KR101298026B1 - Fabrication method of photo active layer for solar cell - Google Patents

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서영희
조예진
최영민
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한국화학연구원
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a solar battery is provided to manufacture a photoactive layer based on a single phase semiconductor compound, which has dense and coarse grains, through a low temperature heat treatment of 550 °C or less. CONSTITUTION: An ink comprises a copper nanoparticle and a chalcogen compound particle of one or more elements selected from group 12-14. A manufacturing method of a solar cell photoactive layer comprises a step of forming a coating film by spreading ink which contains the copper nanoparticle and the chalcogen compound particle; and a step of manufacturing a copper and chalcogen compound layer by heat-treating the coating layer. The group 12 includes Zn, the group 13 is one or more selected from indium and gallium, the group 14 includes Sn, and the chalcogen element is one or more selected from sulfur and selenium.

Description

태양전지 광활성층의 제조방법{Fabrication Method of Photo Active Layer for Solar Cell}[0001] The present invention relates to a photovoltaic layer,

본 발명은 태양전지 광활성층의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 화합물반도체 기반 태양전지 광활성층의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a photoactive layer of a solar cell, and more particularly, to a method of manufacturing a photoactive layer of a compound semiconductor based solar cell.

기존의 기상증착법 기반의 화합물 반도체 광활성층(CIG(S,Se), CZT(S,Se))의 제조 공정은 우수한 특성에도 불구하고, 높은 공정비용이 소요되는 한계를 지니고 있다. 이에 의해, 화합물 반도체를 이용한 태양전지의 상업화를 이루기 위해서는 용액공정을 이용한 CIG(S,Se), CZT(S,Se) 광활성층의 제조가 필수기술로 고려되고 있다. The manufacturing process of the compound semiconductor photoactive layer (CIG (S, Se), CZT (S, Se)) based on the existing vapor deposition method has a limitation in that a high processing cost is required despite its excellent characteristics. Thus, in order to commercialize a solar cell using a compound semiconductor, it is considered to be essential technology to manufacture CIG (S, Se) and CZT (S, Se) photoactive layers using a solution process.

미국 등록특허 제6127202호 및 미국 등록특허 제6268014호와 같이, 금속 산화물 나노 입자의 혼합물 또는 금속 산화물과 산화물이 아닌 입자의 혼합물을 기판에 코팅한 후 환원 분위기 및 Se 기체 분위기 하에서 반응시켜 CI(G)S 막을 제조하는 입자 기반의 용액공정을 통한 광활성층 제조 방법이 시도되고 있다. US 6,127,202 and US 6268014, a mixture of metal oxide nanoparticles or a mixture of metal oxide and non-oxide particles is coated on a substrate and reacted in a reducing atmosphere and a Se gas atmosphere to form a CI (G ) S films have been attempted by a particle - based solution process.

하지만 금속 산화물 기반 용액 공정을 이용하여 광활성층을 제조하는 경우, 부수적인 환원 공정이 필수적으로 이루어져야 하며, 환원 공정시 막에 결함이 생기는 문제가 있으며, 이는 Se 기체 열처리 공정시 반응의 불균일성을 야기한다. However, when a photoactive layer is prepared using a metal oxide-based solution process, an incidental reduction process must be performed, and there is a problem that defects are generated in the reduction process, which causes non-uniformity of reaction in the Se gas heat treatment process .

따라서, 공정 허용 온도인 550℃ 내외의 열처리 과정을 통해 치밀하면서 단일상의 CIG(S,Se), CZT(S,Se)막을 제조할 수 있는 새로운 경제적인 접근 방법에 대한 연구 개발이 필수적이다.
Therefore, it is necessary to research and develop a new economical approach to produce a single-phase CIG (S, Se) and CZT (S, Se) membranes by performing heat treatment at or near the process tolerance temperature of 550 ° C.

미국 등록특허 제6127202호U.S. Patent 6,127,202 미국 등록특허 제6268014호U.S. Patent No. 6268014

본 발명의 목적은 공정 허용 온도인 550℃이하의 저온 열처리를 통해 치밀하고, 조대 결정립을 갖는 단일상의 반도체 화합물 기반 광활성층을 제조할 수 있는 잉크를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an ink capable of producing a dense, single-phase semiconductor compound based photoactive layer having coarse grains through a low temperature heat treatment below a process tolerance of 550 ° C.

본 발명의 다른 목적은 공정 허용 온도인 550℃이하의 저온 열처리를 통해 치밀하고, 조대 결정립을 갖는 단일상의 반도체 화합물 기반 광활성층의 제조방법 및 광활성층을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method for producing a single-phase semiconductor compound-based photoactive layer having a dense, coarse grain through low temperature heat treatment of 550 ° C. or lower, which is a process tolerance temperature, and a photoactive layer.

본 발명에 따른 잉크는 구리 나노 입자;와 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물 입자를 함유한다.The ink according to the present invention contains copper nanoparticles; and chalcogenide particles of one or more elements selected from Groups 12 to 14.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크는 태양전지 광활성층용 잉크일 수 있다.The ink according to an embodiment of the present invention may be an ink for a photoactive layer of a solar cell.

본 발명에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법은 a) 구리 나노 입자;와 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물 입자를 함유하는 잉크를 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 단계; 및 b) 도포막을 열처리하여 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 다원 칼코젠화합물 막을 제조하는 단계를 포함한다.Method for manufacturing a photovoltaic layer of a solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) copper nanoparticles; and a coating film is formed by applying an ink containing chalcogenide compound particles of one or more elements selected from Group 12 to Group 14 on a substrate ; And b) heat-treating the coating film to produce a multi-element chalcogenide film of one or more selected elements from copper and Groups 12-14.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 12족은 아연(Zn)를 포함하고, 13족은 인듐 및 갈륨에서 하나 이상 선택되며, 14족은 Sn을 포함하고, 칼코젠 원소는 황 및 셀레늄에서 하나 이상 선택될 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, Group 12 includes zinc (Zn), Group 13 is one or more selected from indium and gallium, Group 14 includes Sn, knife The cogen element may be selected from one or more of sulfur and selenium.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 칼코젠화합물 입자는 In 및 Ga에서 하나 이상 선택된 원소의 칼코젠(S 및/또는 Se) 화합물 입자를 포함할 수 있다. 일 예로, 칼코젠화합물 입자는 (InxGa1-x)4(SySe1-y)3, (InxGa1-x)(SySe1-y), (InxGa1-x)6(SySe1-y)7, (InxGa1-x)9(SySe1-y)11, (InxGa1-x)2(SySe1-y)3 및 (InxGa1-x)5(SySe1-y)7에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자를 포함할 수 있다. 이때, 칼코젠화합물 입자에서, x는 각각 0 ≤ x ≤1인 실수, y는 각각 0 ≤ y ≤1인 실수일 수 있다.In the method of manufacturing a photovoltaic cell active layer according to an embodiment of the present invention, the chalcogenide particles may include chalcogenide (S and / or Se) compound particles of one or more elements selected from In and Ga. In one example, the chalcogenide particles are (In x Ga 1-x ) 4 (S y Se 1-y ) 3 , (In x Ga 1-x ) (S y Se 1-y ), (In x Ga 1- x ) 6 (S y Se 1-y ) 7 , (In x Ga 1-x ) 9 (S y Se 1-y ) 11 , (In x Ga 1-x ) 2 (S y Se 1-y ) 3 And one or more particles selected from (In x Ga 1-x ) 5 (S y Se 1-y ) 7 . In this case, in the chalcogenide particles, x may be a real number of 0 ≦ x ≦ 1, and y may be a real number of 0 ≦ y ≦ 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 칼코젠화합물 입자는 Sn 및 Zn에서 하나 이상 선택된 원소의 칼코젠(S 및/또는 Se) 화합물 입자를 포함할 수 있다. 일 예로, Sn(SySe1-y), Sn2(SySe1-y)3 및 Sn(SySe1-y)2 에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자 및 Zn(SySe1-y) 입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 칼코젠화합물 입자에서, y는 각각 0 ≤ y ≤1인 실수이다. In the method of manufacturing a solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, the chalcogenide particles may include chalcogenide (S and / or Se) compound particles of at least one element selected from Sn and Zn. For example, one or more particles selected from Sn (S y Se 1-y ), Sn 2 (S y Se 1-y ) 3, and Sn (S y Se 1-y ) 2 and Zn (S y Se 1- y ) a mixture of particles. At this time, in the chalcogenide particles, y is a real number of 0 ≦ y ≦ 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 잉크에 함유된 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소: 구리의 몰비는 1 : 0.7 내지 1.2일 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of one or more elements selected from group 12 to 14 contained in the ink: copper may be 1: 0.7 to 1.2.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 열처리는 400 내지 550℃에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing the solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, the heat treatment may be performed at 400 to 550 ° C.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 열처리는 칼코젠 분위기에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing the solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, the heat treatment may be performed in a chalcogen atmosphere.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 열처리에 의해 단일 상(single phase)의 다원 칼코젠화합물이 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, a single phase polychalcogen compound may be formed by heat treatment.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 구리 나노입자는 구리 전구체, 산 및 아민을 포함하는 구리 전구체용액을 가열 및 교반한 후 환원제를 주입하여 제조되는 산 및 아민으로 캡핑(capping)된 구리 나노입자일 수 있다.In the method of manufacturing a photovoltaic cell active layer according to an embodiment of the present invention, the copper nanoparticles are acid and amine prepared by heating and stirring a copper precursor solution containing a copper precursor, an acid and an amine, and then injecting a reducing agent. It may be capped copper nanoparticles.

본 발명은 상술한 태양전지 광활성층의 제조방법으로 제조된 태양전지 광활성층을 포함한다.The present invention includes a solar cell photoactive layer produced by the above-described method for manufacturing a solar cell photoactive layer.

본 발명은 상술한 태양전지 광활성층의 제조방법으로 제조된 태양전지 광활성층이 구비된 태양전지를 포함한다.
The present invention includes a solar cell provided with a photoactive layer of a solar cell manufactured by the above-described method for manufacturing a photoactive layer of a solar cell.

본 발명에 따른 광활성층의 제조방법은 구리 나노입자와 칼코젠화합물 입자를 함유하는 잉크를 도포하고, 도포막을 저온 열처리하는 극히 간단하고 안전하며 용이한 공정을 통해 고품질의 다원 칼코젠화합물(광활성층)을 제조할 수 있으며, 공정 허용 온도인 550℃이하의 저온에서 단일상의 다원 칼코젠 화합물로 이루어진 광활성층을 제조할 수 있으며, 균일도가 우수하고 치밀한 미세 구조를 가지며, 마이크로미터 오더(order)크기를 갖는 조대 결정립으로 이루어진 광활성층을 제조할 수 있는 장점이 있다.
The method of manufacturing a photoactive layer according to the present invention is a high quality poly-chalcogen compound (photoactive layer) by applying an ink containing copper nanoparticles and chalcogen compound particles and performing a low temperature heat treatment of the coating film. ) Can be prepared, and a photoactive layer made of a single phase polychalcogen compound can be prepared at a low temperature of 550 ° C. or lower, and has excellent uniformity, a fine microstructure, and a micrometer order size. There is an advantage that can produce a photoactive layer consisting of coarse grains having.

도 1은 제조예에서 합성된 Cu 나노입자의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이며,
도 2는 제조예에서 합성된 Cu 나노입자의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이며,
도 3은 제조예에서 합성된 In2Se3의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이며,
도 4는 제조예에서 제조된 광활성층의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이며,
도 5는 제조예에서 제조된 광활성층의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이며,
도 6은 비교예에서 제조된 CuInSe2 입자의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이며,
도 7은 비교예에서 제조된 CuInSe2 입자의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이며,
도 8은 비교예에서 제조된 광활성층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
1 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of Cu nanoparticles synthesized in the preparation example,
2 is a view showing a scanning electron micrograph of Cu nanoparticles synthesized in Preparation Example,
3 is a view showing a scanning electron micrograph of In 2 Se 3 synthesized in the preparation example,
4 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the photoactive layer prepared in Preparation Example,
5 is a view showing a scanning electron micrograph of the photoactive layer prepared in Preparation Example,
FIG. 6 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern of CuInSe 2 particles prepared in Comparative Example,
7 is a view showing a scanning electron micrograph of the CuInSe 2 particles prepared in the comparative example,
8 is a scanning electron micrograph of the cross section of the photoactive layer prepared in Comparative Example.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 잉크 및 광활성층의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a method of manufacturing the ink and photoactive layer of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 출원인은 화합물반도체 기반 태양전지 광활성층에 대한 연구를 심화한 결과, 나노 입자의 구리와, 구리를 제외한 제조하고자 하는 광활성층을 구성하는 원소들 간의 칼코젠화합물 입자를 혼합하고 열처리하는 공정을 통해, 공정 허용 온도인 550℃이하의 저온 열처리를 통해 고품질의 광활성층 제조가 가능하며, 단일상의 다원 칼코젠 화합물로 이루어진 광활성층이 제조될 수 있고, 치밀한 광활성층이 제조될 수 있으며, 조대 결정립으로 이루어진 광활성층이 제조될 수 있음을 발견하여, 본 발명을 출원하기에 이르렀다.
As a result of deepening the research on the compound semiconductor-based solar cell photoactive layer, the applicant has mixed and heat-treated the chalcogenide compound particles between the copper of the nanoparticles and the elements constituting the photoactive layer to be manufactured except copper. The low temperature heat treatment below 550 ℃, which is the process tolerance temperature, enables the production of high quality photoactive layers, the photoactive layer consisting of a single-phase polychalcogen compound can be prepared, and the compact photoactive layer can be produced. It has been found that the photoactive layer made can be produced, and thus the present invention has been filed.

본 발명에 따른 잉크는 구리 나노 입자;와 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물 입자;를 함유한다. 이때, 본 발명의 잉크는 태양전지 광활성층용 잉크일 수 있다. The ink according to the present invention contains copper nanoparticles; and chalcogenide particles of one or two or more elements selected from Groups 12 to 14; At this time, the ink of the present invention may be an ink for a photoactive layer of a solar cell.

상세하게, 잉크에 함유되는 구리는 소결 구동력 및 칼코젠화합물 입자와의 저온 반응성을 획득하기 위해 나노 크기를 갖는 나노입자이다. 실질적인 일 예로, 구리 나노입자는 평균 입자 크기가 5 내지 200nm일 수 있으며, 유니모달(uni-modal), 바이모달(bi-modal) 또는 그 이상의 분포를 가질 수 있다. 이때, 바이모달 이상의 분포를 갖는 경우 분포상 각 피크의 중심은 서로 독립적으로 5 내지 200nm일 수 있다.Specifically, copper contained in the ink is nanoparticles having a nano size to obtain sintering driving force and low temperature reactivity with chalcogenide particles. As a practical example, the copper nanoparticles may have an average particle size of 5 to 200 nm, and may have a uni-modal, bi-modal or higher distribution. In this case, when the bimodal or more distribution has a center of each peak in the distribution may be independently 5 to 200nm.

상세하게, 잉크에 함유되는 칼코젠화합물 입자는 구리를 제외한 제조하고자 하는 광활성층을 구성하는 원소들을 모두 함유하는 칼코젠화합물 입자이다. In detail, the chalcogenide particles contained in the ink are chalcogenide particles containing all of the elements constituting the photoactive layer to be manufactured except copper.

일 예로, 제조하고자 하는 광활성층이 CI(S,Se)(Cu-In-(S,Se))인 경우, 칼코젠화합물 입자는 In을 함유하는 칼코젠화합물 입자일 수 있다. 실질적인 일 예로, In을 함유하는 칼코젠화합물 입자는 In-Se 화합물 입자, In-S 화합물 입자 또는 In-Se-S 화합물 입자일 수 있다.For example, when the photoactive layer to be manufactured is CI (S, Se) (Cu-In- (S, Se)), the chalcogenide particles may be chalcogenide particles containing In. As a practical example, the chalcogen compound particles containing In may be In-Se compound particles, In-S compound particles, or In-Se-S compound particles.

일 예로, 제조하고자 하는 광활성층이 CIG(S,Se)(Cu-In-Ga-(S,Se))인 경우, 칼코젠화합물 입자는 In-Ga을 함유하는 칼코젠화합물 입자일 수 있다. 실질적인 일 예로, In-Ga을 함유하는 칼코젠화합물 입자는 In-Ga-Se 화합물 입자, In-Ga-S 화합물 입자 또는 In-Ga-Se-S 화합물 입자일 수 있다.For example, when the photoactive layer to be manufactured is CIG (S, Se) (Cu-In-Ga- (S, Se)), the chalcogenide particles may be chalcogenide particles containing In—Ga. As a practical example, the chalcogen compound particles containing In-Ga may be In-Ga-Se compound particles, In-Ga-S compound particles or In-Ga-Se-S compound particles.

일 예로, 제조하고자 하는 광활성층이 CZT(S,Se)(Cu-Zn-Sn-(S,Se))인 경우, 칼코젠화합물 입자는 Zn 및 Sn을 함유하는 칼코젠화합물 입자일 수 있다. 실질적인 일 예로, Zn 및 Sn을 함유하는 칼코젠화합물 입자는 Sn-Se 화합물 입자, Sn-S 화합물 입자 및 Sn-Se-S 화합물 입자에서 하나 이상 선택된 입자 및 Zn-S 화합물 입자, Zn-Se 화합물 입자 및 Zn-Se-S 화합물 입자에서 하나 이상 선택된 입자의 혼합 입자일 수 있다. For example, when the photoactive layer to be prepared is CZT (S, Se) (Cu-Zn-Sn- (S, Se)), the chalcogenide particles may be chalcogenide particles containing Zn and Sn. As a practical example, the chalcogenide compound particles containing Zn and Sn may contain at least one selected from Sn-Se compound particles, Sn-S compound particles and Sn-Se-S compound particles and Zn-S compound particles, Zn- Particles and Zn-Se-S compound particles.

실질적인 일 예로, 칼코젠화합물 입자는 (InxGa1-x)4(SySe1-y)3, (InxGa1-x)(SySe1-y), (InxGa1-x)6(SySe1-y)7, (InxGa1-x)9(SySe1-y)11, (InxGa1-x)2(SySe1-y)3 및 (InxGa1-x)5(SySe1-y)7에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자를 포함할 수 있다. 이때, 칼코젠화합물 입자에서, x는 각각 0 ≤ x ≤1인 실수, y는 각각 0 ≤ y ≤1인 실수일 수 있다. 실질적인 일 예로, 칼코젠화합물 입자는 Sn(SySe1-y), Sn2(SySe1-y)3 및 Sn(SySe1-y)2 에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자 및 Zn(SySe1-y) 입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 칼코젠화합물 입자에서, y는 각각 0 ≤ y ≤1인 실수이다. As a practical example, the chalcogenide particles include (In x Ga 1-x ) 4 (S y Se 1-y ) 3 , (In x Ga 1-x ) (S y Se 1-y ), (In x Ga 1 -x ) 6 (S y Se 1-y ) 7 , (In x Ga 1-x ) 9 (S y Se 1-y ) 11 , (In x Ga 1-x ) 2 (S y Se 1-y ) 3 and (In x Ga 1-x ) 5 (S y Se 1-y ) 7 may include one or more selected particles. In this case, in the chalcogenide particles, x may be a real number of 0 ≦ x ≦ 1, and y may be a real number of 0 ≦ y ≦ 1. As a practical example, the chalcogenide particles may comprise one or more particles selected from Sn (S y Se 1-y ), Sn 2 (S y Se 1-y ) 3, and Sn (S y Se 1-y ) 2 and Zn And a mixture of (S y Se 1-y ) particles. At this time, in the chalcogenide particles, y is a real number of 0 ≦ y ≦ 1.

보다 실질적인 일 예로, 칼코젠화합물 입자는 In2Se3, Ga2S3, ZnS 및 SnS에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자를 포함할 수 있다.As a more practical example, the chalcogenide particles may include one or more particles selected from In 2 Se 3 , Ga 2 S 3 , ZnS, and SnS.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크에 있어, 칼코젠화합물 입자는 구리 나노 입자와의 저온 반응성 측면에서 나노 입자일 수 있으며, 칼코젠화합물 나노입자의 평균 입자 크기는 5 내지 200nm일 수 있다. 이때, 칼코젠화합물 입자는 유니모달(uni-modal), 바이모달(bi-modal) 또는 그 이상의 분포를 가질 수 있다. In the ink according to an embodiment of the present invention, the chalcogenide particles may be nanoparticles in terms of low temperature reactivity with copper nanoparticles, and the average particle size of the chalcogenide nanoparticles may be 5 to 200 nm. At this time, the chalcogenide particles may have a uni-modal, bi-modal or more distribution.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크에 있어, 구리 나노입자와 칼코젠화합물 입자의 반응에 의해, 공정 허용 온도인 550℃이하의 저온 열처리 온도에서 단일상의 다원 칼코젠화합물을 제조하고, 보다 큰 결정립의 다원 칼코젠화합물을 제조하기 위해, 칼코젠화합물 입자의 평균 크기는 구리 나노입자보다 평균 크기가 더 작은 것이 바람직하다. In the ink according to one embodiment of the present invention, by the reaction of the copper nanoparticles and the chalcogenide particles, a single-phase multi-element chalcogenide compound is prepared at a low temperature heat treatment temperature of 550 ° C. or lower, and larger crystal grains In order to prepare a multi-element chalcogenide compound, the average size of the chalcogenide particles is preferably smaller than the average size of the copper nanoparticles.

실질적인 일 예로, 저온 열처리 온도에서, 평균 결정립 크기가 마이크로미터 오더(order)인 단일상의 다원 칼코젠화합물을 제조하기 위해, 칼코젠화합물 입자의 평균 크기는 구리 나노입자의 평균 크기를 기준으로 1/100 내지 1/10의 크기를 갖는 것이 바람직하다.As a practical example, at low temperature heat treatment temperature, in order to prepare a single-phase multi-phase chalcogenide compound having an average grain size of micrometer order, the average size of the chalcogenide particles is 1 / based on the average size of the copper nanoparticles. It is preferred to have a size of 100 to 1/10.

보다 실질적인 일 예로, 칼코젠화합물 입자의 평균 크기는 1 내지 20nm 및 구리 나노입자의 평균 크기는 10nm 내지 200nm일 수 있다.As a more practical example, the average size of the chalcogenide particles may be 1 to 20nm and the average size of the copper nanoparticles may be 10nm to 200nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크에 있어, 칼코젠화합물 입자는 비정질상의 칼코젠화합물 입자일 수 있으며, 이를 통해 공정허용 온도 이내의 저온에서 구리 나노입자와 반응하여, 보다 빠르고 균일하게 단일상의 다원칼코젠화합물이 제조될 수 있다. In the ink according to an embodiment of the present invention, the chalcogenide particles may be amorphous chalcogenide particles, thereby reacting with the copper nanoparticles at a low temperature within a process allowable temperature, and thereby more quickly and uniformly multi-phase single phase. Chalcogen compounds can be prepared.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크에 있어, 잉크에 함유되는 구리 나노 입자는 구리 전구체, 산 및 아민을 포함하는 구리 전구체용액을 가열 및 교반한 후 환원제를 주입하여 제조되는 산 및 아민으로 캡핑(capping)된 구리 나노입자일 수 있다.In the ink according to an embodiment of the present invention, the copper nanoparticles contained in the ink is capped with an acid and an amine prepared by heating and stirring a copper precursor solution containing a copper precursor, an acid and an amine, and then injecting a reducing agent ( capped copper nanoparticles.

구리 전구체와 산 및 아민을 동시에 함유하는 구리 전구체용액을 가열하고 환원제를 투입하여 제조되는 구리 나노입자는 산 및 아민으로 캡핑(capping)되며, 구리 나노입자 생성시, 입자 표면의 산화막 형성이 방지되며, 잉크의 보관 상태 및 보관 시간과 무관하게 입자 표면 산화막의 생성이 방지되어, 구리 나노입자의 표면 산화막에 의한 반응성 저하를 현저히 방지할 수 있다.Copper nanoparticles prepared by heating a copper precursor solution containing a copper precursor, an acid and an amine at the same time, and adding a reducing agent are capped with an acid and an amine. When copper nanoparticles are produced, oxide film formation on the surface of the particles is prevented. Irrespective of the storage state and storage time of the ink, generation of the particle surface oxide film can be prevented, and the degradation of the reactivity caused by the surface oxide film of the copper nanoparticles can be remarkably prevented.

구리 나노입자의 제조시, 구리전구체는 구리의 질산염, 황산염, 아세트산염, 인산염, 규산염 및 염산염으로 이루어진 무기염에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것일 수 있다. In the production of copper nanoparticles, the copper precursor may be one or more selected from inorganic salts consisting of nitrates, sulfates, acetates, phosphates, silicates and hydrochlorides of copper.

구리 나노입자의 제조시, 구리 전구체 용액에 함유되는 산은 포화 또는 불포화 산일 수 있으며, 탄소수가 6 ~ 30인 직쇄형, 분지형 및 환형 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택된 것일 수 있다. 실질적인 일 예로, 구리 전구체 용액에 함유되는 산은 올레산, 리신올레산, 스테아릭산, 히아드록시스테아릭산, 리놀레산, 아미노데카노익산, 하이드록시 데카노익산, 라우르산, 데케노익산, 운데케노익산, 팔리트올레산, 헥실데카노익산, 하이드록시팔미틱산, 하이드록시미리스트산, 하이드록시데카노익산, 팔미트올레산 및 미스리스올레산으로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 산을 포함할 수 있다. In preparing the copper nanoparticles, the acid contained in the copper precursor solution may be saturated or unsaturated acid, and one or two or more selected from linear, branched, and cyclic carbon atoms of 6 to 30 may be selected. As a practical example, the acid contained in the copper precursor solution may be oleic acid, lysineoleic acid, stearic acid, hydroxystearic acid, linoleic acid, aminodecanoic acid, hydroxy decanoic acid, lauric acid, dekenoic acid, undecanoic acid, And one or more acids selected from palitoleic acid, hexyldecanoic acid, hydroxypalmitic acid, hydroxymyritic acid, hydroxydecanoic acid, palmitoleic acid and misrisoleic acid.

이때, 구리 전구체 용액에 있어, 구리 전구체와 산과의 몰비율은 1(구리 전구체): 0.2 ~ 4 (산)일 수 있다. 구리 전구체 대비 산의 몰비는 표면 산화막 형성을 방지하며 캡핑을 완벽하게 이룰 수 있으면서도 산 및 아민이 캡핑된 입자의 형상으로 구리 나노 입자를 제조할 수 있는 비율이다. 즉, 전구체 대비 산의 몰비율이 0.2 미만이면 캡핑이 완벽하게 이루어지지 못하여 캡핑되지 못한 일부 구리가 산화 되는 현상이 발생하며, 몰비율이 4를 초과하면 캡핑물질이 모두 반응하지 못하고 캡핑 물질이 서로 엉켜서 캡핑된 입자의 형태로 회수를 하지 못하게 된다.At this time, in the copper precursor solution, the molar ratio between the copper precursor and the acid may be 1 (copper precursor): 0.2 to 4 (acid). The molar ratio of acid to copper precursor is a ratio that prevents the formation of the surface oxide layer and is capable of producing copper nanoparticles in the shape of particles capped with acid and amine while achieving perfect capping. In other words, if the molar ratio of the acid to the precursor is less than 0.2, the capping may not be performed perfectly, and some copper which is not capped may be oxidized. If the molar ratio exceeds 4, all of the capping materials may not react and the capping materials may mutually The entanglement prevents recovery in the form of capped particles.

구리 나노입자의 제조시, 구리 전구체 용액에 함유되는 아민은 산과 함께 캡핑제 역할을 수행함과 동시에 용매 역할을 수행할 수 있다. 캡핑제 및 용매로써의 아민은 포화 또는 불포화 산을 포함할 수 있으며, 탄소수가 6 ~ 30인 직쇄형, 분지형 및 환형 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택된 것일 수 있다. 실질적인 일 예로, 구리 전구체 용액에 함유되는 아민은 헥실 아민, 헵틸 아민, 옥틸 아민, 도데실 아민, 2-에틸헥실 아민, 1,3-디메틸-n-부틸 아민 및 1-아미노토리데칸으로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 산을 포함할 수 있다.In preparing the copper nanoparticles, the amine contained in the copper precursor solution may serve as a solvent while simultaneously serving as a capping agent together with an acid. The amine as a capping agent and solvent may comprise saturated or unsaturated acids, and may be selected from one or two or more of straight, branched and cyclic having 6 to 30 carbon atoms. In one practical example, the amine contained in the copper precursor solution is one from hexyl amine, heptyl amine, octyl amine, dodecyl amine, 2-ethylhexyl amine, 1,3-dimethyl-n-butyl amine and 1-aminotordecane It may comprise more than one acid selected.

이때, 구리 전구체 용액에서, 구리 전구체와 아민의 몰비율은 1(구리 전구체): 5 ~ 15 (아민)일 수 있다. 전구체 대비 아민의 몰비는 용매 및 캡핑제의 역할을 수행하며, 산과 함께 표면 산화막 형성이 방지된 캡핑막을 형성할 수 있는 비율이다.In this case, in the copper precursor solution, the molar ratio of the copper precursor and the amine may be 1 (copper precursor): 5 to 15 (amine). The molar ratio of the amine to the precursor serves as a solvent and a capping agent, and is a ratio capable of forming a capping film having a surface oxide film prevented with acid.

구리 나노입자의 제조시, 환원제는 하이드라진, 페닐하이드라진, 테트라부틸암모늄보로하이드라이드, 테트라메틸암모늄보로하이드라이드, 테트라에틸암모늄보로하이드라이드, 소듐포스페이트, 소듐보로하이드라이드 및 아스크로빅산에서 하나 또는 둘 이상을 선택된 물질을 포함할 수 있다. In the preparation of copper nanoparticles, the reducing agent is hydrazine, phenylhydrazine, tetrabutylammonium borohydride, tetramethylammonium borohydride, tetraethylammonium borohydride, sodium phosphate, sodium borohydride and ascrobic acid One or more selected from may include the selected material.

구리 나노입자의 제조시, 구리 전구체 용액은 100 내지 240℃, 바람직하게 140 내지 240℃의 온도로 가열 및 교반될 수 있으며, 구리 전구체가 가열된 상태(100 내지 240℃)에서 환원제가 투입될 수 있다.In preparing the copper nanoparticles, the copper precursor solution may be heated and stirred at a temperature of 100 to 240 ° C., preferably 140 to 240 ° C., and a reducing agent may be added while the copper precursor is heated (100 to 240 ° C.). have.

구리 나노입자의 제조시, 100 내지 240℃의 온도로 가온된 구리 전구체 용액 100 중량부에 대하여 80 ~ 200 중량부의 환원제가 투입될 수 있다. In preparing the copper nanoparticles, 80 to 200 parts by weight of a reducing agent may be added to 100 parts by weight of the copper precursor solution heated to a temperature of 100 to 240 ° C.

구리 전구체와 아민 및 산을 동시에 함유하는 구리 전구체 용액을 100 내지 240℃의 온도로 가온한 후, 환원제를 투입함으로써, 산 및 아민으로 캡핑된 구리 캡핑 입자를 나노 크기로 제조할 수 있으며, 균일한 구 형상의 구리 나노입자(캡핑된 구리 나노입자)를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 아민 및 산을 한꺼번에 투입하여 반응하는 반응으로 공정이 간편하며, 아민만으로 구리 나노입자를 캡핑하는 경우 우려되는 산화막 발생을 완벽하게 방지할 수 있어, 표면 산화막이 전혀 존재하지 않은 구리 나노 입자를 제조할 수 있다.
The copper precursor solution containing the copper precursor and the amine and the acid at the same time is heated to a temperature of 100 to 240 ℃, and then by adding a reducing agent, the copper capping particles capped with the acid and the amine can be prepared in nano size, uniform It is not only possible to manufacture spherical copper nanoparticles (capped copper nanoparticles), but also easy to process by adding amine and acid at a time and reacting them. Can be completely prevented, it is possible to produce a copper nanoparticles that do not have a surface oxide film at all.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크는 구리 나노 입자와 칼코젠화합물 입자의 분산매질을 형성하는 용매를 더 함유할 수 있다.Ink according to an embodiment of the present invention may further contain a solvent for forming a dispersion medium of copper nanoparticles and chalcogenide particles.

분산매질을 형성하는 용매는 입자상을 함유하며 도포 공정이 수행되는 통상의 잉크 조성물에 사용되는 용매이면 족하며, 일 예로, 용매는 무극성 용매, 폴리욜계 용매, 아민계 용매, 포스핀계 용매, 알코올계 용매 및 극성 용매중 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 함유할 수 있다. The solvent for forming the dispersion medium may be a solvent that is used in a conventional ink composition containing particulates and the coating process is carried out. For example, the solvent is a nonpolar solvent, a polyol solvent, an amine solvent, a phosphine solvent, an alcohol solvent. It may contain one or more solvents selected from solvents and polar solvents.

실질적인 일 예로, 폴리욜계 용매는 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 디에틸렌글리콜 에틸이서(diethylene glycol ethyl ether), 디에틸렌글리콜 부틸이서(diethylene glycol buthyl ether), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜(poly(ethylene glycol), Mw: 200~100,000), 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트(poly(ethylene glycol) diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 다이벤조네이트(poly(ethylene glycol) dibenzonate), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌글리콜(dipropylene glycol) 및 글리세롤(glycerol)로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 포함할 수 있다.As a practical example, the polyol solvent may be selected from the group consisting of diethylene glycol, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol buthyl ether, triethylene glycol, polyethyleneglycol poly (ethylene glycol) diacrylate, poly (ethylene glycol) dibenzonate, dipropylene glycol, poly (ethylene glycol) Dipropylene glycol, and glycerol. The solvent may be selected from one or more selected from the group consisting of dipropylene glycol and glycerol.

실질적인 일 예로, 아민계열 용매는 디에틸아민(diethyl amine), 트리에틸아민(triethylamine), 1,3-프로판디아민(1,3-propane diamine), 1,4-부탄디아민(1,4-butane diamine), 1,5-펜탄디아민(1,5-pentane diamine), 1,6-헥산디아민(1,6-hexane diamine), 1,7-헵탄디아민(1,7-heptane diamine), 1,8-옥탄디아민(octane diamine)을 포함하는 디에틸렌디아민 (diethylene diamine), 디에틸렌트리아민(diethylene triamine), 톨루엔 디아민(toluene diamine), m-페닐렌디아민(m-phenylenediamine), 디페닐메탄 디아민(diphenyl methane diamine), 헥사메틸렌 디아민(hexamethylene diamine), 트리에틸렌테트라아민(triethylene tetramine), 테트라에틸렌펜타아민(tetraethylenepentamine), 헥사메틸렌테트라아민(hexamethylene tetramine), 에탄올 아민(ethanolamine), 다이에탄올 아민 (diethanolamine) 및 트리에탄올아민(triethanolamine)으로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 포함할 수 있다.As a practical example, amine-based solvents include diethylamine, triethylamine, 1,3-propane diamine, 1,4-butane diamine, diamine, 1,5-pentane diamine, 1,6-hexane diamine, 1,7-heptane diamine, 1, Diethylene diamine, octane diamine, diethylene diamine, 8-octene diamine, diethylene triamine, toluene diamine, m-phenylenediamine, (diphenyl methane diamine), hexamethylene diamine, triethylene tetramine, tetraethylenepentamine, hexamethylene tetramine, ethanolamine, diethanolamine diethanolamine) and triethanolamine (triethanolamine). Can.

실질적인 일 예로, 포스핀계 용매는 트리옥틸포스핀 (trioctylphosphine) 및 트리옥틸포스핀옥사이드(trioctylphosphineoxide)으로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 포함할 수 있다.As a practical example, the phosphine solvent may include a solvent selected from one or two or more from trioctylphosphine and trioctylphosphineoxide.

실질적인 일 예로, 알코올계 용매는 메틸 셀로솔브(Methyl Cellosolve), 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve), 부틸 셀로솔브(Butyl Cellosolve) 및 1 내지 8의 탄소수를 가지는 알코올(Alcohol)로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 포함할 수 있다.As a practical example, the alcoholic solvent may be selected from one or more selected from methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, and alcohols having 1 to 8 carbon atoms Solvent.

실질적인 일 예로, 무극성 용매는 톨루엔(toluene), 클로로폼(chloroform), 클로로벤젠(chlorobenzene), 다이클로로벤젠(dichlorobenzene), 애니솔(anisole), 자일렌(xylene) 및 6 내지 14의 탄소수를 가지는 탄화수소계 용매로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 포함할 수 있다.As a practical example, the apolar solvent may be selected from the group consisting of toluene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, xylene, And may include one or more solvents selected from hydrocarbon-based solvents.

실질적인 일 예로, 극성 용매는 포름아마이드(formamide), 다이포름아마이드(diformamide), 아세토나이트릴(acetonitrile), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 다이메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide), 아세톤(acetone), α-터피네올(Terpineol), β-터피네올, 다이하이드로 터피네올(Dihydro-terpineol) 및 물로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 용매를 포함할 수 있다.As a practical example, the polar solvent may be selected from the group consisting of formamide, diformamide, acetonitrile, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, acetone, May include one or more solvents selected from the group consisting of terpineol,? -Terpineol, dihydro-terpineol and water.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크는 분산제 및 유기 바인더를 더 함유할 수 있다.The ink according to an embodiment of the present invention may further contain a dispersant and an organic binder.

분산제 및 유기 바이더는 입자상을 함유하며 도포 공정이 수행되는 통상의 잉크 조성물에 사용되는 분산제 및 유기 바인더이면 족하다. The dispersant and the organic binder contain a particulate phase, and the dispersant and the organic binder used in the conventional ink composition in which the coating process is performed are satisfactory.

일 예로, 분산제는 지방산염(비누), α-술포지방산 에스테르염(MES), 알킬벤젠술폰산염(ABS), 직쇄(直鎖) 알킬벤젠 술폰산염(LAS), 알킬황산염(AS), 알킬에테르황산에스테르염(AES) 및 알킬황산트리에탄올을 포함하는 저분자 음이온성 (anionic) 화합물; 지방산 에탄올 아미드, 폴리옥시에틸렌알킬에테르(AE), 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르(APE), 솔비톨 및 솔비탄을 포함하는 저분자 비(非)이온계 화합물; 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄클로라이드 및 알킬피리디늄클로라이드를 포함하는 저분자 양이온성(cationic) 화합물; 알킬카르복실베타인, 술포베타인 및 레시틴을 포함하는 저분자 양성계 화합물; 나프탈렌술폰산염의 포르말린 축합물, 폴리스티렌술폰산염, 폴리아크릴산염, 비닐화합물과 카르복실산계 단량체의 공중합체염, 카르복시메틸셀룰로오스 및 폴리비닐알콜을 포함하는 고분자 수계 분산제; 폴리아크릴산 부분 알킬 에스테르 및 폴리알킬렌폴리아민를 포함하는 고분자 비수계 분산제; 및 폴리에틸렌이민 및 아미노알킬메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 고분자 양이온계 분산제;에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 포함할 수 있다. For example, the dispersant may be selected from the group consisting of fatty acid salts (soaps), alpha -sulfo fatty acid ester salts (MES), alkylbenzenesulfonic acid salts (ABS), linear (straight chain) alkylbenzenesulfonic acid salts (LAS) Low molecular weight anionic compounds including sulfuric acid ester salts (AES) and alkyl sulfuric acid triethanol; Low molecular weight non-ionic compounds including fatty acid ethanol amides, polyoxyethylene alkyl ethers (AE), polyoxyethylene alkyl phenyl ethers (APE), sorbitol and sorbitan; Low molecular weight cationic compounds including alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium chlorides and alkylpyridinium chlorides; Low molecular weight positively charged compounds including alkylcarboxybetaines, sulfobetaine, and lecithin; A polymeric water-based dispersant including a formalin condensate of a naphthalene sulfonate, a polystyrene sulfonate, a polyacrylate, a copolymer salt of a vinyl compound and a carboxylic acid monomer, carboxymethylcellulose, and polyvinyl alcohol; Polymeric non-aqueous dispersing agent comprising a polyacrylic acid partial alkyl ester and a polyalkylene polyamine; And a polymeric cationic dispersing agent comprising a polyethyleneimine and an aminoalkyl methacrylate copolymer.

비 한정적인 일 예로, 분산제는 상용제품일 수 있으며, 구체적인 일 예로, EFKA4008, EFKA4009, EFKA4010, EFKA4015, EFKA4046, EFKA4047, EFKA4060, EFKA4080, EFKA7462, EFKA4020, EFKA4050, EFKA4055, EFKA4400, EFKA4401, EFKA4402, EFKA4403, EFKA4300, EFKA4330, EFKA4340, EFKA6220, EFKA6225, EFKA6700, EFKA6780, EFKA6782, EFKA8503(EFKA ADDITIVES B. V. 제품), TEXAPHOR-UV21, TEXAPHOR-UV61(코그니스 재팬 가부시키가이샤 제품), DisperBYK101, DisperBYK102, DisperBYK106, DisperBYK108, DisperBYK111, DisperBYK116, DisperBYK130, DisperBYK140, DisperBYK142, DisperBYK145, DisperBYK161, DisperBYK162, DisperBYK163, DisperBYK164, DisperBYK166, DisperBYK167, DisperBYK168, DisperBYK170, DisperBYK171, DisperBYK174, DisperBYK180, DisperBYK182, DisperBYK192, DisperBYK193, DisperBYK2000, DisperBYK2001, DisperBYK2020, DisperBYK2025, DisperBYK2050, DisperBYK2070, DisperBYK2155, DisperBYK2164, BYK220S, BYK300, BYK306, BYK320, BYK322, BYK325, BYK330, BYK340, BYK350, BYK377, BYK378, BYK380N, BYK410, BYK425, BYK430(빅케미 재팬 가부시키가이샤 제품), FTX-207S, FTX-212P, FTX-220P, FTX-220S, FTX-228P, FTX-710LL, FTX-750LL, 프터전트(ftergent) 212P, 프터전트220P, 프터전트222F, 프터전트228P, 프터전트245F, 프터전트245P, 프터전트250, 프터전트251, 프터전트710FM, 프터전트730FM, 프터전트730LL, 프터전트730LS, 프터전트750DM, 프터전트750FM(가부시키가이샤 네오스 제품), 메가팩(MEGAFACE)F-477, 메가팩480SF 또는 메가팩F-482(DIC 가부시키가이샤 제품)을 사용할 수 있다.As a non-limiting example, the dispersing agent may be a commercial product, and specific examples include EFKA4008, EFKA4009, EFKA4010, EFKA4015, EFKA4046, EFKA4047, EFKA4060, EFKA4080, EFKA7462, EFKA4020, EFKA4050, EFKA4055, EFKA4400, EFKA4401, EFKA4402, EFKA4403, DisperBYK101, DisperBYK102, DisperBYK106, DisperBYK108, DisperBYK111 (manufactured by EFKA ADDITIVES BV), TEXAPHOR-UV21 and TEXAPHOR-UV61 (produced by Cognis Japan K.K.), EFKA4300, EFKA4300, EFKA4340, EFKA6220, EFKA6225, EFKA6700, EFKA6780, EFKA6782, EFKA6782, , DisperBYK116, DisperBYK130, DisperBYK140, DisperBYK142, DisperBYK145, DisperBYK161, DisperBYK162, DisperBYK163, DisperBYK164, DisperBYK166, DisperBYK167, DisperBYK168, DisperBYK170, DisperBYK171, DisperBYK174, DisperBYK180, DisperBYK182, DisperBYK192, DisperBYK193, DisperBYK2000, DisperBYK2001, DisperBYK2020, DisperBYK2025, DisperBYK2050, DisperBYK2070 , DisperBYK2155, DisperBYK2164, BYK220S, BYK300, BYK306, BYK320, BYK322, BYK325, BYK330, BYK340, BYK350, BYK377, BYK378 , BYK380N, BYK410, BYK425, and BYK430 (manufactured by Big Chemical Japan K.K.), FTX-207S, FTX-212P, FTX-220P, FTX-220S, FTX-228P, FTX-710LL, FTX- ftergent) 212P, printer 220P, printer 222F, printer 228P, printer 245F, printer 245P, printer 250, printer 251, printer 710FM, printer 730FM, MEGAFACE F-477, Megapack 480SF, or Megapack F-482 (manufactured by DIC Corporation), manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., ) Can be used.

일 예로, 유기 바인더는 폴리비닐 알콜(PVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화 비닐리덴(PVDF), 자기 가교성 아크릴수지 에멀전, 하이드록시 에틸 셀룰로스(HEC), 카르복시메틸셀룰로스(CMC), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), C1-10 알킬(메타)아크릴레이트와 불포화 카르복실산의 공중합체, 니트로셀롤로오스(nitrocellulose), 젤라틴(gelatine), 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral), 틴소톤(Thixoton), 스타치(starch), 폴리에테르-폴리올, 아민기가 말단처리되어 있는 폴리스티렌(PS-NH2), 하이드록시셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(ethylhydroxyethylcellulose), 폴리에틸렌옥사이드, 폴리우레탄, 카르복실기를 포함하는 수지, 페놀성 수지, 에틸셀룰로오스와 페놀성 수지의 혼합물, 에스터 중합체, 메타크릴레이트 중합체, 에틸렌성 불포화기를 갖는 공중합체, 에틸셀룰로스계, 아크릴레이트계 및 에폭시수지계에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질을 포함할 수 있다.For example, the organic binder may be selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinylidene fluoride (PVDF), self- crosslinkable acrylic resin emulsion, hydroxyethyl cellulose HEC), carboxymethylcellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR), copolymers of C1-10 alkyl (meth) acrylate and unsaturated carboxylic acid, nitrocellulose, gelatin, Polyvinyl butyral, thixoton, starch, polyether-polyol, polystyrene (PS-NH2) end-treated with amine groups, hydroxy cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, ethyl cellulose, ethyl A resin containing a carboxyl group, a phenolic resin, a mixture of ethylcellulose and a phenolic resin, an ester polymer, a methacrylic resin, In the methacrylate polymer, ethylenic copolymer having unsaturated groups, ethyl cellulose, an acrylate and an epoxy resin may comprise a material that is selected more than one or two.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크에 있어서, 제조하고자 하는 광활성층이 CIGS(Cu-In-Ga-Se 또는 Cu-In-Ga-S), CIGSS(Cu-In-Ga-Se-S), CZTS(Cu-Zn-Sn-Se 또는 Cu-Zn-Sn-S) 또는 CZTSS(Cu-Zn-Sn-Se-S)인 경우, 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소(칼코젠화합물에 함유되는 12족 내지 14족의 원소): 구리의 몰비가 1 : 0.7 내지 1.2가 되도록 구리 나노입자 및 칼코젠화합물 입자를 함유할 수 있다.In the ink according to an embodiment of the present invention, the photoactive layer to be prepared is CIGS (Cu-In-Ga-Se or Cu-In-Ga-S), CIGSS (Cu-In-Ga-Se-S), In the case of CZTS (Cu-Zn-Sn-Se or Cu-Zn-Sn-S) or CZTSS (Cu-Zn-Sn-Se-S), one or more elements selected from group 12 to 14 (chalcogen compounds Element contained in Groups 12 to 14): copper nanoparticles and chalcogenide particles may be contained so that the molar ratio of copper is 1: 0.7 to 1.2.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크는 구리 나노입자 및 칼코젠화합물 입자를 포함하는 입자상 100 중량부에 대해 200 내지 900 중량부의 용매를 함유할 수 있다. An ink according to an embodiment of the present invention may contain 200 to 900 parts by weight of a solvent based on 100 parts by weight of a particulate including copper nanoparticles and chalcogenide particles.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크에 있어, 잉크가 분산제 및 유기 바인더를 더 함유하는 경우, 구리 나노입자 및 칼코젠화합물 입자를 포함하는 입자상 100 중량부에 대해 0.5 내지 10 중량부의 분산제 및 0.5 내지 10 중량부의 유기 바인더를 함유할 수 있다.In the ink according to an embodiment of the present invention, when the ink further contains a dispersant and an organic binder, 0.5 to 10 parts by weight of the dispersant and 0.5 to 10 parts by weight of particulates including the copper nanoparticles and the chalcogenide particles It can contain 10 parts by weight of the organic binder.

상술한 일 실시예에 따른 구리 나노입자 및 칼코젠화합물 입자를 포함하는 입자상을 기준으로 한 용매, 선택적으로 분산제 및 유기 바인더의 함량은 도포 공정이 원활히 수행되면서도 막의 형상을 유지하는 기계적 강도, 잉크가 도포되는 기판과의 접착력, 건조 및 열처리시 분해되어 제거되는 유기물에 의한 막질 저하를 방지할 수 있는 함량이다.Contents of the solvent, optionally a dispersant, and an organic binder based on the particulate phase including the copper nanoparticles and the chalcogenide particles according to the above-described embodiments may be used to maintain the shape of the film while the coating process is performed smoothly. Adhesion with the substrate to be applied, the content that can prevent the degradation of the film quality by the organic material that is decomposed and removed during drying and heat treatment.

이하, 상술한 잉크를 이용한 태양전지 광활성층의 제조방법을 상술한다.Hereinafter, a method for producing the solar cell photoactive layer using the ink described above will be described in detail.

본 발명에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법은 a) 구리 나노 입자;와 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물 입자를 함유하는 상술한 잉크를 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 단계; 및 b) 상기 도포막을 열처리하여 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 다원 칼코젠화합물 막을 제조하는 단계를 포함한다.Method for producing a photovoltaic cell active layer according to the present invention comprises a) a coating film is formed by applying the above-described ink containing a) copper nanoparticles; and chalcogenide particles of one or more elements selected from group 12 to 14 Doing; And b) subjecting the coating film to heat treatment to produce a polyvalent chalcogen compound film of copper and one or more elements selected from group 12 to group 14.

통상적인 화합물 반도체(CIG(S,Se)) 또는 CZT(S,Se)) 기반 광활성층은 다원화합물이기 때문에 제조공정이 매우 까다롭다. 물리적인 박막 제조방법으로는 진공증발법(Evaporation), 스퍼터링-셀렌화법(Sputtering + Selenization), 화학적인 박막 제조방법으로는 전착법(Electrodeposition)이 있고, 각 방법에 있어서 원료의 종류에 따라 다양한 제조방법이 사용되고 있다.Since the conventional compound semiconductor (CIG (S, Se)) or CZT (S, Se) -based photoactive layer is a multi-component compound, the manufacturing process is very difficult. Electrodeposition is one of the physical thin film manufacturing methods such as evaporation, sputtering and selenization. Chemical thin film manufacturing methods include electrodeposition. In each method, various manufacturing processes Method is being used.

그러나, 본 발명의 제조방법은 고가이며 취급이 어려운 기상의 유기 금속화합물 또는 고가의 진공 장비를 사용하지 않으며, 다층 증착과 같이 고도의 복잡한 공정이 불필요하다. 즉, 본 발명의 제조방법은 구리 나노입자와 칼코젠화합물 입자를 함유하는 잉크를 도포하고, 도포막을 열처리하는 극히 간단하고 안전하며 용이한 공정을 통해 양질의 다원 칼코젠화합물(광활성층)을 제조할 수 있다. However, the production method of the present invention does not use gaseous organometallic compounds or expensive vacuum equipment which are expensive and difficult to handle, and a highly complicated process such as multilayer deposition is unnecessary. In other words, the manufacturing method of the present invention is a high-quality multi-factor chalcogenide compound (photoactive layer) by applying an ink containing copper nanoparticles and chalcogenide particles and heat-treating the coating film very simple, safe and easy process can do.

또한, 본 발명의 제조방법은 상술한 잉크를 이용하여 광활성층을 제조함으로써, 태양전지 부도체 기판으로 통상적으로 사용되는 유기 기판의 기계적 강도가 유지되는 550℃ 이하의 공정 허용 온도 내의 온도에서 단일상의 다원 칼코젠 화합물로 이루어진 광활성층을 제조할 수 있으며, 균일도가 우수하고 치밀한 미세 구조를 가지며, 마이크로미터 오더(order)크기를 갖는 조대 결정립으로 이루어진 광활성층을 제조할 수 있는 장점이 있다.In addition, the manufacturing method of the present invention, by producing a photoactive layer using the above-described ink, the polyphase of a single phase at a temperature within a process tolerance temperature of 550 ℃ or less in which the mechanical strength of an organic substrate commonly used as a solar cell insulator substrate is maintained. A photoactive layer made of a chalcogenide compound may be prepared, and has an excellent uniformity, a fine microstructure, and an advantage of manufacturing a photoactive layer made of coarse grains having a micrometer order size.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 잉크가 도포되는 기판은 태양전지 분야에서 통상적으로 사용되는 부도체 기재에, 태양전지 분야에서 통상적으로 사용되는 후면 전극이 적층된, 적층 기판을 포함할 수 있다. 부도체 기판의 일 예로, 유리기판, 소다석회유리기판(soda-lime glass), 세라믹기판 또는 반도체기판을 들 수 있다. 부도체 기판에 형성된 후면 전극의 일 예로, 몰리브덴(Mo) 층을 들 수 있다.In the method of manufacturing the photoactive layer of the solar cell according to an embodiment of the present invention, the substrate to which the ink is applied may be a non-conductive substrate commonly used in the field of solar cells, And may include a laminated substrate. Examples of the non-conductive substrate include a glass substrate, a soda-lime glass substrate, a ceramic substrate, and a semiconductor substrate. As an example of the back electrode formed on the non-conductive substrate, a molybdenum (Mo) layer can be mentioned.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 잉크의 도포는 스핀코팅, 바코팅, 딥코팅, 드랍 캐스팅, 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 미세 접촉 프린팅(micro-contact printing), 임프린팅(imprinting), 그라비아 프린팅(gravure printing), 그라비아-옵셋 프린팅(gravure-offset printing), 플렉소 프린팅 (Flexography printing) 및 스크린 프린팅(screen printing)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 방법으로 수행될 수 있다.In the method of manufacturing the photoactive layer of the solar cell according to an embodiment of the present invention, the application of the ink may be carried out by a method such as spin coating, bar coating, dip coating, drop casting, ink-jet printing, micro- printing, imprinting, gravure printing, gravure-offset printing, flexography printing and screen printing in one or more selected ways. .

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, a) 단계 후 및 b) 단계 전, 도포막을 건조하는 단계가 더 수행될 수 있다. 건조단계는 도포막에 함유된 액상을 휘발 제거하기 위한 것으로, 잉크의 도포에 의한 막(film)을 형성하는 분야에서 통상적으로 사용하는 건조 방법이면 사용 가능하다. 비한정적인 일 예로, 도포막의 건조는 공기중 60 내지 90℃에서 수행될 수 있다.In the method for manufacturing the solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, a step of drying the coating film may be further performed after the steps a) and b). The drying step is for volatilizing and removing the liquid phase contained in the coating film and can be used as long as it is a drying method usually used in the field of forming a film by application of ink. As a non-limiting example, drying of the coating film can be carried out at 60 to 90 ° C in air.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 기판상 잉크가 도포되어 형성된 도포막의 열처리는 400 내지 550℃, 바람직하게, 500 내지 530℃에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing the solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, the heat treatment of the coating film formed by applying ink on the substrate may be performed at 400 to 550 ° C, preferably 500 to 530 ° C.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 도포된 도포막의 열처리에 의해, 막의 치밀화, 결정성장 및 단일한 다원 칼코젠화합물로의 상전이가 이루어진다. 즉, 도포막의 열처리에 의해 구리와 구리를 제외한 제조하고자 하는 광활성층을 구성하는 원소들을 함유하는 칼코젠화합물간의 반응에 의해, 목적하는 다원 칼코젠화합물의 단일상으로 상전이가 이루어진다.In the method of manufacturing the solar cell photoactive layer according to an embodiment of the present invention, densification of the film, crystal growth, and phase transition to a single polychalcogen compound are performed by heat treatment of the applied coating film. That is, the phase transformation of the desired polychalcogen compound into a single phase is carried out by the reaction between the chalcogen compound containing the elements constituting the photoactive layer to be produced excluding copper and copper by the heat treatment of the coating film.

상술한 바와 같이, 상전이에 의해 순수한 단일한 상(phase)의 다원 칼코젠화합물이 형성되면서, 550℃ 이하의 열처리 온도에서도 평균 결정립 크기가 마이크로미터 오더, 실질적으로 1 내지 5μm인 다원 칼코젠화합물이 제조될 수 있다. As described above, the pure polyphase chalcogenide of pure single phase is formed by the phase transition, and the polycrystalline chalcogenide having an average grain size of micrometer order and substantially 1 to 5 μm even at a heat treatment temperature of 550 ° C. or lower is obtained. Can be prepared.

본 발명에 따른 제조방법에 있어, 도포막의 열처리는 칼코젠 분위기에서 수행될 수 있다. 칼코젠 분위기는 황(S), 셀레늄(Se) 또는 이들의 혼합 기체가 존재하는 분위기를 포함한다.In the manufacturing method according to the present invention, the heat treatment of the coating film can be performed in a chalcogen atmosphere. The chalcogen atmosphere includes an atmosphere in which sulfur (S), selenium (Se), or a mixed gas thereof exists.

상세하게, 도포막의 열처리는 칼코젠 함유 기체를 공급하거나, 칼코젠 분말을 도포막과 함께 열처리하여 칼코젠 분말을 칼코젠 기체의 소스(source)로 사용할 수 있다.In detail, the heat treatment of the coating film can be performed by supplying a chalcogen-containing gas or by heat-treating the chalcogen powder together with the coating film and using the chalcogen powder as a source of chalcogen gas.

보다 상세하게, 도포막의 열처리는 칼코젠 분위기는 황(S), 셀레늄(Se) 또는 이들의 혼합 기체가 존재하는 분위기를 포함하며, 칼코젠 기체 분위기는 H2S 또는 H2Se와 같이 칼코젠 원소(S, Se)를 함유하는 기체의 공급하거나, 칼코젠 원소 (S, Se)를 휘발시킨 후 공급하거나, 또는 칼코젠 원소의 분말상인 칼코젠 분말을 도포막과 함께 열처리하여 칼코젠 분말을 칼코젠 기체의 소스(source)로 사용하여 형성될 수 있다.More specifically, the heat treatment of the coating film, the chalcogen atmosphere includes an atmosphere in which sulfur (S), selenium (Se) or a mixture thereof is present, and the chalcogen gas atmosphere is a chalcogen, such as H 2 S or H 2 Se. Supplying a gas containing elements (S, Se), or supplying after chalcogen element (S, Se) is volatilized, or the chalcogen powder by heat-treating the chalcogen powder, which is a powder of chalcogen element, with a coating film It can be formed using as a source of chalcogen gas.

실질적인 일 예로, 칼코젠 기체를 공급하는 경우 5 내지 300 sccm의 유량으로 H2S, H2Se, 칼코젠 원소 (S, Se) 증기 또는, 이들의 혼합 가스를 포함하는 칼코젠 함유 가스를 공급할 수 있다.As a practical example, when supplying chalcogen gas, a chalcogen-containing gas containing H 2 S, H 2 Se, chalcogen element (S, Se) vapor or a mixed gas thereof is supplied at a flow rate of 5 to 300 sccm .

실질적인 일 예로, 도포막의 열처리가 이루어지는 챔버 내에서, S분말, Se분말 또는 이들의 혼합분말을 포함하는 칼코젠 분말 자체를 기화시켜 칼코젠 분위기를 조성하는 경우, 칼코젠 분말이 가열되는 온도는 열처리되는 도포막의 온도와 동일할 수 있으며, 서로 상이할 수 있다. As a practical example, in the case where the chalcogen powder itself containing the S powder, the Se powder, or the mixed powder thereof is vaporized to form a chalcogen atmosphere in the chamber in which the heat treatment of the coating film is performed, And may be different from each other.

상세하게, 칼코젠 분말을 칼코젠 기체 소스로 이용하는 경우, 칼코젠 분말은 80 내지 250 ℃로 가열될 수 있다.Specifically, when chalcogen powder is used as a chalcogen gas source, the chalcogen powder can be heated to 80 to 250 캜.

칼코젠 분말을 켈코젠 기체 소스로 이용하는 경우, 열처리 장치 내 칼코젠 분말은 도포막이 위치하는 영역과 상이한 영역에 놓일 수 있다. 이때, 열처리는 유체의 유동이 가능한 단일한 열처리 공간 내에 서로 독립적으로 둘 이상의 유니폼 존을 형성할 수 있도록 발열체 및 컨트롤러가 구비된 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 단일한 유니폼 존을 형성하는 통상의 열처리 장치 내에서 칼코젠 분말이 놓이는 위치를 조절하여 칼코젠 분말의 가열 온도가 조절될 수 있다.When the chalcogen powder is used as a source of kelogen gas, the chalcogen powder in the heat treatment apparatus can be placed in a region different from the region where the coating film is located. At this time, the heat treatment can be performed using an apparatus equipped with a heating element and a controller so that two or more uniform zones can be independently formed in a single heat treatment space capable of flowing the fluid, The heating temperature of the chalcogen powder can be controlled by controlling the position of the chalcogen powder in the heat treatment apparatus.

도포막의 열처리는 어떠한 압력에서 수행되어도 무방하나, 비 한정적인 일 예로, 진공 내지 대기압에서 열처리가 수행될 수 있다. The heat treatment of the coating film may be carried out at any pressure, but in a non-limiting example, the heat treatment may be performed at a vacuum or an atmospheric pressure.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광활성층의 제조방법에 있어, 다원 칼코젠화합물은 CuInkGa1-kSelS1-l일(0≤k≤1인 실수, 0≤l≤1인 실수)를 포함할 수 있으며, Cu2ZnmSn2-m(SenS1-n)4(0≤m≤2인 실수, 0≤n≤1인 실수)를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a photovoltaic active layer of a solar cell according to an embodiment of the present invention, the plural chalcogenide is CuIn k Ga 1-k Se l S 1-l (0 ≦ k1 real, 0 ≦ l ≦ 1 Real number) and Cu 2 Zn m Sn 2-m (Se n S 1-n ) 4 (real number 0 ≦ m ≦ 2, real number 0 ≦ n1 ).

일 예로, Cu 나노입자;와 (InxGa1-x)2(SeyS1-y)3(x는 0 ≤ x ≤1인 실수, y는 0 ≤ y ≤1인 실수)의 칼코젠화합물 입자;를 함유하는 잉크를 이용하여, CuInkGa1-kSelS1-l일(0≤k≤1인 실수, 0≤l≤1인 실수)의 단일상의 다원 칼코젠화합물을 제조할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 잉크에 함유되는 In 및 Ga(칼코젠화합물 입자의 In 및 Ga) : Cu(구리 입자의 Cu)의 몰비는 1 : 0.7 내지 1.2일 수 있다.For example, Cu nanoparticles; and chalcogens of (In x Ga 1-x ) 2 (Se y S 1-y ) 3 (where x is a real number of 0 ≦ x ≦ 1 and y is a real number of 0 ≦ y ≦ 1). Using a ink containing compound particles, to prepare a multi-phase chalcogenide compound of CuIn k Ga 1-k Se l S 1-l work (real number 0 ≦ k1 , real number 0 ≦ l1 ) can do. In this case, as described above, the molar ratio of In and Ga (In and Ga of chalcogenide particles) to Cu (Cu of copper particles) contained in the ink may be 1: 0.7 to 1.2.

일 예로, Cu 나노입자;와 In2Se3 칼코젠화합물 입자를 함유하는 잉크를 이용하여 CuInSe2인 단일상의 다원 칼코젠화합물을 제조할 수 있다.As an example, a single-phase multi-phase chalcogenide of CuInSe 2 may be prepared using an ink containing Cu nanoparticles and In 2 Se 3 chalcogenide particles.

일 예로, Cu 나노입자;와 In2Se3 칼코젠화합물 입자 및 Ga2S3 칼코젠화합물 입자를 함유하는 잉크를 이용하여 CuInkGa1-kSelS1-l일(0≤k≤1인 실수, 0≤l≤1인 실수)인 단일상의 다원 칼코젠화합물을 제조할 수 있다. 이때, 잉크에 함유되는 In 및 Ga(칼코젠화합물 입자의 In 및 Ga) : Cu(구리 입자의 Cu)의 몰비는 1 : 0.7 내지 1.2일 수 있으며, In : Ga의 몰비는 제조하고자 하는 다원 칼코젠화합물의 In : Ga의 몰비(k:1-k)에 따를 수 있다.For example, CuIn k Ga 1-k Se l S 1-l day (0 ≦ k ≦) using an ink containing Cu nanoparticles, In 2 Se 3 chalcogenide particles, and Ga 2 S 3 chalcogenide particles It is possible to produce a single-phase, multi-element chalcogen compound having a real number of 1 and a real number of 0 ≦ l ≦ 1). In this case, the molar ratio of In and Ga (In and Ga of the chalcogenide particles): Cu (Cu of copper particles) contained in the ink may be 1: 0.7 to 1.2, and the molar ratio of In: Ga is a multi-purpose knife to be prepared. It may be based on the molar ratio (k: 1-k) of In: Ga of the cogen compound.

일 예로, Cu 나노입자;와 ZnSySe1-y 칼코젠화합물 입자(y는 0 ≤ y ≤1인 실수) 및 SnSySe1-y 칼코젠화합물 입자(y는 0 ≤ y ≤1인 실수)를 함유하는 잉크를 이용하여 Cu2ZnmSn2-m(SenS1-n)4(0≤m≤2인 실수, 0≤n≤1인 실수)인 단일상의 다원 칼코젠화합물을 제조할 수 있다. 이때, 잉크에 함유되는 Zn 및 Sn(칼코젠화합물 입자의 Zn 및 Sn) : Cu(구리 입자의 Cu)의 몰비는 1 : 0.7 내지 1.2일 수 있으며, Zn : Sn의 몰비는 제조하고자 하는 다원 칼코젠화합물의 Zn : Sn의 몰비(m:2-m)에 따를 수 있다.For example, Cu nanoparticles; ZnS y Se 1-y chalcogenide particles (y is 0 ≤ y ≤ 1 real) and SnS y Se 1-y chalcogenide particles (y is 0 ≤ y ≤ 1 ) Is used to prepare a single-phase polychalcogen compound of Cu 2 Zn m Sn 2-m (Se n S 1-n ) 4 (real number 0 ≦ m ≦ 2, real number 0 ≦ n1 ). It can manufacture. At this time, the molar ratio of Zn and Sn (Zn and Sn of chalcogen compound particles): Cu (Cu of copper particles) contained in the ink may be 1: 0.7 to 1.2, and the molar ratio of Zn: The molar ratio of Zn: Sn of the zeolite compound (m: 2-m) can be used.

본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 광활성층을 포함한다.The present invention includes a photoactive layer produced by the above-described manufacturing method.

본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 광활성층이 구비된 태양전지를 포함한다.The present invention includes a solar cell provided with a photoactive layer manufactured by the above-described manufacturing method.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 기판(하부전극이 형성된 기판) 상부에 형성된 상술한 광활성층; 광활성층 상부에 형성된 버퍼층; 버퍼층 상부에 형성된 윈도우층; 상기 윈도우층 상부에 형성된 그리드 전극;을 포함할 수 있다.A solar cell according to an embodiment of the present invention includes the above-described photoactive layer formed on a substrate (substrate on which a lower electrode is formed); A buffer layer formed on the photoactive layer; A window layer formed on the buffer layer; And a grid electrode formed on the window layer.

버퍼층은 제1도전형 반도체(일 예로, CIGS의 경우 p-type)인 광활성층과 제2도전형 반도체인 윈도우층(일 예로, ZnO 박막의 경우, n-type)간의 p-n 접합시, 두 층간의 격자 상수 및 밴드갭 에너지 차이를 완화시키기 위해, 통상적인 화합물 반도체 기반 태양전지에서 사용되는 버퍼층이면 사용가능하다. 일 예로, 버퍼층은 CdS 박막일 수 있다. When the pn junction between the photoactive layer of the first conductivity type semiconductor (for example, p-type in the case of CIGS) and the window layer of the second conductivity type semiconductor (for example, n-type in the case of ZnO thin film) A buffer layer used in a conventional compound semiconductor-based solar cell may be used in order to alleviate the lattice constant and the band gap energy difference of the buffer layer. As an example, the buffer layer may be a CdS thin film.

윈도우층은 광활성층과 상보적인 반도체 특성을 갖는 층으로, 광활성층과 p-n 접합을 이룰 수 있는 통상적인 화합물 반도체 기반 태양전지에서 사용되는 윈도우층이면 사용가능하다. 일 예로, 윈도우층은 ZnO 박막일 수 있다.The window layer is a layer having a semiconductor characteristic complementary to the photoactive layer and can be used as a window layer used in a conventional compound semiconductor-based solar cell capable of forming a p-n junction with the photoactive layer. For example, the window layer may be a ZnO thin film.

그리드전극은 태양전지 표면에서의 전류를 수집하기 위한 것으로, 핑거전극 및 버스바 전극을 포함할 수 있으며, 통상적인 화합물 반도체 기반 태양전지에서 사용되는 전면 전극 구조 및 물질이면 사용가능하다. 일 예로, 그리드 전극은 어골 구조를 가질 수 있으며, Al 또는 Ni/Al 재질일 수 있다.The grid electrode is for collecting current on the surface of the solar cell and may include a finger electrode and a bus bar electrode, and can be used as a front electrode structure and a material used in a conventional compound semiconductor-based solar cell. In one example, the grid electrode may have a fulcrum structure and may be made of Al or a Ni / Al material.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 그리드 전극 상부에 형성된 반사방지막 더 포함할 수 있으며, 통상적인 화합물 반도체 기반 태양전지에서 사용되는 반사방지막이면 사용 가능하다. 일 예로, 반사방지막은 실리콘산화물막일 수 있다.
The solar cell according to an embodiment of the present invention may further include an antireflection film formed on the grid electrode, and may be used as an antireflection film used in a conventional compound semiconductor based solar cell. In one example, the antireflection film may be a silicon oxide film.

이하, 실 제조예를 기반으로 본 발명을 상술하나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 하기의 제조예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on practical examples. It is to be understood that the same is by way of example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made from this disclosure.

(제조예 1)(Production Example 1)

Cu 나노입자를 합성하기 위해 플라스크에 73.63 g의 옥틸아민(Octylamine)과 25.1 g의 올레익산(oleic acid)을 혼합한 후, 10.38g의 Cu 아세테이트(Cu acetate)를 첨가하여 구리전구체용액을 제조하였다. 질소 가스를 이용하여 불활성 분위기를 만든 후, 150℃로 구리전구체용액을 승온시키고 87.4g의 페닐히드라진(phenylhydrazine)를 첨가하여 구리 이온의 환원반응을 유도하여 구리 나노입자를 합성하였다. 이후, 합성된 구리 나노입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다. In order to synthesize Cu nanoparticles, 73.63 g of octylamine and 25.1 g of oleic acid were mixed in a flask, and 10.38 g of Cu acetate was added to prepare a copper precursor solution. . After making an inert atmosphere using nitrogen gas, the copper precursor solution was heated to 150 ° C., and 87.4 g of phenylhydrazine was added to induce a reduction reaction of copper ions to synthesize copper nanoparticles. Thereafter, the synthesized copper nanoparticles were separated by centrifugation and washed with toluene.

칼코젠화합물 입자를 합성하기 위해, 플라스크에 80 ml의 옥틸아민(Octylamine)을 넣고 플라스크 온도를 60℃로 고정하였다. 이후, 플라스크에 In(acac)3(acac=acetylacetonate, pentane-2,4-dione) 8 mmol 및 Se 분말 12 mmol을 첨가한 후 290℃로 온도를 올리고 1시간 동안 290℃로 유지하여 In2Se3 입자를 합성하였다. 이후, 합성된 칼코젠화합물 입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다.In order to synthesize chalcogenide particles, 80 ml of octylamine was added to the flask and the flask temperature was fixed at 60 ° C. Then, the flask In (acac) 3 (acac = acetylacetonate, pentane-2,4-dione) 8 mmol and followed by the addition of 12 mmol Se powder, the temperature was increased to 290 ℃ maintained at 290 ℃ for 1 hour to In 2 Se 3 particles were synthesized. Thereafter, the synthesized chalcogen compound particles were separated by centrifugation and washed with toluene.

제조된 Cu 나노입자와 In2Se3 입자를 Cu : In의 몰비가 1:1이 되도록 톨루엔에 첨가하였다. 이때, Cu 나노입자 및 In2Se3 입자를 합한 입자상 100 중량부를 기준으로 톨루엔의 양은 400 중량부였다. 톨루엔에 입자상을 투입한 후, 균질한 혼합을 위해 20 Hz의 조건에서 60분 동안 볼 밀링을 수행하여 잉크를 제조하였다. The prepared Cu nanoparticles and In 2 Se 3 particles were added to toluene so that the molar ratio of Cu: In is 1: 1. At this time, the amount of toluene was 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the combined particulate particles of Cu nanoparticles and In 2 Se 3 particles. After the particulate phase was added to toluene, ball milling was performed for 60 minutes at 20 Hz for homogeneous mixing to prepare an ink.

Mo 전극이 증착된 소다라임 유리 기판상에 제조한 잉크를 바 코팅하고, 80 ℃에서 건조한 후, Se 분말을 230 ℃로 가열하며 잉크가 도포된 유리 기판을 530℃ 온도에서 열처리하여 CuInSe2 박막인 광활성층을 제조하였다. 이때 열처리 챔버내 압력은 10-5torr이었다.
After the Mo electrode is deposited soda and a bar coating ink prepared in the lime glass substrate, and dried at 80 ℃, heating the Se powder in 230 ℃ and the CuInSe 2 thin film by heating the glass substrate on which the ink is applied at 530 ℃ temperature Photoactive layer was prepared. The pressure in the heat treatment chamber was 10 -5 torr.

(제조예 2)(Production Example 2)

Cu 나노입자를 합성하기 위해 플라스크에 73.63 g의 옥틸아민(Octylamine)과 25.1 g의 올레익산(oleic acid)을 혼합한 후, 10.38g의 Cu 아세테이트(Cu acetate)를 첨가하여 구리전구체용액을 제조하였다. 질소 가스를 이용하여 불활성 분위기를 만든 후, 150℃로 구리전구체용액을 승온시키고 87.4g의 페닐히드라진(phenylhydrazine)를 첨가하여 구리 이온의 환원반응을 유도하여 구리 나노입자를 합성하였다. 이후, 합성된 구리 나노입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다. In order to synthesize Cu nanoparticles, 73.63 g of octylamine and 25.1 g of oleic acid were mixed in a flask, and 10.38 g of Cu acetate was added to prepare a copper precursor solution. . After making an inert atmosphere using nitrogen gas, the copper precursor solution was heated to 150 ° C., and 87.4 g of phenylhydrazine was added to induce a reduction reaction of copper ions to synthesize copper nanoparticles. Thereafter, the synthesized copper nanoparticles were separated by centrifugation and washed with toluene.

In2Se3 칼코젠화합물 입자를 합성하기 위해, 플라스크에 80 ml의 옥틸아민(Octylamine)을 넣고 플라스크 온도를 60℃로 고정하였다. 이후, 플라스크에 In(acac)3(acac=acetylacetonate, pentane-2,4-dione) 8 mmol 및 Se 분말 12 mmol을 첨가한 후 290℃로 온도를 올리고 1시간 동안 290℃로 유지하여 In2Se3 입자를 합성하였다. 이후, 합성된 칼코젠화합물 입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다.To synthesize In 2 Se 3 chalcogen compound particles, 80 ml of octylamine was added to the flask, and the flask temperature was fixed at 60 ° C. Then, the flask In (acac) 3 (acac = acetylacetonate, pentane-2,4-dione) 8 mmol and followed by the addition of 12 mmol Se powder, the temperature was increased to 290 ℃ maintained at 290 ℃ for 1 hour to In 2 Se 3 particles were synthesized. Thereafter, the synthesized chalcogen compound particles were separated by centrifugation and washed with toluene.

광활성층용 잉크를 제조하기 위해 합성된 구리 나노입자, In2Se3 입자 및 Ga2S3 (Aldrich)를 톨루엔과 같이 혼합하였다. 상기 물질들은 Cu : (In+Ga)의 몰비가 1:1 및 In : Ga의 몰비가 7 : 3이 되도록 톨루엔에 첨가하였다. 이때, 혼합되는 상기 물질 100 중량부를 기준으로 톨루엔의 양은 400 중량부였다. 톨루엔에 입자상을 투입한 후, 균질한 혼합을 위해 20 Hz의 조건에서 60분 동안 볼 밀링을 수행하여 잉크를 제조하였다. The synthesized copper nanoparticles, In 2 Se 3 particles and Ga 2 S 3 (Aldrich) were mixed together with toluene to prepare an ink for the photoactive layer. The materials were added to toluene such that the molar ratio of Cu: (In + Ga) was 1: 1 and the molar ratio of In: Ga was 7: 3. At this time, the amount of toluene was 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed material. After the particulate phase was added to toluene, ball milling was performed for 60 minutes at 20 Hz for homogeneous mixing to prepare an ink.

Mo 전극이 증착된 소다라임 유리 기판상에 제조한 잉크를 바 코팅하고, 80 ℃에서 건조한 후, Se 분말을 230 ℃로 가열하며 잉크가 도포된 유리 기판을 530℃ 온도에서 열처리하여 Cu(In0.7Ga0.3)(S,Se)2 박막인 광활성층을 제조하였다. 이때 열처리 챔버내 압력은 10-5torr이었다.
After the Mo electrode is deposited soda and a bar coating ink prepared in the lime glass substrate, and dried at 80 ℃, heating the Se powder in 230 ℃ and heat-treating the glass substrate, the ink is applied at 530 ℃ temperature Cu (In 0.7 Ga 0.3 ) (S, Se) 2 thin film was prepared. The pressure in the heat treatment chamber was 10 -5 torr.

(제조예 3)(Production Example 3)

Cu 나노입자를 합성하기 위해 플라스크에 73.63 g의 옥틸아민(Octylamine)과 25.1 g의 올레익산(oleic acid)을 혼합한 후, 10.38g의 Cu 아세테이트(Cu acetate)를 첨가하여 구리전구체용액을 제조하였다. 질소 가스를 이용하여 불활성 분위기를 만든 후, 150℃로 구리전구체용액을 승온시키고 87.4g의 페닐히드라진(phenylhydrazine)를 첨가하여 구리 이온의 환원반응을 유도하여 구리 나노입자를 합성하였다. 이후, 합성된 구리 나노입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다. In order to synthesize Cu nanoparticles, 73.63 g of octylamine and 25.1 g of oleic acid were mixed in a flask, and 10.38 g of Cu acetate was added to prepare a copper precursor solution. . After making an inert atmosphere using nitrogen gas, the copper precursor solution was heated to 150 ° C., and 87.4 g of phenylhydrazine was added to induce a reduction reaction of copper ions to synthesize copper nanoparticles. Thereafter, the synthesized copper nanoparticles were separated by centrifugation and washed with toluene.

광활성층용 잉크를 제조하기 위해 합성된 구리 나노입자, ZnS (Aldrich) 및SnS(Aldrich)를 톨루엔과 같이 혼합하였다. 상기 물질들은 Cu : Zn : Sn의 몰비가 2 : 1 : 1이 되도록 톨루엔에 첨가하였다. 이때, 혼합되는 상기 물질 100 중량부를 기준으로 톨루엔의 양은 400 중량부였다. 톨루엔에 입자상을 투입한 후, 균질한 혼합을 위해 20 Hz의 조건에서 60분 동안 볼 밀링을 수행하여 잉크를 제조하였다. To prepare the ink for the photoactive layer, the synthesized copper nanoparticles, ZnS (Aldrich) and SnS (Aldrich), were mixed together with toluene. The materials were added to toluene such that the molar ratio of Cu: Zn: Sn was 2: 1: 1. At this time, the amount of toluene was 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed material. After the particulate phase was added to toluene, ink was prepared by performing ball milling for 60 minutes at 20 Hz for homogeneous mixing.

Mo 전극이 증착된 소다라임 유리 기판상에 제조한 잉크를 바 코팅하고, 80 ℃에서 건조한 후, 잉크가 도포된 유리 기판을 H2S 가스를 100 SCCM의 유속으로 공급하면서 530℃ 온도에서 열처리하여 Cu2ZnSnS4 박막인 광활성층을 제조하였다.
The ink prepared on the soda lime glass substrate on which the Mo electrode was deposited was bar coated and dried at 80 DEG C and then the glass substrate coated with ink was heat-treated at a temperature of 530 DEG C while supplying H 2 S gas at a flow rate of 100 SCCM Cu 2 ZnSnS 4 thin films.

(제조예 4)(Production Example 4)

Cu 나노입자를 합성하기 위해 플라스크에 73.63 g의 옥틸아민(Octylamine)과 25.1 g의 올레익산(oleic acid)을 혼합한 후, 10.38g의 Cu 아세테이트(Cu acetate)를 첨가하여 구리전구체용액을 제조하였다. 질소 가스를 이용하여 불활성 분위기를 만든 후, 150℃로 구리전구체용액을 승온시키고 87.4g의 페닐히드라진(phenylhydrazine)를 첨가하여 구리 이온의 환원반응을 유도하여 구리 나노입자를 합성하였다. 이후, 합성된 구리 나노입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다. In order to synthesize Cu nanoparticles, 73.63 g of octylamine and 25.1 g of oleic acid were mixed in a flask, and 10.38 g of Cu acetate was added to prepare a copper precursor solution. . After making an inert atmosphere using nitrogen gas, the copper precursor solution was heated to 150 ° C., and 87.4 g of phenylhydrazine was added to induce a reduction reaction of copper ions to synthesize copper nanoparticles. Thereafter, the synthesized copper nanoparticles were separated by centrifugation and washed with toluene.

광활성층용 잉크를 제조하기 위해 합성된 구리 나노입자, ZnS (Aldrich), SnS (Aldrich)를 톨루엔과 같이 혼합하였다. 상기 물질들은 Cu : Zn : Sn의 몰비가 2 : 1 : 1이 되도록 톨루엔에 첨가하였다. 이때, 혼합되는 상기 물질 100 중량부를 기준으로 톨루엔의 양은 400 중량부였다. 톨루엔에 입자상을 투입한 후, 균질한 혼합을 위해 20 Hz의 조건에서 60분 동안 볼 밀링을 수행하여 잉크를 제조하였다. Copper nanoparticles synthesized to prepare inks for photoactive layers, ZnS (Aldrich), SnS (Aldrich) was mixed with toluene. The materials were added to toluene such that the molar ratio of Cu: Zn: Sn was 2: 1: 1. At this time, the amount of toluene was 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed material. After the particulate phase was added to toluene, ball milling was performed for 60 minutes at 20 Hz for homogeneous mixing to prepare an ink.

Mo 전극이 증착된 소다라임 유리 기판상에 제조한 잉크를 바 코팅하고, 80 ℃에서 건조한 후, Se 분말을 230 ℃로 가열하며 잉크가 도포된 유리 기판을 530℃ 온도에서 열처리하여 Cu2ZnSn(S,Se)2 박막인 광활성층을 제조하였다. 이때 열처리 챔버내 압력은 10-5torr이었다.
After coating the ink prepared on the soda-lime glass substrate on which the Mo electrode was deposited, drying at 80 ° C., heating the Se powder to 230 ° C., and heating the ink-coated glass substrate at a temperature of 530 ° C. to obtain Cu 2 ZnSn ( S, Se) 2 thin film was prepared a photoactive layer. The pressure in the heat treatment chamber was 10 -5 torr.

(비교예)(Comparative Example)

제1플라스크 및 제2플라스크 각각에 올레일아민(oleylamine) 10 ml를 넣고 온도를 60℃로 고정하였다. 제1플라스크에 올레익산(oleic acid) 0.32 ml를 넣고 CuCl2 2 mmol 및 InCl3 2 mmol을 첨가하였다. 제2플라스크에 Se 분말 4 mmol을 첨가하였으며, 제1플라스크는 130 ℃, 제2플라스크는 240 ℃로 각각 가온하여 한 시간 동안 용해시켰다. 이후, 제1플라스크는 100 ℃, 제2플라스크는 200 ℃로 온도를 변화시킨 후, 제2플라스크의 온도가 200 ℃도가 될 때 제1플라스크의 용액을 제2플라스크로 순간주입하였으며, 순간 주입과 동시에 제2플라스크의 온도를 240℃로 변화시키고 1시간 동안 유지시켜 CuInSe2 입자를 합성하였다. 이후, 합성된 CuInSe2 입자를 원심분리법을 이용하여 분리한 후 톨루엔을 이용하여 세척하였다.10 ml of oleylamine was added to each of the first and second flasks, and the temperature was fixed at 60 ° C. 0.32 ml of oleic acid was added to the first flask, and 2 mmol of CuCl 2 and 2 mmol of InCl 3 were added thereto. 4 mmol of Se powder was added to the second flask, and the first flask was warmed to 130 ° C. and the second flask to 240 ° C. to dissolve for one hour. Then, after changing the temperature of the first flask to 100 ℃, the second flask to 200 ℃, when the temperature of the second flask is 200 ℃ instant injection of the solution of the first flask into the second flask, instant injection and At the same time, the temperature of the second flask was changed to 240 ° C and maintained for 1 hour to synthesize CuInSe 2 particles. Thereafter, the synthesized CuInSe 2 particles were separated by centrifugation and washed with toluene.

합성된 CuInSe2 입자와 톨루엔을 혼합하여, 20 중량%의 CuInSe2 입자를 함유하는 잉크를 제조하였다. 이때, 잉크의 균질한 혼합을 위해 20 Hz의 조건에서 60분 동안 볼 밀링을 수행하였다. Mo 전극이 증착된 소다라임 유리 기판상에 제조한 잉크를 바 코팅하고, 80 ℃에서 건조한 후, Se 분말을 230 ℃로 가열하며 잉크가 도포된 유리 기판을 530℃ 온도에서 열처리하여 CuInSe2 박막인 광활성층을 제조하였다. 이때 열처리 챔버내 압력은 10-5torr이었다.
Synthesized CuInSe 2 particles and toluene were mixed to prepare an ink containing 20% by weight of CuInSe 2 particles. At this time, ball milling was carried out at 20 Hz for 60 minutes for homogeneous mixing of the ink. After the Mo electrode is deposited soda and a bar coating ink prepared in the lime glass substrate, and dried at 80 ℃, heating the Se powder in 230 ℃ and the CuInSe 2 thin film by heating the glass substrate on which the ink is applied at 530 ℃ temperature Photoactive layer was prepared. The pressure in the heat treatment chamber was 10 -5 torr.

표 1은 주사전자현미경을 이용하여 제조예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 광활성층의 미세구조를 관찰한 결과를 정리한 표이다.Table 1 summarizes the results of observing the microstructure of the photoactive layers prepared in Preparation Examples 1 to 4 and Comparative Examples using a scanning electron microscope.

(표 1)(Table 1)

Figure 112012029575443-pat00001
Figure 112012029575443-pat00001

표 1에서 알 수 있듯이, 구리 나노입자를 포함하는 잉크 조성물로부터 제조된 광활성층은 치밀 미세구조를 가지는 반면, 단일상의 CuInSe2 나노입자를 포함하는 잉크 조성물로부터 제조된 광활성층은 다공성의 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 1, the photoactive layer prepared from the ink composition comprising copper nanoparticles has a dense microstructure, while the photoactive layer prepared from the ink composition comprising single-phase CuInSe 2 nanoparticles has a porous structure. You can see that.

도 1은 제조예1에서 합성된 Cu 나노입자의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이며, 도 2는 제조예1에서 합성된 Cu 나노입자의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이, 평균 입자 크기가 40 nm, 100 nm인 구 형상의 구리 나노입자가 바이모달로 합성되었음을 알 수 있다. 또한 제조예 1에서 제조된 Cu 나노입자를 XPS 분석한 결과, 산화막이 형성되지 않음을 확인하였다.1 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the Cu nanoparticles synthesized in Preparation Example 1, Figure 2 is a view showing a scanning electron micrograph of the Cu nanoparticles synthesized in Preparation Example 1. 1 and 2, it can be seen that spherical copper nanoparticles having an average particle size of 40 nm and 100 nm were synthesized bimodally. In addition, XPS analysis of the Cu nanoparticles prepared in Preparation Example 1 confirmed that no oxide film was formed.

도 3은 제조예1에서 합성된 In2Se3의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이다. 도 3에서 알 수 있듯이, In2Se3의 칼코젠화합물 입자가 합성됨을 알 수 있으며, 평균 입자 크기가 13 nm 인 칼코젠화합물 입자가 합성되었음을 알 수 있다.3 is a view showing a scanning electron micrograph of In 2 Se 3 synthesized in Preparation Example 1. As can be seen from FIG. 3, it can be seen that chalcogen compound particles of In 2 Se 3 were synthesized, and that chalcogen compound particles having an average particle size of 13 nm were synthesized.

합성된 In2Se3 입자를 X-선 회절 분석 한 결과, 비정질 입자가 제조됨을 확인하였으며, ICP 조성 분석 결과, In2Se3 조성의 입자가 제조됨을 확인하였다.As a result of X-ray diffraction analysis of the synthesized In 2 Se 3 particles, it was confirmed that amorphous particles were produced. As a result of ICP composition analysis, it was confirmed that particles of In 2 Se 3 composition were produced.

도 4는 제조예1에서 제조된 CuInSe2 박막인 광활성층의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이며, 도 5는 제조예1에서 제조된 광활성층의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이다.4 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the photoactive layer of CuInSe 2 thin film prepared in Preparation Example 1, Figure 5 is a view showing a scanning electron micrograph of the photoactive layer prepared in Preparation Example 1.

도 4에서 알 수 있듯이, CuInSe2로 이루어진 박막이 제조됨을 알 수 있으며, 도 5에서 알 수 있듯이, 530℃의 온도에서 획기적으로 개선된 치밀한 미세구조를 가지는 박막이 제조됨을 알 수 있으며, 평균 결정립 크기가 1 μm 이상인 거대 결정립의 광활성층이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 치밀화 거동과 더불어 CuInSe2 단일상으로의 상전이 과정을 통해 이차상 없는 순수한 단일상을 가지는 광활성층 박막이 제조된 것을 확인할 수 있다 As can be seen in Figure 4, it can be seen that a thin film made of CuInSe 2 is produced, as can be seen in Figure 5, it can be seen that a thin film having a dense microstructure significantly improved at a temperature of 530 ℃, the average grain It can be seen that a photoactive layer of large grains having a size of 1 μm or more is prepared. In addition, it can be seen that a photoactive layer thin film having a pure single phase without a secondary phase was prepared through a phase transition process into a single phase of CuInSe 2 together with densification behavior.

도 6은 비교예에서 제조된 CuInSe2 입자의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이며, 도 7은 비교예에서 제조된 CuInSe2 입자의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이다. 도 6 및 도 7에서 알 수 있듯이, 비교예에서 평균 입자 크기가 약 15 nm인 결정성 CuInSe2 입자가 제조됨을 알 수 있다.6 is a view showing the X- ray diffraction pattern of the CuInSe 2 particles prepared in Comparative Example, Figure 7 is a view showing a scanning electron micrograph of the CuInSe 2 particles prepared in Comparative Example. 6 and 7, it can be seen that in Comparative Examples, crystalline CuInSe 2 particles having an average particle size of about 15 nm were prepared.

도 8은 비교예에서 제조된 CuInSe2 입자를 함유하는 잉크를 이용하여 제조된 광활성층의 단면 주사전자현미경 사진으로, 도 8에서 알 수 있듯이, 잉크에 함유된 CuInSe2 나노입자의 형상을 그대로 가지는 다공성 구조의 광활성층 박막이 제조됨을 알 수 있으며, 치밀화 및 입자성장이 거의 이루어지지 않은 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a cross-sectional scanning electron micrograph of a photoactive layer prepared using an ink containing CuInSe 2 particles prepared in Comparative Example, and as shown in FIG. 8, the shape of CuInSe 2 nanoparticles contained in the ink as it is. It can be seen that the photoactive layer thin film of the porous structure is prepared, and the densification and particle growth are hardly achieved.

이상, 실 제조예에 기반하여 본 발명을 상술하였으나, 본 발명의 사상은 설명된 제조예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. All of which fall within the scope of the present invention.

Claims (10)

구리 나노 입자;와 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물 입자;를 함유하는 잉크Ink containing copper nanoparticles; and chalcogenide particles of one or more elements selected from group 12 to 14 a) 구리 나노 입자;와 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물 입자를 함유하는 잉크를 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 단계; 및
b) 상기 도포막을 열처리하여 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 다원 칼코젠화합물 막을 제조하는 단계
를 포함하는 태양전지 광활성층의 제조방법.
a) forming a coating film by applying an ink containing copper nanoparticles; and chalcogenide particles of one or more elements selected from Groups 12 to 14 to a substrate; And
b) heat-treating the coating film to produce a poly-chalcogen compound film of one or more elements selected from copper and group 12 to 14;
≪ / RTI >
제 2항에 있어서,
상기 12족은 아연(Zn)를 포함하고, 상기 13족은 인듐 및 갈륨에서 하나 이상 선택되며, 상기 14족은 Sn을 포함하고, 칼코젠 원소는 황 및 셀레늄에서 하나 이상 선택되는 태양전지 광활성층의 제조방법.
The method of claim 2,
The Group 12 includes zinc (Zn), the Group 13 is at least one selected from indium and gallium, the Group 14 comprises Sn, the chalcogen element is at least one selected from sulfur and selenium Manufacturing method.
제 2항에 있어서,
상기 칼코젠화합물 입자는 (InxGa1-x)4(SySe1-y)3, (InxGa1-x)(SySe1-y), (InxGa1-x)6(SySe1-y)7, (InxGa1-x)9(SySe1-y)11, (InxGa1-x)2(SySe1-y)3 및 (InxGa1-x)5(SySe1-y)7에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자(0 ≤ x ≤1인 실수, y는 0 ≤ y ≤1인 실수);를 포함하거나, Sn(SySe1-y), Sn2(SySe1-y)3 및 Sn(SySe1-y)2 에서 하나 또는 둘 이상 선택된 입자(y는 0 ≤ y ≤1인 실수) 및 Zn(SySe1-y) 입자(y는 0 ≤ y ≤1인 실수)를 포함하는 광활성층의 제조방법.
The method of claim 2,
The chalcogenide particles are (In x Ga 1-x ) 4 (S y Se 1-y ) 3 , (In x Ga 1-x ) (S y Se 1-y ), (In x Ga 1-x ) 6 (S y Se 1-y ) 7 , (In x Ga 1-x ) 9 (S y Se 1-y ) 11 , (In x Ga 1-x ) 2 (S y Se 1-y ) 3 and ( One or more selected particles from In x Ga 1-x ) 5 (S y Se 1-y ) 7 (real numbers 0 ≤ x ≤ 1, y is a real number 0 ≤ y ≤ 1); or One or more particles selected from S y Se 1-y , Sn 2 (S y Se 1-y ) 3, and Sn (S y Se 1-y ) 2 (y is a real number where 0 ≦ y ≦ 1) and Zn (S y Se 1-y ) A method of manufacturing a photoactive layer comprising particles (y is a real number of 0 ≦ y ≦ 1).
제 2항에 있어서,
상기 잉크에 함유된 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소: 구리의 몰비는 1 : 0.7 내지 1.2인 태양전지 광활성층의 제조방법.
The method of claim 2,
The method of manufacturing a solar cell photoactive layer in which the molar ratio of one or two or more selected elements: copper in Groups 12 to 14 contained in the ink is 1: 0.7 to 1.2.
제 2항에 있어서,
상기 열처리는 400 내지 550℃에서 수행되는 태양전지 광활성층의 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the heat treatment is performed at 400 to 550 占 폚.
제 6항에 있어서,
상기 열처리는 칼코젠 분위기에서 수행되는 태양전지 광활성층의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the heat treatment is performed in a chalcogen atmosphere.
제 2항에 있어서,
상기 구리 나노입자는 구리 전구체, 산 및 아민을 포함하는 구리 전구체용액을 가열 및 교반한 후 환원제를 주입하여 제조되는 산 및 아민으로 캡핑(capping)된 구리 나노입자인 태양전지 광활성층의 제조방법.
The method of claim 2,
The copper nanoparticles are copper nanoparticles prepared by heating and stirring a copper precursor solution containing a copper precursor, an acid and an amine, and then injecting a reducing agent.
제 2항에 있어서,
상기 열처리에 의해 단일 상(single phase)의 다원 칼코젠화합물이 형성되는 태양전지 광활성층의 제조방법.
The method of claim 2,
The method of manufacturing a solar cell photoactive layer in which a multi-phase chalcogenide compound of a single phase is formed by the heat treatment.
제 2항 내지 제 9항에서 선택된 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 태양전지 광활성층. The solar cell photoactive layer manufactured by the manufacturing method of any one of claims 2 to 9.
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