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고투과성 및 고이동도의 복합 투명전극을 포함하는 반투명 유기 전자 소자 및 이의 제작 방법

  • 기술번호 : KST2022023155
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 고투과성 전하수송층을 포함하는 반투명 태양전지의 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 고투과성 및 고이동도의 전하수송층과 전극으로 구성된 복합 투명전극을 도입하고, 그 조성을 변화시킴으로써 가시광 영역에서의 투과도를 높이며 우수한 성능을 보이는 태양전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복합 투명전극이 도입된 반투명 태양전지는 수광전극을 통해 태양전지로 입사되고, 광활성층에서 발전에 활용된 후 통과된 광의 투과율을 증가시켜, 가시광 영역에서 반투명하게 보이며 투과도가 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 반투명 태양전지는 복합 투명전극의 고이동도 특성을 통해 광전 변환 효율(PCE)을 향상시킬 수 있다.
Int. CL H01L 51/44 (2006.01.01) H01L 51/42 (2006.01.01) H01L 51/00 (2006.01.01)
CPC H01L 51/442(2013.01) H01L 51/4253(2013.01) H01L 51/0021(2013.01) H01L 51/0007(2013.01) H01L 51/0008(2013.01) H01L 51/0037(2013.01) H01L 51/0036(2013.01) H01L 51/0071(2013.01)
출원번호/일자 1020210070187 (2021.05.31)
출원인 건국대학교 산학협력단
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2022-0161889 (2022.12.07) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 공개
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국내출원/신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2021.05.31)
심사청구항수 18

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 건국대학교 산학협력단 대한민국 서울특별시 광진구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 문두경 서울특별시 서초구
2 한용운 경기도 하남시 하남대로 ***
3 이형석 강원도 양구군
4 김예찬 경기도 수원시 장안구
5 김지연 경기도 용인시 기흥구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김정수 대한민국 서울시 송파구 올림픽로 ***(방이동) *층(이수국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2021.05.31 수리 (Accepted) 1-1-2021-0627022-06
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2021.10.18 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2022.01.14 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2022-0217840-25
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번호 청구항
1 1
제1 전극; 제1 전하수송층; 광활성층; 제2 전하수송층; 및 제2 전극을 포함하고, 제2 전극, 제2 전하수송층 및 광활성층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이 다층 형태의 복합 투명전극을 포함하며,상기 복합 투명전극은 유기 반도체 화합물, 무기 반도체 화합물 및 전도성 금속으로 이루어진 군으로부터 1 이상을 포함하는 유기 전자 소자
2 2
제1항에 있어서,상기 광활성층 및 제2 전하수송층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 상단이 상기 복합 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자
3 3
제1항에 있어서,상기 유기 반도체 화합물이 PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate), PFN (Poly [(9,9-bis(3'-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PFN-Br (Poly [(9,9-bis(3'-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)] dibromide), PDINN (2,9-Bis(3-((3-(dimethylamino)propyl)amino)propyl)anthra[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']diisoquinoline-1,3,8,10(2H,9H)-tetraone), PDINO (2,9-Bis[3-(dimethyloxidoamino)propyl]anthra[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']diisoquinoline-1,3,8,10(2H,9H)-tetrone)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자
4 4
제1항에 있어서,상기 무기 반도체 화합물이 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 바나듐 산화물, 텅스텐 산화물, 몰리브덴 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 아연 산화물, 갈륨 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 안티모니 산화물 및 텔루륨 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자
5 5
제1항에 있어서,상기 전도성 금속이 구리, 은, 금, 텅스텐, 니켈, 알루미늄 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자
6 6
제1항에 있어서,상기 복합 투명전극은, 380 nm 이상 780 nm 이하의 영역에서 피크를 가지는 제1 파장의 광에 대해 20%이상의 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자
7 7
제1항에 있어서,광활성층은 전자주개로 폴리[[4,8-비스[5-(2-에틸헥실)-4-플루오로-2-티에티닐]벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디닐]-2,5-티오펜디닐[5,7-비스(2-에틸헥실)-4,8-디옥소-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']디티오펜-1,3-디닐]-2,5-티오펜디닐](PM6 또는 PBDB-T-2F), 폴리[[4,8-비스[(2-에틸헥실)옥시]벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일][3-플루오로-2-[(2-에틸헥실)카보닐]티에노[3,4-b]티오펜디일]](PTB7), 폴리([2,6′-4,8-디(5-에틸헥실티에닐)벤조[1,2-b;3,3-b]디티오펜]{3-플루오로-2[(2-에틸헥실)카보닐]티에노[3,4-b]티오펜디일})](PTB7-Th) 및 폴리[(2,6-(4,8-비스(5-(2-에틸헥실)티오펜-2-일)-벤조[1,2-b:4,5-b’]디티오펜))-알트-(5,5-(1’,3’-디-2-티에닐-5’,7’-비스(2-에틸헥실)벤조[1’,2’-c:4’,5’-c’]디티오펜-4,8-디오네)](PBDB-T)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상; 및 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 삼성분 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상;으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자:[화학식 1][화학식 2][화학식 3][화학식 4][화학식 5]상기 화학식 1 내지 화학식 5에서, n은 1 내지 10,000 사이의 정수이고, 상기 화학식 5에서, l은 몰분율로서 0 ≤ l ≤ 1인 실수이고, m은 몰분율로서, 0 ≤ m ≤ 1인 실수이며, l + m = 1이다
8 8
제1항에 있어서,광활성층이 전자받개로 2,2'-((2Z,2'Z)-((12,13-bis(2-ethylhexyl)-3,9-diundecyl-12,13-dihydro-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-e]thieno[2",3’:4’,5']thieno[2',3':4,5]pyrrolo[3,2-g]thieno[2',3':4,5]thieno[3,2-b]indole-2,10-diyl)bis(methanylylidene))bis(5,6-difluoro-3-oxo-2,3-dihydro-1H-indene-2,1-diylidene))dimalononitrile (Y6), 2,2'-((2Z,2'Z)-((12,13-bis(2-butyloctyl)-3,9-diundecyl-12,13-dihydro-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-e]thieno[2",3’:4’,5']thieno[2',3':4,5]pyrrolo[3,2-g]thieno[2',3':4,5]thieno[3,2-b]indole-2,10-diyl)bis(methanylylidene))bis(5,6-dichloro-3-oxo-2,3-dihydro-1H-indene-2,1-diylidene))dimalononitrile (Y6-BO-4Cl 또는 BTP-4Cl-12), 2,2'- [[12,13-Bis(2-butyloctyl)-12,13-dihydro-3,9-dinonylbisthieno[2'',3'':4',5']thieno[2',3':4,5]pyrrolo[3,2-e:2',3'-g][2,1,3]benzothiadiazole-2,10-diyl]bis[methylidyne(5,6-chloro-3-oxo-1H-indene-2,1(3H)-diylidene)]]bis[propanedinitrile](BTP-eC9), 페닐-C61-부틸산메틸에스터(PC61BM), 페닐-C71-부틸산메틸에스터(PC71BM), 3,9-비스(2-메틸렌-(3-(1,1-디시아노메틸렌)-인다논))-5,5,11,11-테트라키스(4-헥실페닐)-디티에노[2,3-d:2’,3’-d’]-s-인다세노[1,2-b:5,6-b’]디티오펜(ITIC), 3,9-비스(2-메틸렌-(3-(1,1-디시아노메틸렌)-인다논))-5,5,11,11-테트라키스(5-헥실티에닐)-디티에노[2,3-d:2’,3’-d’]-s-인다세노[1,2-b:5,6-b’]디티오펜(ITIC-Th), 2,7-비스(3-디시아노메틸렌-2Z-메틸렌-인단-1-온)-4,4,9,9-테트라헥실-4,9-디히으로-s-인다세노[1,2-b:5,6-b′]디티오펜(IDIC) 및 3,9-비스(2-메틸렌-((3-(1,1-디시아노메틸렌)-6,7-디플루오로)-인다논))-5,5,11,11-테트라키스(4-헥실페닐)-디티에노[2,3-d:2’,3’-d’]-s-인다세노[1,2-b:5,6-b’]디티오펜(ITIC-4F)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자
9 9
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 유기 전자 소자를 제조하는 제조방법으로서,유기 반도체 화합물, 무기 반도체 화합물 및 전도성 금속으로 이루어진 군으로부터 1 이상을 포함하는 복합 투명전극 용액을 제조하는 제1단계; 및복합 투명전극 용액을 광활성층 및 제2 전하수송층으로 이루어진 군으로부터 1 이상의 상단에 도포하여 복합 투명전극을 형성하는 제2단계; 및무기반도체, 전도성 금속을 광활성층 및 제2 전하수송층으로 이루어진 군으로부터 1 이상의 상단에 진공 증착하여 복합 투명전극을 형성하는 제3단계를 포함하는, 유기 전자 소자의 제조 방법
10 10
제9항에 있어서,상기 제2단계 및 제3단계가 상기 복합 투명전극의 조성 변화를 통해 상기 복합 투명 전극의 전도도와 투과도를 향상시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자의 제조 방법
11 11
제9항에 있어서,상기 제2단계가 스핀 코팅, 슬롯 다이 코팅, 바 코팅, 스크린 프린팅, 진공 증착, 열 증착 및 스퍼터링으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로, 상기 광활성층 및 제2 전하수송층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 상단에 복합 투명전극을 다층으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자의 제조 방법
12 12
제10항에 있어서,상기 복합 투명전극의 전도도와 투과도를 향상시키는 단계가 복합 투명전극의 두께 변화를 포함하는 유기 전자 소자의 제조 방법
13 13
제10항에 있어서, 상기 유기 반도체 화합물, 무기 반도체 화합물 및 전도성 금속으로 이루어진 군으로부터 1 이상을 포함하는 복합 투명전극 용액의 농도가 1 내지 104 g/cm3인 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자의 제조 방법
14 14
제10항에 있어서,상기 복합 투명전극의 두께가 1 nm 내지 1 μm인 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자의 제조 방법
15 15
제11항에 있어서,상기 제2단계 및 제3단계가, 상기 복합 투명전극 용액을 100 rpm 내지 10,000 rpm의 속도로 스핀코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자의 제조 방법
16 16
제11항에 있어서,상기 제2단계 및 제3단계가, 복합 투명전극 용액을 0
17 17
제11항에 있어서,상기 제2단계 및 제3단계가, 0
18 18
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유기 전자 소자의 광활성 면적이 0
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 산업통상자원부 건국대학교 산학협력단 에너지기술개발사업 투명 유기태양전지 소재 및 소자 개발을 통한 제로 에너지용 창호
2 산업통상자원부 건국대학교 산학협력단 에너지인력양성사업 수요관리를 위한 스마트센서 기반 에너지 하베스팅 인력 양성 사업 고급 트랙