KR101497277B1 - Solar cell and method of manufacturing the solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 그래핀 전극을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell including a graphene electrode and a method of manufacturing the same.
종래 유기태양전지나 페로브스카이트 기반 태양전지 소자에서는 전기적 특성은 우수한 ITO 투명전극과 PEDOT:PSS 정공수송층이 주로 채용되고 있다. 하지만, PEDOT:PSS는 강한 산성 물질로서 ITO 전극 상에 PEDOT:PSS 정공수송층을 바로 형성할 경우 ITO 전극을 부식시킬 수 있을 뿐만 아니라, PEDOT:PSS 정공수송층은 공기나 수분에도 취약해 유기태양전지 소자의 장기안정성이 취약한 문제점이 있다. Conventional organic solar cells and perovskite-based solar cell devices have mainly adopted ITO transparent electrodes and PEDOT: PSS hole transport layer having excellent electrical characteristics. However, PEDOT: PSS is a strong acidic substance, which can corrode ITO electrodes when PEDOT: PSS hole transport layer is directly formed on ITO electrode. PEDOT: PSS hole transport layer is also vulnerable to air and moisture, There is a problem that the long-term stability of the catalyst is poor.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근 ITO 전극을 그래핀 소재 전극으로 대체하고, PEDOT:PSS 정공수송층을 광화학적으로 안정한 무기산화물 소재 정공수송층으로 대체하려는 연구가 많이 수행되고 있다. 하지만, 소수성 표면을 갖는 그래핀은 표면개질이 어려워, 그래핀 전극 표면 상에 용액공정을 이용하여 균일한 두께나 조성의 PEDOT:PSS 박막이나 무기산화물 박막을 형성하는 것이 어려운 문제점이 있다. 이로 인하여, 최근에는 그래핀 전극을 기반으로 한 태양전지 소자에서, 그래핀 전극 상에 스퍼터링이나 열증착 법과 같은 진공공정을 사용하여 무기산화물 정공수송층을 형성하였는데, 이는 용액공정이 가질 수 있는 고속, 대면적, 대량생산의 장점을 살릴 수 없는 문제점이 있다. In order to solve these problems, there have been many studies to replace the ITO electrode with a graphene electrode and replace the PEDOT: PSS hole transport layer with a photochemically stable inorganic oxide hole transport layer. However, it is difficult to modify the surface of graphene having a hydrophobic surface, and it is difficult to form a PEDOT: PSS thin film or an inorganic oxide thin film having a uniform thickness or composition by using a solution process on the surface of the graphene electrode. Therefore, in recent years, in a solar cell device based on a graphene electrode, an inorganic oxide hole transport layer is formed on a graphene electrode by a vacuum process such as sputtering or thermal deposition, There is a problem that the merits of large-area and mass production can not be utilized.
본 발명의 일 목적은 그래핀 전극 표면에 템플레이팅 물질을 도포함으로써, 소수성 표면을 가진 그래핀 전극 표면에 용액공정을 통해 균일하고 조밀한 무기산화물 박막을 형성할 수 있는 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell capable of forming a uniform and dense inorganic oxide thin film on the surface of a graphene electrode having a hydrophobic surface through a solution process by applying a templating material to the surface of the graphene electrode .
본 발명의 다른 목적은 상기의 제조방법으로 제조된 태양전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a solar cell manufactured by the above-described method.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 그래핀 전극을 형성하는 단계; 상기 그래핀 전극 표면에 상기 그래핀과 결합할 수 있고 친수성 작용기를 갖는 템플레이팅 물질을 도포하는 단계; 상기 템플레이팅 물질 상에 무기산화물 전구체 용액을 도포하여 형성된 무기산화물 박막을 포함하는 제1 전하수송층을 형성하는 단계; 상기 제1 전하수송층 상에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 상에 제2 전하수송층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전하수송층 상에 금속 전극을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes: forming a graphene electrode on a substrate; Applying a template material capable of binding to the graphene surface and having a hydrophilic functional group on the surface of the graphene electrode; Forming a first charge transport layer comprising an inorganic oxide thin film formed by applying an inorganic oxide precursor solution on the template material; Forming an active layer on the first charge transport layer; Forming a second charge transport layer on the active layer; And forming a metal electrode on the second charge transport layer.
일 실시예에 있어서, 상기 템플레이팅 물질은 상기 그래핀 전극의 매트릭스와 파이-파이 상호작용으로 결합할 수 있는 방향족 아미노산 화합물을 구비하는 폴리펩타이드, 단백질, DNA, RNA 및 바이러스(virus) 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방향족 아미노산 화합물은 히스티딘(Histidine), 페닐아라닌(Phenylalanine), 타이로신(Tyrosine) 또는 트립토판(Tryptophan)일 수 있다. 그리고 상기 방향족 아미노산 화합물은 친수성 양이온 작용기를 포함하는 아민(amine), 구아니딘(guanidine) 및 이미다졸(imidazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment, the templating material is selected from the group consisting of polypeptides, proteins, DNA, RNA, and viruses having an aromatic amino acid compound capable of binding in a pi-phi interaction with the matrix of the graphene electrode Or more. The aromatic amino acid compound may be histidine, phenylalanine, tyrosine or tryptophan. The aromatic amino acid compound may include at least one member selected from the group consisting of amine, guanidine, and imidazole including a hydrophilic cationic functional group.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층은 정공수송층이고, 상기 무기산화물 전구체 용액은 p형 무기산화물의 전구체를 포함하는 수용액이며, 상기 p형 무기산화물의 전구체는 WO3, MoO3, V2O5 및 NiO로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 전구체일 수 있다. 일 예로, 상기 p형 무기산화물 전구체는 소듐 텅스테이트(Na2WO4), 소듐 텅스테이트 디하이드라이트(Na2WO4·2H2O) 및 암모늄 파라텅스텐((NH4)10(H2W12O42)·4H2O)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first charge transport layer is a hole transport layer, and the inorganic oxide precursor solution is an aqueous solution containing a precursor of a p-type inorganic oxide, and the precursor of the p-type inorganic oxide is WO 3 , MoO 3 , V 2 O 5, and NiO. For example, the p-type inorganic oxide precursor is sodium tungstate (Na 2 WO 4), sodium tungstate-dihydroxy light (Na 2 WO 4 · 2H 2 O) and ammonium para-tungsten ((NH 4) 10 (H 2 W 12 O 42 ) .4H 2 O).
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층은 전자수송층이고, 상기 무기산화물 전구체 용액은 n형 무기산화물의 전구체를 포함하는 수용액이며, 상기 n형 무기산화물의 전구체는 TiO2 또는 ZnO의 전구체일 수 있다. 일 예로, 상기 n형 무기산화물의 전구체는 티타늄 비스암모늄 락타토디하이드록사이드(TiBALDH, [CH3CH(O)CO2NH4]2Ti(OH)2)일 수 있다. In one embodiment, the first charge transport layer is an electron transport layer, and the inorganic oxide precursor solution is an aqueous solution containing a precursor of an n-type inorganic oxide, and the precursor of the n-type inorganic oxide may be a precursor of TiO 2 or ZnO have. For example, the precursor of the n-type inorganic oxide may be titanium bisammonium lactate didehydroxide (TiBALDH, [CH 3 CH (O) CO 2 NH 4 ] 2 Ti (OH) 2 ).
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층을 형성하는 단계는 상기 무기산화물 박막을 형성하는 단계 및 열처리를 통하여 상기 템플레이트 물질을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of forming the first charge transport layer may include the step of forming the inorganic oxide thin film and the step of removing the template material through heat treatment.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층을 형성하는 단계는 상기 무기산화물 박막을 형성하는 단계 및 상기 무기산화물 박막 상에 PEDOT:PSS 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the forming the first charge transport layer may include forming the inorganic oxide thin film and forming a PEDOT: PSS thin film on the inorganic oxide thin film.
일 실시예에 있어서, 상기 활성층은 유기반도체 물질 또는 페로브스카이트 반도체 물질로 형성될 수 있다. In one embodiment, the active layer may be formed of an organic semiconductor material or a perovskite semiconductor material.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 배치된 그래핀 전극; 상기 그래핀 전극 표면에 배열되고, 파이-파이 상호작용에 의해 상기 그래핀과 결합할 수 있으며, 친수성 작용기를 갖는 템플레이팅 물질; 상기 템플레이팅 물질과 결합하는 무기산화물 전구체로부터 형성된 무기산화물 박막을 포함하는 제1 전하수송층; 상기 제1 전하수송층 상에 배치된 활성층; 상기 활성층 상에 배치된 제2 전하수송층; 및 상기 제2 전하수송층 상에 배치된 금속 전극을 포함한다. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes: a graphene electrode disposed on a substrate; A template material arranged on the surface of the graphene electrode and capable of binding to the graphene by a pi-pi interaction and having a hydrophilic functional group; A first charge transport layer comprising an inorganic oxide thin film formed from an inorganic oxide precursor that binds to the template material; An active layer disposed on the first charge transport layer; A second charge transporting layer disposed on the active layer; And a metal electrode disposed on the second charge transport layer.
일 실시예에 있어서, 상기 템플레이팅 물질은 방향족 아미노산 화합물을 구비하는 폴리펩타이드, 단백질, DNA, RNA 및 바이러스(virus) 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방향족 아미노산 화합물은 히스티딘(Histidine), 페닐아라닌(Phenylalanine), 타이로신(Tyrosine) 또는 트립토판(Tryptophan)이고, 상기 방향족 아미노산 화합물은 친수성 양이온 작용기를 구비하는 아민(amine), 구아니딘(guanidine) 및 이미다졸(imidazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment, the template material may comprise one or more polypeptides, proteins, DNA, RNA, and viruses comprising an aromatic amino acid compound. The aromatic amino acid compound is Histidine, Phenylalanine, Tyrosine or Tryptophan. The aromatic amino acid compound is an amine having a hydrophilic cationic functional group, guanidine, Imidazole, and the like.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층은 상기 무기산화물 박막과 상기 활성층 사이에 배치된 PEDOT:PSS 박막을 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, the first charge transport layer may further include a PEDOT: PSS thin film disposed between the inorganic oxide thin film and the active layer.
본 발명에 따르면, 소수성 표면을 갖는 그래핀 전극 상에 템플레이팅 물질을 도입한 후 무기산화물 박막을 형성함으로써, 용액공정을 통하여 그래핀 전극 표면 상에 우수한 특성의 무기산화물 박막을 형성할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 태양전지를 제조할 경우, 저비용으로 대면적 고효율의 태양전지를 제조할 수 있다. According to the present invention, an inorganic oxide thin film having excellent properties can be formed on the surface of a graphene electrode through a solution process by introducing a templating material onto a graphene electrode having a hydrophobic surface and then forming an inorganic oxide thin film. Therefore, when a solar cell is manufactured according to the present invention, a large-area, high-efficiency solar cell can be manufactured at a low cost.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 유기태양전지의 모식도이다.
도 3은 M13 바이러스를 포함하는 수용액의 pH에 따른 M13 바이러스의 제타전위를 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 상기 수용액의 pH가 3.5, 4.4 및 6.0인 경우에 그래핀 전극 표면에 결합된 M13 바이러스의 원자탐침현미경 사진들이다.
도 5는 도 4b의 M13 바이러스들을 템플레이트로 이용하여 형성된 WO3 박막의 원자탐침현미경 사진이다.
도 6은 도 5의 WO3 박막에 대한 X-선 광전자분광법의 분석결과이다.
도 7은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 유기태양전지들의 성능을 측정한 그래프들이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an organic solar cell manufactured according to Example 1. Fig.
3 is a graph showing the zeta potential of M13 virus according to the pH of an aqueous solution containing M13 virus.
4A to 4C are atomic probe micrographs of the M13 virus bound to the surface of the graphene electrode when the pH of the aqueous solution is 3.5, 4.4 and 6.0.
5 is an atomic probe microscope photograph of a WO 3 thin film formed using the M13 viruses of FIG. 4B as a template.
FIG. 6 shows the results of X-ray photoelectron spectroscopy for the WO 3 thin film of FIG.
FIG. 7 is a graph illustrating the performance of organic solar cells manufactured according to Example 1, Example 2, and Comparative Example.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들에 대해서만 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having" is intended to designate the presence of stated features, elements, etc., and not one or more other features, It does not mean that there is none.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 그래핀 전극을 형성하는 단계(S110); 상기 그래핀 전극 표면에 템플레이팅 물질을 도포하는 단계(S120); 상기 템플레이팅 물질 상에 무기산화물 전구체 용액을 도포하여 형성된 무기산화물 박막을 포함하는 제1 전하수송층을 형성하는 단계(S130); 상기 제1 전하수송층 상에 활성층을 형성하는 단계(S140); 상기 활성층 상에 제2 전하수송층을 형성하는 단계(S150); 및 상기 제2 전하수송층 상에 금속 전극을 형성하는 단계(S160)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes forming a graphene electrode on a substrate (S110); Applying a template material to the graphene electrode surface (S120); (S130) forming a first charge transporting layer including an inorganic oxide thin film formed by applying an inorganic oxide precursor solution on the template material; Forming an active layer on the first charge transport layer (S140); Forming a second charge transport layer on the active layer (S150); And forming a metal electrode on the second charge transport layer (S160).
상기 기판 상에 그래핀 전극을 형성하는 단계(S110)에 있어서, 상기 기판으로는 태양전지용 기판이 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판으로는 유리 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 상기 그래핀 전극은 상기 기판 상에 직접 그래핀을 성장시키거나 성장된 그래핀을 상기 기판 상에 전사함으로써 형성될 수 있다. 상기 그래핀을 성장시키는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 화학적기상증착의 방법으로 성장된 그래핀을 상기 그래핀 전극으로 사용할 수 있다. 상기의 방법으로 형성된 그래핀 전극은 소수성(hydrophobic) 표면을 가질 수 있다. In the step of forming the graphene electrode on the substrate (S110), the substrate for the solar cell may be used without limitation. For example, the substrate may be a glass substrate, a plastic substrate, or the like. The graphene electrode may be formed by directly growing graphene on the substrate or transferring the grown graphene onto the substrate. The method of growing the graphene is not particularly limited. For example, graphene grown by a chemical vapor deposition method can be used as the graphene electrode. The graphene electrode formed by the above method may have a hydrophobic surface.
상기 그래핀 전극 표면에 템플레이팅 물질을 도포하는 단계(S120)에 있어서, 상기 템플레이팅 물질은 상기 그래핀과 결합할 수 있을 뿐만 아니라 친수성 작용기를 갖는 물질일 수 있다. 상기 그래핀 전극의 소수성 표면으로 인하여, 그래핀 전극 표면에 용액공정을 통하여 균일한 두께와 조성의 무기산화물 기반 전하수송층을 형성하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 그래핀 전극 표면 상에 균일한 두께와 조성의 전하수송층을 형성하기 위해서는 상기 그래핀 전극의 표면을 개질할 필요가 있고, 본 발명에 있어서는 상기 그래핀 전극 표면에 상기 템플레이트팅 물질을 도포함으로써 이후 용액공정을 통해 균일한 두께와 조성을 갖는 제1 전하수송층을 형성하는 것을 가능하게 한다. In step S120 of applying the template material to the surface of the graphene electrode, the template material may be a material having a hydrophilic functional group as well as being capable of bonding with the graphene. Due to the hydrophobic surface of the graphene electrode, it is not easy to form an inorganic oxide-based charge transport layer of uniform thickness and composition through the solution process on the surface of the graphene electrode. Therefore, in order to form a charge transport layer having a uniform thickness and composition on the surface of the graphene electrode, it is necessary to modify the surface of the graphene electrode. In the present invention, by applying the template material to the surface of the graphene electrode Which makes it possible to form a first charge transport layer having a uniform thickness and composition through a solution process.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 템플레이팅 물질로는 파이-파이 상호작용(pi-pi interaction)을 통해 상기 그래핀 전극의 매트릭스와 결합할 수 있고, 친수성 작용기를 갖는 물질이 사용될 수 있다. 일 실시예로, 상기 템플레이팅 물질로는 방향족 아미노산 화합물을 포함하는 생체물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 템플레이팅 물질로는 방향족 아미노산 화합물을 포함하는 폴리펩타이드, 단백질, DNA, RNA, 바이러스(virus) 등이 사용될 수 있다. 상기 바이러스로는, 예를 들면, 담배모자이크바이러스, M13 바이러스 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 방향족 아미노산 화합물은, 예를 들면, 히스티딘(Histidine), 페닐아라닌(Phenylalanine), 타이로신(Tyrosine), 트립토판(Tryptophan) 등을 포함할 수 있고, 이들 방향족 아미노산 화합물은 친수성 양이온 작용기를 포함하는 아민(amine), 구아니딘(guanidine), 이미다졸(imidazole) 등 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the template material may be bonded to the matrix of the graphene electrode through a pi-pi interaction, and a material having a hydrophilic functional group may be used. In one embodiment, a biomaterial including an aromatic amino acid compound may be used as the template material. For example, as the template material, a polypeptide including an aromatic amino acid compound, a protein, DNA, RNA, virus and the like can be used. As the virus, for example, tobacco mosaic virus, M13 virus and the like can be used. The aromatic amino acid compound may include, for example, histidine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, etc. These aromatic amino acid compounds include hydrophilic cationic functional groups And may include at least one of amine, guanidine, imidazole, and the like.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 템플레이팅 물질을 도포하기 위하여, 상기 템플레이팅 물질을 포함하는 수용액을 상기 그래핀 전극 표면에 도포할 수 있다. 이 경우, 상기 수용액의 pH에 따라 상기 템플레이팅 물질의 표면 전하가 변화하고, 그 결과, 상기 표면 전하에 의한 정전기적 반발력에 의해 상기 템플레이팅 물질 간의 간격이 변화한다. 즉, 상기 수용액의 pH를 조절함으로써 상기 템플레이팅 물질 사이의 간격을 조절할 수 있다. 일 예로, 상기 템플레이팅 물질로 M13 바이러스를 사용하는 경우, 상기 수용액의 pH가 약 4.2인 경우, 상기 M13 바이러스의 표면 전하가 약 0 C이 되므로, 상기 수용액의 pH를 약 4.3 내지 4.5로 조절하면 상기 그래핀 전극 표면 상에 상기 템프레이팅 물질인 M13 바이러스를 고밀도의 단일층으로 배열할 수 있다. In one embodiment of the present invention, in order to apply the template material, an aqueous solution containing the template material may be applied to the surface of the graphene electrode. In this case, the surface charge of the templating material changes according to the pH of the aqueous solution, and as a result, the gap between the templating materials changes due to the electrostatic repulsion by the surface charge. That is, the interval between the template materials can be controlled by adjusting the pH of the aqueous solution. For example, when the M13 virus is used as the template material, when the pH of the aqueous solution is about 4.2, the surface charge of the M13 virus is about 0 C, so that the pH of the aqueous solution is adjusted to about 4.3 to 4.5 The M13 virus, which is the template material, can be arranged in a single layer of high density on the surface of the graphene electrode.
상기 그래핀 전극 표면 상에 상기 템플레이팅 물질을 도포하는 경우, 상기 그래핀 전극 매트릭스의 방향고리와 상기 템플레이팅 물질의 방향 고리 사이에 인력이 작용하여 상기 템플레이팅 물질이 상기 그래핀 전극 표면에 결합될 수 있다. When the template material is applied on the surface of the graphene electrode, an attractive force acts between the direction ring of the graphene electrode matrix and the direction ring of the template material so that the templating material bonds to the surface of the graphene electrode .
상기 템플레이팅 물질 상에 무기산화물 전구체 용액을 도포하여 형성된 무기산화물 박막을 포함하는 제1 전하수송층을 형성하는 단계(S130)에 있어서, 상기 무기산화물 전구체 용액은 무기산화물 전구체를 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 템플레이팅 물질 상에 상기 무기산화물 전구체 용액을 도포하는 경우, 상기 템플레이팅 물질은 친수성 양이온 작용기를 포함하고 용액에 용해된 상기 무기산화물 전구체는 음전하를 띄므로 상기 무기산화물 전구체는 정전기적 인력에 의해 상기 템플레이팅 물질에 결합될 수 있다. 상기 정전기적 인력 외에도 상기 템플레이팅 물질과 상기 무기산화물 전구체 사이에는 반데르발스 결합, 수소 결합 등이 형성될 수 있다. 이와 같이 템플레이팅 물질에 결합된 상기 무기산화물 전구체들은 무기산화물 박막을 형성할 수 있다. The inorganic oxide precursor solution may be an aqueous solution containing an inorganic oxide precursor in the step (S130) of forming a first charge transport layer including an inorganic oxide thin film formed by applying an inorganic oxide precursor solution on the template material . When the inorganic oxide precursor solution is applied on the template material, the template material contains a hydrophilic cationic functional group and the inorganic oxide precursor dissolved in the solution is negatively charged, so that the inorganic oxide precursor is electrostatically attracted May be coupled to the template material. In addition to the electrostatic attraction, a van der Waals bond, a hydrogen bond, or the like may be formed between the template material and the inorganic oxide precursor. Thus, the inorganic oxide precursors bound to the template material may form an inorganic oxide thin film.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 무기산화물 박막을 형성하기 위하여, 상기 템플레이팅 물질에 결합된 상기 무기산화물 전구체를 환원시키는 단계를 더 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 무기산화물 전구체는 소듐보로하이드라이드(NaBH4)와 같은 환원제가 용해된 용액에 담지시킴으로써 환원시킬 수 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, in order to form the inorganic oxide thin film, the inorganic oxide precursor bound to the template material may be further reduced. For example, the inorganic oxide precursor may be reduced by supporting it in a solution in which a reducing agent such as sodium borohydride (NaBH4) is dissolved.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층은 정공수송층일 수 있고, 이 경우 상기 무기 산화물 박막은 WO3, MoO3, V2O5, NiO 등의 p-형 무기산화물로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 무기 산화물 박막이 WO3로 이루어진 경우, 상기 무기산화물 전구체로는 소듐 텅스테이트(Na2WO4), 소듐 텅스테이트 디하이드라이트(Na2WO4·2H2O), 암모늄 파라텅스텐((NH4)10(H2W12O42)·4H2O) 등이 사용될 수 있다. 상기 제1 전하수송층이 정공수송층인 경우, 상기 그래핀 전극은 양극(anode)으로 기능한다. In one embodiment of the present invention, the first charge transport layer may be a hole transport layer. In this case, the inorganic oxide thin film may be formed of a p-type inorganic oxide such as WO 3 , MoO 3 , V 2 O 5 or NiO . For example, when the inorganic oxide thin film is made of WO 3 , the inorganic oxide precursor may include sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), sodium tungstate dihydrite (Na 2 WO 4 .2H 2 O), ammonium paratungsten ((NH 4 ) 10 (H 2 W 12 O 42 ) .4H 2 O) and the like can be used. When the first charge transporting layer is a hole transporting layer, the graphene electrode functions as an anode.
한편, 상기 제1 전하수송층이 정공수송층인 경우, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조방법은 상기 무기산화물 박막 상부에 PEDOT:PSS 박막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 무기산화물 박막 및 상기 PEDOT:PSS 박막이 함께 정공수송층으로 기능할 수 있다. In the case where the first charge transport layer is a hole transport layer, the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include forming a PEDOT: PSS thin film on the inorganic oxide thin film, And the PEDOT: PSS thin film may function together as a hole transport layer.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층은 전자수송층일 수 있고, 이 경우 상기 무기산화물 박막은 TiO2, ZnO 등의 n-형 무기산화물로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 무기산화물 박막이 TiO2로 이루어진 전자수송층인 경우, 상기 무기산화물 전구체로는 티타늄 비스암모늄 락타토디하이드록사이드(TiBALDH, [CH3CH(O)CO2NH4]2Ti(OH)2) 등이 사용될 수 있다. 상기 제1 전하수송층이 전자수송층인 경우, 상기 그래핀 전극은 음극(cathode)으로 기능한다. In another embodiment of the present invention, the first charge transporting layer may be an electron transporting layer. In this case, the inorganic oxide thin film may be formed of an n-type inorganic oxide such as TiO 2 or ZnO. For example, when the inorganic oxide thin film is an electron transport layer made of TiO 2 , the inorganic oxide precursor may be titanium bisammonium lactatodihydroxide (TiBALDH, [CH 3 CH (O) CO 2 NH 4 ] 2 Ti (OH ) 2 ) may be used. When the first charge transporting layer is an electron transporting layer, the graphene electrode functions as a cathode.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전하수송층을 형성한 후 상기 템플레이트 물질은 잔존시킬 수도 있고, 열처리를 통하여 제거될 수도 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the template material may remain after the first charge transport layer is formed, or may be removed through heat treatment.
상기 제1 전하수송층 상에 활성층을 형성하는 단계(S140)에 있어서, 상기 활성층은 유기반도체 물질 또는 페로브스카이트 반도체 물질로 형성될 수 있고, 상기 활성층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 활성층은 스핀 코팅법, 잉크젯법, 스크린 프린팅법과 같은 용액공정을 통해 형성될 수 있다. In the step of forming the active layer on the first charge transporting layer (S140), the active layer may be formed of an organic semiconductor material or a perovskite semiconductor material, and the method of forming the active layer is not particularly limited. For example, the active layer may be formed through a solution process such as a spin coating method, an ink jet method, or a screen printing method.
일 실시예로, 상기 활성층이 상기 유기반도체 물질로 형성된 경우, 상기 활성층은 P3HT, MEH-PPV, PCPDTBT, CuPc 등에서 선택된 도너 물질 및 C60, PCBM, perylene, PTCBI 등에서 선택된 억셉터 물질을 포함할 수 있다. In one embodiment, when the active layer is formed of the organic semiconductor material, the active layer may include a donor material selected from P3HT, MEH-PPV, PCPDTBT, CuPc, and acceptor materials selected from C 60 , PCBM, perylene, PTCBI, have.
다른 실시예로, 상기 활성층이 페로브스카이트 반도체 물질로 형성된 경우, 상기 페로브스카이트 반도체 물질은 (CH3NH3)PbX3의 분자식을 갖는 유기금속할로겐화합물일 수 있다. 즉, 상기 분자식에서 X는 요오드, 브롬 또는 염소일 수 있다. In another embodiment, if the active layer is formed of a perovskite semiconductor material, wherein the perovskite semiconductor material is (CH 3 NH 3) may be an organic metal halide compound having a molecular formula of PbX 3. That is, in the above formula, X may be iodine, bromine or chlorine.
상기 활성층 상에 제2 전하수송층을 형성하는 단계(S150)에 있어서, 제2 전하수송층의 형성방법은 특별히 제한되지 않는다. 한편, 상기 제1 전하수송층이 정공수송층인 경우, 상기 제2 전하수송층은 전자수송층일 수 있다. 이와 달리 상기 제1 전하수송층이 전자수송층인 경우, 상기 제2 전하수송층은 정공수송층일 수 있다. The method for forming the second charge transporting layer in the step (S150) of forming the second charge transporting layer on the active layer is not particularly limited. On the other hand, when the first charge transporting layer is a hole transporting layer, the second charge transporting layer may be an electron transporting layer. Alternatively, when the first charge transporting layer is an electron transporting layer, the second charge transporting layer may be a hole transporting layer.
상기 제2 전하수송층 상에 금속 전극을 형성하는 단계(S160)에 있어서, 상기 금속 전극을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 한편, 상기 그래핀 전극이 양극(anode)인 경우, 상기 금속 전극은 음극(cathode)으로 기능하고, 이 경우 상기 금속전극은 낮은 일함수를 갖는 금속, 예를 들면, 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 그래핀 전극이 음극(cathode)인 경우, 상기 금속 전극은 양극(anode)로 기능하고, 이 경우 상기 금속전극은 높은 일함수를 갖는 금속, 예를 들면, 은(Ag)으로 형성될 수 있다.
The method of forming the metal electrode in the step (S160) of forming the metal electrode on the second charge transporting layer is not particularly limited. Meanwhile, when the graphene electrode is an anode, the metal electrode functions as a cathode. In this case, the metal electrode is formed of a metal having a low work function, for example, aluminum (Al) . Alternatively, when the graphene electrode is a cathode, the metal electrode functions as an anode. In this case, the metal electrode is formed of a metal having a high work function, for example, silver (Ag) .
[실시예 1][Example 1]
템플레이팅 물질로 나선형 형태의 1차원 선형구조를 가지고 방향족 아미노산 히스티딘을 포함하는 양친성 펩타이드가 몸통부분에 결합된 M13 바이러스를 준비하였다. The M13 virus was prepared in which the amphipathic peptide containing the aromatic amino acid histidine was bound to the trunk portion with a one-dimensional linear structure of helical form as the template material.
이어서 상기의 양친성 펩타이드가 발현된 M13 바이러스를 포함하는 수용액에 그래핀 전극을 30분간 담지시켜 상기 M13 바이러스를 그래핀 전극 표면에 결합시켰다. 이 과정에서 M13 바이러스를 포함하는 수용액의 pH를 4.4로 조절하여 상기 M13 바이러스를 상기 그래핀 전극 표면에 결합시켰다. Then, a graphene electrode was immersed in an aqueous solution containing the M13 virus expressing the above-described amphipathic peptide for 30 minutes to bind the M13 virus to the surface of the graphene electrode. In this process, the pH of the aqueous solution containing the M13 virus was adjusted to 4.4 to bind the M13 virus to the surface of the graphene electrode.
이어서, 상기 M13 바이러스가 결합된 그래핀 전극을 소듐 텅스테이트(sodium tungstate) 수용액에 담지시켜 상기 그래핀 전극 표면 상에 정공수송층으로 텅스텐산화물(WO3) 박막을 형성하였다. Subsequently, the graphene electrode to which the M13 virus was bound was carried on an aqueous solution of sodium tungstate to form a tungsten oxide (WO 3 ) thin film as a hole transport layer on the surface of the graphene electrode.
이어서, 상기 텅스텐산화물 박막 상에 PTB7/PC71BM로 이루어진 활성층, TiO2로 이루어진 전자수송층 및 알루미늄 전극을 순차적으로 형성하여 유기태양전지를 제조하였고, 도 2는 이와 같이 제조된 유기태양전지의 모식도이다.
Then, an active layer made of PTB7 / PC71BM, an electron transport layer made of TiO2, and an aluminum electrode were sequentially formed on the tungsten oxide thin film to prepare an organic solar cell. FIG. 2 is a schematic diagram of the organic solar cell thus manufactured.
[실시예 2][Example 2]
그래핀 전극 상에 정공수송층으로 텅스텐 산화물(WO3) 박막 및 PEDOT:PSS 박막을 순차적으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유기태양전지를 제조하였다.
An organic solar cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that a tungsten oxide (WO 3 ) thin film and a PEDOT: PSS thin film were sequentially formed as a hole transporting layer on the graphene electrode.
[비교예][Comparative Example]
그래핀 전극 상에 정공수송층으로 PEDOT:PSS 박막만을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유기태양전지를 제조하였다.
An organic solar cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that only a PEDOT: PSS thin film was formed as a hole transport layer on the graphene electrode.
[실험예][Experimental Example]
도 3은 M13 바이러스를 포함하는 수용액의 pH에 따른 M13 바이러스의 제타전위를 나타내는 그래프이고, 도 4a 내지 도 4c는 상기 수용액의 pH가 3.5, 4.4 및 6.0인 경우에 그래핀 전극 표면에 결합된 M13 바이러스의 원자탐침현미경 사진들이다. FIG. 3 is a graph showing the zeta potential of the M13 virus according to the pH of an aqueous solution containing the M13 virus, and FIGS. 4A to 4C are graphs showing the MTA virus binding to the surface of the graphene electrode when the pH of the aqueous solution is 3.5, Atomic probe microscope pictures of the virus.
도 3을 참조하면, 수용액의 pH가 변화함에 따라 M13 바이러스의 제타 전위도 변화함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 수용액의 pH가 약 4.2인 경우 M13 바이러스의 제타 전위가 0 mV이고, 수용액의 pH가 약 4.2를 초과하는 경우 pH가 증가함에 따라 M13 바이러스의 제타 전위가 감소하고, 수용액의 pH가 약 4.2 미만인 경우 pH가 감소함에 따라 M13 바이러스의 제타전위가 증가하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the zeta potential of the M13 virus changes with the change of the pH of the aqueous solution. Specifically, when the pH of the aqueous solution is about 4.2, the zeta potential of the M13 virus is 0 mV, and when the pH of the aqueous solution is more than about 4.2, the zeta potential of the M13 virus decreases with increasing pH, When the pH is less than 4.2, the zeta potential of the M13 virus increases as the pH decreases.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 수용액의 pH가 4.4인 경우, M13 바이러스들은 그래핀 전극 표면 상에 단일층을 이루면서 고밀도로 그리고 상대적으로 규칙적으로 배열됨을 확인할 수 있다. 이에 반해, 수용액의 pH가 3.5인 경우에는 M13 바이러스들이 그래핀 전극 표면 상에 서로 중첩되면서 불규칙적으로 배열되고, 수용액의 pH가 6.0인 경우에는 M13 바이러스들이 그래핀 전극 표면 상에 저밀도로 서로 이격되게 배열됨을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 4A to 4C, when the pH of the aqueous solution is 4.4, it can be confirmed that the M13 viruses are arranged at a high density and relatively regularly while forming a single layer on the surface of the graphene electrode. On the other hand, when the pH of the aqueous solution is 3.5, the M13 viruses are irregularly arranged on the surface of the graphene electrode, and when the pH of the aqueous solution is 6.0, the M13 viruses are separated at a low density on the surface of the graphene electrode Can be confirmed.
이러한 사항을 종합하면, 수용액의 pH를 조절함으로써 템플레이팅 물질을 그래핀 전극 표면 상에 고밀도 단일층으로 그리고 규칙적으로 배열시킬 수 있음을 확인할 수 있다. Taken together, it can be seen that by adjusting the pH of the aqueous solution, the templating material can be regularly arranged in a dense, single layer on the surface of the graphene electrode.
도 5는 도 4b의 M13 바이러스들을 템플레이트로 이용하여 형성된 WO3 박막의 원자탐침현미경 사진이고, 도 6은 도 5의 WO3 박막에 대한 X-선 광전자분광법의 분석결과이다. FIG. 5 is an atom probe microscope image of a WO 3 thin film formed using the M13 viruses of FIG. 4B as a template, and FIG. 6 is an X-ray photoelectron spectroscopic analysis result of the WO 3 thin film of FIG.
도 5 및 도 6을 참조하면, 그래핀 전극 표면 상에 단일층을 이루면서 고밀도로 그리고 상대적으로 규칙적으로 배열됨 M13 바이러스들을 템플레이트로 이용하여 WO3 박막을 형성하는 경우, 균일한 조성을 갖는 조밀한 WO3 박막이 형성됨을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6, when a WO 3 thin film is formed using M13 viruses as a template, a single layer is formed on the surface of the graphene electrode with a high density and relatively regular arrangement, a dense WO 3 thin film was formed.
도 7은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 유기태양전지들의 성능을 측정한 그래프들이고, 표 1은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 유기태양전지들의 성능을 측정한 결과값이다. 도 7의 그래프들에 있어서, 검정색 곡선은 비교예의 유기태양전지를 나타내고, 빨강색 곡선은 실시예 1의 유기태양전지를 나타내며, 연두색 곡선은 실시예 2의 유기태양전지를 나타낸다. 7 is a graph illustrating the performance of organic solar cells manufactured according to Example 1, Example 2, and Comparative Example. Table 1 shows the performance of organic solar cells manufactured according to Example 1, Example 2, As a result. In the graphs of FIG. 7, the black curve represents the organic solar cell of the comparative example, the red curve represents the organic solar cell of Example 1, and the green-yellow curve represents the organic solar cell of Example 2.
[V]Voc
[V]
[mA/cm2]Jsc
[mA / cm 2 ]
[%]FF
[%]
[%]Efficiency
[%]
도 7 및 표 1을 참조하면, 실시예 1의 유기태양전지는 비교예의 유기태양전지와 비교하여 개방전압(Voc)은 동일하나 단락전류(Jsc)가 향상되어 전체적으로 충전률(FF) 및 효율(Efficiency)이 향상된 것으로 나타났다. 그리고 실시예 2의 유기태양전지는 비교예의 유기태양전지와 비교하여 단락전류(Jsc)뿐만 아니라 개방전압(Voc)도 향상되었고, 그 결과 충전률 및 효율이 현저하게 향상된 것으로 나타났다. 7 and Table 1, the organic solar battery of Example 1 has the same open-circuit voltage (Voc) as that of the organic solar cell of the comparative example, but the short-circuit current (Jsc) Efficiency was improved. As compared with the organic solar cell of the comparative example, the organic solar cell of Example 2 showed not only short circuit current (Jsc) but also open-circuit voltage (Voc). As a result, charging rate and efficiency were remarkably improved.
상술한 본 발명에 따르면, 소수성 표면을 갖는 그래핀 전극 상에 템플레이팅 물질을 도입한 후 무기산화물 박막을 형성함으로써, 용액공정을 통하여 그래핀 전극 표면 상에 우수한 특성의 무기산화물 박막을 형성할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 태양전지를 제조할 경우, 저비용으로 대면적 고효율의 태양전지를 제조할 수 있다. According to the present invention, an inorganic oxide thin film can be formed on the surface of a graphene electrode through a solution process by introducing a templating material onto a graphene electrode having a hydrophobic surface and then forming an inorganic oxide thin film have. Therefore, when a solar cell is manufactured according to the present invention, a large-area, high-efficiency solar cell can be manufactured at a low cost.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
S110: 그래핀 전극을 형성하는 단계
S120: 템플레이팅 물질을 도포하는 단계
S130: 제1 전하수송층을 형성하는 단계
S140: 활성층을 형성하는 단계
S150: 제2 전하수송층을 형성하는 단계
S160: 금속 전극을 형성하는 단계S110: Step of forming graphene electrode
S120: Applying the template material
S130: Step of forming a first charge transporting layer
S140: Step of forming an active layer
S150: Step of forming a second charge transporting layer
S160: Step of forming a metal electrode
Claims (15)
상기 그래핀 전극 표면에 상기 그래핀과 결합할 수 있고 친수성 작용기를 갖는 템플레이팅 물질을 도포하는 단계;
상기 템플레이팅 물질 상에 무기산화물 전구체 용액을 도포하여 형성된 무기산화물 박막을 포함하는 제1 전하수송층을 형성하는 단계;
상기 제1 전하수송층 상에 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상에 제2 전하수송층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 전하수송층 상에 금속 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.Forming a graphene electrode on the substrate;
Applying a template material capable of binding to the graphene surface and having a hydrophilic functional group on the surface of the graphene electrode;
Forming a first charge transport layer comprising an inorganic oxide thin film formed by applying an inorganic oxide precursor solution on the template material;
Forming an active layer on the first charge transport layer;
Forming a second charge transport layer on the active layer; And
And forming a metal electrode on the second charge transport layer.
상기 템플레이팅 물질은 상기 그래핀 전극의 매트릭스와 파이-파이 상호작용으로 결합할 수 있는 방향족 아미노산 화합물을 구비하는 폴리펩타이드, 단백질, DNA, RNA 및 바이러스(virus) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the template material comprises at least one selected from the group consisting of a polypeptide, a protein, a DNA, an RNA, and a virus having an aromatic amino acid compound capable of binding with a matrix of the graphene electrode by pi-phi interaction Wherein the photovoltaic cell is a solar cell.
상기 방향족 아미노산 화합물은 히스티딘(Histidine), 페닐아라닌(Phenylalanine), 타이로신(Tyrosine) 또는 트립토판(Tryptophan)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 3. The method of claim 2,
Wherein the aromatic amino acid compound is histidine, phenylalanine, tyrosine, or tryptophan.
상기 방향족 아미노산 화합물은 친수성 양이온 작용기를 포함하는 아민(amine), 구아니딘(guanidine) 및 이미다졸(imidazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 3,
Wherein the aromatic amino acid compound comprises at least one member selected from the group consisting of amine, guanidine, and imidazole including a hydrophilic cationic functional group.
상기 제1 전하수송층은 정공수송층이고,
상기 무기산화물 전구체 용액은 p형 무기산화물의 전구체를 포함하는 수용액이며,
상기 p형 무기산화물의 전구체는 WO3, MoO3, V2O5 및 NiO로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 전구체인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the first charge transport layer is a hole transport layer,
The inorganic oxide precursor solution is an aqueous solution containing a precursor of a p-type inorganic oxide,
Wherein the precursor of the p-type inorganic oxide is one precursor selected from the group consisting of WO 3 , MoO 3 , V 2 O 5, and NiO.
상기 p형 무기산화물 전구체는 소듐 텅스테이트(Na2WO4), 소듐 텅스테이트 디하이드라이트(Na2WO4·2H2O) 및 암모늄 파라텅스텐((NH4)10(H2W12O42)·4H2O)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 6. The method of claim 5,
The p-type inorganic oxide precursor may be at least one selected from the group consisting of sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), sodium tungstate dihydrite (Na 2 WO 4 .2H 2 O) and ammonium para tungsten ((NH 4 ) 10 (H 2 W 12 O 42 ) ≪ 4 > H20). ≪ / RTI >
상기 제1 전하수송층은 전자수송층이고,
상기 무기산화물 전구체 용액은 n형 무기산화물의 전구체를 포함하는 수용액이며,
상기 n형 무기산화물의 전구체는 TiO2 또는 ZnO의 전구체인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the first charge transporting layer is an electron transporting layer,
Wherein the inorganic oxide precursor solution is an aqueous solution containing a precursor of an n-type inorganic oxide,
Wherein the precursor of the n-type inorganic oxide is a precursor of TiO 2 or ZnO.
상기 n형 무기산화물의 전구체는 티타늄 비스암모늄 락타토디하이드록사이드(TiBALDH)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 8. The method of claim 7,
Wherein the precursor of the n-type inorganic oxide is titanium bisammonium lactate thiodihydroxide (TiBALDH).
상기 제1 전하수송층을 형성하는 단계는,
상기 무기산화물 박막을 형성하는 단계; 및
열처리를 통하여 상기 템플레이트 물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein forming the first charge transport layer comprises:
Forming the inorganic oxide thin film; And
And removing the template material through heat treatment. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
상기 제1 전하수송층을 형성하는 단계는,
상기 무기산화물 박막을 형성하는 단계; 및
상기 무기산화물 박막 상에 PEDOT:PSS 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein forming the first charge transport layer comprises:
Forming the inorganic oxide thin film; And
And forming a PEDOT: PSS thin film on the inorganic oxide thin film.
상기 활성층은 유기반도체 물질 또는 페로브스카이트 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the active layer is formed of an organic semiconductor material or a perovskite semiconductor material.
상기 그래핀 전극 표면에 배열되고, 파이-파이 상호작용에 의해 상기 그래핀과 결합할 수 있으며, 친수성 작용기를 갖는 템플레이팅 물질;
상기 템플레이팅 물질과 결합하는 무기산화물 전구체로부터 형성된 무기산화물 박막을 포함하는 제1 전하수송층;
상기 제1 전하수송층 상에 배치된 활성층;
상기 활성층 상에 배치된 제2 전하수송층; 및
상기 제2 전하수송층 상에 배치된 금속 전극을 포함하는 태양전지.A graphene electrode disposed on a substrate;
A template material arranged on the surface of the graphene electrode and capable of binding to the graphene by a pi-pi interaction and having a hydrophilic functional group;
A first charge transport layer comprising an inorganic oxide thin film formed from an inorganic oxide precursor that binds to the template material;
An active layer disposed on the first charge transport layer;
A second charge transporting layer disposed on the active layer; And
And a metal electrode disposed on the second charge transport layer.
상기 템플레이팅 물질은 방향족 아미노산 화합물을 구비하는 폴리펩타이드, 단백질, DNA, RNA 및 바이러스(virus) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지. 13. The method of claim 12,
Wherein the template material comprises at least one selected from a polypeptide having an aromatic amino acid compound, a protein, DNA, RNA, and virus.
상기 방향족 아미노산 화합물은 히스티딘(Histidine), 페닐아라닌(Phenylalanine), 타이로신(Tyrosine) 또는 트립토판(Tryptophan)이고,
상기 방향족 아미노산 화합물은 친수성 양이온 작용기를 구비하는 아민(amine), 구아니딘(guanidine) 및 이미다졸(imidazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.14. The method of claim 13,
The aromatic amino acid compound is histidine, phenylalanine, tyrosine or tryptophan,
Wherein the aromatic amino acid compound comprises at least one member selected from the group consisting of an amine having a hydrophilic cationic functional group, guanidine, and imidazole.
상기 제1 전하수송층은 상기 무기산화물 박막과 상기 활성층 사이에 배치된 PEDOT:PSS 박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.13. The method of claim 12,
Wherein the first charge transporting layer further comprises a PEDOT: PSS thin film disposed between the inorganic oxide thin film and the active layer.
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