有机太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种有机太阳能电池及其制造方法，具体涉及一种有机太阳能电池，其包括：基材；负极，形成在所述基材上；光敏层，形成在所述负极上；以及一体式正极，形成在所述光敏层上，并且包含空穴传输物质和导电纳米线。所述有机太阳能电池可以表现出优秀的寿命、性能以及透光率，并且能够应用于涂布的辊对辊工艺，由此能够改善有机太阳能电池的生产能力和生产效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机太阳能电池及其制造方法
本申请要求基于在2016年6月15日提交的韩国专利申请第10-2016-0074401号以及于2016年6月23日提交的韩国专利申请第10-2016-0078484号的优先权利益，并且将在相应韩国专利申请文献中公开的全部内容包含为本说明书的一部分。本专利技术涉及寿命特性以及透光率优秀的有机太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
通常，太阳能电池作为用于将太阳能转换为电能而制造的光电池，是指将从太阳产生的光能转换为电能的半导体器件。这样的太阳能电池公害少，资源无限，具有半永久性寿命，有望成为能够解决未来能源问题的能量源。最近，关于太阳能电池技术方面，同时进行着关于降低发电成本的廉价型太阳能电池的研究和提高转换效率的高效率太阳能电池的研究。根据用于形成内部构成物质中光敏层的物质，太阳能电池可分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。无机太阳能电池主要使用单晶硅，这种单晶硅基太阳能电池在效率和稳定性方面优秀，并且占据目前实现批量生产的太阳能电池的大部分，但是目前在确保原材料、提高效率以及开发低成本技术方面暴露出局限性。鉴于上述情况，有机太阳能电池使用有机物，例如小分子(smallmolecule；也表现为单分子)或高分子(polymer)的有机半导体材料，与无机太阳能电池中使用的无机物相比，价格显著低廉，能够进行多种合成和加工，容易供应。因此，可以实现制造工艺的简化以及高速化，并且由于能够以多种材料、形状应用和批量生产，因此对有机太阳能电池的关心和研究正在增加。有机太阳能电池基本上具有薄膜型结构，并且通常形成有彼此对置的正极和负极，以及位于所述正极和负极之间并包括有机物质的光敏层，上述有机物质由诸如共轭高分子的空穴受体(holeacceptor)和富勒烯等电子受体(electronacceptor)以接合结构形成，根据需要，空穴传输层以及电子传输层可以分别进一步包括在所述光敏层的上方和下方。具有这种多层薄膜结构的有机器件可以利用狭缝模涂布、旋涂或凹版涂布等各种涂布方法来制造，其中，通常使用辊对辊(roll-to-roll)方式的狭缝模涂布法。如上所述，有机太阳能电池由于容易的加工性和低廉的价格，能够批量生产，并且能够以辊对辊(roll-to-roll)方式制作薄膜，因而能够制作具有柔性的大面积电子器件。然而，尽管有这样的技术和经济优势，但由于形成有机太阳能电池的材料易受杂质、水分、氧气、紫外线的影响，寿命短，因而难以实用化。因此，为了增加有机太阳能电池的寿命，正在研究各种方法，例如增加包含能够阻止寿命降低的物质的单独层或用难以被氧化的金属代替金属电极等。作为一例，韩国公开专利第2011-0128122号公开了一种通过使用包含碳纳米管的金属氧化物复合膜作为电子传输层以提高有机太阳能电池的效率和寿命的方法。另外，韩国公开专利第2012-0018043号公开了一种通过在透明电极上设置具有优秀导电性和透明性的氧化锌薄膜作为缓冲层以改善有机太阳能电池寿命降低问题的方法。这些专利在某种程度上改善了有机太阳能电池的寿命，但其效果并不充分，增加额外的物质或层导致有机太阳能电池的性能下降，并且由于需要长时间和高成本，工艺方面反而不经济。因此，更加需要开发一种寿命和效率优秀的有机太阳能电池。在先技术文献专利文献韩国公开专利第2011-0128122号(2011.11.28)，嵌入有碳纳米管的金属氧化物复合膜及其制造方法，以及利用了该金属氧化物复合膜的改进光电转换效率以及寿命的有机太阳能电池；韩国公开专利第2012-0018043号(2012.02.29)，高效导电氧化锌薄膜的制造方法及具有该薄膜的倒置结构有机太阳能电池及其制造方法。
技术实现思路
所要解决的技术问题鉴于以上所述，本专利技术的专利技术人为了解决上述问题而进行多方面的研究结果发现，当制造包含空穴传输物质和导电纳米线的一体式正极时，可以提高有机太阳能电池的寿命以及效率，并且容易地应用于辊对辊工艺。此外，经确定，当使用特定化合物作为所述有机太阳能电池的光敏层中的电子受体时，可以确保有机太阳能电池中的透光率在一定水平以上，由此，完成了本专利技术。因此，本专利技术的目的在于提供一种具有优秀的寿命、性能以及透光率的有机太阳能电池。另外，本专利技术的另一目的在于提供一种所述有机太阳能电池的制造方法。解决技术问题的方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种有机太阳能电池，其包括：基材；负极，形成在所述基材上；光敏层，形成在所述负极上；以及一体式正极，形成在所述光敏层上，并且包含空穴传输物质以及导电纳米线。在所述一体式正极中，导电纳米线在包含空穴传输物质的基体内形成三维网络结构。此时，所述一体式正极的厚度为0.1μm至5μm。所述空穴传输物质包含选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)以及聚(苯乙烯磺酸酯)中的至少一种。所述导电纳米线包括选自金属基纳米线以及碳基纳米线中的至少一种。所述光敏层包含富勒烯类化合物作为电子受体。所述有机太阳能电池的透光率为40％以上。还包括在所述一体式正极上的回归反射层。还包括在所述负极和光敏层之间的金属氧化物薄膜层。另外，本专利技术提供一种有机太阳能电池的制造方法，其包括以下步骤：准备基材；在所述基材上形成负极；在所述负极上形成光敏层；以及在所述光敏层上形成包括空穴传输物质以及导电物质的一体式正极。此时，所述一体式正极在所述光敏层上通过辊对辊(roll-to-roll)方式涂布包含空穴传输物质以及导电物质的组合物后，固化而成。在所述负极上形成光敏层的步骤之前，还包括在所述负极上形成金属氧化物薄膜层的步骤。有益效果本专利技术涉及的有机太阳能电池通过引入包含空穴传输物质和导电纳米线的一体式正极，能够防止现有的金属电极的寿命特性降低，并且通过将两层形成为一层，能够实现有机太阳能电池的薄膜化。除此之外，所述有机太阳能电池通过在光敏层中包含特定的电子受体，从而提高电池的透光率。另外，所述有机太阳能电池容易地应用于辊对辊工艺，在有机太阳能电池制造中改善生产量和生产效率，能够批量生产。附图说明图1是概略地示出现有的有机太阳能电池的结构的图。图2是概略地示出本专利技术的一实施例涉及的有机太阳能电池的结构的图。图3是概略地示出本专利技术另一实施例涉及的有机太阳能电池的结构的图。图4是概略地示出本专利技术的又一实施例涉及的有机太阳能电池的结构的图。图5是在本专利技术实施例1中形成的一体式正极的扫描电子显微镜(SEM)图像。具体实施方式下面，将参考附图详细说明本专利技术的实施例，以使本领域普通技术人员可以容易地实施本专利技术。然而，本专利技术可以以各种不同的形式来实现，并且不限于这里所说明的实施例。另外，相同的附图标记在附图中表示相同的构成要素，并且为了便于说明，每个构成要素的尺寸或厚度可能被放大。在本说明书中，某个部件位于另一个部件“之上”的描述不仅包括某个部件与另一个部件邻接的情况，而且还包括在两个部件之间存在着另一部件的情况。在本说明书中，某个部分“包括”某个构成要素意味着能够进一步包括其他构成要素，并且不排除其他构成要素，除非有特别相反的记载。本专利技术提供一种提高寿命特性和透光率的有机太阳能电池。与昂贵且埋藏量有限的硅基无机太阳能电池相比，基于有机物的有机太阳能电池凭借着经济性、工艺简单性以及基于低温工艺的柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机太阳能电池，其特征在于，包括：基材；负极，形成在所述基材上；光敏层，形成在所述负极上；以及一体式正极，形成在所述光敏层上，并且包含空穴传输物质以及导电纳米线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.15 KR 10-2016-0074401;2016.06.23 KR 10-2011.一种有机太阳能电池，其特征在于，包括：基材；负极，形成在所述基材上；光敏层，形成在所述负极上；以及一体式正极，形成在所述光敏层上，并且包含空穴传输物质以及导电纳米线。2.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，在所述一体式正极中，导电纳米线在包含空穴传输物质的基体内形成三维网络结构。3.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述一体式正极的厚度为0.1μm至5μm。4.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输物质包含选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)以及聚(苯乙烯磺酸酯)中的至少一种。5.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述导电纳米线包括选自金属基纳米线以及碳基纳米线中的至少一种。6.根据权利要求5所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述金属基纳米线包括选自金、银、铂、铜、镍、铁、钯、铑、铱、钴、锡、锌以及钼中的至少一种。7.根据权利要求5所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述碳基纳米线包括选自碳纳米管、碳纳米纤维以及石墨烯中的至少一种。8.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述光敏层包含富勒烯类化合物作为电子受体...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵根相，具慈蓝，文正烈，朴洪官，崔允瑛，
申请(专利权)人：可隆工业株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR