KR102515083B1 - Foldable Perovskite Solar Cell and method for preparing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 초박형의 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 투명 매트릭스를 투명 전도체로서 사용함으로써, 상기 페로브스카이트 태양전지의 굽힘 반경을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 전력 변환 효율 (Power Conversion Efficiency, PCE), 기계적 탄력성 및 평균 제곱근 거칠기(Root-Mean-Square, RMS) 에 대해 개선된 효과를 가질 수 있는 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a foldable perovskite solar cell and a method for manufacturing the same, and more specifically, by using a transparent matrix composed of ultra-thin polymers and carbon nanotubes as a transparent conductor, the bending radius of the perovskite solar cell Foldable perovskite sun that can improve power conversion efficiency (PCE), mechanical elasticity and root-mean-square (RMS) effect It relates to a battery and a manufacturing method thereof.
Description
본 발명은 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 초박형의 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 투명 매트릭스를 투명 전도체로서 사용함으로써, 상기 페로브스카이트 태양전지의 굽힘 반경을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 전력 변환 효율 (Power Conversion Efficiency, PCE), 기계적 탄력성 및 평균 제곱근 거칠기(Root-Mean-Square, RMS) 에 대해 개선된 효과를 가질 수 있는 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a foldable perovskite solar cell and a method for manufacturing the same, and more specifically, by using a transparent matrix composed of ultra-thin polymers and carbon nanotubes as a transparent conductor, the bending radius of the perovskite solar cell Foldable perovskite sun that can improve power conversion efficiency (PCE), mechanical elasticity and root-mean-square (RMS) effect It relates to a battery and a manufacturing method thereof.
수 년 동안, 변형가능한 전자 제품에 대한 관심이 증가하고 있다. 학계와 산업계 모두에서 폴더블 전자 기술이 등장하고 있으며, 폴더블 휴대폰은 이미 상업 시장에 진출하였다. Over the years, interest in deformable electronics has increased. Foldable electronic technology is emerging in both academia and industry, and foldable mobile phones have already entered the commercial market.
태양전지는 빛에너지를 전기에너지로 직접 변환시켜 주는 소자이다. 상용화 초기에는 결정질 실리콘 태양전지가 대부분이었으나, 결정질 실리콘의 높은 생산 단가 때문에, 무기박막 태양전지, 연료감응형 태양전지, 유기박막 태양전지 등의 상대적으로 저렴한 신규 태양전지로의 연구가 집중되고 있다. 실리콘을 중심으로 한 무기 태양전지는 높은 변환 효율을 갖지만, 제작 공정 과정에 높은 비용이 들며, 무게 및 유연성에 한계를 지닌다. 이러한 이유로 무기태양전지가 사용될 수 없는 시장을 중심으로 유기 태양전지의 수요가 예상된다.A solar cell is a device that directly converts light energy into electrical energy. In the early stage of commercialization, crystalline silicon solar cells were mostly used, but due to the high production cost of crystalline silicon, research into relatively inexpensive new solar cells such as inorganic thin film solar cells, fuel-sensitized solar cells, and organic thin film solar cells is being concentrated. Inorganic solar cells centered on silicon have high conversion efficiency, but are expensive in the manufacturing process and have limitations in weight and flexibility. For this reason, demand for organic solar cells is expected mainly in markets where inorganic solar cells cannot be used.
유기 태양전지는 값싼 유기물을 사용하기 때문에 높은 생산성을 기대할 수 있다. 또한, 전체 소자의 두께가 수 백 nm 에 불과하고 플렉시블하게 제작할 수 있어 무게와 두께, 형태에 제약이 적어 초소형 혹은 이동통신용 기기등의 새로운 용도의 전원으로 응용 가능성이 기대되고 있다.Since organic solar cells use inexpensive organic materials, high productivity can be expected. In addition, since the thickness of the entire device is only a few hundred nm and can be manufactured flexibly, there are few restrictions on weight, thickness, and shape, so it is expected to be applied as a power source for new uses such as microminiature or mobile communication devices.
최근에는 이러한 플렉서블 유기 태양전지의 경우, 전극층으로 전도성 고분자 물질, 예를 들면 PEDOT:PSS 물질을 적용하려는 시도가 이루어지고 있으나, 이 경우 전도성 고분자 물질의 재질 특성상 투명 전극 산화물과 비교하여 전기적 저항이 상대적으로 높아 유기 태양전지의 효율이 저하된다는 문제가 있었고, 습도에 약해 쉽게 변성되거나 균일한 특성을 발휘하지 못하는 등의 문제가 있었다.Recently, in the case of such a flexible organic solar cell, an attempt has been made to apply a conductive polymer material, for example, a PEDOT:PSS material, as an electrode layer, but in this case, due to the material characteristics of the conductive polymer material, the electrical resistance is relatively low compared to the transparent electrode oxide. There was a problem that the efficiency of the organic solar cell was lowered due to high , and there was a problem that it was easily denatured or did not exhibit uniform characteristics because it was weak to humidity.
따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 태양전지의 효율이 저하되지 않으면서 굽힘 반경을 향상시킬 수 있는 태양전지의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.Therefore, in order to overcome the above problems, the inventors of the present invention recognized that it was urgent to develop a solar cell capable of improving a bending radius without lowering the efficiency of the solar cell, and completed the present invention.
본 발명의 목적은 초박형의 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 투명 매트릭스를 투명 전도체로서 사용함으로써, 상기 페로브스카이트 태양전지의 굽힘 반경을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 전력 변환 효율 (Power Conversion Efficiency, PCE), 기계적 탄력성 및 평균 제곱근 거칠기(Root-Mean-Square, RMS) 에 대해 개선된 효과를 가질 수 있는 폴더블 페로브스카이트 태양전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to improve the bending radius of the perovskite solar cell by using a transparent matrix composed of ultra-thin polymers and carbon nanotubes as a transparent conductor, thereby improving power conversion efficiency (PCE). ), to provide a foldable perovskite solar cell that can have improved effects on mechanical elasticity and root-mean-square (RMS).
본 발명의 다른 목적은 초박형의 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 투명 매트릭스를 투명 전도체로서 사용함으로써, 상기 페로브스카이트 태양전지의 굽힘 반경을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 전력 변환 효율, 기계적 탄력성 및 평균 제곱근 거칠기에 대해 개선된 효과를 가질 수 있는 폴더블 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to improve the bending radius of the perovskite solar cell by using a transparent matrix composed of ultra-thin polymers and carbon nanotubes as a transparent conductor, thereby improving power conversion efficiency, mechanical elasticity and average It is to provide a method for manufacturing a foldable perovskite solar cell that can have an improved effect on square root roughness.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a foldable perovskite solar cell and a manufacturing method thereof.
본 발명은 제 1 기판; 상기 기판 상에 위치하는 투명 전도체; 상기 투명 전도체 상에 위치하는 정공 수송층; 상기 정공 수송층 상에 위치하는 페로브스카이트; 상기 페로브스카이트 상에 위치하는 완충 층; 및 상기 완충 층 상에 위치하는 상부 전극;을 포함하는 폴더블 페로브스카이트 태양전지를 제공한다.The present invention is a first substrate; a transparent conductor positioned on the substrate; a hole transport layer positioned on the transparent conductor; Perovskite located on the hole transport layer; a buffer layer located on the perovskite; It provides a foldable perovskite solar cell comprising a; and an upper electrode positioned on the buffer layer.
본 발명에 있어서, 상기 투명 전도체는 탄소나노튜브가 내장된 고분자 필름일 수 있다.In the present invention, the transparent conductor may be a polymer film in which carbon nanotubes are embedded.
본 발명에 있어서, 상기 고분자는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리술폰(polysulfone) 및 폴리아릴렌 에테르 니트릴(Polyarylene ether nitrile)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the polymer is a group consisting of poly methyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polysulfone and polyarylene ether nitrile It may be one or more selected from.
본 발명에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 다중 벽 탄소나노튜브(Multi Walled Carbon Nanotube, MWNT) 및 단일 벽 탄소나노튜브(Single Walled Carbon Nanotube, SWNT)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the carbon nanotubes may be at least one selected from the group consisting of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) and single-walled carbon nanotubes (SWNTs).
본 발명에 있어서, 상기 투명 전도체의 두께는 5.0 내지 9.0 μm 범위일 수 있다.In the present invention, the thickness of the transparent conductor may be in the range of 5.0 to 9.0 μm.
본 발명에 있어서, 상기 투명 전도체는 0.2 내지 0.5의 평균 제곱근 거칠기 (Root-Mean-Square, RMS) 값을 가질 수 있다. In the present invention, the transparent conductor may have a Root-Mean-Square (RMS) value of 0.2 to 0.5.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 폴더블 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a foldable perovskite solar cell comprising the following steps.
(S1) 상기 탄소나노튜브가 내장된 고분자 필름을 포함하는 투명 전도체를 제조하는 단계;(S1) preparing a transparent conductor including a polymer film in which the carbon nanotubes are embedded;
(S2) 제 1 기판 상에 상기 투명 전도체를 적층하는 단계; 및(S2) laminating the transparent conductor on a first substrate; and
(S3) 상기 투명 전도체 상에 상기 정공 수송층, 페로브스카이트층, 전자 수송층 및 상부 전극을 순차적으로 적층하는 단계.(S3) sequentially stacking the hole transport layer, the perovskite layer, the electron transport layer, and the upper electrode on the transparent conductor.
또한, 본 발명은 상기 (S1) 단계가 하기 단계로 구성될 수 있는 폴더블 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a foldable perovskite solar cell in which the step (S1) may be composed of the following steps.
(S1A) 삼산화몰리브덴(Molybdenum trioxide, MoO3)을 제 2 기판 상에 열 증착하는 단계;(S1A) thermally depositing molybdenum trioxide (MoO 3 ) on a second substrate;
(S1B) 상기 열 증착된 삼산화몰리브덴 층 상에 탄소나노튜브를 적층하는 단계; 및(S1B) stacking carbon nanotubes on the thermally deposited molybdenum trioxide layer; and
(S1C) 고분자 전구체 용액을 상기 탄소나노튜브 상에 도포하고, 스핀 코팅한 후 경화하여 투명 전도체를 수득하는 단계.(S1C) coating a polymer precursor solution on the carbon nanotubes, spin-coating, and curing to obtain a transparent conductor.
상기 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 언급된 모든 사항은 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.All matters mentioned in the foldable perovskite solar cell and its manufacturing method are equally applied unless contradictory.
본 발명의 폴더블 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법은 초박형의 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 필름을 투명 전도체로서 사용함으로써, 상기 페로브스카이트 태양전지의 굽힘 반경을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 전력 변환 효율, 기계적 탄력성 및 평균 제곱근 거칠기에 대해 개선된 효과를 가질 수 있다.The foldable perovskite solar cell of the present invention and its manufacturing method can improve the bending radius of the perovskite solar cell by using a film composed of ultra-thin polymer and carbon nanotube as a transparent conductor. Due to this, it can have improved effects on power conversion efficiency, mechanical elasticity, and root mean square roughness.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴더블 페로브스카이트 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 투명 전도체의 평균 제곱근 거칠기를 확인한 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 투명 전도체의 XPS 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 투명 전도체의 직렬저항 및 재결합 저항을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 투명 전도체로 제조된 태양전지의 굽힘 사이클에 따른 전력 변환 효율을 나타낸 그래프이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a foldable perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a transparent conductor composed of a polymer and carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
3 is an atomic force microscope (AFM) image confirming root mean square roughness of transparent conductors according to an embodiment and a comparative example of the present invention.
4 is a graph showing XPS spectra of transparent conductors according to an embodiment of the present invention and a comparative example.
5 is a graph showing series resistance and recombination resistance of transparent conductors according to an embodiment and a comparative example of the present invention.
6 is a graph showing power conversion efficiency according to a bending cycle of a solar cell made of a transparent conductor according to an embodiment and a comparative example of the present invention.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in this specification have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention of a person skilled in the art, precedent, or the emergence of new technologies. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, not simply the name of the term.
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 문맥상 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 the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
폴더블 페로브스카이트 태양전지Foldable Perovskite Solar Cell
본 발명은 고분자 및 탄소나노튜브로 구성된 투명 매트릭스를 투명 전도체로 사용한 폴더블 페로브스카이트 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a foldable perovskite solar cell using a transparent matrix composed of polymers and carbon nanotubes as a transparent conductor.
도 1 을 참조하여, 본 발명의 폴더블 페로브스카이트 태양전지(100)는 제 1 기판(10); 상기 제 1 기판(10) 상에 위치하는 투명 전도체(20); 상기 투명 전도체(20) 상에 위치하는 정공 수송층(30); 상기 정공 수송층(30) 상에 위치하는 페로브스카이트층(40); 상기 페로브스카이트층(40) 상에 위치하는 전자 수송층(50); 및 상기 전자 수송층(50) 상에 위치하는 상부 전극(60);을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the foldable perovskite
상기 제 1 기판(10)은 상기 폴더블 페로브스카이트 태양전지(100)의 구성을 지지하기 위한 구성으로, 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 인듐 틴 옥사이드(ITO), 알루미늄 아연 옥사이드(AZO), 아연 틴 옥사이드(ZTO), 폴리디메틸실록산(PDMS) 기판 및 석영 유리 기판(glass)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 인듐 틴 옥사이드(ITO), 폴리디메틸실록산(PDMS) 기판 및 석영 유리 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 석영 유리 기판일 수 있다. The
상기 투명 전도체(20)는 상기 제 1 기판(10) 상에 적층되는 구성으로, 고분자 및 탄소나노튜브로 구성될 수 있고, 바람직하게는 고분자-탄소나노튜브의 하이브리드 소재일 수 있다.The
상기 투명 전도체는 필름 형태일 수 있다.The transparent conductor may be in the form of a film.
상기 고분자는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리술폰(polysulfone) 및 폴리아릴렌 에테르 니트릴(Polyarylene ether nitrile)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리이미드 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 폴리이미드일 수 있다.The polymer is at least one selected from the group consisting of poly methyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polysulfone, and polyarylene ether nitrile It may be preferably at least one selected from the group consisting of poly(methyl methacrylate), polyimide, and polyurethane, and most preferably polyimide.
상기 탄소나노튜브는 다중 벽 탄소나노튜브(Multi Walled Carbon Nanotube, MWNT) 및 단일 벽 탄소나노튜브(Single Walled Carbon Nanotube, SWNT)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 단일 벽 탄소나노튜브일 수 있다.The carbon nanotubes may be at least one selected from the group consisting of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) and single-walled carbon nanotubes (SWNTs), preferably single-walled carbon nanotubes. It can be a tube.
상기 투명 전도체(20)는 5.0 내지 9.0 μm의 두께 범위, 바람직하게는 5.5 내지 8.5 μm의 두께 범위, 가장 바람직하게는 6.0 내지 8.0 μm의 두께 범위로 형성될 수 있다. 상기 투명 전도체(20)의 두께가 9.0 μm를 초과하거나 5.0 μm 보다 낮을 경우 본 발명에 따른 폴더블 페로브스카이트 태양전지(100)는 폴딩이 불가능하고 광학 전도도가 저하될 우려가 있다.The
상기 투명 전도체(20)의 고분자는 탄소나노튜브의 네트워크에 스며들어 평탄하고 부드러운 표면을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 투명 전도체(20)의 평균 제곱근 거칠기 값은 0.2 내지 0.5 범위일 수 있고, 바람직하게는 상기 투명 전도체(20)의 평균 제곱근 거칠기 값은 0.3 내지 0.5 범위일 수 있다. 상기 투명 전도체(20)의 평균 제곱근 거칠기 값이 0.5를 초과할 경우, 태양 전지는 낮은 전력 전환 효율을 나타낼 수 있다.The polymer of the
상기 투명 전도체(20)는 450 nm 내지 800 nm 의 파장 범위에서 광 투과율이 66% 내지 94%일 수 있고, 바람직하게는 450 nm 내지 800 nm 의 파장 범위에서 광 투과율이 68% 내지 92%일 수 있고, 가장 바람직하게는 450 nm 내지 800 nm 의 파장 범위에서 광 투과율이 70% 내지 90%일 수 있다. The
상기 정공 수송층(30)은 상기 투명 전도체(20) 상에 적층되어 본 발명에 따른 폴더블 페로브스카이트 태양전지(100)에서 정공(Electron Hole)을 전달하는 역할을 수행하는 층일 수 있다.The
상기 정공 수송층(30)은 PEDOT:PSS, 폴리(3-헥실티오펜) (Poly(3-hexylthiophene), P3HT) 및 폴리(트리아릴아민)(Poly(triarylamine), PTAA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리(트리아릴아민)일 수 있다.The
상기 정공 수송층(30)은 5 내지 50 nm 두께로 적층될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 35 nm 두께로 적층될 수 있으며, 가장 바람직하게는 15 내지 30 nm 두께로 적층될 수 있다.The
상기 페로브스카이트층(40)은 상기 정공 수송층(30) 상에 적층되는 구성으로, MAaFAbPbIcXd로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 MAaFAbPbIcXd 중 MA는 메틸암모늄 양이온일 수 있고, 상기 MAaFAbPbIcXd 중 FA는 포름아미디늄 양이온일 수 있으며, 상기 MAaFAbPbIcXd 중 X는 Br 또는 I일 수 있다. 또한, 상기 a 및 b는 각각 0.1 내지 1.5일 수 있고, 바람직하게는 0.2 내지 1.0일 수 있다. 상기 c는 1.0 내지 5.0일 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 4.0일 수 있다. 상기 d는 0.01 내지 0.2일 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 0.15일 수 있다.The
상기 페로브스카이트층(40)은 350 내지 550 nm 두께로 적층될 수 있고, 바람직하게는 400 내지 500 nm 두께로 적층될 수 있으며, 가장 바람직하게는 425 내지 475 nm 두께로 적층될 수 있다.The
상기 전자 수송층(50)은 상기 페로브스카이트층(40) 상에 적층되는 구성으로, PCBM(풀러렌 유도체), C60(풀러렌), 및 불화리튬(LiF) 및 이산화티탄(TiO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 C60(풀러렌)일 수 있다.The
상기 전자 수송층(50)은 5 내지 30 nm 두께로 적층될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 25 nm 두께로 적층될 수 있다.The
한편, 상기 전자 수송층(50)이 적층될 때, 상기 페로브스카이트층(40)의 성능을 개선하기 위해 상기 전자 수송층(50)에 첨가제가 도입될 수 있다. 상기 첨가제는 바소큐프로인(Bathocuproine, BCP) 및 SNS(황화주석)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 바소큐프로인일 수 있다. 상기 첨가제의 두께는 2 내지 14 nm일 수 있고, 바람직하게는 4 내지 10 nm일 수 있고, 가장 바람직하게는 5 내지 8 nm일 수 있다.Meanwhile, when the
상기 상부 전극(60)은 상기 전자 수송층(50) 상에 적층되는 구성으로, 금속일 수 있다. 상기 금속은 Au, Pt, Ti, Ag, Ni, Zr, Ta, Zn, Nb, Cr, Co, Mn, Fe, Al, Mg, Si, W 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 상기 금속은 Au, Pt, Ti, Ag, 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The
상기 상부 전극(60)은 30 내지 70 nm 두께로 적층될 수 있고, 바람직하게는 35 내지 65 nm 두께로 적층될 수 있으며, 가장 바람직하게는 45 내지 55 nm 두께로 적층될 수 있다.The
폴더블 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법Manufacturing method of foldable perovskite solar cell
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 폴더블 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a foldable perovskite solar cell comprising the following steps.
(S1) 상기 탄소나노튜브가 내장된 고분자 필름을 포함하는 투명 전도체를 제조하는 단계;(S1) preparing a transparent conductor including a polymer film in which the carbon nanotubes are embedded;
(S2) 제 1 기판 상에 상기 투명 전도체를 적층하는 단계; 및(S2) laminating the transparent conductor on a first substrate; and
(S3) 상기 투명 전도체 상에 상기 정공 수송층, 페로브스카이트층, 전자 수송층 및 상부 전극을 순차적으로 적층하는 단계.(S3) sequentially stacking the hole transport layer, the perovskite layer, the electron transport layer, and the upper electrode on the transparent conductor.
상기 (S1) 단계는 상기 투명 전도체를 제조하는 단계로서, 하기 단계로 구성될 수 있다:The step (S1) is a step of manufacturing the transparent conductor, and may include the following steps:
(S1A) 삼산화몰리브덴(Molybdenum trioxide, MoO3)을 제 2 기판 상에 열 증착하는 단계;(S1A) thermally depositing molybdenum trioxide (MoO 3 ) on a second substrate;
(S1B) 상기 열 증착된 삼산화몰리브덴 층 상에 탄소나노튜브를 적층하는 단계; 및(S1B) stacking carbon nanotubes on the thermally deposited molybdenum trioxide layer; and
(S1C) 고분자 전구체 용액을 상기 탄소나노튜브 상에 도포하고, 스핀 코팅한 후 경화하여 투명 전도체를 수득하는 단계.(S1C) coating a polymer precursor solution on the carbon nanotubes, spin-coating, and curing to obtain a transparent conductor.
상기 (S1A) 단계는 기판 상에 삼산화몰리브덴이 증착되는 단계로서, 상기 삼산화몰리브덴은 열 진공 증발 공정을 통해 상기 제 2 기판 상에 증착될 수 있다. 상기 제 2 기판은 소다석회 및 석영 유리 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 석영 유리 기판일 수 있다.The (S1A) step is a step of depositing molybdenum trioxide on the substrate, and the molybdenum trioxide may be deposited on the second substrate through a thermal vacuum evaporation process. The second substrate may be at least one selected from the group consisting of soda lime and quartz glass substrates, and most preferably may be a quartz glass substrate.
상기 삼산화몰리브덴은 1 내지 16 nm 의 두께로 증착될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 12 nm 의 두께로 증착될 수 있으며, 가장 바람직하게는 1 내지 8 nm 의 두께로 증착될 수 있고, 상기 삼산화몰리브덴의 두께가 16 nm를 초과하는 경우에는 상기 투명 전도체의 시트 저항이 감소할 수 있고, 전류 밀도가 저하될 수 있다.The molybdenum trioxide may be deposited to a thickness of 1 to 16 nm, preferably to a thickness of 1 to 12 nm, most preferably to a thickness of 1 to 8 nm, and the molybdenum trioxide may be deposited to a thickness of 1 to 8 nm. When the thickness of exceeds 16 nm, sheet resistance of the transparent conductor may decrease and current density may decrease.
상기 (S1B) 단계는 상기 열 증착된 삼산화몰리브덴 층 상에 탄소나노튜브를 적층하는 단계이다.The step (S1B) is a step of stacking carbon nanotubes on the thermally deposited molybdenum trioxide layer.
상기 탄소나노튜브를 상기 삼산화몰리브덴 상에 적층할 때, 상기 탄소나노튜브는 기계적으로 증착되거나 화학적으로 증착될 수 있고, 보다 바람직하게는 기계적으로 증착될 수 있다.When stacking the carbon nanotubes on the molybdenum trioxide, the carbon nanotubes may be deposited mechanically or chemically, more preferably mechanically.
상기 탄소나노튜브는 상기 삼산화몰리브덴 상에 60 내지 80℃ 의 온도에서 적층될 수 있고, 바람직하게는 상기 삼산화몰리브덴 상에 65 내지 75℃ 의 온도에서 적층될 수 있다.The carbon nanotubes may be laminated on the molybdenum trioxide at a temperature of 60 to 80° C., and preferably may be laminated on the molybdenum trioxide at a temperature of 65 to 75° C.
상기 탄소나노튜브와 상기 삼산화몰리브덴이 접촉할 때, 상기 탄소나노튜브와 삼산화몰리브덴의 접촉면에서 전하 이동이 발생되고, 상기 전하 이동으로 인해 상기 삼산화몰리브덴은 부분적으로 환원될 수 있다.When the carbon nanotubes and the molybdenum trioxide contact each other, charge transfer occurs at a contact surface between the carbon nanotubes and molybdenum trioxide, and the molybdenum trioxide may be partially reduced due to the charge transfer.
상기 삼산화몰리브덴은 상기 탄소나노튜브의 전기 전도도를 향상시키고, 광전자 장치의 성능을 향상시키기 위한 도핑 과정에서의 도펀트(dopant)로서 사용될 수 있다. 즉, 상기 탄소나노튜브의 전기 전도도를 개선하고, 광전자 장치의 성능을 향상시키기 위해 도펀트로서 삼산화몰리브덴을 사용하는 p-도핑 과정이 수행될 수 있다.The molybdenum trioxide may be used as a dopant in a doping process to improve the electrical conductivity of the carbon nanotubes and improve the performance of optoelectronic devices. That is, a p-doping process using molybdenum trioxide as a dopant may be performed to improve electrical conductivity of the carbon nanotubes and improve performance of the optoelectronic device.
상기 도펀트로서 사용되는 삼산화몰리브덴은 고온 조건 하에서, 예를 들어 300℃ 내지 500℃ 의 온도에서 도핑을 유도할 수 있고, 바람직하게는 300℃ 내지 450℃ 의 온도에서 도핑을 유도할 수 있다.Molybdenum trioxide used as the dopant can induce doping under high temperature conditions, for example, at a temperature of 300 ° C to 500 ° C, and preferably at a temperature of 300 ° C to 450 ° C.
상기 도펀트로서 사용되는 삼산화몰리브덴은 혐기성 조건 하에서 도핑을 유도할 수 있다.Molybdenum trioxide used as the dopant can induce doping under anaerobic conditions.
상기 (S1C) 단계는 상기 탄소나노튜브 상에 상기 고분자 전구체 용액을 도포하고, 스핀 코팅한 후 경화하여 투명 전도체를 수득하는 단계이다.The (S1C) step is a step of obtaining a transparent conductor by applying the polymer precursor solution on the carbon nanotubes, spin-coating, and curing the solution.
상기 고분자는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리술폰(polysulfone) 및 폴리아릴렌 에테르 니트릴(Polyarylene ether nitrile)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리이미드 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 폴리이미드일 수 있다.The polymer is at least one selected from the group consisting of poly methyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polysulfone, and polyarylene ether nitrile It may be preferably at least one selected from the group consisting of poly(methyl methacrylate), polyimide, and polyurethane, and most preferably polyimide.
상기 스핀 코팅 단계는 30초 내지 90초 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 40초 내지 80초 동안 수행될 수 있으며, 가장 바람직하게는 50초 내지 70초 동안 수행될 수 있다.The spin coating step may be performed for 30 seconds to 90 seconds, preferably for 40 seconds to 80 seconds, and most preferably for 50 seconds to 70 seconds.
상기 스핀 코팅 단계 2000 rpm 내지 3000 rpm 에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 2250 내지 2750 rpm 에서 수행될 수 있으며, 가장 바람직하게는 2400 내지 2600 rpm에서 수행될 수 있다.The spin coating step may be performed at 2000 rpm to 3000 rpm, preferably at 2250 to 2750 rpm, and most preferably at 2400 to 2600 rpm.
상기 스핀 코팅 단계에서, 상기 고분자 전구체 용액은 상기 탄소나노튜브에 흡수되어 산소를 차단하여 혐기성 조건을 형성할 수 있다.In the spin coating step, the polymer precursor solution may be absorbed into the carbon nanotubes to block oxygen to form an anaerobic condition.
또한, 상기 스핀 코팅 단계 후, 150℃ 내지 250℃ 의 온도에서 제1어닐링이 수행될 수 있고, 250℃ 내지 350℃ 의 온도에서 제2어닐링이 수행될 수 있으며, 이때 경화 단계가 함께 수행될 수 있다.In addition, after the spin coating step, first annealing may be performed at a temperature of 150 ° C to 250 ° C, and second annealing may be performed at a temperature of 250 ° C to 350 ° C, at which time a curing step may be performed together. there is.
상기 경화 단계는 호기성 또는 혐기성 환경 하에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 혐기성 환경 하에서 수행될 수 있다.The curing step may be performed under an aerobic or anaerobic environment, preferably under an anaerobic environment.
상기 (S1C) 단계 후, 최종 수득된 투명 전도체는 제 2 기판으로부터 분리될 수 있다.After the step (S1C), the finally obtained transparent conductor may be separated from the second substrate.
상기 (S2) 단계는 상기 (S1A) 내지 (S1C) 단계를 거쳐 최종 수득된 투명 전도체를 제 1 기판 위에 적층하는 단계일 수 있다.The step (S2) may be a step of stacking the transparent conductor finally obtained through the steps (S1A) to (S1C) on the first substrate.
상기 제 1 기판은 상기 폴더블 페로브스카이트 태양전지 부분에서 제 1 기판(10)에 대해 기재된 것과 같다.The first substrate is as described for the
상기 (S3) 단계는 상기 제 1 기판(10) 상에 적층된 투명 전도체(20) 상에 정공 수송층(30), 페로브스카이트(40), 전자 수송층(50) 및 상부 전극(60)을 순차적으로 적층하는 단계를 포함할 수 있다.In the step (S3), the
상기 정공 수송층(30)은 용매 중에 상기 정공 수송층 물질을 용해시킨 용액을 스핀 코팅한 후, 어닐링 공정을 실시함으로써 적층될 수 있다.The
상기 정공 수송층 물질은 PEDOT:PSS, 폴리(3-헥실티오펜) (Poly(3-hexylthiophene), P3HT) 및 폴리(트리아릴아민)(Poly(triarylamine), PTAA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리(트리아릴아민)일 수 있다.The hole transport layer material may be at least one selected from the group consisting of PEDOT:PSS, Poly(3-hexylthiophene), P3HT), and Poly(triarylamine), PTAA. It may be poly(triarylamine).
상기 용매는 클로로벤젠, 클로로포름, 톨루엔 및 디클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 클로로벤젠일 수 있다.The solvent may be at least one selected from the group consisting of chlorobenzene, chloroform, toluene and dichlorobenzene, and preferably chlorobenzene.
상기 스핀 코팅 단계는 10초 내지 50초 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 20초 내지 40초 동안 수행될 수 있으며, 가장 바람직하게는 25초 내지 35초 동안 수행될 수 있다.The spin coating step may be performed for 10 seconds to 50 seconds, preferably for 20 seconds to 40 seconds, and most preferably for 25 seconds to 35 seconds.
상기 스핀 코팅 단계는 4000 rpm 내지 8000 rpm 에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 5000 내지 7000 rpm 에서 수행될 수 있으며, 가장 바람직하게는 5500 내지 6500 rpm 에서 수행될 수 있다.The spin coating step may be performed at 4000 rpm to 8000 rpm, preferably at 5000 to 7000 rpm, and most preferably at 5500 to 6500 rpm.
상기 스핀 코팅 단계 후 어닐링 공정은 5분 내지 20분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 9분 내지 12분 동안 수행될 수 있고, 50℃ 내지 150℃ 의 온도에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 75℃ 내지 125℃ 의 온도에서 수행될 수 있다.After the spin coating step, the annealing process may be performed for 5 minutes to 20 minutes, preferably 9 minutes to 12 minutes, and may be performed at a temperature of 50 ℃ to 150 ℃, preferably 75 °C to 125 °C.
상기 정공 수송층 물질 상에 계면 상용화제인(PFN-X)를 코팅할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다. 상기 PFN-X의 농도는 0.1 mg/mL 내지 1.0 mg/mL 일 수 있고, 바람직하게는 0.2 mg/mL 내지 0.7 mg/mL 일 수 있으며, 가장 바람직하게는 0.3 mg/mL 내지 0.5 mg/mL 일 수 있다.An interfacial compatibilizing agent (PFN-X) may be coated on the hole transport layer material. More specifically, the X may be Cl, Br or I. The concentration of PFN-X may be 0.1 mg/mL to 1.0 mg/mL, preferably 0.2 mg/mL to 0.7 mg/mL, and most preferably 0.3 mg/mL to 0.5 mg/mL. can
상기 정공 수송층(30) 적층 단계 후, 조성이 MAaFAbPbIcXd(각각의 기호에 대한 설명은 전술된 바와 같음)인 상기 페로브스카이트층(40)이 적층될 수 있다. 상기 페로브스카이트층(40)은 페로브스카이트의 원료가 되는 물질 PbX, MAX, FAX 및 MAX(각각의 기호에 대한 설명은 전술된 바와 같음)를 극성 용매 중에 용해시킴으로써 제조될 수 있다. After the
상기 극성 용매는 N-디메틸포름아미드(DMF), γ-부티로락톤, 메틸-2-피롤리디논(NMP) 및 디메틸술폭시드(DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 메틸-2-피롤리디논(NMP) 및 디메틸술폭시드(DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. The polar solvent may be at least one selected from the group consisting of N-dimethylformamide (DMF), γ-butyrolactone, methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and dimethyl sulfoxide (DMSO), preferably It may be at least one selected from the group consisting of methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and dimethyl sulfoxide (DMSO).
이후, 상기 제조된 용액을 스핀 코팅하고, 어닐링하는 단계가 이어질 수 있다. Thereafter, a step of spin coating and annealing the prepared solution may be followed.
상기 스핀 코팅 단계는 3000 내지 5000 rpm 에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 3500 내지 4500 rpm에서 수행될 수 있다. The spin coating step may be performed at 3000 to 5000 rpm, preferably at 3500 to 4500 rpm.
상기 스핀 코팅 단계는 10 내지 30초 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 15 내지 25초 동안 수행될 수 있다. The spin coating step may be performed for 10 to 30 seconds, preferably for 15 to 25 seconds.
상기 어닐링 단계는 50℃ 내지 180℃ 의 온도에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 70℃ 내지 150℃ 의 온도에서 수행될 수 있다. The annealing step may be performed at a temperature of 50 °C to 180 °C, preferably at a temperature of 70 °C to 150 °C.
상기 어닐링 단계는 10분 내지 30분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 15분 내지 25분 동안 수행될 수 있다.The annealing step may be performed for 10 to 30 minutes, preferably 15 to 25 minutes.
상기 페로브스카이트층(40) 적층 단계 후, 상기 전자 수송층(50)이 적층될 수 있다. 동시에, 상기 페로브스카이트층(40)의 성능을 개선하기 위해 첨가제를 도입할 수 있다. After the stacking of the
상기 전자 수송층(50)의 적층 단계는 진공 열 증발 방법 및 전자 빔(electron beam) 증발 방법으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종의 방법으로 수행될 수 있다.The stacking of the
상기 전자 수송층(50)은 0.2 내지 1.0Å/s 의 속도로 적층될 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 0.6 Å/s 의 속도로 적층될 수 있다.The
마지막으로, 상기 상부 전극(60)이 적층될 수 있다. 상기 상부 전극(60)은 금속일 수 있고, 상기 금속은 Au, Pt, Ti, Ag, Ni, Zr, Ta, Zn, Nb, Cr, Co, Mn, Fe, Al, Mg, Si, W 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 상기 금속은 Au, Pt, Ti, Ag, 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Finally, the
상기 상부 전극(60)은 0.60 내지 1.20 cm2 의 면적을 가질 수 있고, 바람직하게는 0.80 내지 1.00 cm2 의 면적을 가질 수 있다.The
실시예Example
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but it is obvious that the present invention is not limited by the following examples.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
실시예 1: 고분자-탄소나노튜브 투명 전도체 제조Example 1: Preparation of polymer-carbon nanotube transparent conductor
도 2에 나타난 바와 같이, 열 진공 증발 공정을 통해 삼산화몰리브덴을 석영 기판 상에 증착시켰다. 이후, 탄소나노튜브 필름을 석영 유리 기판 상에 기계적으로 증착시켰다. 점성의 연황색빛 폴리이미드 전구체 용액을 60초 동안 2500 rpm 으로 상기석영 기판 상에 증착된 단일벽 탄소나노튜브에서 스핀 코팅하여 폴리이미드-단일벽 탄소나노튜브를 형성하였다. 이후, 5분 동안 90℃에서 상기 폴리이미드-단일벽 탄소나노튜브를 건조하였다. 20분 동안 200℃에서 제1어닐링 및 20분 동안 300℃에서 제2어닐링을 진행하여 상기 기판을 완전히 경화하였다. 상기 폴리이미드-단일벽 탄소나노튜브를 실온으로 냉각시키고, 탈염수 중에 침지시키고, 상기 기판으로부터 분리시켜 투명 전도체를 완성하였다.As shown in FIG. 2, molybdenum trioxide was deposited on a quartz substrate through a thermal vacuum evaporation process. Then, the carbon nanotube film was mechanically deposited on the quartz glass substrate. A viscous light yellow polyimide precursor solution was spin-coated on the single-walled carbon nanotubes deposited on the quartz substrate at 2500 rpm for 60 seconds to form polyimide-single-walled carbon nanotubes. Thereafter, the polyimide-single-walled carbon nanotubes were dried at 90° C. for 5 minutes. The substrate was completely cured by first annealing at 200° C. for 20 minutes and second annealing at 300° C. for 20 minutes. The polyimide-single-walled carbon nanotubes were cooled to room temperature, immersed in demineralized water, and separated from the substrate to complete a transparent conductor.
비교예 1Comparative Example 1
당업계에 공지된 방법에 따라, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 기판 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO)를 적층한 필름을 제조하였다.According to a method known in the art, a film in which indium tin oxide (ITO) was laminated on a polyethylene naphthalate (PEN) substrate was prepared.
비교예 2Comparative Example 2
당업계에 공지된 방법에 따라, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 기판 상에 단일벽 탄소나노튜브를 적층한 필름을 제조하였다.According to a method known in the art, a film in which single-walled carbon nanotubes were laminated on a polyethylene naphthalate (PEN) substrate was prepared.
비교예 3Comparative Example 3
석영 기판 대신 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 기판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다.A film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polyethylene naphthalate (PEN) substrate was used instead of the quartz substrate.
비교예 4Comparative Example 4
석영 기판 상에 삼산화몰리브덴을 증착시키는 단계를 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다.A film was prepared in the same manner as in Example 1 except for depositing molybdenum trioxide on the quartz substrate.
실험예 1: AFM 관찰Experimental Example 1: AFM observation
도 3은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 4에서 제조한 필름의 표면 지형에 대한 원자간력 현미경 (AFM) 이미지이며, 이미지 하단에 명시된 값은 평균 제곱근 거칠기 (rms: root-mean-square) 값이고, 평균 제곱근 거칠기 값이 작을수록 필름 표면이 매끄럽다는 것을 의미한다. 도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 4의 필름은 고분자인 폴리이미드가 탄소나노튜브의 네트워크에 스며들기 때문에 평균 제곱근 거칠기 값이 작은 반면, 비교예 2의 필름은 평균 제곱근 거칠기 값이 크다.3 is an atomic force microscope (AFM) image of the surface topography of the films prepared in Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 4, and the values specified at the bottom of the image are root-mean-square (rms) ) value, and the smaller the root mean square roughness value, the smoother the film surface. As shown in FIG. 3, the films of Example 1 and Comparative Example 4 have small root mean square roughness values because the polymer polyimide is permeated into the network of carbon nanotubes, whereas the films of Comparative Example 2 have root mean square roughness values. big.
실험예 2: XPS 관찰Experimental Example 2: XPS observation
도 4는 실시예 1 및 비교예 3의 XPS 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 4a 로부터, 비교예 3에 비해 실시예 1의 Mo 3d 스펙트럼은 229.8 eV에서 추가 피크를 갖는 것을 볼 수 있고, 도 4b 의 O 1s 피크로부터, 실시예 1의 결합에너지가 더 높은 것을 볼 수 있다. 이는 실시예 1에서 폴리이미드-단일벽 탄소나노튜브의 경화 시, 삼산화몰리브덴의 강력한 도핑이 유도되었다는 것을 의미할 수 있다.4 is a graph showing XPS spectra of Example 1 and Comparative Example 3. From Figure 4a, it can be seen that the
실험예 3: 삼산화몰리브덴의 p-도핑효과Experimental Example 3: p-doping effect of molybdenum trioxide
하기 표 1 및 도 5로부터 실시예 1의 필름이 비교예 4의 필름보다 열림-회로 전압, 단-회로 전류, 충전율, 전력 변환 효율, 직렬 저항 및 재결합 저항이 우수함을 확인할 수 있고, 이는 실시예 1에서 삼산화몰리브덴으로 인해 p-도핑 효과가 유도되었다는 것을 의미할 수 있다.From Table 1 and FIG. 5, it can be seen that the film of Example 1 is superior to the film of Comparative Example 4 in open-circuit voltage, short-circuit current, filling factor, power conversion efficiency, series resistance and recombination resistance, which is 1 may mean that the p-doping effect was induced due to molybdenum trioxide.
페로브스카이트 태양 전지 제조Fabrication of perovskite solar cells
폴리디메틸실록산(PDMS) 기판 상에 실시예 1에서 제조한 폴리이미드-단일벽 탄소나노튜브 필름을 적층하였다. 이후, 1 mL 의 클로로벤젠에 10 mg 의 PTAA(Sigma Aldrich)를 용해시켜 PTAA 용액을 제조하였다. 상기 용액을 30초 동안 6000 rpm에서 스핀 코팅한 후 100℃에서 10분 동안 어닐링 공정을 수행하였다. PTAA 위에 계면 상용화제인 PFN-Br을 코팅하였다. 상기 PFN-Br의 농도는 0.4 mg/mL이었다. 이후, 0.55 mL 의 N-디메틸포름아미드(DMF) (Sigma Aldrich) 중에, 461 mg 의 PbI2(Sigma Aldrich), 79.5 mg 의 메틸암모늄 요오다이드(MAI) (Greatcell Solar), 68.8 mg 의 포름아미디늄 요오다이드(FAI)(Greatcell Solar), 및 11.2 mg 의 MABr(Greatcell Solar)을 용해시켜 페로브스카이트 용액을 제조하였다. 상기 용액을 4000 rpm에서 20초 동안 스핀 코팅하였다. 상기 페로브스카이트층 상에 0.5Å/s 의 속도로 C60 (20 nm 두께)을 적층하였고, 이와 함께 0.3Å/s 의 속도로 BCP (6 nm 두께)를 적층하였다. 이때, 상기 적층 단계는 진공 열 증발 방법으로 실시되었다. 마지막으로, 0.90 cm2 의 면적을 갖는 상기 BCP 필름 상에 Cu (50 nm 두께)를 적층하였다. 모든 과정은 25℃의 온도 및 10%의 상대 습도에서 실시되었다. The polyimide-single-walled carbon nanotube film prepared in Example 1 was laminated on a polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. Then, a PTAA solution was prepared by dissolving 10 mg of PTAA (Sigma Aldrich) in 1 mL of chlorobenzene. After spin-coating the solution at 6000 rpm for 30 seconds, an annealing process was performed at 100° C. for 10 minutes. An interfacial compatibilizer, PFN-Br, was coated on the PTAA. The concentration of the PFN-Br was 0.4 mg/mL. Then, in 0.55 mL of N-dimethylformamide (DMF) (Sigma Aldrich), 461 mg of PbI 2 (Sigma Aldrich), 79.5 mg of methylammonium iodide (MAI) (Greatcell Solar), 68.8 mg of forma A perovskite solution was prepared by dissolving medium iodide (FAI) (Greatcell Solar), and 11.2 mg of MABr (Greatcell Solar). The solution was spin coated at 4000 rpm for 20 seconds. C 60 (20 nm thickness) was deposited on the perovskite layer at a rate of 0.5 Å/s, and BCP (6 nm thickness) was deposited at a rate of 0.3 Å/s. At this time, the lamination step was carried out by a vacuum thermal evaporation method. Finally, Cu (50 nm thickness) was deposited on the BCP film having an area of 0.90 cm 2 . All procedures were carried out at a temperature of 25° C. and a relative humidity of 10%.
실험예 4: 페로브스카이트 태양 전지의 굽힘 시험Experimental Example 4: Bending test of perovskite solar cell
1 Hz 의 굽힘 진동수로 사이클릭 굽힘 유연성 시험기(ScienceTown)를 이용하여 굽힘 시험을 수행하였다. 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 필름으로 제조한 태양 전지의 경우, 4 mm의 굽힘 반경 시험에서 전력 변환 효율은 계속해서 감소하였고, 1,000회 굽힘 사이클 후 크게 감소되었다. 반면에, 실시예 1의 필름으로 제조한 태양 전지는 1 mm의 굽힘 반경 시험에서, 1,000회 굽힘 사이클 후에도 전력 변환 효율이 일정하게 유지되었다.A bending test was performed using a cyclic bending flexibility tester (ScienceTown) at a bending frequency of 1 Hz. As can be seen in FIG. 6 , in the case of the solar cell made of the film of Comparative Example 1, the power conversion efficiency continued to decrease in the 4 mm bending radius test, and was greatly reduced after 1,000 bending cycles. On the other hand, the solar cell made of the film of Example 1 maintained constant power conversion efficiency even after 1,000 bending cycles in a bending radius test of 1 mm.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. From the above description, those skilled in the art pertaining to the present invention will be able to understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. In this regard, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting.
Claims (8)
상기 제 1 기판 상에 위치하는 투명 전도체;
상기 투명 전도체 상에 위치하는 정공 수송층;
상기 정공 수송층 상에 위치하는 페로브스카이트층;
상기 페로브스카이트층 상에 위치하는 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 상에 위치하는 상부 전극;을 포함하며
상기 투명 전도체는 탄소나노튜브가 내장된 고분자 필름이며 두께가 5.0 내지 9.0 μm 범위인 폴더블 페로브스카이트 태양전지.a first substrate;
a transparent conductor positioned on the first substrate;
a hole transport layer positioned on the transparent conductor;
a perovskite layer positioned on the hole transport layer;
an electron transport layer located on the perovskite layer; and
and an upper electrode positioned on the electron transport layer.
The transparent conductor is a polymer film with embedded carbon nanotubes and a foldable perovskite solar cell having a thickness in the range of 5.0 to 9.0 μm.
(S2) 제 1 기판 상에 상기 투명 전도체를 적층하는 단계; 및
(S3) 상기 투명 전도체 상에 정공 수송층, 페로브스카이트층, 전자 수송층 및 상부 전극을 순차적으로 적층하는 단계;를 포함하며
상기 (S1) 단계는
(S1A) 삼산화몰리브덴(Molybdenum trioxide, MoO3)을 제 2 기판 상에 열 증착하는 단계;
(S1B) 상기 열 증착된 삼산화몰리브덴 층 상에 탄소나노튜브를 적층하는 단계; 및
(S1C) 고분자 전구체 용액을 상기 탄소나노튜브 상에 도포하고, 스핀 코팅한 후 경화하여 투명 전도체를 수득하는 단계;로 구성되는 폴더블 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.(S1) preparing a transparent conductor including a polymer film in which carbon nanotubes are embedded;
(S2) laminating the transparent conductor on a first substrate; and
(S3) sequentially stacking a hole transport layer, a perovskite layer, an electron transport layer, and an upper electrode on the transparent conductor; and
The step (S1) is
(S1A) thermally depositing molybdenum trioxide (MoO 3 ) on a second substrate;
(S1B) stacking carbon nanotubes on the thermally deposited molybdenum trioxide layer; and
(S1C) applying a polymer precursor solution on the carbon nanotubes, spin-coating, and curing to obtain a transparent conductor; a method for manufacturing a foldable perovskite solar cell.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100869161B1 (en) * | 2007-07-13 | 2008-11-19 | 한국전기연구원 | Polymer binder composition for transparent conductive films containing carbon nanotubes |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RS57623B1 (en) | 2013-12-09 | 2018-11-30 | Targovax Asa | A peptide mixture |
| KR20180081338A (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-16 | 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 | Perovskite based solar cells comprising flexible transparent conductive electrodes |
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-
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Patent Citations (1)
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