KR101838407B1 - 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법. - Google Patents
광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법. Download PDFInfo
- Publication number
- KR101838407B1 KR101838407B1 KR1020160164218A KR20160164218A KR101838407B1 KR 101838407 B1 KR101838407 B1 KR 101838407B1 KR 1020160164218 A KR1020160164218 A KR 1020160164218A KR 20160164218 A KR20160164218 A KR 20160164218A KR 101838407 B1 KR101838407 B1 KR 101838407B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- particles
- electrode
- solution
- quantum dot
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 192
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title abstract description 107
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 148
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 18
- 229940056932 lead sulfide Drugs 0.000 claims description 16
- 229910052981 lead sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 16
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000004148 unit process Methods 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 7
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 110
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 36
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 3
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 3
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 3
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N lead(ii) sulfide Chemical compound [Pb]=S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035209—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
양자점 태양전지의 제조 방법이 제공된다. 상기 양자점 태양전지의 제조 방법은, 전극입자를 준비하는 단계, 상기 전극입자에 제1 소스 용액 및 제2 소스 용액을 교대로 그리고 반복적으로 제공하여 제1 복합체가 결합된 광전 변환 입자를 제조하는 단계, 상기 광전 변환 입자를 기판 상에 제공하는 단계, 상기 기판이 열처리되어, 상기 제1 복합체가 제2 복합체로 변환되는 단계, 및 상기 제2 복합체는 전환용액과 반응하여 제3 복합체로 변환되는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 전해질, 전극 및 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
태양 에너지로부터 전기를 생성하는 태양전지는, 발전과정에서 환경오염 물질을 전혀 발생시키지 않고, 무한한 태양광을 이용한다는 점에서 각광을 받고 있다. 현재까지 실리콘 기반 태양전지가 개발되어 사용되고 있으나, 실리콘 태양전지는 고가의 제조 비용이 필요하여 태양전지 사용의 확대에 어려움이 있다.
또한, 실리콘 기반 태양 전지는 최대 에너지 변환 효율이 31% 정도라고 알려져 있고, 이러한 낮은 변환 효율을 높이기 위해 태양광의 흡수 대역을 높이기 위한 탠덤(tandem) 구조가 제안되었으나, 소자 구현의 어려움으로 인 해, 현재까지 높은 효율을 얻지 못하고 있는 실정이다.
양자점(Quantum Dot)은 화학합성 공정을 통해 만들어지는 나노미터 크기의 반도체 결정체를 말하며, 이러한 양자점은 다양한 크기로 만들어질 수 있고, 크기 차이에 의하여 서로 흡수되는 파장의 크기도 달라진다. 즉, 더 큰 양자점은 더 긴 파장의 빛을 흡수하고, 더 작은 양자점은 더 짧은 파장의 빛을 흡수할 수 있다.
이에 따라, 양자점을 이용한 태양전지에 관한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한 미국 특허 공개 공보 10-2014-0091623(출원번호: 10-2012-0154586, 출원인: 에스케이이노베이션 주식회사, 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단)에는, 투 명 전도성 전극; 상기 투명 전도성 전극 상부에 형성된 유기 정공전달층; 상기 유기 정공전달층 상부에 형성되며 무기 반도체 양자점을 포함하는 양자점층; 상기 양자점층 상부에 형성되며 금속산화물 양자점을 포함하는 전자 전달층; 상기 전자 전달층 상부에 형성된 대향전극을 포함하는 양자점 기반 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
이 밖에도, 양자점을 활용한 태양전지에 관한 다양한 기술들이 연구 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 산소를 포함하는 분위기에서 제조 가능한 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 코팅 용액을 분사하는 간단한 공정으로 제조 가능한 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광전 에너지 변환 효율이 증가된 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 고신뢰성의 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 양자점 태양전지의 제조 방법은, 전극입자를 준비하는 단계, 상기 전극입자에, 금속을 포함하는 제1 소스 용액 및 제1 원소를 포함하는 제2 소스 용액을 교대로 그리고 반복적으로 제공하여, 상기 전극입자에 상기 금속 및 상기 제1 원소물질을 포함하는 제1 복합체가 결합된 광전 변환 입자를 제조하는 단계, 상기 광전 변환 입자를 기판 상에 제공하는 단계, 상기 광전 변환 입자가 제공된 상기 기판이 열처리되어, 상기 광전 변환 입자에 포함된 상기 제1 복합체가 상기 금속 및 산소를 포함하는 제2 복합체로 변환되는 단계, 및 열처리된 상기 광전 변환 입자에 제2 원소를 포함하는 전환 용액을 제공하되, 상기 광전 변환 입자에 포함된 상기 제2 복합체는 상기 전환 용액과 반응하여 상기 금속 및 상기 제2 원소를 포함하는 제3 복합체로 변환되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 원소 및 상기 제2 원소는, 서로 동일한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전환 용액은, 전해질인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 원소 및 상기 제2 원소는, 황(S)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 복합체 및 상기 제3 복합체는, 서로 동일한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 복합체 및 상기 제3 복합체는, 황화납을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 복합체는, 산화납을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 입자를 상기 기판 상에 제공하는 단계는, 제1 전극이 형성된 상기 기판을 준비하는 단계, 상기 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액을 준비하는 단계, 및 상기 제1 전극 상에 상기 코팅 용액을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코팅 용액을 준비하는 단계는, 점도가 서로 다른 제1 용매와 제2 용매를 혼합하여 베이스 용액을 제조하는 단계, 및 상기 베이스 용액에 상기 광전 변환 입자를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매는, ethyl cellulose를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 입자를 제조하는 단계는, 단위 공정을 반복 수행하는 것을 포함하되, 상기 단위 공정은, 상기 전극입자에 상기 제1 소스 용액을 제공하는 단계, 상기 전극입자로부터, 상기 제1 소스 용액을 제거하는 단계, 상기 전극입자에 상기 제2 소스 용액을 제공하는 단계, 및 상기 전극입자로부터 상기 제2 소스 용액을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극입자는, 티타늄 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속은, 납(Pb)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 소스 용액내의 상기 금속의 농도 및 상기 제2 소스 용액내의 상기 제1 원소의 농도는, 동일한 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 태양전지는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상의 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되되, TixO2(0<x<1)로 표시되는 전극 입자에 황화납이 결합된 광전 변환 입자, 상기 제1 전극 상에 배치되고, 황(S)을 포함하는 전해질, 상기 전해질 상에 배치되는 제2 전극, 및 상기 제2 전극 상에 배치되는 제2 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 복합체(예를 들어, 황화납)이 전극 입자에 결합된 광전 변환 입자는, 상기 전극 입자에 제1 소스 용액 및 제2 소스 용액을 교대로 그리고 반복적으로 제공하는 간소한 공정으로, 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 입자가 제1 전극 상에 제공된 후, 열처리하는 과정에서, 상기 광전 변환 입자의 상기 제1 복합체(예를 들어, 황화납)이 제2 복합체(예를 들어, 산화납)으로 변환되더라도, 상기 광전 변환 입자에 전환 용액(예를 들어, 전해질)을 제공하는 간소한 공정으로, 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)가 상기 제1 복합체와 동일한 제3 복합체(예를 들어, 황화납)로 회복될 수 있다. 이에 따라, 열처리 공정에 의해 변환된 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)를 회복시키는 별도의 공정을 수행하지 않고, 간소한 공정으로, 상기 광전 변환 입자가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)이 상기 제3 복합체(예를 들어, 황화납)으로 별도의 추가 공정 없이 용이하게 변환될 수 있어, 상기 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양 전지의 제조 공정이 산소를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 제조 공정이 간소화되고, 제조 단가가 감소된 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지가 포함하는 광전 변환 입자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지의 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교 예들에 따른 광전 변환 입자를 촬영한 사진이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들 및 실시 예의 변형 예들에 따른 광전 변환 입자를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 비교 예들 및 실시 예들에 따른 광전 변환 입자의 XRD(X-ray diffraction) pattern들을 분석한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지가 포함하는 광전 변환 입자들의 XPS spectra를 분석한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 EIS spectra를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 OCVD 데이터로부터 계산된 electron lifetime을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지가 포함하는 광전 변환 입자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지의 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교 예들에 따른 광전 변환 입자를 촬영한 사진이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들 및 실시 예의 변형 예들에 따른 광전 변환 입자를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 비교 예들 및 실시 예들에 따른 광전 변환 입자의 XRD(X-ray diffraction) pattern들을 분석한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지가 포함하는 광전 변환 입자들의 XPS spectra를 분석한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 EIS spectra를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 OCVD 데이터로부터 계산된 electron lifetime을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지가 포함하는 광전 변환 입자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양전지의 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극입자(102)가 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 전극입자(102)는, 티타늄 산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 전극입자(102)는, P-type TiO2(보다 구체적으로, TixO2(0<x<1))일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 전극입자(102)는, P-25 TiO2일 수 있다. 또한, 다른 실시 예에 따르면, 상기 전극입자(102)는, 전이 금속 산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 전이 금속 산화물은, SnO2, ZrO2, SiO2, MgO, Nb2O5, 또는 ZnO중의 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 전극입자(102)에 금속을 포함하는 제1 소스 용액(110) 및 제1 원소를 포함하는 제2 소스 용액(120)이 교대로 그리고 반복적으로 제공될 수 있다(S120). 이에 따라, 상기 전극입자(102)에 상기 금속 및 상기 제1 원소를 포함하는 제1 복합체(104)가 결합된 광전 변환 입자(100)가 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 금속은 납(Pb)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 원소는 황(S)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 복합체(104)는, 황화납(lead sulfide)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 복합체(104)는, PbS일 수 있다. 다시 말하면, 예를 들어, 상기 광전 변환 입자(100)는 티타늄 산화물의 표면에 결합된 황화납일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 소스 용액(110)내의 상기 금속의 농도 및 상기 제2 소스 용액(120)내의 상기 제1 원소의 농도는, 동일할 수 있다.
상기 광전 변환 입자(100)를 제조하는 단계는, 단위 공정을 반복 수행할 수 있다. 상기 단위 공정은, 상기 전극입자(102)에 상기 제1 소스 용액(110)을 제공하는 단계, 상기 전극입자(102)로부터, 상기 제1 소스 용액(110)을 제거하는 단계, 상기 전극입자(102)에 상기 제2 소스 용액(120)을 제공하는 단계, 및 상기 전극입자(102)로부터 상기 제2 소스 용액(120)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 단위 공정은, 3회 수행될 수 있다.
상기 전극입자(102)에 상기 제1 소스 용액(110)을 제공하는 단계는, 상기 제1 소스 용액(110)을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 소스 용액(110)은, 상기 금속을 포함하는 제1 소스 물질이 제1 분산 용액에 혼합된 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 소스 물질은, PbNO3일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 분산 용액은, 메탄올(methanol)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소스 용액(110)은, 메탄올 내에 20ml의 용량과 20mM의 농도를 갖는 PbNO3가 혼합된 용액일 수 있다.
상기 전극입자(102)로부터, 상기 제1 소스 용액(110)을 제거하는 단계는, 상기 제1 소스 용액(110)이 제공된 상기 전극입자(102)를 원심분리하는 단계, 원심분리된 상기 전극입자(102)에 세척액(130)을 제공하는 단계, 및 상기 세척액(130)이 제공된 상기 전극입자(102)를 다시 원심분리하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 원심분리하는 단계는, 6000rpm의 속도로 4분의 시간 동안 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 세척액(130)은, 메탄올(methanol)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 세척액(130)은, 20ml의 용량으로 제공될 수 있다.
상기 전극입자(102)에 상기 제2 소스 용액(120)을 제공하는 단계는, 상기 제2 소스 용액(120)을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소스 용액(120)은, 상기 제1 원소를 포함하는 제2 소스 물질이 제2 분산 용액에 혼합된 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 소스 물질은, Na2S일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 분산 용액은, 물과 메탄올이 1:1의 비율로 혼합된 용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 소스 용액(120)은, 물과 메탄올이 1:1의 비율로 혼합된 용액 내에 20ml의 용량과 20mM의 농도를 갖는 Na2S가 혼합된 용액일 수 있다.
상기 전극입자(102)로부터, 상기 제2 소스 용액(120)을 제거하는 단계는, 상기 전극입자(102)로부터, 상기 제1 소스 용액(120)을 제거하는 단계와 같은 방법으로 수행될 수 있다.
제1 전극(210)을 갖는 제1 기판(200)이 준비된다. 상기 제1 전극(210)을 갖는 상기 제1 기판(200) 상에, 후술되는 코팅 용액이 분사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(210)은, 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(210)은, FTO 또는 ITO일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 기판(200)은 유리 기판일 수 있다. 또는, 이와는 달리, 상기 전극(210)을 갖는 상기 제1 기판(200)은, 금속들 또는 금속 합금들 중의 적어도 어느 한가지를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(210)을 갖는 상기 제1 기판(200)은 전도층이 코팅된 유리 또는 전도층이 코팅된 고분자 필름일 수 있다.
상기 제1 기판(200) 상에 상기 광전 변환 입자(100)가 제공될 수 있다(S130). 보다 구체적으로, 상기 제1 기판(200) 상의 상기 제1 전극(210) 상에 상기 광전 변환 입자(100)가 제공될 수 있다. 상기 광전 변환 입자(100)를 상기 제1 전극(210)을 갖는 상기 제1 기판(200) 상에 제공하는 단계는, 상기 광전 변환 입자(100)를 포함하는 코팅 용액을 준비하는 단계, 및 상기 제1 전극(210) 상에 상기 코팅 용액을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 코팅 용액을 준비하는 단계는, 점성도를 조절하기 위해 점도가 서로 다른 제1 용매와 제2 용매, 및 알코올 용액을 혼합하여 베이스 용액을 제조하는 단계, 상기 베이스 용액에 상기 광전 변환 입자(100)를 제공하는 단계, 상기 광전 변환 입자(100)가 제공된 상기 베이스 용액을 혼합 및 분쇄(grind)하는 단계, 및 혼합 및 분쇄된 상기 베이스 용액을 sonic conditioning mixer하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매는, ethyl cellulose를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 용매는, 30 내지 70 mPa.s의 점도를 갖는 ethyl cellulose일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 용매는, 5 내지 15 mPa.s의 점도를 갖는 ethyl cellulose일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 알코올 용액은 에탄올(ethanol)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매, 및 상기 알코올 용액을 혼합하는 단계는, mortar grinder로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 입자(100)가 제공된 상기 베이스 용액을 혼합 및 분쇄하는 단계는, mortar grinder에서 15분의 시간 동안 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 혼합 및 분쇄된 상기 베이스 용액을 sonic conditioning mixer하는 단계는, 10분의 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 광전 변환 입자(100)가 제공된 상기 제1 기판(200)은 건조될 수 있다. 건조된 상기 제1 기판(200)은 열처리 될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 입자(100)가 제공된 상기 제1 기판(200)을 건조하는 단계는, 125℃의 온도에서 5분의 시간 동안 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 건조된 상기 제1 기판(200)을 열처리하는 단계는, 250℃의 온도에서 30분의 시간 동안 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 기판(200)의 건조 공정 및 상기 제1 기판(200)의 열처리 공정은, 산소(O2)를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(200)의 건조 공정 및 상기 제1 기판(200)의 열처리 공정은, 대기 중에서 수행될 수 있다.
열처리된 상기 광전 변환 입자(100)에 포함된 상기 제1 복합체(104)는, 상기 금속 및 산소를 포함하는 제2 복합체로 변환될 수 있다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 복합체는, 산화납(lead oxide)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 복합체는, PbO일 수 있다. 다시 말하면, 예를 들어, 상기 광전 변환 입자(100)가 포함하는 PbS는 열처리되어 PbO로 변환될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 제1 복합체(104)가 황화납인 경우, 상기 황화납이 상기 제1 전극(210) 상에 제공된 후 열처리 공정이 수행되어, 산화납으로 변환될 수 있다.
열처리된 상기 광전 변환 입자(100)에 제2 원소를 포함하는 전환 용액이 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 원소 및 상기 제2 원소는 동일할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 원소는, 황(S)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 전환 용액은, 전해질(220)일 수 있다.
상기 제1 전극(210) 및 후술되는 제2 전극(230) 사이에, 상기 전해질(220)이 주입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 전해질(220)은, polysulfide 용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질(220)은, 메탄올과 물이 3:2의 비율로 혼합된 용액 내에, 0.125M의 농도를 갖는 S와 1.0M의 농도를 갖는 Na2S가 제공된 용액일 수 있다.
상기 제2 복합체는, 상기 전환 용액과 반응하여 상기 금속 및 상기 제2 원소를 포함하는 제3 복합체로 변환될 수 있다(S150). 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 복합체(104) 및 상기 제3 복합체는, 동일한 물질일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 복합체(104) 및 상기 제3 복합체는, 황화납을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 복합체는, PbS일 수 있다.
상기 광전 변환 입자(100)에 포함된 상기 제3 복합체가 변환되는 단계를 다시 말하면, 상기 제1 소스 용액(110) 및 상기 제2 소스 용액(120)이 상기 전극입자(102)에 교대로 그리고 반복적으로 제공되는 방법으로 제조된 상기 제1 복합체(102, 예를 들어, 황화납)는, 열처리되어 상기 금속 및 산소를 포함하는 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)로 변환될 수 있다. 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)는, 상기 전환 용액(예를 들어, polysulfide 전해질 용액)과 반응하여, 상기 금속 및 상기 제2 원소를 포함하는 상기 제3 복합체(예를 들어, 황화납)로 변환될 수 있다.
제2 전극(230)을 갖는 제2 기판(240)이 준비된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 전극(230)은, counter electrode일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 전극(230)은, 황화구리(CuS)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판(240)은, 상기 제1 기판(200)과 같을 수 있다.
상기 제2 전극(230)을 갖는 상기 제2 기판(240)은, 상기 제1 전극(210)을 갖는 상기 제1 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(230)은, 서로 마주보며 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(230) 사이에는, 상술된 상기 전해질(220)이 주입될 수 있다. 이에 따라, 양자점 태양전지가 제조될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 복합체(102, 예를 들어, 황화납)이 상기 전극 입자(102)에 결합된 상기 광전 변환 입자(100)는, 상기 전극 입자(102)에 상기 제1 소스 용액(110) 및 상기 제2 소스 용액(120)을 교대로 그리고 반복적으로 제공하는 간소한 공정으로, 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 입자(100)가 상기 제1 전극(210) 상에 제공된 후, 열처리하는 과정에서, 상기 광전 변환 입자(100)의 상기 제1 복합체(102, 예를 들어, 황화납)이 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)으로 변환되더라도, 상기 광전 변환 입자(100)에 상기 전환 용액(예를 들어, 전해질(220))을 제공하는 간소한 공정으로, 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)가 상기 제1 복합체(102)와 동일한 상기 제3 복합체(예를 들어, 황화납)로 회복될 수 있다. 이에 따라, 열처리 공정에 의해 변환된 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)를 회복시키는 별도의 공정을 수행하지 않고, 간소한 공정으로, 상기 광전 변환 입자(100)가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 제2 복합체(예를 들어, 산화납)이 상기 제3 복합체(예를 들어, 황화납)으로 별도의 추가 공정 없이 용이하게 변환될 수 있어, 상기 광전 변환 입자(100)를 포함하는 양자점 태양 전지의 제조 공정이 산소를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 제조 공정이 간소화되고, 제조 단가가 감소된 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 광전 변환 입자 및 양자점 태양전지의 구체적인 실험 제조 예 및 특성 평가 결과가 설명된다.
실시 예 1에 따른 광전 변환 입자 제조
P-25 TiO2 powder 전극입자, 및 메탄올 내에 20ml의 용량과 20mM의 농도를 갖는 PbNO3가 분산된 제1 소스 용액이 준비된다. 상기 전극입자 및 상기 제1 소스 용액을 50ml의 용량을 갖는 plastic centrifuge tube에 넣고 혼합하였다. 상기 전극입자 및 상기 제1 소스 용액이 혼합된 용액을 6000rpm의 속도에서 4분의 시간 동안 원심분리 하였다. 원심분리된 상기 혼합 용액에, 20ml의 용량을 갖는 메탄올 세척액을 투입하고, 다시 원심분리하여 상기 전극입자로부터, 상기 제1 소스 용액을 제거하였다.
물과 메탄올이 1:1의 비율로 혼합된 용액 내에 20ml의 용량과 20mM의 농도를 갖는 Na2S가 분산된 제2 소스 용액이 준비된다. 상기 제1 소스 용액이 제거된 상기 전극입자에 상기 제2 소스 용액을 제공하고, 혼합하였다. 상기 전극입자 및 상기 제2 소스 용액이 혼합된 용액을 6000rpm의 속도에서 4분의 시간 동안 원심분리 하였다. 원심분리된 상기 혼합 용액에, 20ml의 용량을 갖는 메탄올 세척액을 투입하고, 다시 원심분리하여 상기 전극입자로부터, 상기 제2 소스 용액을 제거하였다.
상기 전극입자 및 상기 제1 소스 용액을 혼합하는 단계, 상기 전극입자로부터 상기 제1 소스 용액을 제거하는 단계, 상기 전극입자 및 상기 제2 소스 용액을 혼합하는 단계, 및 상기 전극입자로부터 상기 제2 소스 용액을 제거하는 단계를 단위 공정으로 하고, 상기 단위 공정을 3회 수행하여 P-25 TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 제조하였다.
실시 예 2에 따른 광전 변환 입자 제조
P-type TiO2 powder 전극입자가 준비된다. 이후, 상술된 실시 예 1에 따른 공정을 수행하여 P-type TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 제조하였다.
실시 예 3에 따른 양자점 태양전지 제조
제1 전극이 배치된 제1 기판, 및 코팅 용액이 준비된다. 상기 제1 기판은 FTO glass를 사용하였다. 상기 코팅 용액은, 베이스 용액 및 광전 변환 용액을 mortar grinder에 넣고 15분의 시간 동안 혼합하고 분쇄(grind)한 뒤, 10분의 시간 동안 sonic conditioning mixer를 수행하여 제조하였다.
상기 베이스 용액은, 0.125g의 용량, 30 내지 70 mPa.s의 점도, toluene 과 ethanol 이 80:20의 비율로 혼합된 용액 내에서 5%의 농도를 갖는 ethyl cellulose 및 0.125g의 용량, 5 내지 15 mPa.s의 점도, toluene 과 ethanol 이 80:20의 비율로 혼합된 용액 내에서 5%의 농도를 갖는 ethyl cellulose를 ethanol에 분산시키고, 상기 분산된 용액을 mortar grinder에 넣고 혼합하고 분쇄하여 제조하였다.
상기 광전 변환 용액은, 0.5g의 용량을 갖는 상술된 실시 예 1에 따른 광전 변환 입자 및 1.7ml의 용량을 갖는 α-terpineol을 혼합하여 제조하였다.
상기 코팅 용액을, 상기 제1 기판 상에 분사하고, oven에서 60℃의 온도로 48시간 동안 건조시켰다. 건조된 상기 제1 기판은, 250℃의 온도에서 30분의 시간 동안 열처리 하였다.
전해질, 제2 전극, 및 제2 기판이 준비된다. 상기 전해질은, 메탄올과 물이 3:2의 비율로 혼합된 용액 내에, 0.125M의 농도를 갖는 S와 1.0M의 농도를 갖는 Na2S가 제공된 polysulfide 용액을 사용하였다. 상기 제2 전극은, CuS로 형성하고, counter electrode로 사용하였다.
이후, 상기 코팅 용액이 코팅된 상기 제1 전극 상에, 상기 전해질, 상기 제2 전극, 및 상기 제2 기판을 순차적으로 배치하여, P-25 TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액이 상기 제1 기판 상에 코팅된 양자점 태양전지를 제조하였다.
실시 예 4에 따른 양자점 태양전지 제조
상술된 실시 예 3에 따른 양자점 태양전지를 준비하되, 상기 제1 기판 상에, 상기 코팅 용액을 분사하고 건조하는 단계를, 125℃의 온도에서 5분의 시간 동안 수행하였다. 이에 따라, P-25 TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액이 상기 제1 기판 상에 코팅된 양자점 태양전지를 제조하였다.
실시 예 5에 따른 양자점 태양전지 제조
상술된 실시 예 4에 따른 양자점 태양전지를 준비하되, 상기 광전 변환 입자를 상기 전해질과 반응시켰다. 이에 따라, P-25 TiO2에 regeneration 된 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액이 상기 제1 기판 상에 코팅된 양자점 태양전지를 제조하였다.
실시 예 6에 따른 양자점 태양전지 제조
상술된 실시 예 3에 따른 양자점 태양전지를 준비하되, 상술된 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 사용하여, P-type TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액이 상기 제1 기판 상에 코팅된 양자점 태양전지를 제조하였다.
실시 예 7에 따른 양자점 태양전지 제조
상술된 실시 예 4에 따른 양자점 태양전지를 준비하되, 상술된 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 사용하여, P-type TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액이 상기 제1 기판 상에 코팅된 양자점 태양전지를 제조하였다.
실시 예 8에 따른 양자점 태양전지 제조
상술된 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지를 준비하되, 상술된 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 사용하여, P-type TiO2에 regeneration 된 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액이 상기 제1 기판 상에 코팅된 양자점 태양전지를 제조하였다.
비교 예 1에 따른 광전 변환 입자 준비
P-25 TiO2 광전 변환 입자를 준비하였다.
비교 예 2에 따른 광전 변환 입자 준비
P-type TiO2 광전 변환 입자를 준비하였다.
상기 실시 예 1 내지 실시 예 8, 비교 예 1 및 비교 예 2에 따른 광전 변환 입자와 양자점 태양전지의 구조가 아래 <표 1>과 같이 정리될 수 있다.
| 구분 | 구조 | 비고 |
| 실시 예 1 | P-25 TiO2/PbS 광전 변환 입자 | |
| 실시 예 2 | P-type TiO2/PbS 광전 변환 입자 | |
| 실시 예 3 | P-25 TiO2/PbS 양자점 태양전지 | 60℃, 48시간 건조 250℃, 30분 열처리 |
| 실시 예 4 | P-25 TiO2/PbS 양자점 태양전지 | 125℃, 5분 건조 250℃, 30분 열처리 |
| 실시 예 5 | P-25 TiO2/PbS 양자점 태양전지 | 125℃, 5분 건조 250℃, 30분 열처리 Regeneration PbS 사용 |
| 실시 예 6 | P-type TiO2/PbS 양자점 태양전지 | 60℃, 48시간 건조 250℃, 30분 열처리 |
| 실시 예 7 | P-type TiO2/PbS 양자점 태양전지 | 125℃, 5분 건조 250℃, 30분 열처리 |
| 실시 예 8 | P-type TiO2/PbS 양자점 태양전지 | 125℃, 5분 건조 250℃, 30분 열처리 Regeneration PbS 사용 |
| 비교 예 1 | P-25 TiO2 광전 변환 입자 | |
| 비교 예 2 | P-type TiO2 광전 변환 입자 |
도 4는 본 발명의 비교 예들에 따른 광전 변환 입자를 촬영한 사진이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 P-25 TiO2 광전 변환 입자를 SEM(scanning electron microscopy) 촬영하였다. 도 4의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 비교 예 1에 따른 광전 변환 입자는, 1μm의 범위로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 비교 예 2에 따른 P-type TiO2 광전 변환 입자를 SEM 촬영하였다. 도 4의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 비교 예 2에 따른 광전 변환 입자는, 5μm의 범위로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들 및 실시 예의 변형 예들에 따른 광전 변환 입자를 촬영한 사진이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 bright-field TEM(transmission electron microscopy) 촬영하였다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자는, P-25 TiO2 전극입자 및 P-type TiO2 전극입자에 PbS 제1 복합체가 결합되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 6의 (a) 및 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 dark-field TEM 촬영하였다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 광전 변환 입자는, 상기 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자와 비교하여, P-25 TiO2 전극입자 표면 상에 PbS 제1 복합체가 작은 flakes 형태로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 준비하되, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자에, 20mM의 농도를 갖는 Zn(CH3COO)2를 메탄올에 분산시킨 용액을 혼합하였다. 이에 따라, P-25 TiO2, PbS, 및 ZnS가 결합된 실시 예 1의 변형 예에 따른 광전 변환 입자 및 P-type TiO2, PbS, 및 ZnS가 결합된 실시 예 2의 변형 예에 따른 광전 변환 입자를 HR(highresolution) TEM 촬영하였다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1의 변형 예 및 상기 실시 예 2의 변형 예에 따른 광전 변환 입자는, 상기 P-25 TiO2 및 P-type TiO2 상에 PbS 및 ZnS가 random하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 광전 변환 입자를 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) mapping을 수행하고, 사진촬영 하였다. 도 8의 (c) 및 도 8의 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자를 EDS mapping을 수행하고, 사진촬영 하였다. 도 8의 (a) 내지 (d)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자는, 상기 실시 예 1에 따른 광전 변환 입자보다 PbS가 상기 전극입자 상에 더욱 uniform 하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 9는 본 발명의 비교 예들 및 실시 예들에 따른 광전 변환 입자의 XRD(X-ray diffraction) pattern들을 분석한 그래프이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 상기 비교 예 1 및 비교 예 2에 따른 광전 변환 입자의 2-Theta(degree)에 따른 Intensity(a.u.)를 측정하였다. 도 9의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 비교 예 1 및 비교 예 2에 따른 광전 변환 입자는, anatase phase 및 rutile phase를 나타나고, anatase phase가 dominant phase로 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 9의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자의 2-Theta(degree)에 따른 Intensity(a.u.)를 측정하였다. 도 9의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자는, 30.1 degree에서 PbS의 dominant peak가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 광전 변환 입자는, 상기 전극 입자 상에 PbS가 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지가 포함하는 광전 변환 입자들의 XPS spectra를 분석한 그래프이다.
도 10a를 참조하면, 상기 실시 예 3 내지 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들의 S 2p spectra를 측정하고, binding energy(eV)에 따른 Intensity(a.u.)를 나타내었다. 도 10a에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3 내지 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들은, PbS의 산화에 따라 160.9 eV에서 첫 번째 doublet peak(marked as 1 and 2)가 나타나고, PbSOx의 산화에 따라 167.5 eV에서 두 번째 doublet peak(marked as 3 and 4)가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 10b를 참조하면, 상기 실시 예 3 내지 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들의 O 1s spectra를 측정하고, binding energy(eV)에 따른 Intensity(a.u.)를 나타내었다. 도 10b에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3 내지 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들은, PbO에 따라 제1 peak, TiO2에 따라 제2 peak, PbSO3에 따라 제3 peak, PbSO4에 따라 제4 peak, 및 OH에 따라 제5 peak가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 10c를 참조하면, 상기 실시 예 3 내지 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들의 Pb 4f spectra를 측정하고, binding energy(eV)에 따른 Intensity(a.u.)를 나타내었다. 도 10c에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3 내지 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들은, PbS에 따라 첫 번째 doublet peak(marked as 1 and 3)가 나타나고, PbS에 따라 두 번째 doublet peak(marked as 2 and 4)가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자는, 상기 광전 변환 입자가 포함하는 PbS가 열처리에 의해 PbO로 변환된 후, 상기 전해질과 반응하여 다시 PbS로 regeneration 되는 것을 알 수 있다.
도 11a를 참조하면, 상기 실시 예 6 내지 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들의 S 2p spectra를 측정하고, binding energy(eV)에 따른 Intensity(a.u.)를 나타내었다. 도 11a에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 6 내지 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들은, PbS의 산화에 따라 첫 번째 doublet peak(marked as 1 and 2)가 나타나고, PbSOx의 산화에 따라 두 번째 doublet peak(marked as 3 and 4)가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 11b를 참조하면, 상기 실시 예 6 내지 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들의 O 1s spectra를 측정하고, binding energy(eV)에 따른 Intensity(a.u.)를 나타내었다. 도 11b에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 6 내지 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들은, PbO에 따라 제1 peak, TiO2에 따라 제2 peak, PbSO3에 따라 제3 peak, PbSO4에 따라 제4 peak, 및 OH에 따라 제5 peak가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 11c를 참조하면, 상기 실시 예 6 내지 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들의 Pb 4f spectra를 측정하고, binding energy(eV)에 따른 Intensity(a.u.)를 나타내었다. 도 11c에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 6 내지 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자들은, PbS에 따라 첫 번째 doublet peak(marked as 1 and 3)가 나타나고, PbS에 따라 두 번째 doublet peak(marked as 2 and 4)가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들이 포함하는 광전 변환 입자는, 상기 광전 변환 입자가 포함하는 PbS가 열처리에 의해 PbO로 변환된 후, 상기 전해질과 반응하여 다시 PbS로 regeneration 되는 것을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12a를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 Voltage(V)에 따른 Current Density(mA/cm2)을 측정하고, J-V curve를 나타내었다. 도 12a에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지는, 3.14mA/cm2의 Jsc를 나타내고, 527mV의 Voc를 나타내고, 0.587의 FF(fill factor)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지는, 5.23mA/cm2의 Jsc를 나타내고, 494mV의 Voc를 나타내고, 0.524의 FF(fill factor)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
도 12b를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 Wavelength(nm)에 따른 IPCE(incident photon-to-charge carrier conversion efficiency)를 측정하고, IPCE spectra를 나타내었다. 도 12b에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지는, 0.97%의 maximum PCE를 나타내고, 이후 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지는 1.35%의 maximum PCE를 나타내고, 이후 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
상기 도 12a 및 도 12b를 참조하여 나타난 특성들은, 아래 <표 2>와 같이 정리될 수 있다.
| 구분 | Jsc(mA/cm2) | Voc(mV) | FF | PCE(%) |
| 실시 예 5 | 3.14±0.22 | 527.1±4.0 | 0.587±0.017 | 0.97±0.04 |
| 실시 예 8 | 5.23±0.20 | 494.2±8.9 | 0.524±0.034 | 1.35±0.05 |
도 12c를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 시간(s)에 따른 normalized current를 측정하였다. 도 12c에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지는, 300초의 시간이 경과되는 동안, normalized current가 초기와 비교하여 50%까지 미만까지 지속적으로 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 EIS spectra를 나타내는 그래프이다.
도 13의 (a)를 를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 Fermi voltage(VF, V)에 따른 Chemical capacitance(Cμ, Fcm- 2)를 측정하였다. 도 13의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 Cμ가 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지의 Cμ 보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 13의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 equivalent conduction band voltage(Vecb, V)에 따른 Chemical capacitance(Cμ, Fcm- 2)를 측정하였다. 도 13의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 5 및 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지는 Vecb에 따른 Cμ를 측정한 그래프가 overlap되는 것을 확인할 수 있었다.
도 14의 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 equivalent conduction band voltage(Vecb, V)에 따른 recombination resistance (Rr, Ωcm2)을 측정하였다. 도 14의 (c)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 Rr이 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지의 Rr보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 14의 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 5및 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 equivalent conduction band voltage(Vecb, V)에 따른 electron lifetime(τn, s)를 측정하였다. 도 14의 (d)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 τn이, 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지의 τn보다 긴 것을 확인할 수 있었다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따른 양자점 태양전지의 OCVD 데이터로부터 계산된 electron lifetime을 나타내는 그래프이다.
도 15를 참조하면, 상기 실시 예 5 및 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지들을, Fit line을 따라 OCVD 데이터로부터 electron lifetime을 계산하고, Voltage(V)에 따른 electron lifetime(τn , s)을 나타내었다. 도 15에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 τn이, 상기 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지의 τn보다 긴 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시 예 5 및 실시 예 8의 Fitting the OCVD Model로부터 획득한 parameter들은 아래 <표 3>과 같이 정리될 수 있다.
| Parameter | 실시 예 5 | 실시 예 8 |
| Nb(cm-3) | 1.69 x 1019 | 5.96 x 1019 |
| Ns(cm-3) | 1.89 x 1018 | 5.29 x 1017 |
| T0(K) | 645 | 774 |
| Tl(K) | 553 | 484 |
| λ(eV) | 0.470 | 0.485 |
| Ec-Eredox(eV) | 0.643 | 0.578 |
| Acb(s-1)b | 7.10 x 105 | 7.45 x 105 |
| Ast(s-1)b | 8.30 x 104 | 5.05 x 104 |
| kcb(cm3s-1)c | 4.72 x 10-15 | 4.95 x 10-15 |
| kst(cm3s-1)c | 5.52 x 10-16 | 3.35 x 10-16 |
상기 <표 3>에서 알 수 있듯이, 실시 예 8에 따른 양자점 태양전지의 parameter들이 실시 예 5에 따른 양자점 태양전지의 parameter들 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지를 제조할 경우, P-type TiO2에 PbS가 결합된 광전 변환 입자를 사용하는 것이 효율적이라는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 광전 변환 입자
102: 전극입자
104: 제1 복합체
110: 제1 소스 용액
120: 제2 소스 용액
130: 세척액
200: 제1 기판
210: 제1 전극
220: 전해질
230: 제2 전극
240: 제2 기판
102: 전극입자
104: 제1 복합체
110: 제1 소스 용액
120: 제2 소스 용액
130: 세척액
200: 제1 기판
210: 제1 전극
220: 전해질
230: 제2 전극
240: 제2 기판
Claims (15)
- 전극입자를 준비하는 단계;
상기 전극입자에, 금속을 포함하는 제1 소스 용액 및 제1 원소를 포함하는 제2 소스 용액을 교대로 그리고 반복적으로 제공하여, 상기 전극입자에 상기 금속 및 상기 제1 원소물질을 포함하는 제1 복합체가 결합된 광전 변환 입자를 제조하는 단계;
상기 광전 변환 입자를 기판 상에 제공하는 단계;
상기 광전 변환 입자가 제공된 상기 기판이 열처리되어, 상기 광전 변환 입자에 포함된 상기 제1 복합체가 상기 금속 및 산소를 포함하는 제2 복합체로 변환되는 단계; 및
열처리된 상기 광전 변환 입자에 제2 원소를 포함하는 전환 용액을 제공하되, 상기 광전 변환 입자에 포함된 상기 제2 복합체는 상기 전환 용액과 반응하여 상기 금속 및 상기 제2 원소를 포함하는 제3 복합체로 변환되는 단계를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 원소 및 상기 제2 원소는, 서로 동일한 것을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 전환 용액은, 전해질인 것을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 원소 및 상기 제2 원소는, 황(S)을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 복합체 및 상기 제3 복합체는, 서로 동일한 것을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 제1 복합체 및 상기 제3 복합체는, 황화납을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제2 복합체는, 산화납을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 광전 변환 입자를 상기 기판 상에 제공하는 단계는,
제1 전극이 형성된 상기 기판을 준비하는 단계;
상기 광전 변환 입자를 포함하는 코팅 용액을 준비하는 단계; 및
상기 제1 전극 상에 상기 코팅 용액을 분사하는 단계를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 코팅 용액을 준비하는 단계는,
점도가 서로 다른 제1 용매와 제2 용매를 혼합하여 베이스 용액을 제조하는 단계; 및
상기 베이스 용액에 상기 광전 변환 입자를 제공하는 단계를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 제1 용매 및 상기 제2 용매는, ethyl cellulose를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 광전 변환 입자를 제조하는 단계는, 단위 공정을 반복 수행하는 것을 포함하되,
상기 단위 공정은,
상기 전극입자에 상기 제1 소스 용액을 제공하는 단계;
상기 전극입자로부터, 상기 제1 소스 용액을 제거하는 단계;
상기 전극입자에 상기 제2 소스 용액을 제공하는 단계; 및
상기 전극입자로부터 상기 제2 소스 용액을 제거하는 단계를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 전극입자는, 티타늄 산화물을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 금속은, 납(Pb)을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 소스 용액내의 상기 금속의 농도 및 상기 제2 소스 용액내의 상기 제1 원소의 농도는, 동일한 것을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160164218A KR101838407B1 (ko) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160164218A KR101838407B1 (ko) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101838407B1 true KR101838407B1 (ko) | 2018-03-13 |
Family
ID=61660778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160164218A KR101838407B1 (ko) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101838407B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10984959B1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-04-20 | United Arab Emirates University | Quantum dot-sensitized solar cell and method of making the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101470680B1 (ko) * | 2007-08-06 | 2014-12-09 | 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 | 색소 증감형 태양 전지와 그 전극 기판, 전극 기판 제조 방법, 및 반도체 다공질층 형성용 페이스트 |
| KR101540846B1 (ko) * | 2013-06-19 | 2015-07-30 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 염료감응형/양자점감응형 태양 전지 및 그 제조 방법 |
-
2016
- 2016-12-05 KR KR1020160164218A patent/KR101838407B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101470680B1 (ko) * | 2007-08-06 | 2014-12-09 | 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 | 색소 증감형 태양 전지와 그 전극 기판, 전극 기판 제조 방법, 및 반도체 다공질층 형성용 페이스트 |
| KR101540846B1 (ko) * | 2013-06-19 | 2015-07-30 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 염료감응형/양자점감응형 태양 전지 및 그 제조 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10984959B1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-04-20 | United Arab Emirates University | Quantum dot-sensitized solar cell and method of making the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Aggregation of ZnO nanocrystallites for high conversion efficiency in dye‐sensitized solar cells | |
| Li et al. | SnSe@ SnO 2 core–shell nanocomposite for synchronous photothermal–photocatalytic production of clean water | |
| Badawi | Effect of the non-toxic Ag2S quantum dots size on their optical properties for environment-friendly applications | |
| CN109819680B (zh) | 光吸收层及其制造方法、分散液、光电转换元件和中间带型太阳能电池 | |
| JP6317535B1 (ja) | 光吸収層、光電変換素子、及び太陽電池 | |
| Kush et al. | Multifunctional copper‐based quaternary chalcogenide semiconductors toward state‐of‐the‐art energy applications | |
| KR101351336B1 (ko) | 산화물 반도체-나노카본 핵-껍질 일체형 양자점과 이를 이용한 자외선 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| Kim et al. | Graphene–titania films by supersonic kinetic spraying for enhanced performance of dye-sensitized solar cells | |
| WO2018163327A1 (ja) | 光吸収層、光電変換素子、及び太陽電池 | |
| Ambade et al. | Low temperature chemically synthesized rutile TiO 2 photoanodes with high electron lifetime for organic dye-sensitized solar cells | |
| JP6620246B2 (ja) | 光吸収層、光電変換素子、及び太陽電池 | |
| Ranjitha et al. | Fabrication of Ni-doped TiO2 thin film photoelectrode for solar cells | |
| Dissanayake et al. | A novel, PbS: Hg quantum dot-sensitized, highly efficient solar cell structure with triple layered TiO2 photoanode | |
| Sulaman et al. | Enhanced performance of solution-processed broadband photodiodes by epitaxially blending MAPbBr3 quantum dots and ternary PbSxSe1− x quantum dots as the active layer | |
| Manikandan et al. | Surface plasmonic effect of Ag enfold ZnO pyramid nanostructured photoanode for enhanced dye sensitized solar cell application | |
| Seo et al. | Improvement of Si adhesion and reduction of electron recombination for Si quantum dot-sensitized solar cells | |
| Akhil et al. | Green AgBiSe2/AgBiS2 core shell quantum dots for stable solar cells by robust SILAR method | |
| Gao et al. | MgCl2 passivated ZnO electron transporting layer to improve PbS quantum dot solar cells | |
| KR101838407B1 (ko) | 광전 변환 입자를 포함하는 양자점 태양전지 및 그 제조 방법. | |
| CN113056832A (zh) | 光吸收层、光电转换元件和太阳能电池 | |
| Eli et al. | 9.05% HTM free perovskite solar cell with negligible hysteresis by introducing silver nanoparticles encapsulated with P 4 VP polymer | |
| Kottayi et al. | Cu2AgInS2Se2 quantum dots sensitized porous TiO2 nanofibers as a photoanode for high‐performance quantum dot sensitized solar cell | |
| Wiranwetchayan et al. | Effect of ZnO films immersion duration in N719 dye on energy conversion efficiency of DSSCs | |
| Hong et al. | Semiconductor-metal-semiconductor TiO2@ Au/g-C3N4 interfacial heterojunction for high performance Z-scheme photocatalyst | |
| Morassaei et al. | A potential photovoltaic material for dye sensitized solar cells based BaCe2 (MoO4) 4 doped Er3+/Yb3+ nanostructures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |