전극층(130)을 유기투명전극을 사용하였으며, 더욱 바람직하게 PEDOT:PSS를 사용하였다.
태양전지부(110)의 제 1 전극층(111)으로 사용되는 ITO의 경우 일함수가 4.8eV 정도이며, 광전변환층(113)의 LUMO 에너지 준위는 3.6eV 정도이므로, 제 1 전극층(111)의 일함수와 광전변환층(113)의 LUMO 에너지 준위의 차이가 커서 광전변환층(113)에 의해 생성되는 전자의 이동효율이 떨어지는 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에서는 제 1 전극층(111)과 광전변환층(113) 사이에 에너지 준위 보상층(112)을 도입하였다.
에너지 준위 보상층(112)은 제 1 전극층(111)의 일함수보다 작고, 광전변환층(113)의 LUMO 에너지 준위보다 큰 LUMO 에너지 준위를 갖고, 투명한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 4.4eV 정도의 LUMO 에너지 준위를 갖는 타이타늄 산화물(TiOx)를 사용하였다.
발광소자부(120)는 태양전지부(110)에서 전극으로 사용된 공유전극층(130)과 제 2 전극층(121)을 한 쌍의 전극으로 포함하고, 공유전극층(130)과 제 2 전극층(121) 사이에 발광층(123)을 포함하여 구성된다.
이때 공유전극층(130)의 일함수는 5.0eV로 일반적으로 OLED의 양극 재료로 사용되는 ITO의 일함수인 4.8eV와 비슷하므로 본 발명에서 공유전극층(130)을 발광소자부(120)의 양극으로 사용하였으며, 제 2 전극층(121)을 음극으로 사용하였다.
제 2 전극층(121)은 금속 전극을 포함하였으며, OLED에서 널리 사용되는 Al을 사용하였다.
또한, 제 2 전극층(121)은 OLED의 다층 음극으로 사용되는 LiF/Al, Ca/Al, Mg/Al등이 사용가능하며, 본 발명에서는 발광층(123)의 재료로 사용된 MEH-PPV의 LUMO 에너지 준위인 2.8eV를 고려하여 일함수가 2.9eV인 Ca/Al을 사용하였다.
발광층(123)은 일반적을 알려진 저분자OLED 및 고분자OLED에 사용되는 재료를 사용할 수 있으며, 발광파장에 따라 적절한 재료를 사용할 수 있다.
또한, 공유전극층(130)과 발광층(123) 또는 제 2 전극층(121)과 발광층(123) 사이에는 전자 또는 전공의 이동도를 높여 광효율을 증대시기기 위한 일반적을 알려진 전자주입층(EIL : Electron Injection Layer), 전자전달층(ETL : Electron Transfer Layer), 정공전달층(HTL : Hole Transfer Layer), 전공주입층(Hole Injection Layer)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서는 발광층(123)에 고분자OLED의 발광재료로 알려진 MEH-PPV를 사용하였다.
여기에서, 본 발명의 일 실시예로 기재한 발광소자부(120)에서의 발광층(123) 및 제 2 전극층(121)은 상술한 내용으로 한정하는 것이 아니며, 다양한 변형예가 가능하다 할 것이다.
상술한 바와 같은 적층구조에 의한 전자소자(100)는 외부광원이 투명기판/제 1 전극층(111)/에너지 준위 보상층(112)을 통해 광전변환층(113)에 들어오면, 광전변환층(113)은 광을 전기적 에너지로 변환하여 제 1 전극층(111) 및 공유전극층(130)으로 각각 전자와 정공을 전달하고, 각각의 전극층(111, 130)에 연결된 배선을 따라 Li이온전지등의 충전기(미도시)에 에너지가 저장된다.
또한, 발광소자부(120)은 공유전극층(130)과 제 2 전극층(121)에 각각 연결된 배선을 통해 외부전원 또는 상기 충전기에 저장된 전기 에너지를 공급하고, 공유전극층(130)에서 정공을 제 2 전극층(121)에서 전자를 발광층(123)에 전달하여 발광층에서 전자와 정공이 재결합하여 여기자(excition)을 형성하고, 여기자가 기저상태로 전이하면서 빛을 방출한다. 이때 방출되는 빛은 태양전지부(110)를 통과하여 사용자에게 전달된다.
도 3 내지 도 4는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자에서 태양전지부(110) 및 발광소자부(120)의 특성을 측정한 그래프이다.
도 3은 태양전지부(110)의 특성을 측정한 것으로 2.53%의 효율이 측정되었으며, 도 4는 발광소자부(120)의 특성을 측정한 것으로 약 580nm의 피크 파장대에서 최대 휘도는 1700cd/m2이고, 최소구동전압은 3V의 특성이 측정되었다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다기능 전자소자(200)에 대한 것으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 일 실시예와 달리 태양전지부(210)와 발광소자부(220)의 적층순서를 달리 구성한 것이다.
발광소자부(220)은 유리등의 투명기판(미도시) 상에 제 2 전극층(221) 및 공유전극층(230)을 한 쌍의 전극층으로 포함하고, 한 쌍의 전극층 사이에 발광층(223); 및 제 2 전극층(221)과 발광층(223) 사이에 에너지 준위 보상층(222)를 포함하여 구성된다.
이때, 발광소자부(220)에서 발광된 광이 취출되는 측면과 태양전지부(210)로 광이 투입되는 측면이 동일하도록 발광소자부(220) 상에 태양전지부(210)를 순차적으로 적층하되, 외부에서 전달되는 광이 발광소자부(220)에 의해 태양전지부(210)로 전달되는 것이 차단되지 않도록 발광소자부(220)을 구성하는 다수의 층은 투명한 것이 바람직하다.
따라서, 발광소자부(220)의 한 쌍의 전극층인 공유전극층(230) 및 제 2 전극층(221)은 모두 투명할 필요가 있다.
제 2 전극층(221)은 도전성이 갖으면서도 광을 통과시킬 수 있는 투명한 재료로 선택하며, 전자소자에 널리 사용되는 산화물 전극 또는 도전성 고분자등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 산화물 전극 중 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하였다.
발광층(223)은 일반적을 알려진 저분자OLED 및 고분자OLED에 사용되는 재료를 사용할 수 있으며, 발광파장에 따라 적절한 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 2 전극층(221)과 발광층(223) 또는 공유전극층(230)과 발광층(223) 사이에는 전자 또는 전공의 이동도를 높여 광효율을 증대시기기 위한 일반적을 알려진 전자주입층(EIL : Electron Injection Layer), 전자전달층(ETL : Electron Transfer Layer), 정공전달층(HTL : Hole Transfer Layer), 전공주입층(Hole Injection Layer)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서는 발광층(223)에 고분자OLED의 발광재료로 알려진 MEH-PPV를 사용하였으며, MEH-PPV는 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위로 5.0eV를 갖고, LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 에너지 준위로 2.8eV를 갖는다.
공유전극층(230)은 이후 공정으로 적층되는 태양전지부(210)로 전달되는 외부 광을 차단하지 않도록 투명한 전극물질을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 고분자OLED에서 정공주입층(Hole Injection Layer)로 주로 사용되는 PEDOT:PSS(Poly Elyene Dioxty Thiospnene/Poly Stylene Sulfonate)를 공유전극층으로 사용하였으며, 전도도를 향상시키기 위해 Dimethyl sulfoxide 용액을 PEDOT:PSS 용액에 첨가하여 사용하였다.
공유전극층(230)의 일함수는 5.0eV로 일반적으로 OLED의 양극 재료로 사용되는 ITO의 일함수인 4.8eV와 비슷하고, 발광층(223)인 MEH-PPV의 HOMO 에너지 준위인 5.0eV와 동일하여 정공의 이동이 효율적이므로 본 발명에서 공유전극층(230)을 양극으로 사용하였다.
공유전극층(230)을 음극으로 사용하게 된다면, 공유전극층(230)의 일함수 5.0eV와 발광층(223)인 MEH-PPV의 LUMO 에너지 준위인 2.8eV간의 에너지 준위 차이가 커지게 되므로 공유전극층(230)과 발광층(223) 사이에 에너지 준위를 보상하기 위한 타이타늄 산화물로 이루어진 에너지 준위 보상층을 도입하게 되면, 에너지 준위 보상층을 형성할 때 유기물로 이루어진 발광층(223)이 손상을 받는 문제점이 있다. 따라서 공유전극층(230)을 양극으로 사용하고 제 2 전극층(221)을 음극으로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 음극으로 사용되는 제 2 전극층(221)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하였으나, ITO의 일함수는 4.8eV이고, 발광층(223)의 LUMO 에너지 준위는 2.8eV이므로 에너지 준위의 차이가 커서 전자의 이동이 효율적이 못하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 제 2 전극층(221)과 발광층(223) 사이에 에너지 준위 보상층(222)을 형성하여 전자의 이동 효율을 향상시켰다.
에너지 준위 보상층(222)은 제 2 전극층(221)의 일함수보다 작고, 발광층(223)의 LUMO 에너지 준위보다 큰 LUMO 에너지 준위를 갖고, 투명한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 4.4eV 정도의 LUMO 에너지 준위를 갖는 타이타늄 산화물(TiOx)를 사용하였다.
태양전지부(210)는 발광소자부(220)에서 전극으로 사용된 공유전극층(230)과 제 1 전극층(211)을 한 쌍의 전극으로 포함하고, 공유전극층(230)과 제 1 전극층(211) 사이에 광전변환층(213)을 포함하여 구성된다.
광전변환층(213)은 박막형 태양전지에서 사용되는 광전변환물질을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 유기고분자물질인 고분자-플러렌 복합체인 PCDTBT:PC70BM(poly[N-9"-hepta-decanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole):[6,6]-phenyl C70-butyricacidmethyl ester)을 사용하였으며, 공유전극층(230) 상에 적층된다.
광전변환층(213)으로 사용한 PCDTBT:PC70BM은 HOMO 에너지 준위로 5.5eV, LUMO 에너지 준위로 3.6eV의 에너지 벤드를 갖는다.
제 1 전극층(211)은 반사성 금속 물질인 Al을 사용하였다.
태양전지부(210)를 구성하는 각각의 층의 에너지 준위를 살펴보면, 공유전극층(230)의 일함수가 5.0eV이며, 광전변환층(213)의 HOMO 에너지 준위는 5.5eV이고 LUMO 에너지 준위는 3.6eV이며, 제 1 전극층(211)으로 사용되는 Al의 일함수가 4.3eV이다.
따라서, 광전변환층(213)의 LUMO 에너지 준위와 제 1 전극층(211)의 일함수의 에너지 준위 차이가 크지 않아 광전변환층(213)에서 생성되는 전자의 제 1 전극층(211)으로의 이동도가 높고, 광전변환층(213)의 HOMO 에너지 준위와 공유전극층(230)의 일함수의 에너지 준위 차이가 크지 않아 광전변환층(213)에서 생성되는 전공의 공유전극층(230)으로의 이동도가 높다.
그러나, 광전변환층(213)에서 생성되는 전공이 제 1 전극층(211)로 이동하는 문제가 발생할 수 있으므로, 전공의 제 1 전극층(211)로의 이동을 억제하기 위한 HBL(Hole Blocking Layer)를 도입하는 것이 바람직하다.
따라서, 광전변환층(213)과 제 1 전극층(211) 사이에 HBL 기능을 수행하기 위한 에너지 준위 보상층(212)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
에너지 준위 보상층(212)으로는 발광소자부(220)에 사용되었던 TiOx를 사용하였다.
광전변화층(213)의 HOMO 에너지 준위 보다 TiOx의 HOMO 에너지 준위가 훨씬 크기 때문에 광전변환층(213)에서 생성된 전공이 제 1 전극층(211)로 이동하는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 태양전지부(210)의 발전효율을 높일 수 있다.
여기에서, 본 발명의 일 실시예로 기재한 발광소자부(220)에서의 공유전극층(230)과 에너지 준위 보상층(222) 사이에 적층된 유기물층은 상술한 내용으로 한정하는 것이 아니며, 다양한 변형예가 가능하다 할 것이다.
상술한 바와 같은 적층구조에 의한 전자소자(200)는 외부광원이 투명기판/제 2 전극층(221)/에너지 준위 보상층(222)/발광층(223)/공유전극층(230)을 통해 광전변환층(213)에 들어오면, 광전변환층(213)은 광을 전기적 에너지로 변환하여 제 1 전극층(211) 및 공유전극층(230)으로 각각 전자와 정공을 전달하고, 각각의 전극층(211, 230)에 연결된 배선을 따라 Li이온전지등의 충전기(미도시)에 에너지가 저장된다.
또한, 발광소자부(220)은 공유전극층(230)과 제 2 전극층(221)에 각각 연결된 배선을 통해 외부전원 또는 상기 충전기에 저장된 전기 에너지를 공급하고, 공유전극층(230)에서 정공을, 제 2 전극층(221)에서 전자를 발광층(223)에 전달하여 발광층에서 전자와 정공이 재결합하여 여기자(excition)을 형성하고, 여기자가 기저상태로 전이하면서 빛을 방출한다. 이때 방출되는 빛은 태양전지부(110)를 통과하여 사용자에게 전달된다.
도 7 및 도 8은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자(200)에서 태양전지부(210) 및 발광소자부(220)의 특성을 측정한 그래프이다.
도 7은 태양전지부(210)의 특성을 측정한 것으로 1.31%의 효율이 측정되었으며, 도 8은 발광소자부(220)의 특성을 측정한 것으로 약 600nm의 피크 파장대에서 최대 휘도는 6cd/m2이고, 최소구동전압은 9V의 특성이 측정되었다.

Claims (11)

  1. 제 1 전극층, 상기 제 1 전극층 상에 형성되는 에너지 준위 보상층, 상기 에너지 준위 보상층 상에 형성되는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 형성되는 공유전극층을 포함하는 태양전지부; 및
    상기 공유전극층을 포함하며, 상기 공유전극층 상에 형성되는 발광층, 상기 발광층 상에 형성되는 제 2 전극층을 포함하는 발광소자부;를 포함하며,
    상기 에너지 준위 보상층의 LUMO 에너지 준위는 상기 제 1 전극층의 일함수보다 작고, 상기 광전변환층의 LUMO 에너지 준위보다 큰 것을 특징으로 하는 전자소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공유전극층은 고분자 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공유전극층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 준위 보상층은 타이타늄 산화물(TiOx)인 것을 특징으로 하는 전자소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전극층은 투명한 산화물 전극이고, 상기 제 2 전극층은 불투명한 금속 전극인것을 특징으로 하는 전자소자.
  6. 제 2 전극층, 상기 제 2 전극층 상에 형성되는 에너지 준위 보상층, 상기 에너지 준위 보상층 상에 형성되는 발광층, 상기 발광층 상에 형성되는 공유전극층을 포함하는 발광소자부; 및
    상기 공유전극층을 포함하며, 상기 공유전극층 상에 형성되는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 형성되는 제 1 전극층을 포함하는 태양전지부;를 포함하며,
    상기 에너지 준위 보상층의 LUMO 에너지 준위는 상기 제 2 전극층의 일함수보다 작고, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위보다 큰 것을 특징으로 하는 전자소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 공유전극층은 고분자 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 공유전극층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 에너지 준위 보상층은 타이타늄 산화물(TiOx)인 것을 특징으로 하는 전자소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 전극층은 투명한 산화물 전극이고, 상기 제 1 전극층은 불투명한 금속 전극인것을 특징으로 하는 전자소자.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 광전변환층과 상기 제 1 전극층 사이에 에너지 준위 보상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자.
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