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유연성 있는 고분자 기판상 산화물 박막의 투과장벽 특성

전문가 제언: ○ 오늘날 유기발광다이오드(OLED)나 유기태양전지(OSC) 등에 사용되는 유기전자 디바이스는 고분자 광활성층이 대기 중의 습기나 산소에 취약하여 장기 수명을 위해서는 캡슐화가 필요하다. 현재 이 캡슐에는 낮은 투과율의 에폭시 밀봉의 유리가 사용되고 있어 유연성이 없으므로 유기태양전지 보급에는 유연성 있는 캡슐이 필요하다. 염가 고분자 박막 기판 상에 코팅된 가스투과장벽 층의 개발이 과제가 되고 있다.

○ 유연성 있는 가스투과장벽 층은 습기나 산소에 대한 장벽특성 외에도 자외선에 대한 보호, 높은 광투과도, 굽힘 저항성 및 기계적 충격에 대한 안정성 그리고 열안정성 등이 필요하다. 유기전자 디바이스 중에서 OSC에 가장 까다로운 국제표준 IEC-61646은 수증기 투과율(WVTR) 10-6g/㎡ 24h 및 산소 투과율(OTR) 10-3㎤/㎡ 24h bar를 요구하고 있다.

○ 가스투과장벽층은 전통적으로 Al 또는 Al이나 Si의 산화물로부터 최근 Zinc-tin-oxide(ZTO), ZnO 등으로 많은 진보가 있었다. 가스 투과는 무기층 내의 결함을 통해 일어나므로 충분히 높은 박막밀도와 충분히 낮은 결함밀도를 갖는 단일층 투과장벽층이 필요하나 생산이 어렵다. 무기 투과장벽층과 고분자층(사이막)이 교대로 바뀌는 다층구조가 대안이 되고 있다. 사이막은 무기 장벽층 결함의 성장을 막고 가스투과 통로를 길게 하여 주는 역할을 하며 아크릴 수지가 평활층으로 이용된다.

○ 본문에서 반응성 스퍼터링과 마그네트론-PECVD의 연구로 유명한 독일의 J. Fahlteich 및 M. Fahland 등은 유연성 있는 태양전지의 캡슐화를 위한 다층장벽층 재료의 장벽 특성 평가와 생산법을 소개하였다. 장벽층의 무기산화물 코팅을 위한 반응성 스퍼터링과 고분자 사이막 제조를 위한 마그네트론-PECVD를 결합하여 한 라인에서 진공 롤투롤 방법에 의한 다층 장벽층 생산을 소개하고 있다. 고생산성 양산에 유익할 것이다.

○ PET 및 PEN 기판 상에서 ZTO층의 수증기 및 산소 투과율 저하가 매우 양호하였고 증착속도도 여러 스퍼터층 중에서 최고였다. ZnO층도 두 투과율이 낮고 자외선 보호 특성도 양호하여 다층 스택에 이용 가능하다. 염가의 PET 및 PEN은 습기와 자외선에 약해 대안이 필요하다.

저자: John Fahlteich et al
자료유형: 학술정보