KR101180894B1

KR101180894B1 - Organic solar cell and method of fabricating the same

Info

Publication number: KR101180894B1
Application number: KR1020110008715A
Authority: KR
Inventors: 정상현; 강호관; 이재진; 신현범
Original assignee: (재)한국나노기술원
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-09-07
Also published as: KR20120087491A

Abstract

전자 수용층과 전자 도너층의 계면 면적을 증가시켜 높은 에너지 변환효율을 가지는 유기 태양전지 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 유기 태양전지는 양극; 상기 양극 상에 형성되고 상면에 규칙적인 패턴이 형성된 전자 수용층; 상기 전자 수용층 상에 형성된 전자 도너층; 및 상기 전자 도너층 상에 형성된 음극을 포함하고, 상기 패턴은 2개의 단으로 이루어지고 단면 형상이 T자인 복수의 기둥을 포함한다. Provided is an organic solar cell having a high energy conversion efficiency by increasing an interface area between an electron receiving layer and an electron donor layer, and a method of manufacturing the same. The organic solar cell according to the present invention is a positive electrode; An electron receiving layer formed on the anode and having a regular pattern formed on an upper surface thereof; An electron donor layer formed on the electron accepting layer; And a cathode formed on the electron donor layer, wherein the pattern includes a plurality of pillars each having two ends and having a T-shaped cross section.

Description

유기 태양전지 및 그 제조 방법 {Organic solar cell and method of fabricating the same}Organic solar cell and method of manufacturing the same {Organic solar cell and method of fabricating the same}

본 발명은 유기 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 패턴화된 pn 접합을 형성하여 효율을 개선한 유기 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an organic solar cell and a method for manufacturing the same by forming a patterned pn junction to improve efficiency.

태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키는 광전 변환 소자로, 사용되는 재료에 따라 크게 실리콘 태양전지, 유기 태양전지로 분류될 수 있다. 실리콘 태양전지는 고가이며, 매장량에 제한이 있어 본격적인 태양광 에너지 응용에 제한을 받고 있는 것에 반해, 유기 태양전지는 저렴한 비용과 특별한 진공 설비가 필요로 하지 않는 제조공정상의 용이성으로 인해 제조 단가 낮아서 생산성이 매우 좋다. 그리고, 저온 공정으로 인해 유리 기판이나 플렉시블(flexible) 기판에 사용가능하며, 이에 따라 굽힘 가능한 소자의 제작 가능성 등의 장점을 바탕으로 최근 관심이 집중되고 있다. Solar cells are photoelectric conversion elements that directly convert solar energy into electricity. The solar cells may be classified into silicon solar cells and organic solar cells according to materials used. While silicon solar cells are expensive and have limited reserves, they are limited to full-scale photovoltaic energy applications, while organic solar cells have low manufacturing costs due to low manufacturing costs and ease of manufacturing processes that do not require special vacuum equipment. This is very good. In addition, due to the low temperature process, the glass substrate or the flexible (flexible) substrate can be used, and accordingly, attention has recently been focused on the advantages such as the possibility of manufacturing a bendable device.

도 1은 일반적인 유기 태양전지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general organic solar cell.

도 1을 참조하면, 종래의 유기 태양전지(1)는 투명 기판(10) 상에 양극(20)인 투명 전극이 형성되어 있고, 양극(20) 위에 전자 수용층(30) 및 전자 도너층(40)이 순차 형성되어 있다. 전자 도너층(40) 위에는 음극(50)인 금속 전극이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, in the conventional organic solar cell 1, a transparent electrode, which is an anode 20, is formed on a transparent substrate 10, and an electron receiving layer 30 and an electron donor layer 40 are formed on the anode 20. ) Are formed sequentially. The metal electrode serving as the cathode 50 is formed on the electron donor layer 40.

이러한 유기 태양전지(1)의 전자 수용층(30)에서 빛을 흡수하기 위해서는 100nm 이상의 두께를 가져야 하는데, 전자 수용층(30)에서 생성된 엑시톤(exciton : 전자-정공 쌍)의 확산 거리(diffusion distance)는 약 10nm이다. 그러므로 전자-정공의 분리율(separation rate)이 감소하여 효율이 감소하는 문제가 있다.In order to absorb light in the electron-accepting layer 30 of the organic solar cell 1, the organic solar cell 1 should have a thickness of 100 nm or more, and the diffusion distance of excitons (electron-hole pairs) generated in the electron-accepting layer 30. Is about 10 nm. Therefore, the separation rate of the electron-holes (separation rate) is reduced, there is a problem that the efficiency is reduced.

그리고, 이중층(bilayer) 구조를 가지는 벌크-이종 접합(bulk-hetero junction)에서도 전자 수용층과 전자 도너층이 격리(isolation)되어 있고 계면 면적이 작아서 효율이 낮아지는 단점이 있다. In addition, even in a bulk-hetero junction having a bilayer structure, the electron accepting layer and the electron donor layer are isolated, and the interface area is small, resulting in low efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전자 수용층과 전자 도너층의 계면 면적을 증가시켜 높은 에너지 변환효율을 가지는 유기 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide an organic solar cell having a high energy conversion efficiency by increasing the interface area between the electron receiving layer and the electron donor layer and a manufacturing method thereof.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 유기 태양전지는 양극; 상기 양극 상에 형성되고 상면에 규칙적인 패턴이 형성된 전자 수용층; 상기 전자 수용층 상에 형성된 전자 도너층; 및 상기 전자 도너층 상에 형성된 음극을 포함하고, 상기 패턴은 2개의 단으로 이루어지고 단면 형상이 T자인 복수의 기둥을 포함한다.In order to solve the above technical problem, the organic solar cell according to the present invention is a positive electrode; An electron receiving layer formed on the anode and having a regular pattern formed on an upper surface thereof; An electron donor layer formed on the electron accepting layer; And a cathode formed on the electron donor layer, wherein the pattern includes a plurality of pillars each having two ends and having a T-shaped cross section.

특히, 상기 기둥은 높이가 b이고 윗면 길이가 a인 하단과 높이가 a이고 윗면 길이가 3a인 상단으로 이루어지고 인접한 기둥 사이의 거리는 a이며, 이 때 a는 10~100nm, b는 20~200nm일 수 있다. 그리고, 상기 전자 도너층의 상면은 평평한 것일 수 있다.In particular, the pillar has a height b and a top length a and a top height a and a top length 3a and a distance between adjacent pillars is a, where a is 10-100 nm and b is 20-200 nm. Can be. The upper surface of the electron donor layer may be flat.

이러한 유기 태양전지는 다음과 같은 방법에 따라 제조할 수 있다. 먼저 복수의 오목부를 포함하는 레지스트 패턴을 기판 상에 형성한다. 그런 다음, 상기 레지스트 패턴의 상기 오목부를 채우도록 전자 수용층을 형성한다. 상기 전자 수용층 상에 양극 및 투명 기판을 순차적으로 형성한 다음, 상기 레지스트 패턴을 제거한다. 상기 레지스트 패턴이 제거되어 노출된 상기 전자 수용층 상에 전자 도너층 및 음극을 순차적으로 형성한다. Such an organic solar cell can be manufactured by the following method. First, a resist pattern including a plurality of recesses is formed on a substrate. Then, an electron accepting layer is formed to fill the recess of the resist pattern. The anode and the transparent substrate are sequentially formed on the electron receiving layer, and then the resist pattern is removed. The resist pattern is removed to sequentially form an electron donor layer and a cathode on the exposed electron accepting layer.

상기 오목부는 2개의 단으로 이루어진 것일 수 있다. 특히, 상기 오목부는 높이가 a이고 윗면 길이가 3a인 하단과 높이가 b이고 윗면 길이가 a인 상단으로 이루어지고 인접한 오목부 사이의 거리는 a이며, 이 때 a는 10~100nm, b는 20~200nm로 하면 본 발명에 따른 구조의 유기 태양전지를 제조할 수 있다. The recess may be formed of two stages. In particular, the concave portion has a height of a, a top length of 3a and a top of a height of b and a top length of a, and a distance between adjacent recesses is a, wherein a is 10 to 100 nm and b is 20 to When the thickness is 200 nm, an organic solar cell having a structure according to the present invention can be manufactured.

본 발명에 따르면, 전자 도너층과 전자 수용층 계면, 즉 pn 접합에 규칙적인 패턴을 추가하여 전자 수용층과 전자 도너층의 계면 면적을 증가시킴으로써 태양전지 효율을 높일 수 있다. According to the present invention, the solar cell efficiency can be improved by adding a regular pattern to the electron donor layer and the electron accepting layer interface, that is, the pn junction, to increase the interface area of the electron accepting layer and the electron donor layer.

전자 도너층과 전자 수용층 계면 사이에 형성되는 패턴은 레지스트 패턴의 오목부를 채우도록 전자 수용층을 형성함으로써 형성되는 100nm 이하급 3차원 구조의 패턴으로서, 이러한 패턴을 1차원 또는 2차원 배열로 규칙적으로 배열하여 전자 도너층과 전자 수용층 계면의 표면적을 높이고 엑시톤(전자-정공 쌍)의 확산을 용이하게 하고 분리를 증가시켜 엑시톤의 재결합(recombination)을 줄여서 유기 태양전지의 효율을 높인다. The pattern formed between the electron donor layer and the electron accepting layer interface is a pattern of 100 nm or less 3D structure formed by forming an electron accepting layer to fill the recess of the resist pattern, and the patterns are regularly arranged in a one-dimensional or two-dimensional array. Therefore, the surface area of the electron donor layer and the electron accepting layer is increased, the diffusion of excitons (electron-hole pairs) is facilitated, and the separation is increased, thereby reducing the recombination of the excitons, thereby increasing the efficiency of the organic solar cell.

따라서, 본 발명에 의하면 고효율 유기 태양전지를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 방법이 간단하고 저렴한 비용으로 높은 효율을 가지는 태양전지를 제공함으로써 환경친화적이고, 재생가능한 에너지원을 활용할 수 있는 유기 태양전지 제조에 응용할 수 있다. Therefore, the present invention not only can provide a high efficiency organic solar cell, but also provides a solar cell having a high efficiency at a low cost and a simple manufacturing method, which can utilize an environmentally friendly and renewable energy source. It can be applied to manufacture.

도 1은 일반적인 유기 태양전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 태양전지의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기 태양전지 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a general organic solar cell.
2 is a cross-sectional view of an organic solar cell according to the present invention.
3 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2.
4 is a process-specific diagram for explaining the organic solar cell manufacturing method according to the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. The shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated in order to emphasize a more clear description, elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

도 2는 본 발명에 따른 유기 태양전지의 단면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분 확대도이다. 2 is a cross-sectional view of an organic solar cell according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 태양전지(100)는 투명 기판(110) 상에 양극(120), 전자 수용층(130), 전자 도너층(140) 및 음극(150)을 포함한다. 2, the organic solar cell 100 according to the present invention includes an anode 120, an electron receiving layer 130, an electron donor layer 140, and a cathode 150 on a transparent substrate 110.

기판(110)은 유리 기판 또는 굽힘 가능한 고분자 기판일 수 있다. 굽힘 가능한 고분자 기판은 높은 화학적 안정성, 기계적 강도 및 투명도를 가지는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르설폰(PES) 및 폴리에테르이미드(PEI) 중에서 선택될 수 있다. The substrate 110 may be a glass substrate or a bendable polymer substrate. The bendable polymer substrate is characterized by high chemical stability, mechanical strength and transparency, preferably polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyether ether ketone (PEEK) , Polyethersulfone (PES) and polyetherimide (PEI).

이러한 기판(110) 상에 형성된 양극(120) 물질은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO) 등의 투명산화물, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 박막, 그라펜(graphene) 박막, 그라펜 산화물(graphene oxide) 박막, 금속이 결합된 탄소나노튜브 박막 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The anode 120 material formed on the substrate 110 may be a transparent oxide such as indium tin oxide (ITO), a conductive polymer, a carbon nanotube thin film, a graphene thin film, or a graphene oxide. ) May be selected from the group consisting of a thin film, a carbon nanotube thin film with a metal, and a mixture thereof.

양극(120) 상에 형성된 전자 수용층(130)은 상면에 규칙적인 패턴(133)이 형성되어 있다. 패턴(133)은 2개의 단으로 이루어지고 단면 형상이 T자인 복수의 기둥을 포함한다. 전자 수용층(130) 물질은 (6,6)-페닐-C61-부티릭에시드 메틸에스테르[(6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester, PCBM], (6,6)-페닐-C71-부티릭에시드 메틸에스테르[(6,6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester, C70-PCBM], 풀러렌(fullerene, C60), (6,6)-티에닐-C61-부티릭에시드 메틸에스테르[(6,6)-thienyl-C61-butyric acid methyl ester; ThCBM], 탄소나노튜브 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. A regular pattern 133 is formed on the upper surface of the electron receiving layer 130 formed on the anode 120. The pattern 133 includes a plurality of pillars each having two stages and having a T-shaped cross section. The electron accepting layer 130 material is (6,6) -phenyl-C61-butyric acid methyl ester [(6,6) -phenyl-C61-butyric acid methyl ester, PCBM], (6,6) -phenyl-C71 Butyric acid methyl ester [(6,6) -phenyl-C71-butyric acid methyl ester, C70-PCBM], fullerene (C60), (6,6) -thienyl-C61-butyric acid methyl ester [(6,6) -thienyl-C61-butyric acid methyl ester; ThCBM], carbon nanotubes, and mixtures thereof.

전자 수용층(130) 상면에 규칙적인 패턴(133)이 형성되어 있기 때문에 전자 수용층(130)과 그 위에 형성되는 전자 도너층(140) 사이의 계면은 기존의 평평한 모양이 아니라 굴곡진 모양이 된다. 이로써 본 발명에 따른 유기 태양전지(100)는 패턴화된 pn 접합을 포함하게 된다. Since the regular pattern 133 is formed on the upper surface of the electron receiving layer 130, the interface between the electron receiving layer 130 and the electron donor layer 140 formed thereon becomes a curved shape rather than a conventional flat shape. As a result, the organic solar cell 100 according to the present invention includes a patterned pn junction.

전자 도너층(140)은 도시한 바와 같이 평평한 상면을 가질 수 있다. 전자 도너층(140) 물질은 폴리-3-헥실티오펜[poly-3-hexylthiophene, P3HT], 폴리-3-폴리-3-옥틸티오펜[poly-3-octylthiophene, P3OT], 폴리파라페닐렌비닐렌[poly-p-phenylenevinylene, PPV], 폴리(디옥틸플루오렌)[poly(9,9'-dioctylfluorene)], 폴리(2-메톡시,5-(2-에틸-헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)[poly(2-methoxy,5-(2-ethyle-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene, MEH-PPV], 폴리(2-메틸,5-(3',7'-디메틸옥틸옥시))-1,4-페닐렌비닐렌[poly(2-methyl,5-(3',7'-dimethyloctyloxy))-1,4-phenylene vinylene, MDMO-PPV] 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The electron donor layer 140 may have a flat top surface as shown. The electron donor layer 140 material may be poly-3-hexylthiophene (P3HT), poly-3-poly-3-octylthiophene (poly-3-octylthiophene, P3OT), or polyparaphenylene. Vinylene [poly-p-phenylenevinylene, PPV], poly (dioctylfluorene) [poly (9,9'-dioctylfluorene)], poly (2-methoxy, 5- (2-ethyl-hexyloxy)- 1,4-phenylenevinylene) [poly (2-methoxy, 5- (2-ethyle-hexyloxy) -1,4-phenylenevinylene, MEH-PPV], poly (2-methyl, 5- (3 ', 7 '-Dimethyloctyloxy))-1,4-phenylenevinylene [poly (2-methyl, 5- (3', 7'-dimethyloctyloxy))-1,4-phenylene vinylene, MDMO-PPV] and their It may be selected from the group consisting of a mixture.

전자 도너층(140) 상에 형성된 음극(150) 물질은 금속으로 선택될 수 있다.The cathode 150 material formed on the electron donor layer 140 may be selected from a metal.

도 3을 참조하면, 전자 수용층(130)의 패턴(133)은 2개의 단(131, 132)으로 이루어진 복수의 기둥을 포함한다. 기둥은 정방형, 원형, 직방형, 또는 임의의 다른 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2와 3은 정방형을 가진 기둥의 단면도를 도시하고, 이 때, 기둥은 높이가 b이고 윗면 길이가 a인 하단(131)과 높이가 a이고 윗면 길이가 3a인 상단(132)으로 이루어지고 인접한 기둥 사이의 거리는 a이며, 이 때 a는 10~100nm, b는 20~200nm일 수 있다. Referring to FIG. 3, the pattern 133 of the electron receiving layer 130 includes a plurality of pillars formed of two ends 131 and 132. The pillar may have a cross section of square, circular, rectangular, or any other shape. For example, FIGS. 2 and 3 show cross-sectional views of a pillar having a square, where the pillar has a height b and a top length a with a bottom 131 and a height a with a top length 3 a with a top 132 ) And the distance between adjacent pillars is a, where a may be 10-100 nm and b may be 20-200 nm.

따라서, 전자 도너층(140)과 전자 수용층(130) 계면 사이에 형성되는 패턴(133)은 100nm 이하급 3차원 구조의 패턴으로서, 이러한 패턴을 1차원 또는 2차원 배열로 규칙적으로 배열하여 전자 도너층(140)과 전자 수용층(130) 계면의 표면적을 높이고 엑시톤(전자-정공 쌍)의 확산을 용이하게 하고 분리를 증가시켜 엑시톤의 재결합을 줄여서 유기 태양전지의 효율을 높일 수 있다. Accordingly, the pattern 133 formed between the electron donor layer 140 and the electron accepting layer 130 interface is a pattern of three-dimensional structure of 100 nm or less, and the electron donors are regularly arranged in a one-dimensional or two-dimensional array. The efficiency of the organic solar cell may be improved by increasing the surface area of the interface between the layer 140 and the electron receiving layer 130, facilitating the diffusion of excitons (electron-hole pairs), and increasing separation to reduce recombination of excitons.

도 4는 본 발명에 따른 유기 태양전지 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 도면이다. 진공 증착을 필요로 하지 않고, 스핀코팅이나 딥 코팅(dip-coating), 닥터 블레이딩(doctor blading) 등과 같은 용액 공정으로 제작이 가능하여 제작비용이나 공정의 용이성 면에서 큰 장점을 가지고 있다.4 is a process-specific diagram for explaining the organic solar cell manufacturing method according to the present invention. It does not require vacuum deposition, and can be manufactured by a solution process such as spin coating, dip-coating, doctor blading, etc., which has great advantages in terms of manufacturing cost and ease of processing.

도 4를 참조하면, (a)를 참조하여 복수의 오목부(O)를 포함하는 레지스트 패턴(105)을 기판(101) 상에 형성한다. 기판(101)은 레지스트의 도포와 사진 공정 혹은 나노 임프린트 공정이 가능하기만 하면 되며 소재에 큰 제약은 없다. 먼저 기판(101) 위에 스핀 코팅 등의 방법으로 레지스트를 도포한 다음, 사진 또는 나노 임프린트에 의해 규칙적인 오목부(O)를 형성한다. Referring to FIG. 4, a resist pattern 105 including a plurality of recesses O is formed on the substrate 101 with reference to (a). The substrate 101 only needs to be capable of applying a resist, a photographic process, or a nanoimprint process, and there is no big limitation on the material. First, a resist is applied onto the substrate 101 by spin coating, or the like, and then regular recesses O are formed by photographs or nano imprints.

오목부(O)는 도시한 바와 같이 2개의 단(106, 107)으로 이루어진 것일 수 있다. 특히, 오목부(O)가 높이가 a이고 윗면 길이가 3a인 하단(106)과 높이가 b이고 윗면 길이가 a인 상단(107)으로 이루어지고 인접한 오목부 사이의 거리가 a이며, 이 때 a는 10~100nm, b는 20~200nm로 하면 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 같은 구조의 유기 태양전지(100)를 제조할 수 있다. The concave portion O may be formed of two ends 106 and 107 as shown. In particular, the recess O consists of a bottom 106 having a height a and a top length 3a and a top 107 of a height b and a top length a, wherein the distance between adjacent recesses is a. When a is 10 to 100 nm and b is 20 to 200 nm, the organic solar cell 100 having the same structure as described with reference to FIGS. 2 and 3 can be manufactured.

사진 방법은 레지스트 위에 적절한 마스크를 형성한 후 마스크에 의해 덮이지 않은 부분을 노광 후 현상하여 패턴을 형성하는 방법이다. 100nm 이하급 3차원 구조를 형성하기 위하여 적절한 파장의 광 혹은 전자빔을 이용할 수 있다. 그리고, 도시한 바와 같은 2개의 단(106, 107)으로 이루어진 오목부(O)를 형성할 때에는 노광의 조건을 중간에 달리 하여 현상 속도 차이를 이용하는 방법에 의하거나 레지스트 도포와 노광을 한차례 수행한 후 다른 조건으로 한 번 더 수행하는 방법에 의할 수도 있다. The photographing method is a method of forming a pattern by forming an appropriate mask on a resist and then developing after exposure the portions not covered by the mask. Light or electron beams of appropriate wavelengths may be used to form three-dimensional structures of 100 nm or less. When forming the concave portion O consisting of the two stages 106 and 107 as shown in the drawing, the application of the resist speed and the exposure are performed once by a method using a difference in developing speed with different exposure conditions in the middle. It may be based on the method of performing one more time after another condition.

나노 임프린트 방법은 금속, 금속산화물, 세라믹, 반도체 등으로 된 몰드를 준비하여 레지스트에 접촉시켜 패턴을 전사하는 방법이다. 기판(101) 하부에 열을 가하여 레지스트를 유동시키고, 오목부(O)에 대응되는 패턴 구조를 가지는 몰드를 레지스트 상부에 위치시킨 다음, 몰드의 상부에 압력을 가하여 레지스트에 오목부(O)를 형성하거나, 레지스트 물질이 굳기 전에 패턴 구조를 가지는 몰드를 레지스트 상부에 올려놓아 모세관 현상을 이용하여 레지스트 상면에 오목부(O)를 형성하는 방법이 가능하다. The nanoimprint method is a method of transferring a pattern by preparing a mold made of a metal, a metal oxide, a ceramic, a semiconductor, or the like and contacting the resist. The resist is flowed by applying heat to the lower portion of the substrate 101, and a mold having a pattern structure corresponding to the recessed portion O is positioned on the resist, and then the recessed portion O is applied to the resist by applying pressure to the upper portion of the mold. It is possible to form the concave portion O on the upper surface of the resist by using a capillary phenomenon by forming a mold having a pattern structure on top of the resist before forming or hardening the resist material.

그런 다음, (b)를 참조하여 레지스트 패턴(105)의 오목부(O)를 채우도록 전자 수용층(130)을 형성한다. 양극(120)과 전자 수용층(130) 사이에 정공전달층을 추가로 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 정공전달층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리스티렌설포네이트[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrenesulfonate], 폴리아닐린(polyaniline), 구리 프탈로시아닌(copper phthalo cyanine, CuPC), 폴리티오페닐렌비닐렌(polyhiophenylenevinylene), 폴리비닐카바졸(polyvinylcarbazole), 폴리파라페닐렌비닐렌(poly-p-phenylenevinylene), 폴리메틸페닐실란[poly(methyl phenyl silane)] 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있는 정공전달 물질을 도포하여 형성한다. Next, referring to (b), the electron receiving layer 130 is formed to fill the recess O of the resist pattern 105. The method may further include forming a hole transport layer between the anode 120 and the electron receiving layer 130. The hole transport layer is poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate [poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate], polyaniline, copper phthalocyanine (CuPC), polythiophenyl Be selected from the group consisting of polyhiophenylenevinylene, polyvinylcarbazole, poly-p-phenylenevinylene, poly (methyl phenyl silane), and mixtures thereof It can be formed by applying a hole transport material.

다음, (c)를 참조하여, 전자 수용층(130) 상에 양극(120) 및 투명 기판(110)을 순차적으로 형성한다.Next, referring to (c), the anode 120 and the transparent substrate 110 are sequentially formed on the electron receiving layer 130.

계속하여 (d)에서와 같이 레지스트 패턴(105)을 제거한다. 레지스트 패턴(105)이 제거되어 노출된 전자 수용층(130)은 앞서 설명한 바와 같은 패턴(133)이 상면에 형성된 상태가 된다. 레지스트 패턴(105)이 제거되면서 전자 수용층(130) 측과 기판(101)도 분리된다. Subsequently, the resist pattern 105 is removed as in (d). In the electron accepting layer 130 where the resist pattern 105 is removed, the pattern 133 as described above is formed on the upper surface. As the resist pattern 105 is removed, the electron receiving layer 130 side and the substrate 101 are also separated.

다음에 (e)를 참조하여 전자 수용층(130) 상에 전자 도너층(140) 및 음극(150)을 순차적으로 형성한다. 전자 도너층(140)과 음극(150) 사이에도 전자전달층을 추가로 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 전자전달층은 리튬플로라이드(lithium flouride, LiF), 칼슘(calcium), 리튬(lithium), 티타늄산화물(titanium oxide) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있는 전자전달 물질을 도포하여 형성한다. Next, referring to (e), the electron donor layer 140 and the cathode 150 are sequentially formed on the electron receiving layer 130. The method may further include forming an electron transport layer between the electron donor layer 140 and the cathode 150. The electron transport layer is formed by applying an electron transport material selected from the group consisting of lithium flouride (LiF), calcium, lithium, titanium oxide and mixtures thereof. .

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

Claims

양극;
상기 양극 상에 형성되고 상면에 규칙적인 패턴이 형성된 전자 수용층;
상기 전자 수용층 상에 형성된 전자 도너층; 및
상기 전자 도너층 상에 형성된 음극을 포함하고,
상기 패턴은 2개의 단으로 이루어지고 단면 형상이 T자인 복수의 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.anode;
An electron receiving layer formed on the anode and having a regular pattern formed on an upper surface thereof;
An electron donor layer formed on the electron accepting layer; And
A cathode formed on the electron donor layer,
The pattern is an organic solar cell, characterized in that it comprises a plurality of pillars consisting of two stages, the cross-sectional shape is T-shaped.

제1항에 있어서, 상기 기둥은 높이가 b이고 윗면 길이가 a인 하단과 높이가 a이고 윗면 길이가 3a인 상단으로 이루어지고 인접한 기둥 사이의 거리는 a이며, 이 때 a는 10~100nm, b는 20~200nm인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.The method of claim 1, wherein the pillar has a height b and a top length a and a top height a and a top length 3a, and the distance between adjacent pillars is a, where a is 10 to 100 nm, b The organic solar cell, characterized in that 20 ~ 200nm.

제1항에 있어서, 상기 전자 도너층의 상면은 평평한 것을 특징으로 하는 유기 태양전지.The organic solar cell of claim 1, wherein an upper surface of the electron donor layer is flat.

(a) 복수의 오목부를 포함하는 레지스트 패턴을 기판 상에 형성하는 단계;
(b) 상기 레지스트 패턴의 상기 오목부를 채우도록 전자 수용층을 형성하는 단계;
(c) 상기 전자 수용층 상에 양극 및 투명 기판을 순차적으로 형성하는 단계;
(d) 상기 레지스트 패턴, 전자 수용층, 양극 및 투명 기판이 형성된 상기 기판으로부터 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
(e) 상기 레지스트 패턴이 제거되어 노출된 상기 전자 수용층 상에 전자 도너층 및 음극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 유기 태양전지 제조 방법.(a) forming a resist pattern on the substrate, the resist pattern comprising a plurality of recesses;
(b) forming an electron accepting layer to fill the recess of the resist pattern;
(c) sequentially forming an anode and a transparent substrate on the electron receiving layer;
(d) removing the resist pattern from the substrate on which the resist pattern, electron accepting layer, anode and transparent substrate are formed; And
(e) sequentially forming an electron donor layer and a cathode on the exposed electron accepting layer by removing the resist pattern.

제4항에 있어서, 상기 오목부는 2개의 단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 제조 방법.The method of claim 4, wherein the concave portion comprises two stages.

제4항에 있어서, 상기 오목부는 높이가 a이고 윗면 길이가 3a인 하단과 높이가 b이고 윗면 길이가 a인 상단으로 이루어지고 인접한 오목부 사이의 거리는 a이며, 이 때 a는 10~100nm, b는 20~200nm인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 제조 방법.The method of claim 4, wherein the concave portion has a height of a and a top length of 3a and a top of height b and top length of a, and the distance between adjacent recesses is a, wherein a is 10 to 100 nm, b is an organic solar cell manufacturing method, characterized in that 20 ~ 200nm.