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기판; 제1 전극층; 차단층; TiO2 나노층; 광활성층; 정공포획층; 및 제2 전극층이 순차적으로 적층되고,상기 TiO2 나노층은 배향각이 60°이상인 나노로드(nano-rod), 나노레이어(nano-layer), 또는 나노월(nano-wall)을 포함하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 TiO2 나노층은 복수 개의 TiO2 나노로드를 포함하고, 상기 나노로드는 배향각이 70°이상인 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제2항에 있어서, 상기 TiO2 나노로드는 단면이 정방형, 마름모형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 TiO2 나노층은 복수 개의 나노레이어가 중첩된 층상구조(lamellar structure)인 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 TiO2 나노층은 복수 개의 기공 및 나노월을 포함하는 다공성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 차단층 및 TiO2 나노층의 두께는 1 내지 1,000nm인 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 TiO2 나노층의 두께는 0
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제1항에 있어서, 상기 제1 전극층은 ITO(indium tin oxide), 금, 은, 플로린이 도핑된 틴 옥사이드(fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(aluminium doped zinc oxide, AZO), IZO(indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 및 ATO(antimony tin oxide)으로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 광활성층은 p-type 화합물 및 n-type 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제9항에 있어서, 상기 광활성층은 p-type 화합물과 n-type 화합물을 1 : 0
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제9항에 있어서, 상기 p-type 화합물은 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 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고;상기 n-type 화합물은 (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 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지
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제1항에 있어서, 상기 정공포획층은 산화 몰리브데늄, 산화니켈, 산화바나듐, 플루오르화리튬 및 산화텅스텐으로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물 및 금속염을 포함하는 유기박막 태양전지
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기판상에 제1 전극층을 형성하는 단계;상기 제1 전극층 표면에 차단층을 형성하는 단계;상기 차단층 표면에 블록공중합체 템플레이트를 적층하는 단계;상기 블록공중합체 템플레이트상에 TiO2 나노층을 형성하는 단계; 에칭 단계; 하소 단계; 및상기 TiO2 나노층 위에 광활성층, 정공포획층 및 제2 전극층을 순차적으로 적층하는 단계;를 포함하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 TiO2 나노층은 상기 블록공중합체 템플레이트 상에 티타늄 이소프로폭사이드(TTIP) 용액을 코팅하여 TiO2 졸-겔 합성하는 단계; 에칭 단계; 및하소 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 티타늄 이소프로폭사이드(TTIP) 용액은티타늄 이소프로폭사이드 5 내지 40 중량%, 유기 용매 40 내지 94
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제13항에 있어서,상기 에칭 단계는 반응성 이온 에칭(reactive ion etching, RIE)에 의하여 과적층(overlayered)된 TiO2 나노층을 에칭하는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 하소 단계는 400 내지 600℃에서 5분 내지 2시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제13항에 있어서, 상기 블록공중합체 템플레이트는 제1 전극층 표면에 친수성-소수성 블록공중합체 용액을 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 블록공중합체 템플레이트 형성하는 단계는 상기 차단층 표면을 실란화합물로 표면 처리하는 단계; 및 상기 표면 처리된 차단층 상에 친수성-소수성 블록공중합체 용액으로 코팅하여 블록공중합체 템플레이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제19항에 있어서, 상기 친수성-소수성 블록공중합체 용액은 PS-PMMA(polystyrene-poly(methyl methacrylate) 블록공중합체 0
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제20항에 있어서, 상기 PS-PMMA(polystyrene-poly(methyl methacrylate) 블록공중합체는 수평균 분자량이 PS 블록의 수평균 분자량이 1,000 내지 500,000kg/mol이고, PMMA 블록의 수평균 분자량이 1,000 내지 500,000kg/mol인 것을 특징으로 하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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기판상에 제1 전극층을 형성하는 단계;상기 제1 전극층 표면에 차단층을 형성하는 단계;상기 차단층 표면에 PS-P4VP 블록공중합체 및 TiO2 나노입자를 포함하는 용액으로 코팅 후 하소하여 TiO2 나노층을 형성하는 단계; 및 상기 TiO2 나노층 위에 광활성층, 정공포획층 및 제2 전극층을 순차적으로 적층하는 단계;를 포함하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제22항에 있어서, 상기 TiO2 나노입자는 티타늄 이소프로폭사이드(TTIP) 및 유기 용매를 포함하는 TTIP 용액을 pH 1 내지 3의 탈이온수(DI)에 적가하는 단계; 30 내지 100℃에서 회전 증발기를 이용하여 용매를 제거하는 단계; 및 진공 건조하는 단계;를 포함하는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제23항에 있어서, 상기 유기 용매는 에탄올이며, 상기 티타늄 이소프로폭사이드(TTIP)는 상기 TTIP 용액 중 1 내지 20vol%로 포함되는 유기박막 태양전지의 제조방법
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제22항에 있어서, 상기 TiO2 나노입자는 평균입경(D50)이 1 내지 200nm인 유기박막 태양전지의 제조방법
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제22항에 있어서, 상기 PS-P4VP 블록공중합체와 TiO2 나노입자는 1 : 0
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