KR102475959B1 - 졸겔법에 의한 금속 산화물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 광전자소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 금속 산화물은 하기 반응식 1에 의해 제어된다:
[반응식 1]
Figure 112021000336964-pat00016

(상기 반응식 1에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수), 및 y는 0 < y ≤ 2).

Description

졸겔법에 의한 금속 산화물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 광전자소자{Metal oxide nanoparticles by sol-gel method, manufacturing method thereof, and optoelectronic devices using the same}
본 발명은 졸겔법에 의한 금속산화물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 광전자소자에 관한 것이다.
일반적으로, Cr, Bi, Cu, V, Ni 또는 NiCo로 구성된 p 형 금속 산화물은 우수한 정공 수송 특성을 나타낸다. 메틸 암모늄 납 할로겐화물 기반 광전자 구조(다양한 페로브스카이트 응용 분야) 설계의 경우, 정공 수송층 (HTL)의 고유 특성뿐만 아니라 금속 산화물 HTL의 매끄러운 표면을 유지하기 위한 광범위한 기술연구가 다음의 영역을 포함하여 수행되어 왔다. (1) 용액 가공성, (2) 활성층으로부터의 정공 수송을 용이하게 하는 에너지 수준 및 (3) 높은 투과율 (흡수 파장에서) 등. 특히, 용액공정이 가능한 무기 금속 산화물 개발에 대한 기술 연구가 지속적으로 이어지고 있다.
일 예로서, 대표적인 p 형 반도체 소재 중 NiOx 나노 입자가 다양한 전자 치((광전지, 연료 전지, 배터리 및 촉매)에 적용되고 있는데, 광전자 장치에 적용가능한 NiOx 나노 입자 형성을 위해, Ni 전구체 복합물의 가수 분해(졸화) 및 축합 반응(겔화)에 대한 연구가 진행되고 있다.
종래 연구에서, 금속 나노 입자 제조시, 전구체 대비 킬레이트 제의 농도를 화학양론적인 몰 비율로 적용하였다.
또한, 금속 이온을 안정적으로 결합하기 위해, pH 중합 적정 반응 또는 유기 용매를 활용한 진공 시스템 기반의 공정환경이 요구되어 왔다.
본 발명은 특정 반응식에 의해 제어되는 킬레이션 효과를 이용한 금속 산화물 및 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 제공하고자 한다.
본 발명은 금속 대비 킬레이트제의 정수비가 아닌 비화학양론적인 몰비에 따른 킬레이션 효과를 이용한 금속 산화물 및 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 제공하고자 한다.
본 발명은 비진공 및 비유기용매 환경에서 나노입자 및 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 제조하고자 한다.
본 발명은 금속 산화물 졸겔 제조에서 pH 적정 반응의 어려움(정확한 pH 농도를 갖는 용액 제조 어려움, pH 미터기로 용액의 pH를 매번 관찰해야함)을 개선하고, 공정시간을 단축시키고, 재현 가능성을 향상시키고자 한다.
본 발명은 특정 반응식에 의해 제어되는 킬레이션 효과를 이용한 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 광전자소자에 적용함으로서 전지특성을 향상시키고자 한다.
본 발명의 실시예에 의한 금속 산화물은 하기 반응식 1에 의해 제어된다.
[반응식 1]
Figure 112021000336964-pat00001
(상기 반응식 1에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), 산소 (O) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수) 및 y는 0 < y ≤ 2).
보다 바람직한 일 예로서, 상기 금속 Me는 Ni이고, 상기 금속산화물 MeOy는 NiO일 수 있다.
보다 바람직한 일 예로서, 상기 킬레이트제 Ch는 에틸렌 디아민(ethylene diamine)일 수 있다.
일 예로서, 상기 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio) x는 0.050 내지 0.300일 수 있다.
일 예로서, 상기 금속 산화물 MeOy 의 일함수는 5.00 내지 7.00일 수 있다.
일 예로서, 상기 금속산화물 중 MeOy 의 이온화전위값은 5.42 내지 5.70일 수 있다.
보다 바람직한 일 예로서, XPS 분석시 854.0eV의 결합 에너지에 대한 Ni-O 피크의 강도가 855.6 eV의 결합 에너지에 대한 Ni2O3 피크의 강도 대비 0.95 내지 1.1일 수 있다.
일 예로서, 상기 금속 산화물은 나노입자일 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 졸겔법을 이용하여 금속 산화물을 제조하는 방법은 금속 전구체를 용매에 혼합하는 단계; 킬레이트제를 상기 혼합된 용액에 투입하여 50 내지 100℃에서 교반하는 단계; 및 20내지 30℃에서 냉각시키는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 킬레이트제는 하기 반응식 2에 의해 제어되는 몰비로 투입한다.
[반응식 2]
Figure 112021000336964-pat00002
(상기 반응식 2에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), 산소 (O) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수), 및 y는 0 < y ≤ 2).
보다 바람직한 일 실시예로서, 상기 용매는 알코올계 용매일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 광전자소자는 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 위치하고, 하기 반응식 3에 의해 제어되는 금속 산화물 전도성 박막을 포함한다.
[반응식 3]
Figure 112021000336964-pat00003
(상기 반응식 3에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수), 및 y는 0 < y ≤ 2).
본 발명은 특정 반응식에 의해 제어되는 킬레이션 효과를 이용한 금속 산화물 및 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 제공한다.
본 발명은 금속 대비 킬레이트제의 정수비가 아닌 비화학양론적인 몰비에 따른 킬레이션 효과를 이용한 금속 산화물 및 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 제공한다.
본 발명은 비진공 및 비유기용매 환경에서 나노입자 및 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 제조한다.
본 발명은 금속 산화물 졸겔 제조에서 pH 적정 반응의 어려움(정확한 pH 농도를 갖는 용액 제조 어려움, pH 미터기로 용액의 pH를 매번 관찰해야함)을 개선하고, 공정시간을 단축시키고, 재현 가능성을 향상시킨다.
본 발명은 비화학양론적인 몰비에 따른 킬레이션 효과를 이용한 금속 착화합물 용액의 전도성 박막을 광전자소자에 적용함으로서 전지특성을 향상시킨다.
도 1. (a) NiOx 졸-겔과 EDA의 합성 경로, (b) NiOx 정공수송층이 있는 역평면 페로브스카이트 태양 전지의 개략도, (c) 장치의 에너지 밴드 구조.
도 2. (a) 및 (b) EDA 몰비별 NiOx에 대한 UV-가시 광선 흡수 및 투과 스펙트럼, (c) EDA 몰비별 NiOx 기판의 물 접촉각.
도 3. (a) 0-mol-EDA-NiOx, (b) 0.175-mol-EDA-NiOx, (c) 0.350-mol-EDA-NiOx, (d) 0.525-mol-EDA-NiOx, (e) 0.700-mol-EDA-NiOx 표면에 대한 MAPbI3 필름의 표면 형태를 보여주는 FE-SEM 이미지.
도 4. Image J 소프트웨어를 통한 입자 크기 (직경) 변화의 통계 데이터 (a) EDA를 통한 NiOx 0 mol/MAPbI3, (b) EDA를 통한 NiOx 0.175 mol/MAPbI3, (c) EDA를 통한 NiOx 0.350 mol/MAPbI3, (d) EDA를 통한 NiOx 0.525 mol/MAPbI3, (e) NiOx를 통한 EDA 0.700 mol/MAPbI3.
도 5. 지형적 원자력 현미경 (AFM)기반 ITO/NiOx 기판상의 이미지: (a) 0-mol-EDA-NiOx, (b) 0.175-mol-EDA-NiOx, (c) 0.350-mol-EDA-NiOx, (d) 0.525-mol-EDA -NiOx 및 (e) 0.700-mol-EDA-NiOx.
도 6. 1, 2 및 3V의 순방향 바이어스 하에서 EDA 몰비의 함수로서 ITO 기판상의 NiOx 필름의 전도성 -AFM 전류 이미지.
도 7. 다른 EDA 몰비에 해당하는 저항값의 비교.
도 8. ITO/EDA 몰비별 NiOx 기판에서 MAPbI3 박막의 X-선 회절 데이터.
도 9. (a) 전류 밀도-전압 (J-V) 곡선 (AM 1.5G 시뮬레이션 조명 아래), (b) 입사 광자-전류 효율 (IPCE) 곡선.
도 10. EDA 몰비별 NiOx 기반 페로브스카이트 광전지에 대한 PCE (전력 변환 효율)의 통계 장치 매개 변수 분포.
도 11. EDA 촉매 존재에 따른 NiOx 기반 장치 안정성.
도 12. (a) 공간 충전 제한 전류 (SCLC) 분석 (삽입 그림: 정공 전용 장치의 구조) 정공 전도도와 정공 트랩 밀도 (Nt): 임계점에서의 개선된 정공전도도 및 트랩밀도 0-mol-EDA 기반 장치: 1.50×10-4 cm2/Vs 및 3.44 × 1016cm-3, 0.175-mol-EDA 기반 장치의 2.33×10-3 cm2/Vs 및 2.62 × 1016 cm-3, (b) EDA 제어 NiOx를 사용하는 페로브스카이트 태양 전지의 Nyquist 플롯 (적용 전압 0V 조건).
도 13. (a) 정상 상태 PL 스펙트럼; 정상 상태 PL 스펙트럼은 550nm의 파장에서 여기(Excitation)됨, (b) EDA 유무별 NiOx/MAPbI3 박막의 시간 분해 PL 스펙트럼.
도 14. (a) EDA 몰비에 따른 일 함수 (WF)와 이온화 전위 (IP)의 비교. (b) EDA 제어 NiOx 필름의 시작 (EHomo) 및 차단 (Ecut-off) 에너지 경계에서 자외선 광전자 분광법 (UPS) 스펙트럼.
도 15. (a) Ni 2p XPS 스펙트럼, (b) O 1s XPS 스펙트럼 및 (c) EDA 제어를 통한 ITO/NiOx 필름의 C 1s XPS 스펙트럼.
도 16. (a) 투과전자현미경 기반 푸리에 변환을 통해 관찰된 NiOX NPs의 결정성과 해당 결정면들 (111, 200, 220, 311, 222), 삽입 그림 (최종 산물: NiOX NPs 파우더 및 증류수에 분산된 용액), (b) XRD (X-ray Diffraction) 분석을 통해 재확인된(관찰된) NiOx NPs 결정성과 해당 결정면, (c) 투과전자현미경 기반 결정성을 가지고 있는 NiOx Nps의 lattice fringe distance 확인.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 문구 또는 문장에서 특별히 다르게 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 의한 금속 산화물은 하기 반응식 1에 의해 제어된다.
[반응식 1]
Figure 112021000336964-pat00004
(상기 반응식 1에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수) 및 y는 0 < y ≤ 2).
본 발명자는 금속 산화물의 졸겔 제조에서 킬레이트제의 몰비별 결정도 및 에너지 레벨 비교/분석을 통해 금속 산화물 박막 표면의 구조적, 전기적 특성에 따른 정수가 아닌 비화학양론적 몰비가 적용되어 제어되는 최적화된 반응 메커니즘을 도출하였다.
또한, 일 예로서, 금속 산화물의 졸겔 제조에서 킬레이트제의 비화학량론적 몰비별 결정도, 에너지 레벨 비교/분석을 통해, 졸-겔의 전도성 박막 공정 조건을 확보한다.
일 예로서, 상기 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio) x는 0 < x < 3, 0 < x < 2, 0 < x < 1, 1 < x < 3, 또는 2 < x < 3일 수 있으며, 정수가 아니다. 또한, 일 예로서, x는 0 < x ≤ 0.9, 0 < x ≤ 0.8, 0 < x ≤ 0.7, 0 < x ≤ 0.6, 0 < x ≤ 0.5, 0 < x ≤ 0.4 또는 0 < x ≤ 0.3일 수 있다. 또한, 일 예로서, 1 < x ≤ 1.9, 1.1 ≤ x ≤ 1.8, 1.2 ≤ x ≤ 1.7, 1.3 ≤ x ≤ 1.6, 일 수 있다. 또한, 일 예로서, 2 < x ≤ 2.9, 2.1 ≤ x ≤ 2.8, 2.2 ≤ x ≤ 2.7, 2.3 ≤ x ≤ 2.6, 일 수 있다.
졸-겔 합성은 결정장 이론에 따라, 금속 전구체 (루이스 산)와 킬레이트제(루이스 염기)를 혼합하는 루이스 산-염기 중화반응을 거쳐 중합 과정을 이어간다. 이는 점차 금속 산화물로 전환되는데, 졸-겔 용액의 특성은 금속 이온의 배위 특성에 따라 달라진다.
일 예로서, 니켈 아세테이트 수화물 (Ni(CH3COO)2·4H2O)의 형태로 졸-겔 용액 내 Ni 이온과 배위결합을 한 착화합물이 형성될 수 있다. 이 경우, O 공여체 원자로 구성된 Ni 착화합물은 Ni 배위의 수와 유형에 따라 녹색을 띠며, N 공여체 원자로 구성된 Ni 착화합물은 진한 파란색에서 분홍색으로 나타난다. 이는 결정장 이론에 따른 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 킬레이트제의 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
일 예로서, 아민계, 알코올계, 카르복실산염 수화물, 카르복실레이트계 수화물 및 질산 수화물 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있으며, 또한, H2O, NH3, Cl-, C2O4 2-, 에틸렌 디아민(EDA), 니켈포름산염 이수화물(nickel formate dihydrate with ethylenediamine (EDA)), 메탄올 아민, 니켈 아세테이트 수화물(nickel acetate tetrahydrate with methanol amine), 모노 에탄올 아민(MEA) 및 질산 수화물(nitric nitrate hexahydrate with monoethanolamine (MEA)))등 일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 킬레이트제는 졸겔 화학 반응에서 수동 안정화제 및 활성 촉매 역할을 한다.
보다 바람직한 일 예로서, 상기 킬레이트제는 에틸렌 디아민(ethylene diamine)일 수 있다.
상기 킬레이트제는 전이금속 내에서 부분적으로 채워진 d-오비탈의 산화 상태를 변경함으로서 화학 반응의 속도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 가수분해- 축합 반응 속도는 킬레이트 효과(킬레이트제 사이의 반응 우선 순위 결정)로 인해 루이스 염기의 강도와 함량에 따라 조절될 수 있다. 즉, 복합 이온이 열역학적으로 안정한 배위 결합을 선호하기 때문에 치환 반응이 발생하는데, 이로 인해, 에틸렌디아민 같은 두 자리 리간드는 금속에 결합된 기존의 킬레이트제(예: H2O)를 대체할 수 있다.
일 예로서, 킬레이트제로서 MEA를 적용하는 경우, [Ni(MEA)2 (OAc)]+의 형태로 졸-겔 용액 내 Ni 이온과 배위 결합을 한 착화합물이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 금속은 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, Fe 및 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
보다 바람직한 일 예로서, 상기 금속 Me는 Ni이고, 상기 금속산화물 MeOy는 NiO일 수 있다.
보다 바람직한 일 예로서, 본 발명의 실시예에 의한 금속 산화물 MeOy 의 일함수는 5.00 내지 7.00, 보다 바람직하게는 5.10 내지 6.00일 수 있다.
보다 바람직한 일 예로서, 본 발명의 실시예에 의한 금속 산화물 MeOy 의 이온화전위값은 5.42 내지 5.70, 보다 바람직하게는 5.25 내지 5.70일 수 있다.
보다 바람직한 일 예로서, 본 발명의 실시예에 의한 금속 산화물 MeOy 의 XPS 분석시 854.0eV의 결합 에너지에 대한 Ni-O 피크의 강도가 855.6 eV의 결합 에너지에 대한 Ni2O3 피크의 강도 대비 0.95 내지 1.1일 수 있다.
일 예로서, 상기 금속 산화물은 나노입자일 수 있고, 평균 입자 직경(d50)이 2 내지 10nm, 보다 바람직하게는 3 내지 7nm, 가장 바람직하게는 3.8 내지 4.5nm일 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 졸겔법을 이용하여 금속 산화물을 제조하는 방법은 금속 전구체를 용매에 혼합하는 단계; 킬레이트제를 상기 혼합된 용액에 투입하여 50 내지 100℃에서 교반하는 단계; 및 20내지 30℃에서 냉각시키는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 킬레이트제의 몰비는 하기 반응식 2에 의해 제어된다.
[반응식 2]
Figure 112021000336964-pat00005
(상기 반응식 2에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수), 및 y는 0 < y ≤ 2).
본 발명은 별도의 pH 조절 공정(pH 중합 적정)을 수행하지 않는다. 종래 금속 나노입자 공정은 pH 조절 공정에서 NaOH(pH 조절제)의 적정 용량을 연속적으로 가함으로서, 균일하고 일정하게 적정 pH 10을 맞추는 것이 어렵고, 공정시간이 오래 걸리는 문제가 있었다. 그러나 본 발명은 상기 반응식 1에 의한 제어에 의해, pH 10 에 근접한 수준으로 일정하게 유지시키면서 해당 소재들을 반응시킬 수 있다.
본 발명은 공정시간 단축 및 재현 가능성 향상을 통해, 비진공 및 비유기용매 환경에서의 금속 산화물 나노 입자를 제조할 수 있다.
본 발명은 상기 공정에서 소수성 용매를 사용하지 않고 알코올계 용매를 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 광전자소자는 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 위치하고, 하기 반응식 3에 의해 제어되는 금속 산화물 전도성 박막을 포함한다.
[반응식 3]
Figure 112021000336964-pat00006
(상기 반응식 3에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수) 및 y는 0 < y ≤ 2).
상기 광전자소자는 태양전지, 발광소자, 포토디텍터, 포토트랜지스터, 메모리소자 등일 수 있으며, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
일 예로서, 결정장 이론에 따라, 비화학양론적 금속 산화물 졸-겔 합성 메커니즘이 적용된 페로브스카이트 태양전지일 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 금속 산화물의 전기적, 물리적 특성을 평가하기 위해, 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층으로 적용할 수 있다.
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 캐소드(cathode) 또는 애노드(anode)일 수 있으며, 광전자소자에 통상적으로 사용되는 전극으로서 특별한 제한은 없다.
본 발명은 광전자 소자 내 전도성 박막으로 적용하기 위하여, 결정장 이론에 기반한 졸-겔 메커니즘을 통해 중간층을 조정하는 새로운 방법을 제안한다.
또한, 킬레이트제의 비화학양론적 몰비 제어를 통한 효율적인 전략으로, 형태적 특성 및 전기적 특성을 현저히 개선하고 이를 증명한다.
<실시예 1> NiOx 졸겔 제조
Ni(NO3)26H2O 전구체가 NiOx 졸겔의 합성에 사용되었다. 1M(mol/L) Ni 전구체와 10ml의 1,2-에틸렌디올과 혼합하였다. 이후, 에틸렌디아민을 각각 0(실시예 1-1), 0.175(실시예 1-2), 0.350(실시예 1-3), 0.525(실시예 1-4) 0.700mol(실시예 1-5) 투입하여 75℃에서 2시간 동안 교반하였다. 이후, 25℃에서 냉각시킨 다음, 0.25μm 의 시린지 필터를 사용하여 여과하였다.
<제조예> 페로브스카이트 광전지 제조
ITO 유리 기판을 탈이온수, 아세톤 및 이소프로필알코올을 사용하여 세척하였다. 상기 각 용매에 개별적으로 담근 다음 20분동안 초음파 처리하였다. 세척된 ITO 기판을 UV-오존으로 15분동안 처리하여 정공수송층(HTL) 코팅을 위한 표면 개질을 수행하였다.
정공수송층의 경우, 각 실시예 1-1 내지 1-5에 따르는 몰비를 적용한 에틸렌디아민 졸겔 용액을 상기 ITO 기판 상에 적용시키고, 1500rpm 에서 60초 동안 스핀 코팅하였다. 이 때 증착된 NiOx 박막의 두께는 50nm이상이다. 상기 기판을 300℃에서 1시간 동안 어닐링하였다.
광활성층의 경우, CH3NH3I 및 99.99% 요오드화납(II)을 감마부티로락톤 (gamma-Butyrolactone)과 dimethyl sulfoxide를 혼합한 용매에 교반하여 용해시켜 MAPbI3 용액을 준비하였다. MAPBI3 용액의 경우, 글로브 박스에서 1000rpm으로 20초 동안 상기 기판 상에 1차 스핀 코팅한 다음, 5000rpm으로 30초 동안 5000rpm에서 2차 스핀 코팅하였다. 반용매로서 톨루엔을 사용하여 세척 공정을 수행하였다. 그 후, 상기 기판을 핫플레이트상에 둔 다음 100℃에서 5분 동안 어닐링하여 약 300nm 두께의 MAPBI3를 얻었다.
전자수송층(ETL)이 경우, PC70BM([6,6]-Phenyl-C71-butyric acid methyl ester)를 클로로벤젠에 20mg/mL농도로 용해시킨 다음, 상기 기판을 2000rpm에서 40초 동안 스핀 코팅하여, 약 40nm 두께의 전자수송층을 형성하였다.
마지막으로, 100nm 두께의 은(Ag) 음극은 화학기상증착에 기반한 열 증발기를 사용하여 1.9*10-6 Torr 로 증착되었다.
상기 모든 과정은 평균 55% ±5% 습도 조건하에서 수행되었다.
<실시예 2> NiOx 나노입자 제조
Ni(NO3)2·6H2O (0.05 mol)의 전구체를 증류수 (10 mL)에 넣어, 진한 녹색 용액을 제조하였다.
이후, 혼합물을 스터링(5 min, ~700-1000 rpm)시킨 후, 건조 (@ 80 °C for 6-12h) 공정을 거쳐, Green powder Ni(OH)2를 생성하였다. 이어서, 칼시네이션(Calcination, @ 270 °C for 2 h) 공정을 거쳐, 최종 생산물인 dark-black powder의 평균입경 4nm의 NiOx NPs 분말을 수득하였다.
<실험예>
도 1은 결정장 이론에 기반한, 에틸렌디아민을 촉매로 사용하는 NiOx 졸-겔 합성을 나타낸다. 졸-겔 합성은 에틸렌디아민이 전구체에 결합하여 진행된다. 반응 시간이 길어짐에 따라 올리고머 졸이 형성되고, 반응시간이 더 길어짐에 따라 고분자의 졸겔이 형성된다. 가수분해-축합 반응을 통한 NiOx 졸겔 합성에서, 에틸렌디아민의 비화학양론적인 몰비에 따라. 졸-겔 용액의 색은 달라진다. 결국 졸-겔 용액의 열적 어닐링 공정을 통해 NiOx 박막을 형성한다. EDA가 없는 경우의 NiOX 전구체 용액은 [NiH2O)6 ]2+에 의해 녹색을 띤다. EDA 몰비가 증가할수록 [Ni(H2O)6-2x(EDA)x]2+의 함량이 증가하여 청색이 우세하게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 NiOx 를 광전지의 중간층으로 적용하게 되면, 가시광선 및 자외선 영역에서 활성층으로서의 투과율이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, NiOx박막은 상대적으로 큰 에너지에서 단파장 영역의 빛을 흡수하여 광활성 층 MAPbI3의 손상을 최소화한다. 도2(c)를 참조하면, EDA 0.175mol 조건의 높은 습윤성과 우수한 친수성으로 인해 보다 유리하게 광활성층 MAPbI3이 증착되는 것을 확인할 수 있다.
도 3을 참조하면, 킬레이트제의 몰비 제어에 따른 NiOx 표면에 대한 MAPbI3 필름의 표면 형태를 확인할 수 있다.
하기 표 1은 도 4의 데이터를 기반으로 하여, 다양한 EDA 몰비 제어에 따른 표준 편차가 있는 MAPbI3 입자 크기의 통계 매개 변수를 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure 112021000336964-pat00007
상기 표 1 및 도 4를 참조하면, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, 최대 입자 크기가 537.28까지 조절되는 것을 확인할 수 있다.
도 5를 참조하면, EDA 몰비가 더 작은 경우 NiOx 입자 크기가 더 크고 더 작은 RMS의 낮은 높이를 가지며, 결정이 더 둥글게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 둥근 NiOx 결정상에 광활성층을 형성하면 평균 MAPBI3 입자 크기의 표준 편차가 감소하여 상대적으로 균일하게 성장하는 것임을 확인할 수 있다. 결론적으로, MAPBI3의 가장 큰 평균 입자 크기는 둥근 결정을 가진 0.175mol-EDA-NiOx 샘플에서 관찰되었다.
도 6및 7을 참조하면, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol로 포함되는 경우, 가장 낮은 저항률을 가지고, EDA 가 0.350mol을 초과하는 경우 필름의 전도도 값은 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다.
하기 표 2는 EDA 몰비 제어에 따른 NiOx의 반가폭(FWHM) 및 MAPbI3 결정에서 전체 폭의 길이를 나타낸 것이다. 반가폭(FWHM)은 13.5-14.5의 각도 (2 세타)에서 측정되었다.
[표 2]
Figure 112021000336964-pat00008
상기 표 2 및 도 8을 참조하면, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, MAPbI3 박막에서 가장 작은 반가폭(FWHM)값과 가장 큰 결정 크기가 관찰되었고, 가장 결정성이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
하기 표 3은 EDA 몰비 제어에 따른 정공수송층이 있는 페로브스카이트 태양 전지의 광전지 매개 변수를 나타낸 것이다.
[표 3]
Figure 112021000336964-pat00009
상기 표 3, 도 9, 10 및 11을 참조하면, EDA 촉매를 사용하는 경우 FF가 약 10% 이상 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, 가장 개선된 효과를 확인할 수 있다.
도 12를 참조하면, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, 정공이동도가 10배 이상 향상되었으며 Nt (hole trap density)는 약 23.84% 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 유사한 Rs (series resistance) 값으로도, 기준 광전지에서 RCT (charge transport resistance, RCT)가 ~ 1.64배 증가하는 것을 확인할 수 있다.
하기 표 4는 EDA 몰비에 따른 일 함수 (WF), 이온화 전위 (IP) 및 정공 주입 장벽 (Φh)의 측정 값을 나타낸 것이다.
[표 4]
Figure 112021000336964-pat00010
상기 표 4 및 도 13내지 15를 참조하면 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, 가장 높은 일함수 값 5.15eV를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 가장 높은 이온화 전위값과 가장 낮은 정공 주입 장벽을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는 최적화된 EDA 조건에서 홀 전달 및 추출이 가장 효율적임을 입증한다. 또한, 에너지 밴드 정력(HTL과 활성층 사이)는 전하 추출 및 전달 특성에서 EDA 몰비 제어를 통해 유리하게 조정될 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, XPS 분석시 854eV의 결합 에너지에 대해 Ni-O 피크가 가장 많이 증가함을 확인할 수 있다. 결과적으로 Ni 2P 피크는 EDA 몰비에 의존한다는 것이 입증되었다. 그러나 EDA가 과도하게 첨가되는 경우, 아민 그룹과 Ni 팔면체 구조의 결합이 산소 결합보다 증가하여 용액의 색상이 변한다. 또한, 284.7, 286.1 및 288.1 eV 의 결합에너지에서 C 1s 스펙트럼을 확인할 수 있다.
하기 표 4는 시간 분해 광 발광 스펙트럼을 기반으로 하는 EDA 몰비 제어에 따른 NiOx/MAPbI3 박막의 매개 변수를 나타낸 것이다.
[표 4]
Figure 112021000336964-pat00011
하기 표 5는 EDA 몰비 제어에 따른 NiOx 필름의 비저항 값을 나타낸 것이다.
[표 5]
Figure 112021000336964-pat00012
상기 표 4및 5를 참조하면, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 비화학양론적 몰비로 제어되는 경우, 전하 주입 및 분리를 향상시키고 전지 특성을 향상시키는 것을 확인할 수 있다.
도 16에 의해, 본 발명의 실시예에 의한 NiOX 나노입자의 결정성 및 결정면들의 특성을 확인할 수 있다.
결론적으로, 킬레이트 복합 이온이 배위 결합을 변화시키고, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우의 효과를 확인할 수 있다. 특히, EDA가 0.175mol의 몰비로 제어되는 경우에, 최적의 배위 결합이 형성되어, 금속 산화물 졸-겔 형성에 가장 최적의 조건임을 확인할 수 있다.
또한, 상기 금속 산화물을 광전지에 적용하는 경우, 킬레이트제의 몰비가 상기 반응식 1에 의해 제어되는 경우로서, 특히 EDA가 0.175mol의 몰비로 제어되는 경우에, 최상의 JSC(전류 밀도), JSC_IPCE(전류 밀도 by IPCE), FF (충진율) 및 PCE (소자 효율) 값을 확보하는 것을 확인할 수 있다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 졸겔법을 이용하여 금속 산화물을 제조하는 방법에 있어서,
    금속 전구체를 용매에 혼합하는 단계;
    킬레이트제를 상기 혼합된 용액에 투입하여 50 내지 100℃에서 교반하는 단계; 및
    20내지 30℃에서 냉각시키는 단계를 포함하고,
    상기 킬레이트제는 하기 반응식 2에 의해 제어되는 몰비로 투입하는,
    금속 산화물 제조방법.
    [반응식 2]
    Figure 112021000336964-pat00014

    (상기 반응식 2에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수), 및 y는 0 < y ≤ 2).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용매는 알코올계 용매인,
    금속 산화물 제조방법.
  11. 제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 위치하고, 하기 반응식 3에 의해 제어되는 금속 산화물 전도성 박막을 포함하는,
    광전자소자.
    [반응식 3]
    Figure 112021000336964-pat00015

    (상기 반응식 3에서 Me는 Ni, Cr, Bi, Cu, V, Al, Zn, Zr, Ti, 및 Fe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속, Ch는 킬레이트제로서 전자공여체 원소는 질소(N), 인(P), 황 (S), O(산소) 및 할로겐 음이온 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, x는 금속 대비 포함되는 킬레이트제의 몰비(molar ratio)로서 0 < x < 3 (x는 정수가 아닌 실수), 및 y는 0 < y ≤ 2).


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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103500828A (zh) 2013-09-18 2014-01-08 山东理工大学 一种碳/纳米NiO复合材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279719A (zh) 2008-03-21 2008-10-08 北京理工大学 一种纳米氧化物粉体的制备方法
CN103500828A (zh) 2013-09-18 2014-01-08 山东理工大学 一种碳/纳米NiO复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Chai et al. PbI2 platelets for inverted planar organolead Halide Perovskite solar cells via ultrasonic spray deposition
Zhu et al. Doping in semiconductor oxides‐based electron transport materials for perovskite solar cells application

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