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서로 대향하는 음극과 양극; 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 개재된 적어도 한 개의 광활성층을 구비하되, 상기 광활성층은 정공수용체, 전자수용체 및 하기 화학식 1의 페릴렌 유도체를 포함하는 유기태양전지:
[화학식 1]
R1 ~ R4는 같거나 다를 수 있으며, 탄소계로 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 헤테로알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 헤테로알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C20의 사이클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로사이클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 알킬에스테르기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 헤테로알킬에스테르기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 아릴에스테르기; 및 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, R5 ~ R6은 같거나 다를 수 있으며, 탄소계로 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C30의 헤테로알킬기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C20의 사이클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로사이클로알킬기; 탄소계로 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C30의 아릴에스테르기; 및 치환 또는 비치환된 C2 ~ C30의 헤테로아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, X1 및 X2는 같거나 다를 수 있으며, F, Cl, I 및 Br 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다
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제 1항에 있어서, 상기 광활성층과 상기 양극 사이에 양극층 평탄화층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 2항에 있어서, 상기 양극층 평탄화층은 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(4-styrene sulfonate)), G-PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(4-styrene sulfonate):polyglycol (glycerol)), PANI:PSS(polyaniline:poly(4-styrene sulfonate)), PANI:CSA(polyaniline:camphor sulfonic acid), PDBT(poly(4,4'-dimethoxy bithophene))， 및 아릴아민기(aryl amine group)를 갖는 물질, 방향족아민기(aromatic amine group)를 갖는 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 1항에 있어서, 상기 광활성층과 상기 음극 사이에 음극층 평탄화층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 4항에 있어서, 상기 음극층 평탄화층은 TiOx 졸(1003c#x003c#2), Cs2CO3 용액, titanium(diisoproxide)bis(2,4-pentadionate)의 금속산화물 졸(또는 용액) 및 ZnO계 나노입자, Doped-ZnO(예컨대, ZnO:Al, ZnO:B, ZnO:Ga, ZnO:N 등)계 나노입자, SnO2 나노입자, ITO 나노입자, TiO2 나노입자, 리튬플로라이드(LiF) 나노입자의 금속산화물 나노입자로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 1항에 있어서, 상기 음극 또는 상기 양극이 유리, 플락스틱, 메탈호일 또는 세라믹에서 선택된 기판 상에 형성된 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자수용체는 풀러렌과 그 유도체, CdS, CdSe, CdTe, 및 ZnSe의 반도체 나노입자로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정공수용체는 프탈로시아닌계 안료, 인디고, 티오인디고계 안료, 멜로시아닌 화합물, 시아닌 화합물, 폴리파라페닐렌비닐렌(poly-p-phenylenevinylene), 페닐렌비닐렌 고분자 유도체, 폴리티오펜(polythiophene) 및 티오펜계 유도체로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기태양전지
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제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페릴렌 유도체는 하기 화합물들로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기태양전지;
N,N'-비스(4-브로모페닐)-1,6,7,12-테트라키스(4-n-부톡시페녹시)-3,4,9,10-페릴렌 테트라카르복실 다이안하이드라이드;
N,N'-비스(4-브로모피리딘)-1,6,7,12-테트라키스(4-n-부톡시페녹시)-3,4,9,10-페릴렌 테트라카르복실 다이안하이드라이드;
N,N'-비스(4-플로로페닐)-1,6,7,12-테트라키스(4-n-부톡시페녹시)-3,4,9,10-페릴렌 테트라카르복실 다이안하이드라이드; 및
N,N'-비스(4-클로로페닐)-1,6,7,12-테트라키스(4-n-부톡시페녹시)-3,4,9,10-페릴렌 테트라카르복실 다이안하이드라이드
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제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광활성층은 정공수용체 30 내지 80 중량%, 전자수용체 10 내지 65 중량% 및 페릴렌 화합물 0
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하기 단계들을 포함하는 제 1항에 따른 페릴렌 유도체의 제조방법:
a) N,N'-1,6,7,12-테트라클로로페릴렌 테트라카르복실릭엑시드 다이안하이드라이드를 증류수 및 프로판올 혼합물과 반응시켜 N,N'-비스-n-프로필-1,6,7,12-테트라클로로퍼릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실 디이미드(화합물 2)를 합성하는 단계;
b) 상기 화합물 2를 4-n-부톡시페놀, 포타슘카보네이트 및 N-메틸페롤리돈(NMP)과 반응시켜 N,N'-비스-n-프로필-1,6,7,12-테트라키스(4-n-부톡시페녹시)페닐렌-3,4,9,10-테트라카르복실 디이미드(화합물 3)를 합성하는 단계;
c) 상기 화합물 3을 수산화칼륨이 첨가된 2-프로판올 및 증류수 혼합물과 반응시켜 N,N'-비스-n-프로필-1,6,7,12-테트라키스(4-n-부틸옥시페녹시)퍼릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 다이안하이드라이드(화합물 4)를 합성하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계에서 합성된 화합물 4와 4-브로모아닐린, 4-브로모피리딘, 4-플로로피리딘 및 4-클로로피리딘으로 구성된 군으로부터 선택된 1종의 물질 및 아연아세테이트를 퀴놀린에 첨가하여 반응시켜 최종적으로 페릴렌 유도체를 합성하는 단계
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제 11항에 따른 제조방법으로 제조된 페릴렌 유도체를 포함하는 광활성층용 첨가제 조성물
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