KR102319359B1 - 유-무기 하이브리드 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 캐소드; 상기 캐소드에 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층; 및 상기 애노드와 상기 광활성층 사이에 구비된 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층을 포함하는 유-무기 하이브리드 태양 전지에 관한 것이다.
Description
본 명세서는 유-무기 하이브리드 태양 전지에 관한 것이다.
화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생 가능하며, 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 태양 빛으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 여기서 태양전지란 태양빛으로부터 광 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성하는 전지를 의미한다. 현재 광에너지 변환효율이 20%가 넘는 n-p 다이오드형 실리콘(Si) 단결정 기반 태양전지의 제조가 가능하여 실제 태양광 발전에 사용되고 있으며, 이보다 더 변환효율이 우수한 갈륨아세나이드(GaAs)와 같은 화합물 반도체를 이용한 태양전지도 있다. 그러나 이러한 무기 반도체 기반의 태양전지는 고효율화를 위하여 매우 고순도로 정제한 소재가 필요하므로 원소재의 정제에 많은 에너지가 소비되고, 또한 원소재를 이용하여 단결정 혹은 박막화 하는 과정에 고가의 공정 장비가 요구되어 태양전지의 제조비용을 낮게 하는 데에는 한계가 있어 대규모적인 활용에 걸림돌이 되어왔다.
이에 따라 태양전지를 저가로 제조하기 위해서는 태양전지에 핵심으로 사용되는 소재 혹은 제조 공정의 비용을 대폭 감소시킬 필요가 있으며, 무기 반도체 기반 태양전지의 대안으로 저가의 소재와 공정으로 제조가 가능한 염료 감응형 태양전지와 유기태양전지가 활발히 연구되고 있다.
염료감응태양전지(DSSC; dye-sensitized solar cell)는 1991년 스위스 로잔공대(EPFL)의 미카엘 그라첼 (Michael Gratzel) 교수가 처음 개발에 성공, 네이처지에 소개되었다. 초기의 염료감응태양전지 구조는 빛과 전기가 통하는 투명전극필름 위에 다공성 광음극(photoanode)에 빛을 흡수하는 염료를 흡착한 후, 또 다른 전도성 유리 기판을 상부에 위치시키고 액체 전해질을 채운 간단한 구조로 되어 있다. 염료 감응 태양전지의 작동원리는 다공성 광음극 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양 빛을 흡수하면 염료분자가 전자-정공 쌍을 생성하며, 전자는 다공성 광음극으로 사용된 반도체 산화물의 전도띠로 주입되어 투명 전도성막으로 전달되어 전류를 발생 시키게 된다. 염료 분자에 남아 있는 정공은 액체 혹은 고체형 전해질의 산화-환원 반응에 의한 정공전도 혹은 정공전도성 고분자에 의하여 광양극(photocathode)으로 전달되는 형태로 완전한 태양전지 회로를 구성하여 외부에 일(work)을 하게 된다.
이러한 염료감응 태양전지 구성에서 투명전도성 막은 FTO(Fluorine doped Tin Oxied) 혹은 ITO(Indium dopted Tin Oxide)가 주로 사용되며, 다공성 광음극으로는 밴드갭이 넓은 나노입자가 사용되고 있다. 염료로는 특별히 광흡수가 잘되고 광음극 재료의 전도대 (conduction band) 에너지 준위보다 염료의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 준위가 높아 광에 의하여 생성된 엑시톤 분리가 용이하여 태양 전지 효율을 올릴 수 있는 다양한 물질을 화학적으로 합성하여 사용하고 있다. 현재까지 보고된 액체형 염료감응태양전지의 최고 효율은 약 20년 동안 11-12% 에 머물고 있다. 액체형 염료감응태양전지의 효율은 상대적으로 높아 상용화 가능성이 있으나, 휘발성 액체전해질에 의한 시간에 따른 안정성 문제와 고가의 루테늄(Ru)계 염료 사용에 의한 저가화에도 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 휘발성 액체 전해질 대신에 이온성 용매를 이용한 비 휘발성 전해질 사용, 고분자 젤형 전해질 사용 및 저가의 순수 유기물 염료 사용 등이 연구되고 있으나, 휘발성 액체 전해질과 Ru계 염료를 이용한 염료감응태양전지에 비하여 효율이 낮은 문제점이 있다.
한편 1990년 중반부터 본격적으로 연구되기 시작한 유기 태양전지(organic photovoltaic:OPV)는 전자주개 (electron donor, D 또는 종종 hole acceptor로 불림) 특성과 전자받개(electron acceptor, A) 특성을 갖는 유기물들로 구성된다. 유기분자로 이루어진 태양전지가 빛을 흡수하면 전자와 정공이 형성되는데 이것을 엑시톤 (exciton)으로 불린다. 엑시톤은 D-A 계면으로 이동하여 전하가 분리되고 전자는 억셉터(electron acceptor)로, 정공은 도너(electron donor)로 이동하여 광전류 발생하게 된다. 전자공여체에서 발생한 엑시톤이 통상 이동할 수 있는 거리는 10 nm 안팎으로 매우 짧아 광활성 유기 물질을 두껍게 쌓을 수 없으므로 광흡수도가 낮아 효율이 낮았지만, 최근에는 계면에서의 표면적을 증가시키는 소위 BHJ(bulk heterojuction) 개념의 도입과 넓은 범위의 태양광 흡수에 용이한 밴드갭이 작은 전자공여체 (donor) 유기물의 개발과 함께 효율이 크게 증가하여 8%가 넘는 효율을 가진 유기 태양전지가 보고(Advanced Materials, 23 (2011) 4636)되고 있다. 유기 태양전지는 유기 재료의 손쉬운 가공성과 다양성, 낮은 단가로 인해 기존 태양전지와 비교하여 소자의 제작과정이 간단하여 기존의 태양전지에 비하여 저가 제조단가의 실현이 가능하다. 그러나 유기물 태양전지는 BHJ 의 구조가 공기 중의 수분이나, 산소에 의해 열화 되어 그 효율이 빠르게 저하되는 즉 태양전지의 안정성에 큰 문제성이 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 완전한 인캡 기술을 도입하면 안정성이 증가하나 가격이 올라가는 문제점이 있다.
액체 전해질에 의한 염료감응태양전지의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 염료감응태양전지(dye-sensitizedsolar solar cell:DSSC)의 발명자인 스위스 로잔공대(EPFL) 화학과의 미카엘 그라첼이 1998년 네이처지에 액체 전해질대신에 고체형 정공전도성 유기물인 Spiro-OMeTAD[2,2',7,7'-tetrkis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene]를 사용하여 효율이 0.74%인 전고체상 염료감응태양전지가 보고되었다. 이후 구조의 최적화, 계면특성, 정공전도성 개선 등에 의하여 효율이 최대 약 6% 대까지 증가 되었다. 또한 루테늄계 염료를 저가의 순수 유기물 염료와 홀전도체로 P3HT, PEDOT 등을 사용한 태양전지가 제조되었지만 그 효율은 2-7%로 여전히 낮다.
또한, 광흡수체로 양자점 나노입자를 염료 대신에 사용하고 액체전해질 대신에 정공전도성 무기물 혹은 유기물을 사용한 연구가 보고 되고 있다. 양자점으로 CdSe, PbS 등을 사용하고 홀전도성 유기물로서 spiro-OMeTAD 혹은 P3HT와 같은 전도성 고분자를 사용한 태양전지가 다수 보고 되었으나 그 효율이 아직 5% 이하로 매우 낮다. 또 한 광흡수 무기물로 Sb2S3와 정공전도성 유기물로 PCPDTBT를 사용한 태양전지에서 약 6% 의 효율을 보고[Nano Letters, 11 (2011) 4789]하고 있으나, 더 이상의 효율 향상은 보고되지 않고 있다.
또한, 현재 용액법으로 제조될 수 있는 태양전지 중에서 유망한 태양전지는 CZTS/Se(Copper Zinc TinChalcogenides) 혹은 CIGS/Se(Copper Indium Gallium Chalcogenides)가 연구되고 있으나, 그 효율이 11%대에 머물고 있고, 인듐과 같은 자원의 제약이 있거나, 히드라진(hydrazine)과 같은 매우 독성이 강한 물질을 사용하거나, 고온에서 2차 열처리 과정이 필요한 문제를 가지고 있을 뿐만 아니라, 칼코젠 원소의 휘발성이 매우 강해, 조성의 안정성 및 재현성이 떨어져 문제가 되고 있으며, 칼코젠 원소에 의해 고온에서 장시간 열처리가 어려움에 따라, 용액법으로는 조대한 결정립을 제조하는데 한계가 있다.
상술한 바와 같이, 반도체 기반 태양전지를 대체하고자, 유기 태양전지, 염료 감응형 태양전지, 무기 양자점 감응형 태양전지 및 유/무기 하이브리드형 태양전지와 같은 다양한 태양전지가 제안된 바 있으나, 그 효율에 있어, 반도체 기반 태양전지를 대체하기에는 한계가 있다.
Advanced Materials, 23 (2011) 4636
Nano Letters, 11 (2011) 4789
J. Am. Chem. Soc., 131 (2009) 6050
본 명세서는 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제공한다.
본 명세서는 캐소드; 상기 캐소드에 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층; 및 상기 애노드와 상기 광활성층 사이에 구비된 하기 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층을 포함하는 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
l은 몰분율로서, 0≤ l ＜ 1인 실수이며,
m은 몰분율로서, 0≤ m ＜ 1인 실수이고,
o은 몰분율로서, 0≤ o ＜ 1인 실수이며,
p은 몰분율로서, 0≤ p ＜ 1인 실수이고,
l+m+o+p =1 이며,
n은 단위의 반복수로서, 1 내지 10,000의 정수이고,
A 내지 D는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 화학식 2 내지 5로 표시되는 단위 중에서 선택되는 어느 하나이며,
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 2 내지 5에 있어서,
X1 내지 X19은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 S, Se, O, CRR' 또는 NR이고,
Y1 내지 Y4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CR"이며,
Ar1 내지 Ar4, R1 내지 R24, R, R' 및 R"는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
L1 내지 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
a1, a2, a3, a5, a7 및 a8은 각각 0 또는 1이며,
a4는 1 내지 3의 정수이고,
a6은 1 또는 2이며,
상기 a4가 2 이상인 경우, 복수의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하고,
상기 a6이 2인 경우, 복수의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서는 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 광활성층의 재료로 포함하고, 상기 화학식 1로 표시되는 중합체를 정공수송층의 재료로 포함하는 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 광활성층의 재료로 사용하고, 상기 화학식 1로 표시되는 중합체를 정공수송 재료로 사용하는 경우에는 개방전압, 단락 전류 및 필팩터 및 효율 등에서 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 중합체는 높은 용해도 및/또는 전하 이동도를 가져 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조 공정의 시간 및 비용 면에서 경제적이고, 효율 면에서 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 하이브리드 태양 전지를 예시한 도이다.
도 2는 중합체 1의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 3은 중합체 1의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 4는 중합체 2의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 5는 중합체 2의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 6은 중합체 3의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 7은 중합체 3의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 8은 중합체 4의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 9는 중합체 4의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 10은 중합체 5의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 11은 중합체 5의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 12는 중합체 6의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 13은 중합체 6의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 14는 중합체 7의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 15는 중합체 7의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 2는 중합체 1의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 3은 중합체 1의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 4는 중합체 2의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 5는 중합체 2의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 6은 중합체 3의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 7은 중합체 3의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 8은 중합체 4의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 9는 중합체 4의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 10은 중합체 5의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 11은 중합체 5의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 12는 중합체 6의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 13은 중합체 6의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
도 14는 중합체 7의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 15는 중합체 7의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서 '단위'란 중합체의 단량체에 포함되는 반복되는 구조로서, 단량체가 중합에 의하여 중합체 내에 결합된 구조를 의미한다.
본 명세서에 있어서 '단위를 포함'의 의미는 중합체 내의 주쇄에 포함된다는 의미이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 본 명세서는 캐소드; 상기 캐소드에 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층; 및 상기 애노드와 상기 광활성층 사이에 구비된 상기 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층을 포함하는 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제공한다.
본 명세서에서 페로브스카이트 구조의 화합물은 무기물과 유기물이 혼재되어 결합된 페로브스카이트 구조의 화합물일 수 있다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 페로브스카이트 구조의 유기-금속할로겐 화합물이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 얻기 위해서는 이온 3개의 구성 이온은 하기의 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
RA, RB, RO는 각 이온들의 반경을 의미하고,
t는 이온들의 접촉상태를 나타내는 허용인자(tolerance factor)로, t가 1인 경우 이상적인 페로브스카이트 구조의 화합물로 각 이온들이 인접 이온과 접촉하고 있음을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 하기 화학식 6으로 표시된다.
상기 화학식 6에 있어서,
Q는 CnH2n+1NH3 +, NH4 +, HC(NH2)2 +, Cs+, NF4 +, NCl4 +, PF4 +, PCl4 +, CH3PH3 +, CH3AsH3 +, CH3SbH3 +, PH4 +, AsH4 + 및 SbH4 +에서 선택되는 1가의 양이온이고,
M은 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Bi2+, Pb2+ 및 Yb2+ 에서 선택되는 2가의 금속 이온이며,
X는 할로겐 이온이며,
n은 1 내지 9의 정수이다.
본 명세서의 일 시상태에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물이 상기 화학식 6을 만족하는 화합물은 페로브스카이트 구조를 가지며, M은 페로브스카이트 구조에서 단위 셀(unit cell) 의 중심에 위치하며, X는 단위셀의 각 면 중심에 위치하여 M을 중심으로 옥타헤드론(octahedron) 구조를 형성하며, Q는 단위셀의 각 코너(corner)에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X는 F-, Cl-, Br- 및 I-로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2종 이상의 할로겐이온이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 할로겐 이온인 X를 세 개 포함하고, 세 개의 할로겐 이온은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 단일 양이온을 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서 단일 양이온이란, 한 종류의 1가 양이온을 사용한 것을 의미한다. 즉, 화학식 6에 있어서 Q로 한 종류의 1가 양이온만 선택된 것을 의미한다. 예컨대, 상기 화학식 6의 Q는 CnH2n+1NH3 + 이고, n은 1 내지 9의 정수일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 M는 Pd2+이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 상기 유기-금속할로겐 화합물은 CH3NH3PbIxCly, CH3NH3PbIxBry, CH3NH3PbClxBry 및 CH3NH3PbIxFy로 이루어진 선택되는 1 또는 2 이상이고, x는 0 이상 3 이하의 실수이며, y는 0 이상 3 이하의 실수이고, x+y=3이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 상기 유기-금속할로겐 화합물은 CH3NH3PbI3(MAPbI3)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광활성층은 페로브스카이트 구조의 화합물만을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광활성층은 페로브스카이트 구조의 화합물로 이루어진다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 흡광계수가 높아, 얇은 두께의 필름에서도 집광 효과가 우수하다. 따라서, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 하이브리드 태양 전지는 우수한 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층의 두께는 10 nm 내지 2,000 nm이다. 또 다른 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층의 두께는 10 nm 내지 1,500 nm 이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층의 두께는 10 nm 내지 1,000 nm이다.
본 명세서에서 "두께" 란 광활성층의 캐소드 또는 애노드와 대향하는 일 표면과 상기 표면과 대향하는 일 표면 사이의 너비를 의미한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 30의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 
, 
, 
,
, 
, 
, 
및 
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Si, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로아릴기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60이고, 구체적으로 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기는 N 원자에, 아릴기, 알킬기, 아릴알킬기, 및 헤테로고리기 등으로 치환될 수 있으며, 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기 및 아릴술폭시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시, p-토릴옥시, m-토릴옥시, 3,5-디메틸-페녹시, 2,4,6-트리메틸페녹시, p-tert-부틸페녹시, 3-비페닐옥시, 4-비페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 4-메틸-1-나프틸옥시, 5-메틸-2-나프틸옥시, 1-안트릴옥시, 2-안트릴옥시, 9-안트릴옥시, 1-페난트릴옥시, 3-페난트릴옥시, 9-페난트릴옥시 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으며, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기 및 알킬술폭시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있고, 알킬술폭시기로는 메실, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 중합체는 랜덤 중합체이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
상기 화학식 2-1 내지 2-3에 있어서,
X1 내지 X7, Y1, Y2, R1 내지 R6, L1, L2, Ar1 및 Ar2의 정의는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 또는 3-2로 표시된다.
[화학식 3-1]
[화학식 3-2]
상기 화학식 3-1 및 3-2에 있어서,
X8 내지 X10, R7 및 R8의 정의는 상기 화학식 3에서 정의한 바와 동일하고,
X81 및 X82는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 S, Se, O, CRR' 또는 NR이고,
R71, R72, R81, R82, R 및 R'는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 또는 4-2로 표시된다.
[화학식 4-1]
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-1 및 4-2에 있어서,
X11 내지 X16, R9 내지 R14, L3, L4, Ar3 및 Ar4의 정의는 상기 화학식 4에서 정의한 바와 동일하고,
X131은 S, Se, O, CRR' 또는 NR이고,
R111. R121, R 및 R'는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5는 하기 화학식 5-1 또는 5-2로 표시된다.
[화학식 5-1]
[화학식 5-2]
상기 화학식 5-1 및 5-2에 있어서,
X17 내지 X19, Y3, Y4 및 R15 내지 R24의 정의는 상기 화학식 5에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-6 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
상기 화학식 1-1 내지 1-6에 있어서,
l, m, n, o 및 p의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고,
X1 내지 X7, Y1, Y2, R1 내지 R6, L1, L2, Ar1 및 Ar2의 정의는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하며,
X8 내지 X10, R7 및 R8의 정의는 상기 화학식 3에서 정의한 바와 동일하고,
X11 내지 X16, R9 내지 R14, L3, L4, Ar3 및 Ar4의 정의는 상기 화학식 4에서 정의한 바와 동일하며,
X17 내지 X19, Y3, Y4 및 R15 내지 R24의 정의는 상기 화학식 5에서 정의한 바와 동일하고,
X61, X71, X81, X82, X111, X211, X131, X132, X141, X151, X161은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 S, Se, O, CRR' 또는 NR이며,
Ar11, Ar12, R51, R61, R71, R72, R81, R82, R111, R112, R121, R122, R131, R141, R211, R 및 R'는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1 내지 X19는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 S 또는 NR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 2-에틸헥실기; 또는 2-헥실데실기; 또는 n-도데실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y1 내지 Y4는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 불소; n-옥틸기; n-도데실기; 또는 n-도데실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 2-에틸헥실기; 또는 2-에틸헥실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 25의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐렌기; 또는 2 가의 티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, a1, a2 및 a3은 각각 0 또는 1이며, a1 + a2 + a3 = 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, a4는 1 또는 3이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, a5는 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, a6는 1 또는 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, a7은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, a8은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, X1 내지 X3 및 X5 내지 X7은 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, X4는 NR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 2-에틸헥실기; 또는 2-헥실데실기; 또는 n-도데실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, Y1 및 Y2는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R1, R2, R5 및 R6은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 n-도데실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 2-에틸헥실기; 또는 2-에틸헥실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 25의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐렌기; 또는 2 가의 티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, X8 및 X9는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, X10은 NR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 2-에틸헥실기; 또는 2-헥실데실기; 또는 n-도데실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, R7 및 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, R7 및 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, R7 및 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3에 있어서, R7 및 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; n-옥틸기; 또는 n-도데실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, X11, X12, X13 및 X16은 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, X14 및 X15는 NR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R은 2-에틸헥실기; 또는 2-헥실데실기; 또는 n-도데실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 2-에틸헥실기; 또는 2-에틸헥실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 25의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐렌기; 또는 2 가의 티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4에 있어서, R9 내지 R14는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, X17 내지 X19는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R15 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R15 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R15 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R15 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 불소; n-옥틸기; n-도데실기; 또는 n-도데실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R15, R16, R18, R19, R21 및 R22는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R17 및 R20은 할로겐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R17 및 R20은 불소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R23 및 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R23 및 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R23 및 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5에 있어서, R23 및 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 n-도데실옥시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화합물 1-1 내지 1-7 중 어느 하나로 표시된다.
[화합물 1-1]
[화합물 1-2]
[화합물 1-3]
[화합물 1-4]
[화합물 1-5]
[화합물 1-6]
상기 화합물 1-1 내지 1-7에 있어서,
l, m, n, o 및 p의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층의 두께는 10 nm 내지 2,000 nm이다. 또 다른 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층의 두께는 10 nm 내지 1,500 nm 이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층의 두께는 10 nm 내지 1,000 nm이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지의 정공수송층에 상기 중합체를 포함하는 경우에는 용해도가 높아, 상기 중합체를 포함하는 소자 및/또는 모듈의 제작 공정이 쉬워진다.
또한, 상기 중합체를 구성하는 단위의 비율을 조절하여, HOMO 에너지 준위의 조절이 용이하므로, 유-무기 하이브리드 태양 전지에 알맞은 HOMO 에너지 준위의 제공이 용이하여 고효율의 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제조할 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 중합체의 말단기는 트라이플루오로-벤젠기(trifluoro-benzene) 및/또는 4-Bromodiphenyl ether를 사용하나, 일반적으로 공지된 말단기를 당업자의 필요에 따라 변경하여 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
본 명세서에서 상기 트라이알킬은 트라이메틸 또는 트라이부틸일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공중합체의 수평균 분자량은 500 g/mol내지 1,000,000 g/mol이 바람직하다. 또 하나의 실시상태에 따르면 상기 공중합체의 수평균 분자량은 3,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol이다. 바람직하게는, 상기 공중합체의 수평균 분자량은 10,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 이 바람직하다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공중합체의 수평균 분자량은 10,000 g/mol 내지 100,000이 g/mol이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 중합체는 1 내지 10의 분자량 분포를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 중합체는 1 내지 3의 분자량 분포를 가진다.
분자량 분포는 낮을수록, 수평균 분자량이 커질수록 전기적 특성과 기계적 특성이 더 좋아진다.
또한, 일정 이상의 용해도를 가져서 용액도포법 적용이 유리하도록 하기 위해 수평균 분자량은 100,000이하인 것이 바람직하다.
상기 공중합체는 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다.
본 명세서에 따른 중합체는 다단계 화학반응으로 제조할 수 있다. 알킬화 반응, 그리냐르(Grignard) 반응, 스즈끼(Suzuki) 커플링 반응 및 스틸(Stille) 커플링 반응 등을 통하여 모노머들을 제조한 후, 스틸 커플링 반응 등의 탄소-탄소 커플링 반응을 통하여 최종 중합체들을 제조할 수 있다. 도입하고자 하는 치환기가 보론산(boronic acid) 또는 보론산 에스터(boronic ester) 화합물인 경우에는 스즈키 커플링 반응을 통해 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지는 기판을 더 포함하고, 상기 캐소드는 기판 상에 구비된다. 구체적으로, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지는 인버티드 구조의 유-무기 하이브리드 태양 전지일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지는 인버티드 구조이며, 상기 캐소드는 투명전극이고, 상기 캐소드와 대향하여 애노드가 구비되며, 상기 애노드와 상기 광활성층 사이에 정공수송층이 구비되고, 상기 정공수송층은 상기 중합체를 포함한다. 상기 유-무기 태양전지는 상기 캐소드를 경유하여 빛을 흡수할 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 캐소드는 투명 기판 상에 구비될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 전자차단층, 정공주입층, 정공수송층, 정공차단층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지는 캐소드와 광활성층 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 정공수송층은 상기 광활성층과 접하여 구비된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 하이브리드 태양 전지의 모식도를 도시한 것이다. 구체적으로 도 1은 기판(101) 상에 캐소드(102)가 구비되고, 상기 캐소드 상에는 광활성층(103)이 구비된다. 상기 광활성층(103) 상에는 정공수송층(104)이 구비되고, 상기 정공수송층상에 애노드(105)가 구비된 것을 도시한 것이다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광활성층(103)은 상기 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하고, 상기 정공수송층(104)은 상기 중합체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도 1의 구조에 국한되지 않으며, 추가의 부재가 더 포함된 유-무기 하이브리드 태양 전지를 구성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 기판을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 기판으로서는 유연성을 갖는 플라스틱 등의 유기물, 유리 또는 금속이 사용될 수 있다. 이때, 유기물로서는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 캐소드는 투명전극일 수 있다.
상기 캐소드가 투명전극인 경우, 상기 캐소드는 산화주석인듐(ITO), 플루오린이 도핑된 틴 옥사이드(FTO) 또는 산화아연인듐(IZO) 등과 같은 전도성 산화물일 수 있다. 나아가, 상기 캐소드는 반투명 전극일 수도 있다. 상기 캐소드가 반투명 전극인 경우, Ag, Au, Mg, Ca 또는 이들의 합금 같은 반투명 금속으로 제조될 수 있다. 반투명 금속이 캐소드로 사용되는 경우, 상기 태양전지는 미세공동구조를 가질 수 있다.
본 명세서의 상기 캐소드가 투명 전도성 산화물층인 경우, 상기 전극은 유리 및 석영판 이외에 PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthelate), PP (polyperopylene), PI(polyimide), PC (polycarbornate), PS (polystylene), POM (polyoxyethlene), AS 수지 (acrylonitrile styrene copolymer), ABS 수지 (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) 및 TAC (Triacetyl cellulose), PAR (polyarylate)등을 포함하는 플라스틱과 같은 유연하고 투명한 물질 위에 도전성을 갖는 물질이 도핑된 것이 사용될 수 있다. 구체적으로, ITO (indium tin oxide), 플루오린이 도핑된 틴 옥사이드 (fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드 (aluminium doped zink oxide, AZO), IZO (indium zink oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 및 ATO (antimony tin oxide) 등이 될 수 있으며, 보다 구체적으로 FTO일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는 패터닝된 캐소드 기판을 세정제, 아세톤, 이소프로판올(IPA)로 순차적으로 세정한 다음 수분제거를 위해 가열판에서 100℃ 내지 250℃로 1 내지 30분간, 구체적으로 250℃ 에서 10분간 건조하고, 기판이 완전히 세정되면 기판 표면을 친수성으로 개질할 수 있다. 이를 위한 전처리 기술로는 a) 평행평판형 방전을 이용한 표면 산화법, b) 진공상태에서 UV 자외선을 이용하여 생성된 오존을 통해 표면을 산화하는 방법, 및 c) 플라즈마에 의해 생성된 산소 라디칼을 이용하여 산화하는 방법 등을 이용할 수 있다. 상기와 같은 표면 개질을 통하여 접합표면전위를 캐소드 버퍼층 표면 전위에 적합한 수준으로 유지할 수 있으며, 캐소드 상의 박막의 형성이 용이하고, 향상된 품질의 박막을 제공할 수 있다. 기판의 상태에 따라 상기 방법 중 한가지를 선택하게 되는데 어느 방법을 이용하든지 공통적으로 기판 표면의 산소이탈을 방지하고 수분 및 유기물의 잔류를 최대한 억제해야 전처리의 실질적인 효과를 기대할 수 있다.
본 명세서의 하기 기술한 실시예에서, UV를 이용하여 생성된 오존을 통해 표면을 산화하는 방법을 사용하였으며, 초음파 세정 후 패턴된 캐소드 기판을 가열판 (hot plate)에서 베이킹 (baking)하여 잘 건조시킨 다음 챔버에 투입하고 UV 램프를 작용시켜 산소 가스가 UV광과 반응하여 발생하는 오존에 의해 패턴된 캐소드 기판을 세정하게 된다. 그러나, 본 발명에 있어서의 패턴된 캐소드 기판의 표면 개질방법은 특별히 한정시킬 필요는 없으며, 기판을 산화시키는 방법이라면 어떠한 방법도 무방하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 애노드는 금속 전극일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 전극은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 니켈(Ni), 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유-무기 하이브리드 태양전지가 인버티드 구조일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 하이브리드 태양전지가 인버티드 구조인 경우, 상기 애노드는 (Ag), MoO3/Al, MoO3/Ag, MoO3/Au 또는 Au 일 수 있다.
본 명세서의 상기 인버티드 구조의 유-무기 하이브리드 태양전지는 일반적인 구조의 태양전지의 애노드와 캐소드가 역방향으로 구성된 것을 의미할 수 있다. 일반적인 구조의 태양전지에서 사용되는 Al층은 공기 중에서 산화반응에 매우 취약하고, 잉크화하기 곤란하여 이를 인쇄공정을 통하여 상업화하는데 제약이 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 인버티드 구조의 태양전지는 Al 대신 Ag를 사용할 수 있으므로, 일반적인 구조의 태양전지에 비하여 산화반응에 안정적이고, Ag 잉크의 제작이 용이하므로 인쇄공정을 통한 상업화에 유리한 장점이 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지가 n-i-p 구조일 수 있다. 본 명세서 따른 유-무기 하이브리드 태양 전지가 n-i-p 구조인 경우, 상기 애노드는 금속 전극, 산화물/금속 복합체 전극 또는 탄소 전극일 수 있다. 구체적으로, 제2 금속은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), MoO3/Au, MoO3/Ag MoO3/Al, V2O5/Au, V2O5/Ag, V2O5/Al, WO3/Au, WO3/Ag 또는 WO3/Al을 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, n-i-p 구조는 캐소드, 전자수송층, 광활성층, 정공수송층, 및 애노드이 순차적으로 적층된 구조를 의미한다.
본 명세서의 상기 정공수송층 및/또는 전자수송층 물질은 전자와 정공을 광활성층으로 효율적으로 전달시킴으로써, 생성되는 전하가 전극으로 이동되는 확률을 높이는 물질이 될 수 있으나, 특별히 제한되지는 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 정공수송층은 광활성층에서 생성된 정공이 애노드로 용이하게 전달되도록 하는 층을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 정공수송층은 상기 중합체를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 중합체 및 추가의 다른 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 상기 정공 수송 재료는 폴리티오펜, 폴리스티렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리디페닐아세틸렌 및 그들의 유도체 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):PSS(polystyrene sulfonate) 혼합물 등 또는 TDATA, m-MTDATA, 2-TNATA, TPTE, NPB, TPD 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유-무기 하이브리드 태양 전지는 캐소드와 광활성층 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자수송층은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물은 구체적으로 Ti산화물, Zn산화물, In산화물, Sn산화물, W산화물, Nb산화물, Mo산화물, Mg산화물, Zr산화물, Sr산화물, Yr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물, 및 SrTi산화물 및 이들의 복합물 중에서 1 또는 2 이상 선택된 것이 사용 가능하며, 이에 한정하지 않는다.
하나의 실시상태에 따르면, 상기 전자수송층은 Al2O3, ZnO, TiO2, SnO2, WO3, TiSrO3 로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상이다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자수송층은 Al2O3 또는 TiO2 를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자수송층은 플러렌, 플러렌 유도체, 바소쿠프로인, 반도체성 원소, 반도체성 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로 플러렌(fullerene), 플러렌 유도체(PCBM((6,6)-phenyl-C61-butyric acid-methylester) 또는 PCBCR((6,6)-phenyl-C61-butyric acid-cholesteryl ester), 페릴렌(perylene) PBI(polybenzimidazole), 및 PTCBI(3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic bis-benzimidazole)로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
하나의 실시상태에 따르면, 상기 전자수송층은 플러렌 유도체(PCBM((6,6)-phenyl-C61-butyric acid-methylester)이다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예 1. 중합체 1의 제조
마이크로 웨이브 리엑터 바이알(Microwave reactor vial)에 클로로벤젠(chlorobenzene, CB) 5ml, 화합물 (4,8-bis(3-((2-ethylhexyl)oxy)phenyl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl)bis(trimethylstannane) 0.7mmol, 화합물 2,6-dibromo-4H-cyclopenta[2,1-b:3,4-b']dithiophen-4-one 0.35mmol, 화합물 티에노피롤다이온(TPD) 0.35mmol, Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)(Pd2(dba)3 12.8mg, 트라이-(오-톨릴)포스핀 (tri-(o-tolyl)phosphine, 17mg)을 넣고 120℃ 10분, 150℃ 20분, 170℃ 30분, 180℃ 10분 조건하에 반응시켰다. 혼합물을 실온까지 냉각하여 메탄올에 부은 후 고체를 걸러 메탄올, 헥산, 디클로로메탄, 클로로포름에 석슐렛 추출(Soxhlet extraction)한 다음, 클로로포름 부분을 다시 메탄올에 침전시켜 고체를 걸러내어 중합체 1을 얻었다.
도 2는 중합체 1의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 2에서 필름상태의 UV 데이터는 중합체 1을 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름(a)으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터이며, 용액상태(b)의 UV 데이터는 중합체 1을 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.도 3은 중합체 1의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
본 명세서에서, 순환 전압 전류법(Cyclic Voltammetry)은 카본 전극인 작업(Working)전극, 기준(Reference) 전극, 백금 판인 카운터(Counter) 전극으로 이루어져 있으며 전위를 시간에 따라 일정한 속도로 오르내리게 하면서 전극에 흐르는 전류를 측정하는 방법이다.
표 1은 상기 중합체 1의 물성을 나타낸 것이다.
| Mn | Mw | PDI | Band gap(s) |
| 58640 | 69049 | 1.17 | 1.54 |
| Band gap(f) | HOMO(eV) | LUMO(eV) | |
| 1.517 | 5.43 | 3.89 |
제조예 2. 중합체 2의 제조
마이크로 웨이브 리엑터 바이알(Microwave reactor vial)에 클로로벤젠(chlorobenzene, CB) 5ml, 화합물 (4,8-bis(3-((2-ethylhexyl)oxy)phenyl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl)bis(trimethylstannane) 0.7mmol, 화합물 2,6-dibromo-4H-cyclopenta[2,1-b:3,4-b']dithiophen-4-one 0.35mmol, 화합물 벤조티아디아졸(BT) 0.35mmol, Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)( Pd2(dba)3) 12.8mg, 트라이-(오-톨릴)포스핀 (tri-(o-tolyl)phosphine, 17mg)을 넣고 120℃ 10분, 150℃ 20분, 170℃ 30분, 180℃ 10분 조건하에 반응시켰다. 혼합물을 실온까지 냉각하여 메탄올에 부은 후 고체를 걸러 메탄올, 헥산, 디클로로메탄, 클로로포름에 석슐렛 추출(Soxhlet extraction)한 다음, 클로로포름 부분을 다시 메탄올에 침전시켜 고체를 걸러내어 중합체 2를 얻었다.
도 4는 중합체 2의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 4에서 필름상태(a)의 UV 데이터는 중합체 2를 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터이며, 용액상태(b)의 UV 데이터는 중합체 2를 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.
도 5은 중합체 2의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
표 2는 상기 중합체 2의 물성을 나타낸 것이다.
| Mn | Mw | PDI | Band gap(s) |
| 13396 | 26149 | 1.95 | 1.67 |
| Band gap(f) | HOMO(eV) | LUMO(eV) | |
| 1.52 | 5.46 | 3.94 |
제조예 3. 중합체 3의 제조
상기 중합체 3은 대한민국 공개 특허 제2016-0075370호에 기재된 방법에 의하여 제조할 수 있다.
도 6은 중합체 3의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 6에서 필름상태의 UV 데이터는 중합체 3을 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터이며, 용액상태의 UV 데이터는 중합체 3을 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.
도 7은 중합체 3의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
표 3는 상기 중합체 3의 물성을 나타낸 것이다.
| Mn | Mw | PDI | UVedge(nm) |
| 67800 | 101400 | 1.5 | 673 |
| Band gap(s) | Band gap(f) | HOMO(eV) | LUMO(eV) |
| 1.84 | 1.83 | 5.48 | 3.65 |
제조예 4. 중합체 4의 제조
상기 중합체 4는 대한민국 공개 특허 제2017-0067028호에 기재된 방법에 의하여 제조할 수 있다.
도 8은 중합체 4의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 8에서 필름상태의 UV 데이터는 중합체 4를 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터이며, 용액상태의 UV 데이터는 중합체 4를 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.
도 9은 중합체 4의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
표 4는 상기 중합체 4의 물성을 나타낸 것이다.
| Mn | Mw | PDI | UVedge(nm) |
| 21315 | 24970 | 1.17 | 685.12 |
| Band gap(s) | Band gap(f) | HOMO(eV) | LUMO(eV) |
| 1.82 | 1.81 | 5.53 | 3.72 |
제조예 5. 중합체 5의 제조
마이크로 웨이브 리엑터 바이알(Microwave reactor vial)에 클로로벤젠(chlorobenzene, CB) 5ml, 화합물 A 0.35mmol, 화합물 B 0.7mmol, 화합물 C 0.35mmol, Pd2(dba)3 (Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)) 12.8mg, 트라이-(오-톨릴)포스핀 (tri-(o-tolyl)phosphine, 17mg)을 넣고 150℃ 조건하에 1시간 동안 반응시켰다. 혼합물을 실온까지 냉각하여 메탄올에 부은 후 고체를 걸러 메탄올, 아세톤, 헥산, 클로로포름에 석슐렛 추출(Soxhlet extraction)한 다음, 클로로포름 부분을 다시 메탄올에 침전시켜 고체를 걸러내었다.
도 10은 중합체 5의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 10에서 (a)는 중합체 5의 필름상태에서의 UV 데이터이며, (b)는 용액상태에서의 중합체 5를 측정한 UV 데이터이다.
이때, (a)는 중합체 5을 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터이며, (b)는 중합체 5을 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.
도 11은 중합체 5의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
표 5는 상기 중합체 5의 물성을 나타낸 것이다.
| Mn | Mw | PDI |
| 49160 | 61510 | 1.25 |
| Band gap(f) | HOMO(eV) | |
| 1.84 | 5.56 |
제조예 6. 중합체 6의 제조
마이크로 웨이브 리엑터 바이알(Microwave reactor vial)에 클로로벤젠(chlorobenzene, CB) 5ml, 화합물 A 0.35mmol, 화합물 B 0.7mmol, 화합물 G 0.35mmol, 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) Pd2(dba)3 (Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)) 12.8mg, 트라이-(오-톨릴)포스핀 (tri-(o-tolyl)phosphine, 17mg)을 넣고 150℃ 조건하에 1시간 동안 반응시켰다. 혼합물을 실온까지 냉각하여 메탄올에 부은 후 고체를 걸러 메탄올, 아세톤, 헥산, 클로로포름에 석슐렛 추출(Soxhlet extraction)한 다음, 클로로포름 부분을 다시 메탄올에 침전시켜 고체를 걸러내었다.
도 12은 중합체 6의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
도 12에서 중합체 6의 필름상태에서의 UV 데이터 및 용액상태에서의 중합체 6의 측정한 UV 데이터이다.
이때, 필름상태에서의 UV 데이터는 공중합체 6을 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터이며, 용액상태에서의 UV 데이터는 중합체 6을 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.
도 13은 중합체 6의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
표 6은 상기 중합체 6의 물성을 나타낸 것이다.
| Mn | Mw | PDI |
| 24100 | 48800 | 1.94 |
| UVedge(nm) | Band gap(f) | HOMO(eV) |
| 667 | 1.86 | 5.3 |
제조예 7. 중합체 7의 제조
마이크로 웨이브 리엑터 바이알(Microwave reactor vial)에 클로로벤젠(chlorobenzene, CB) 10ml, 화합물 BDT 0.5mmol, 화합물 thiophene 0.5mmol, 화합물 TPD 0.9mmol, DPP 0.1mmol, Pd2(dba)3 (Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)) 18.3mg, 트라이-(오-톨릴)포스핀 (tri-(o-tolyl)phosphine, 24.35mg)을 넣고 150℃ 조건하에 1시간 동안 반응시켰다. 혼합물을 실온까지 냉각하여 메탄올에 부은 후 고체를 걸러 메탄올, 아세톤, 헥산, 클로로포름에 석슐렛 추출(Soxhlet extraction)한 다음, 클로로포름 부분을 다시 메탄올에 침전시켜 고체를 걸러내어 중합체 7을 얻었다.
도 14는 중합체 7의 UV 데이터를 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 14는 (1) 중합체 4를 클로로벤젠에 녹여 스핀코팅방법을 통하여 필름으로 제조한 후에 측정한 UV 데이터, 상기 (1)을 100℃에서 어닐링한 후 측정한 UV 데이터 및 중합체 4를 클로로벤젠에 녹인 후 측정한 UV 데이터이다.
도 15은 중합체 7의 CV 데이터를 나타낸 도이다.
표 7는 상기 중합체 7의 물성을 나타낸 것이다.
| UVedge(nm) | Band gap(f) | HOMO(eV) | LUMO(eV) |
| 920 | 1.35 | 5.25 | 3.9 |
상기 표 1 내지 7에서, Mn은 수평균 분자량, Mw은 중량평균분자량, PDI는 분자량 분포, UVedge는 UV 흡수단, Band gap(s)은 용액상태에서의 밴드갭, Band gap(f)은 필름상태에서의 밴드갭를 의미한다.
실시예 1-1. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
n-i-p 구조의 ITO/ZnO NP/PCBM/Perovskite/중합체 1/MoO3/Ag의 구조로 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제조하였다.
구체적으로, ITO는 바타입(bar type)으로 1.5 cm × 1.5 cm가 코팅된 유리 기판(11.5 Ω/□)은 증류수, 아세톤, 2-프로판올을 이용하여 초음파 세척하고, ITO 표면을 10 분 동안 오존 처리한 후 ZnO NP(ZnO nanograde N-10 2.5wt% in 1-butanol, 0.45㎛ PTFE에 필터링)를 만들고, 이 ZnO NP 용액을 5000 rpm으로 40초간 스핀 코팅(spin-coating) 한 후, 80℃ 에서 10분간 열처리하여 남아있는 용매를 제거하여 전자주입층을 형성하고, PCBM 20mg/ml을 1000rpm으로 60초 동안 스핀 코팅하여 전자수송층을 형성하였다. 그 후, PbI2 (Lead(II) iodide, 99.9985%, Alfa Aesar) 0.759g과 MAI (Methylammonium iodide, Dyesol) 0.262g를 디메틸포름아미드(DMF) 1ml에 녹여 제조한 MAPbI3를 35wt% 농도로 톨루엔에 녹여 드리핑하여 광활성층을 형성하고, 클로로벤젠에 상기 중합체 1을 녹인 용액(7mg/ml)을 2000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하여 정공수송층을 형성하였다. MoO3를 0.2 Å/s의 속도로 10-7 Torr에서 2 nm의 두께로 열증착한 후, 열증착기 내부에서 Ag를 1 Å/s의 속도로 100 nm 증착하여 n-i-p 구조의 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제조하였다.
실시예 1-2. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 실시예 1-1에서 정공수송층으로 중합체 1 대신 중합체 2를 1000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 1-3. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 중합체 1 대신 중합체 7을 1500rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
상기 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조된 유-무기 하이브리드 태양 전지의 광전변환특성을 100 mW/cm2(AM 1.5) 조건에서 측정하고, 하기 표 8에 그 결과를 나타내었다.
| Voc (V) |
Jsc (mA/cm2) |
FF (%) |
PCE (%) |
|
| 실시예 1-1 | 1.090 |
15.413 |
64.796 |
10.884 |
| 실시예 1-2 | 1.095 |
16.914 |
60.966 |
11.295 |
| 실시예 1-3 | 1.047 |
13.685 |
72.795 |
10.430 |
비교예 2-1. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
n-i-p 구조의 ITO/ZnO NP/PCBM/Perovskite/중합체 1/MoO3/Ag의 구조로 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제조하였다.
구체적으로, ITO는 바타입(bar type)으로 1.5 cm × 1.5 cm가 코팅된 유리 기판(11.5 Ω/□)은 증류수, 아세톤, 2-프로판올을 이용하여 초음파 세척하고, ITO 표면을 10 분 동안 오존 처리한 후 ZnO NP(ZnO nanograde N-10 2.5wt% in 1-butanol, 0.45㎛ PTFE에 필터링)를 만들고, 이 ZnO NP 용액을 5000 rpm으로 40초간 스핀 코팅(spin-coating) 한 후, 80℃ 에서 10분간 열처리하여 남아있는 용매를 제거하여 전자주입층을 형성하고, 클로로벤젠에 PCBM 20mg/ml을 5000rpm으로 40초 동안 스핀코팅 한 후, 1000rpm으로 60초 동안 스핀코팅하여 전자수송층을 형성하였다. 그 후, PbI2 (Lead(II) iodide, 99.9985%, Alfa Aesar) 0.759g과 MAI (Methylammonium iodide, Dyesol) 0.262g를 디메틸포름아미드(DMF) 1ml에 녹여 제조한 MAPbI3를 35wt% 농도로 톨루엔에 녹여 드리핑하여 광활성층을 형성하고, 클로로벤젠에 하기 P3HT을 녹인 용액(7mg/ml)을 1000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하여 정공수송층을 형성하였다. MoO3를 0.2 Å/s의 속도로 10-7 Torr에서 2 nm의 두께로 열증착한 후, 열증착기 내부에서 Ag를 1 Å/s의 속도로 100 nm 증착하여 n-i-p 구조의 유-무기 하이브리드 태양 전지를 제조하였다.
실시예 2-1. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 상기 중합체 1을 2000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 2-2. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 상기 중합체 2를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 2-3. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 중합체 3을 2000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 2-4. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 중합체 4를 2000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 2-5. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 상기 중합체 5를 1500rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 2-6. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 상기 중합체 6을 2000rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
실시예 2-7. 유-무기 하이브리드 태양 전지의 제조
상기 비교예 2-1에서 정공수송층으로 상기 P3HT 대신 상기 중합체 7을 1500rpm에서 40초 동안 스핀코팅하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
상기 비교예 2-1 및 실시예 2-1 내지 2-7에서 제조된 유-무기 하이브리드 태양 전지의 광전변환특성을 100 mW/cm2(AM 1.5) 조건에서 측정하고, 하기 표 9에 그 결과를 나타내었다.
| Voc (V) |
JSC (mA/cm2) |
FF (%) |
평균 PCE(%) | |
| 비교예 2-1 | 0.925 | 15.709 | 64.269 | 9.339 |
| 실시예 2-1 | 1.058 | 16.080 | 56.991 | 10.228 |
| 실시예 2-2 | 1.071 | 12.779 | 71.276 | 10.042 |
| 실시예 2-3 | 1.006 | 15.574 | 61.908 | 9.686 |
| 실시예 2-4 | 1.042 | 14.96 | 66.141 | 10.305 |
| 실시예 2-5 | 1.051 | 15.883 | 69.312 | 11.545 |
| 실시예 2-6 | 1.071 | 15.462 | 64.913 | 10.707 |
| 실시예 2-7 | 1.074 | 15.396 | 62.884 | 10.380 |
상기 표 9에서, 실시예 2-1 내지 2-7의 유-무기 하이브리드 태양 전지는 비교예 1의 P3HT를 정공수송층으로 사용하는 유-무기 하이브리드 태양 전지 보다 개방전압, 충전율 및 에너지 변환 효율이 우수함을 알 수 있다.
상기 Voc는 개방전압을, Jsc는 단락전류를, FF는 충전율(Fill factor)를, PCE(η)는 에너지 변환 효율을 의미한다. 개방전압과 단락전류는 각각 전압-전류 밀도 곡선의 4사분면에서 X축과 Y축 절편이며, 이 두 값이 높을수록 태양전지의 효율은 바람직하게 높아진다. 또한 충전율(Fill factor)은 곡선 내부에 그릴 수 있는 직사각형의 넓이를 단락전류와 개방전압의 곱으로 나눈 값이다. 이 세 가지 값을 조사된 빛의 세기로 나누면 에너지 변환 효율을 구할 수 있으며, 높은 값일수록 바람직하다.
상기 표 8 및 9의 결과로 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 하이브리드 태양 전지는 높은 광-전 변환효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
101: 기판
102: 캐소드
103: 광활성층
104: 정공수송층
105: 애노드
102: 캐소드
103: 광활성층
104: 정공수송층
105: 애노드
Claims (13)
- 캐소드;
상기 캐소드에 대향하여 구비된 애노드;
상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광활성층; 및
상기 애노드와 상기 광활성층 사이에 구비된 하기 화학식 1-1 내지 1-6 중 어느 하나로 표시되는 중합체를 포함하는 정공수송층을 포함하는 유-무기 하이브리드 태양 전지:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
상기 화학식 1-1 내지 1-6에 있어서,
l은 몰분율로서, 0≤ l ＜ 1인 실수이며,
m은 몰분율로서, 0≤ m ＜ 1인 실수이고,
o은 몰분율로서, 0≤ o ＜ 1인 실수이며,
p은 몰분율로서, 0≤ p ＜ 1인 실수이고,
n은 단위의 반복수로서, 1 내지 10,000의 정수이고,
X1 내지 X5, X8 내지 X19, X61, X71, X81, X82, X111, X211, X131, X132, X141, X151 및 X161은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 S, Se, O, CRR' 또는 NR이고,
Y1 내지 Y4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CR"이며,
Ar1 내지 Ar4, R1 내지 R4, R7 내지 R24, Ar11, Ar21, R51, R61, R71, R72, R81, R82, R111, R112, R121, R122, R131, R141, R211, R, R' 및 R"는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
L1 내지 L4, L11 및 L21는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
상기 화학식 1-1 내지 1-5에 있어서, l+m= 1이고,
상기 화학식 1-6에 있어서, l+m+o+p =1 이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 페로브스카이트 구조의 유기-금속할로겐 화합물인 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지.
- 청구항 1에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지:
[화학식 6]
상기 화학식 6에 있어서,
Q는 CnH2n+1NH3 +, NH4 +, HC(NH2)2 +, Cs+, NF4 +, NCl4 +, PF4 +, PCl4 +, CH3PH3 +, CH3AsH3 +, CH3SbH3 +, PH4 +, AsH4 + 및 SbH4 +에서 선택되는 1가의 양이온이고,
M은 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Bi2+, Pb2+ 및 Yb2+ 에서 선택되는 2가의 금속 이온이며,
X는 할로겐 이온이며,
n은 1 내지 9의 정수이다. - 청구항 2에 있어서, 상기 유기-금속할로겐 화합물은 CH3NH3PbIxCly, CH3NH3PbIxBry, CH3NH3PbClxBry 및 CH3NH3PbIxFy로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상이고,
x는 0 이상 3 이하의 실수이며,
y는 0 이상 3 이하의 실수이고,
x+y=3인 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지. - 청구항 1에 있어서, 상기 중합체는 랜덤 중합체인 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 중합체는 하기 화합물 1-1 내지 1-7 중 어느 하나로 표시되는 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지:
[화합물 1-1]
[화합물 1-2]
[화합물 1-3]
[화합물 1-4]
[화합물 1-5]
[화합물 1-6]
[화합물 1-7]
상기 화합물 1-1 내지 1-7에 있어서,
l, m, n, o 및 p의 정의는 상기 화학식 1-1 내지 1-6에서 정의한 바와 동일하다. - 청구항 1에 있어서, 상기 광활성층의 두께는 10 nm 내지 2,000 nm인 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지.
- 청구항 1에 있어서, 상기 정공수송층의 두께는 10 nm 내지 2,000 nm인 것인 유-무기 하이브리드 태양 전지.
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