KR102638070B1 - 반사방지 및 도핑효과가 있는 광학박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광학박막 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사방지 및 도핑효과가 있는 광학박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광학박막에 관한 것으로, 투명 전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 불소 함유 고분자를 증착함으로써 빛의 손실을 최소화하여 태양전지의 광전류 밀도를 극대화하고 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑하여 전자 이동도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 반사방지 및 도핑효과가 있는 광학박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광학박막에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 기판에 불소 함유 고분자를 증착함으로써 반사방지효과를 가지는 동시에 전자수송층(ETL)에 불소가 침투하여 전자의 수송성능이 향상된 광학박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광학박막에 관한 것이다.
범세계적 산업발전과 함께 화석연료 고갈 및 온실가스 배출의 확산에 따라 환경문제에 대한 인식은 점차 증가하고 있다. 특히 태양광 발전은 무한한 청정 에너지인 태양빛을 전기 에너지로 직접 변환하는 기술로 지구 어디에서나 적용 가능한 핵심 신재생에너지 기술이다.
현재까지 실용화된 태양광 설비의 상당수는 모듈 수준에서의 고 에너지변환 효율(~20%), 외부환경에서의 고 내구성 등의 이유로 1 세대 결정질 실리콘계에 기반한다. 2세대 태양전지로 분류되는 박막 태양전지(CIGS, CdTe) 또한 20% 이상의 고효율 및 내구성이 보장되어 실리콘계를 이어 실용화 단계에 있다. 뿐만 아니라, 차세대 태양전지(염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지, 양자점 태양전지)인 3세대 태양전지는 여전히 실리콘계 태양전지에 비해 낮은 효율 및 안정성을 보여주지만 유연 박막 모듈 제작 가능성(휴대용 기기 적합성), 실내 조명에서의 고효율(실내 발전) 등 유망한 특성들을 보여주고 있어 활발히 연구되고 있다.
위와 같은 태양 전지 기술들의 보증된 성능과 특성에도 불구하고 복합한 제조과정에 따른 고비용 문제, 희귀원소/초고순도 물질 사용에 따른 고비용 문제, 빛의 입사각/세기에 따른 효율의 가변성 문제, 투명전도체로 인한 광손실 문제, 수분 취약성 등 안정성 문제 및 계면에서의 재결합으로 인한 전하의 추출과 수송 성능 저하의 문제가 있다.
그 중에서도 투명 전도체로 인한 광손실 문제와 계면에서의 재결합으로 인한 전하의 추출과 수송성능 저하문제를 해결하기 위한 연구개발이 시급한 실정이다.
광손실 문제는 가시광선 영역에서 투명 전도체인 ITO (Indium Tin Oxide)나 FTO (Fluorine doped Tin Oxide)의 굴절률이 유리 (n=1.5)나 폴리머 기판 (n=1.4~1.7)의 굴절률보다 높으므로 계면에서의 반사가 증가하여 발생한다.
이에, 본 발명자들은 불소 함유 고분자를 기판에 증착하여 투명 전도체 기판의 계면에서 발생하는 빛의 반사를 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있고, 불소를 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 도핑하여 전하 수송성능을 향상한 광학박막의 제조방법을 개발하고 이의 효과를 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 빛의 손실을 최소화하여 태양전지의 광전류 밀도를 극대화할 수 있는 광학박막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광학박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전자수송층(ETL)에 산소 결함 밀도를 최소화하여 전자 수송능력을 향상시키는 광학박막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광학박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 정공수송층(HTL)에 산소 결함 밀도를 최소화하여 양전하 수송능력을 향상시키는 광학박막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광학박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 한번의 스퍼터링 공정으로 투명전도체로 인한 광손실 문제를 해결함과 동시에, 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 산소 결함 밀도를 최소화하여 전하 이동도를 향상시킴으로써 태양전지의 효율을 향상시키는 광학박막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광학박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학박막의 균일도를 확보한 광학박막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광학박막을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여, 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 증착은 듀얼건 스퍼터링으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 듀얼건 스퍼터링은 20 내지 80KHZ의 진동수를 사용할 수 있다.
또한, 상기 듀얼건 스퍼터링에서 듀얼 캐소드 경사 각도가 5 내지 20°일 수 있다.
또한, 상기 기판은 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스퍼터링을 수행하여 상기 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여, 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막을 제공한다.
또한, 상기 투명층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메쉬(metal mesh), 메탈나노와이어(metal nanowire), 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 또는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자수송층(ETL)은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 산화주석(SnO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판은 폴리머 또는 유리 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 불소 함유 고분자는 불소 고분자를 85 내지 97 중량% 함유하고, 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유할 수 있다.
또한, 상기 불소 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 또는 폴리테트라 플루오로에틸렌 (PTFE) 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 투명 전도층 및 전자수송층(ETL)은 기판의 내측에 포함되고, 상기 불소 함유 고분자 증착은 기판의 외측에 형성되며, 상기 불소 도핑은 기판의 내측에 포함된 상기 전자수송층(ETL)에 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판은 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스퍼터링을 수행하여 상기 정공수송층(HTL)에 불소 함유 고분자를 도핑할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 광학박막을 포함하는 태양전지를 제공할 수 있다.
또한, 상기 태양전지는 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지 및 양자점 태양전지 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 광학박막은 상기 태양전지의 광전류 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여, 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막의 제조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막은 기판에서 빛의 손실을 최소화하여 태양전지의 광전류 밀도를 극대화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막을 포함한 태양전지는 전자수송층(ETL)에 산소 결함 밀도를 최소화하여 전자 수송능력을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막을 포함한 태양전지는 정공수송층(HTL)에 산소 결함 밀도를 최소화하여 양전하 수송능력을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막을 포함한 태양전지는 한번의 스퍼터링 공정으로 투명전도체로 인한 광손실 문제를 해결함과 동시에, 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 산소결함을 약화시켜 전하 이동도를 향상시킴으로써 태양전지의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막은 균일도가 확보된다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 불소 함유 고분자 증착 스퍼터링 장치 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)구조의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO, FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/TiO2(F-coating/FTO/TiO2)의 광선 투과율을 비교한 그래프 및 FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/TiO2(F-coating/FTO/TiO2)의 글씨의 선명도 차이를 확인한 사진을 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 XPS의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 FTO, FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 전자 이동도를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 4b는 상용 페로브스카이트 태양전지 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 J-V 커브를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO, FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/TiO2(F-coating/FTO/TiO2)의 광선 투과율을 비교한 그래프 및 FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/TiO2(F-coating/FTO/TiO2)의 글씨의 선명도 차이를 확인한 사진을 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 XPS의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 FTO, FTO/TiO2 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 전자 이동도를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 4b는 상용 페로브스카이트 태양전지 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 J-V 커브를 나타낸 것이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
광학박막 제조방법
본 발명은 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는, 기판에 스퍼터링을 수행하여, 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막의 제조방법을 제공한다. 또한, 상기 광학박막의 제조방법은 한번의 스퍼터링 공정을 통해 기판에 불소 함유 고분자의 증착 및 전자수송층(ETL)에 불소 도핑을 동시에 수행할 수 있다.
상기 증착은 화학반응을 수반하지 않는 물리적 기상 증착법으로 수행될 수 있으며, 여기에는 스퍼터링 공정(Sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 전자빔 증발법(e-beam evaporation) 등이 있다.
상기 스퍼터링(Sputtering)은 진공 증착법의 일종으로 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 타겟에 충돌시키고, 원자를 분출시켜 기판상에 막을 만드는 방법이다. 즉, 증착하고자 하는 물질(Target)과 기판에 전계를 가하고, 그 사이에 플라즈마를 일으켜 비활성 기체인 Ar+ 등이 음극과 연결된 물질(Target)쪽으로 이동하면서 금속과 부딪쳐서, 금속입자가 튕겨져 나와 반대편에 있는 기판에 쌓이는 기법을 말한다. 상기 스퍼터링 공정은 박막에 응착력이 좋고, 균일한 막을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
상기 스퍼터링은 듀얼건 스퍼터링으로 수행될 수 있다. 도 1을 참조하면, 듀얼건 스퍼터링 장치를 사용하여 스퍼터링 공정을 수행하면 광학박막을 더욱 균일하게 형성할 수 있다.
상기 듀얼건 스퍼터링은 중간영역진동수(Mid-range frequency)를 사용할 수 있고, 구체적으로는 20 내지 80KHZ의 진동수에서 수행될 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 저항이 높은 타겟의 플라즈마 형성이 어려운 문제점이 있고 초과하는 경우에는 전력이 손실되는 문제점이 있다.
상기 듀얼건 스퍼터링에서 듀얼 캐소드 경사 각도가 5 내지 20°일 수 있다. 상기 범위 미만 또는 초과하는 경우에는 타겟의 중심이 기판에서 벗어나 코팅 균일성이 저하되는 문제가 있다.
상기 듀얼건 스퍼터링은 상온(15 내지 25oC)에서 기판과 타겟 사이의 거리를 20 내지 30 cm로 고정하고, 파워 250 내지 350 W와 공정 분압 5 내지 10 mTorr, 20 내지 40 분 (박막 두께 100 내지 150 nm) 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 하지만 위의 조건에 제한되지 않는다.
상기 투명 전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메시(Metal mesh), 메탈나노와이어(Metal nanowire) 등 다양한 전극일 수 있다. 바람직하게는 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 또는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 투명 전도층은 광투과성 및 전기 전도성을 갖는 화합물로 구성되어 기판 및 전극의 역할을 한다.
상기 전자수송층(ETL)은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3), 또는 산화주석(SnO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 전자수송층(ETL)은 광활성층에서 발생된 전자를 효과적으로 이송하고 재결합을 방지하는 역할을 한다.
상기 기판은 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함할 수 있다. 상기 정공수송층(HTL)은 spiro-OMeTAD, PTAA 등 고분자 전도성 물질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 정공수송층(HTL)은 태양전지의 광흡수층 내 생성된 양전하를 효과적으로 수송하여 추출하는 역할을 하며 고효율, 고안정성 태양전지 구현을 위해서 포함되어야 하는 구성요소이다.
상기 기판은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있고, 특히 폴리머 또는 유리 등이 사용 또는 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 불소 함유 고분자를 불소 고분자를 85 내지 97 중량% 함유하고 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하여 만들어질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 광학 박막의 황색도가 급격하게 증가하여 광학 특성이 감소하는 문제가 있다. 상기 불소 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중에서 선택될 수 있다.
또한 상기 스퍼터링을 수행하면 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑할 수 있다. 불소 도핑(F-doping)이란 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소가 침투되는 것를 말하며, 불소 함유 고분자가 상기 기재에 증착되는 불소 증착(F-coating)과 차이점이 있다.
상기 전자수송층(ETL)에 불소가 도핑되면 산소 결함 상태의 밀도를 최소화하거나 트랩을 부동화시켜 전하의 추출 및 수송 성능을 향상시킬 수 있다. 도 3a를 참조하면, 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)에 기인한 피크면적이 감소하였다. 도 3b를 참조하면, 따라서 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)약화로 인한 전자 이동속도가 증가함을 확인할 수 있다. 따라서, 도 3a 및 도 3b를 통하여, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의하여 불소 증착 및 불소 도핑효과가 부가되어 산소결함(Oxygen vacancies, VO)약화 및 전자 이동속도 향상을 확인할 수 있다.
또한 상기 전자수송층(ETL) 대신 상기 정공수송층(HTL)에 불소가 도핑되면 산소 결함 밀도를 최소화하여 양전하 이동속도 향상의 효과가 있다.
광학박막
본 발명은 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막의 제조방법에 의해 제조된 광학박막을 제공한다.
상기 투명 전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메시(Metal mesh), 메탈나노와이어(Metal nanowire) 등 다양한 전극일 수 있다. 바람직하게는 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 또는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 투명 전도층은 광투과성 및 전기 전도성을 갖는 화합물로 구성되어 기판 및 전극의 역할을 한다.
상기 전자수송층(ETL)은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3), 또는 산화주석(SnO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 전자수송층(ETL)은 광활성층에서 발생된 전자를 효과적으로 이송하고 재결합을 방지하는 역할을 한다.
상기 기판은 상기 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함할 수 있다. 상기 정공수송층(HTL)은 spiro-OMeTAD, PTAA 등 고분자 전도성 물질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 정공수송층(HTL)은 태양전지의 광흡수층 내 생성된 양전하를 효과적으로 수송하여 추출하는 역할을 하며 고효율, 고안정성 태양전지 구현을 위해서 포함되어야 하는 구성요소이다.
상기 기판은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있고, 특히 폴리머 또는 유리 등이 사용 또는 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 불소 함유 고분자를 불소 고분자를 85 내지 97 중량% 함유하고 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하여 만들어질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 광학 박막의 황색도가 급격하게 증가하여 광학 특성이 감소하는 문제가 있다. 상기 불소 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중에서 선택될 수 있다.
또한 상기 스퍼터링을 수행하면 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑할 수 있다. 불소 도핑(F-doping)이란 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소가 침투되는 것를 말하며, 불소 함유 고분자가 상기 기재에 증착되는 불소 증착(F-coating)과 차이점이 있다.
상기 전자수송층(ETL) 에 불소가 도핑되면 산소 결함 상태의 밀도를 최소화하거나 트랩을 부동화시켜 전하의 추출 및 수송 성능을 향상시킬 수 있다. 도 3a를 참조하면, 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)에 기인한 피크면적이 감소하였다. 도 3b를 참조하면, 따라서 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)약화로 인한 전자 이동속도가 증가함을 확인할 수 있다. 따라서, 도 3a 및 도 3b를 통하여, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의하여 불소 증착 및 불소 도핑효과가 부가되어 산소결함(Oxygen vacancies, VO)약화 및 전자 이동속도 향상을 확인할 수 있다.
또한 상기 전자수송층(ETL) 대신 상기 정공수송층(HTL)에 불소 함유물 고분자가 도핑되면 산소 결함 밀도를 최소화하여 양전하 이동속도 향상의 효과가 있다.
상기 투명 전도층 및 전자수송층(ETL)은 기판의 내측에 포함되고, 상기 불소 함유 고분자의 증착은 기판의 외측에 형성되며, 상기 불소 도핑은 기판의 내측에 포함된 상기 전자수송층(ETL)에 형성될 수 있다(도 1). 또한 상기 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)이 기판의 내측에 포함될 수 있으며, 상기 불소의 도핑은 기판의 내측에 포함된 상기 정공수송층(HTL)에 형성될 수 있다.
상기 광학박막은 태양전지에 사용될 수 있으며, 바람직하게는 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지, 양자점 태양전지에 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 페로브스카이트 태양전지에 사용될 수 있다. 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지, 양자점 태양전지는 3세대 태양전지로서 실리콘계 태양전지에 비해 유연한 장점이 있지만, 에너지전환효율(PCE)이 낮은 단점이 있다. 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지, 양자점 태양전지에 상기 광학박막을 포함시켜 에너지 전환효율이 낮은 단점을 보완할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예로서 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 구조를 나타낸다. 도 4b는 상용 페로브스카이트 태양전지 및 본 발명의 일 실시예에 따른 불소 함유 고분자가 증착된 광학박막을 포함한 페로브스카이트 태양전지의 에너지전환효율(PCE)을 나타낸 것으로, 상용 페로브스카이트의 에너지전환효율(PCE)은 21.11%이지만, 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트의 에너지전환효율(PCE)은 23.88%로 증가함을 보여준다.
광학박막을 포함하는 태양전지
본 발명은 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여, 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막을 포함하는 태양전지를 제공하는 것이다.
상기 투명 전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메시(Metal mesh), 메탈나노와이어(Metal nanowire) 등 다양한 전극일 수 있다. 바람직하게는 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 또는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 투명 전도층은 광투과성 및 전기 전도성을 갖는 화합물로 구성되어 기판 및 전극의 역할을 한다.
상기 전자수송층(ETL)은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3), 또는 산화주석(SnO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 전자수송층(ETL)은 광활성층에서 발생된 전자를 효과적으로 이송하고 재결합을 방지하는 역할을 한다.
상기 기판은 상기 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함할 수 있다. 상기 정공수송층(HTL)은 spiro-OMeTAD, PTAA 등 고분자 전도성 물질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 정공수송층(HTL)은 태양전지의 광흡수층 내 생성된 양전하를 효과적으로 수송하여 추출하는 역할을 하며 고효율, 고안정성 태양전지 구현을 위해서 포함되어야 하는 구성요소이다.
상기 기판은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있고, 특히 폴리머 또는 유리 등이 사용 또는 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 불소 함유 고분자를 불소 고분자를 85 내지 97 중량% 함유하고 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하여 만들어질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 광학 박막의 황색도가 급격하게 증가하여 광학 특성이 감소하는 문제가 있다. 상기 불소 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중에서 선택될 수 있다.
또한 상기 스퍼터링을 수행하면 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑할 수 있다. 불소 도핑(F-doping)이란 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소가 침투되는 것를 말하며, 불소 함유 고분자가 상기 기재에 증착되는 불소 증착(F-coating)과 차이점이 있다.
상기 전자수송층(ETL) 에 불소가 도핑되면 산소 결함 상태의 밀도를 최소화하거나 트랩을 부동화시켜 전하의 추출 및 수송 성능을 향상시킬 수 있다. 도 3a를 참조하면, 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)에 기인한 피크면적이 감소하였다. 도 3b를 참조하면, 따라서 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)약화로 인한 전자 이동속도가 증가함을 확인할 수 있다. 따라서, 도 3a 및 도 3b를 통하여, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 의하여 불소 증착 및 불소 도핑효과가 부가되어 산소결함(Oxygen vacancies, VO)약화 및 전자 이동속도 향상을 확인할 수 있다.
또한 상기 전자수송층(ETL) 대신 상기 정공수송층(HTL)에 불소가 도핑되면 산소 결함 밀도를 최소화하여 양전하 이동속도 향상의 효과가 있다.
상기 태양전지는 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지 및 양자점 태양전지 중에서 선택될 수 있다.
상기 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지 및 양자점 태양전지는 차세대 태양전지로서 유연 박막 모듈 제작가능성 및 실내 조명에서의 고효율 등 유망한 특성들을 보여주고 있어 활발히 연구가 진행되고 있다. 그러나 여전히 실리콘계 태양전지에 비해 낮은 효율을 보여주므로 이를 해결하기 위한 연구개발이 시급한 실정이다. 이에 따라 본 발명이 제공하는 광학박막을 포함하면 상기 태양전지의 광전류 밀도를 향상시켜 광손실 및 전하의 수송 성능 저하로 인하여 실리콘계 태양전지에 비해 효율이 낮다는 문제를 해결할 수 있다.
광학박막의 제조장치
본 발명은 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여, 상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는, 광학박막의 제조장치를 제공한다. 또한, 상기 광학박막의 제조장치는 한번의 스퍼터링 공정을 통해 기판에 불소 함유 고분자의 증착 및 전자수송층(ETL)에 불소 도핑을 동시에 수행할 수 있다.
상기 증착은 화학반응을 수반하지 않는 물리적 기상 증착법으로 수행될 수 있으며, 여기에는 스퍼터링 공정(Sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 전자빔 증발법(e-beam evaporation) 등이 있다.
상기 스퍼터링(Sputtering) 장치는 진공 증착법에 사용되는 것으로 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 타겟에 충돌시키고, 원자를 분출시켜 기판상에 막을 만드는 장치이다. 즉, 증착하고자 하는 물질(Target)과 기판에 전계를 가하고, 그 사이에 플라즈마를 일으켜 비활성 기체인 Ar+ 등이 음극과 연결된 물질(Target)쪽으로 이동하면서 금속과 부딪쳐서, 금속입자가 튕겨져 나와 반대편에 있는 기판에 쌓이게 하는 장치를 말한다. 상기 스퍼터링 장치를 사용시 박막의 응착력이 좋고, 균일한 막을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
상기 스퍼터링 장치는 듀얼건 스퍼터링 장치일 수 있다. 도 1을 참조하면, 듀얼건 스퍼터링 장치를 사용하여 스퍼터링 공정을 수행하면 광학박막을 더욱 균일하게 형성할 수 있다.
상기 듀얼건 스퍼터링 장치는 중간영역진동수(Mid-range frequency)를 사용할 수 있고, 구체적으로는 20 내지 80KHZ의 진동수에서 수행될 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 저항이 높은 타겟의 플라즈마 형성이 어려운 문제점이 있고 초과하는 경우에는 전력이 손실되는 문제점이 있다.
상기 듀얼건 스퍼터링 장치에서 듀얼 캐소드 경사 각도가 5 내지 20°일 수 있다. 상기 범위 미만 또는 초과하는 경우에는 타겟의 중심이 기판에서 벗어나 코팅 균일성이 저하되는 문제가 있다.
상기 듀얼건 스퍼터링 장치는 상온(15 내지 25oC)에서 기판과 타겟 사이의 거리를 20 내지 30 cm로 하고, 파워 250 내지 350 W와 공정 분압 5 내지 10 mTorr, 20 내지 40 분 (박막 두께 100 내지 150 nm) 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 하지만 위의 조건에 제한되지 않는다.
상기 투명 전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메시(Metal mesh), 메탈나노와이어(Metal nanowire) 등 다양한 전극일 수 있다. 바람직하게는 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 또는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 투명 전도층은 광투과성 및 전기 전도성을 갖는 화합물로 구성되어 기판 및 전극의 역할을 한다.
상기 전자수송층(ETL)은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3), 또는 산화주석(SnO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 전자수송층(ETL)은 광활성층에서 발생된 전자를 효과적으로 이송하고 재결합을 방지하는 역할을 한다.
상기 기판은 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함할 수 있다. 상기 정공수송층(HTL)은 spiro-OMeTAD, PTAA 등 고분자 전도성 물질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 정공수송층(HTL)은 태양전지의 광흡수층 내 생성된 양전하를 효과적으로 수송하여 추출하는 역할을 하며 고효율, 고안정성 태양전지 구현을 위해서 포함되어야 하는 구성요소이다.
상기 기판은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있고, 특히 폴리머 또는 유리 등이 사용 또는 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 불소 함유 고분자를 불소 고분자를 85 내지 97 중량% 함유하고 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하여 만들어질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 광학 박막의 황색도가 급격하게 증가하여 광학 특성이 감소하는 문제가 있다. 상기 불소 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중에서 선택될 수 있다.
또한 상기 스퍼터링을 수행하면 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑할 수 있다. 불소 도핑(F-doping)이란 전자수송층(ETL) 또는 정공수송층(HTL)에 불소가 침투되는 것를 말하며, 불소 함유 고분자가 상기 기재에 증착되는 불소 증착(F-coating)과 차이점이 있다.
상기 전자수송층(ETL) 에 불소가 도핑되면 전자수송층(ETL)에 산소 결함 상태의 밀도를 최소화하거나 트랩을 부동화시켜 전하의 추출 및 수송 성능을 향상시킬 수 있다. 도 3a를 참조하면, 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)에 기인한 피크면적이 감소하였다. 도 3b를 참조하면, 따라서 불소 원자가 도입되지 않은 FTO/TiO2에 비해 불소 원자가 도입된 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)약화로 인한 전자 이동속도가 증가함을 확인할 수 있다. 따라서, 도 3a 및 도 3b를 통하여, 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 대한 제조장치에 의하여 불소 증착 및 불소 도핑효과가 부가되어 산소결함(Oxygen vacancies, VO)약화 및 전자 이동속도 향상을 확인할 수 있다.
또한 상기 전자수송층(ETL) 대신 상기 정공수송층(HTL)에 불소가 도핑되면 산소 결함 밀도를 최소화하여 양전하 이동속도 향상의 효과가 있다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
제조예
TiO2를 포함하는 FTO 글래스에 듀얼건 스퍼터링 장치(Sputter, Charmtron)를 사용하여 불소 함유 고분자 박막을 증착하였다. 상기 불소 함유 고분자는 PFA 95 중량%, CNT 5 중량% 를 혼합하여 Mid-Frequency sputtering을 이용하여 제조하였다.
상기 듀얼건 스퍼터링 장치의 각도를 마주보게 하고 약 10°기울인 후, 약 50 KHZ의 중간영역진동수(Mid-range frequency)를 사용하여 불소 증착(F-coating)을 실시하였다.
상기 듀얼건 스퍼터링 장치는 상온(25oC)에서 기판과 타겟 사이의 거리를 24 cm로 고정하고, 파워 300 W와 공정 분압 8 mTorr 조건에서 30 분 (박막 두께 120 nm) 동안 수행되었다.
상기와 같이 제작된 불소가 증착된 층에 대하여 타원 계측법 (spectroscopic ellipsometry, Elli-SE, Ellipso Technology)으로 굴절률을 측정하였고, 그 결과 1.39의 낮은 굴절률을 확인하였다(도 1 참조).
실시예1
FTO 글래스, TiO2를 포함하는 FTO (FTO/TiO2) 기재와 불소 증착/FTO/TiO2 (F-coating/FTO/TiO2) 기재의 광학 특성을 확인하였다. 각 기재의 광학 특성은 Sepctrophotometer (U-4100, Hitachi)를 이용하여 측정하였다.
FTO 글래스의 가시광선 영역 평균 투과율은 78.2%로 측정되었다. FTO 글래스에 금속 산화물인 TiO2를 포함하는 FTO/TiO2 의 가시광선 영역 평균 투과율은 72.6%로 감소하였다. 이에 경사 불소 증착 스퍼터링 장치로 불소 증착한 불소 증착/FTO/TiO2(F-coating/FTO/TiO2)에 대하여 가시광선 영역 평균 투과율을 측정한 결과 평균 투과율은 75.8%로 측정되어 3.2% 증가하였다. 도 2를 참조하면, 불소 증착/FTO/TiO2(F-coating/FTO/TiO2)이 FTO/TiO2보다 조명 빛의 반사가 줄어들어 기재 넘어의 글씨가 좀 더 뚜렷하게 보임을 확인하였다.
실시예2
불소 증착 및 불소 도핑을 통한 전기적 특성을 확인하기 위하여 XPS 및 전자 이동도를 측정하였다.
도 3a는 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)과 FTO/TiO2의 XPS 측정결과로서, 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)에 기인한 피크면적이 12.0%에서 5.2%로 감소하였고, 따라서 FTO/TiO2의 산소결함(Oxygen vacancies, Vo)의 감소를 명확하게 확인할 수 있다.
도 3b는 홀 효과측정장치(hall measurement)를 이용하여 FTO, TiO2, 및 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)의 전자 이동도를 측정한 결과로서, 불소에 의해 산소결함(Oxygen vacancies, VO)약화로 인한 전자 이동도가 최대 42.2 cm2 V-1 s-1에서 61.3 cm2 V-1 s-1로 약 45% 증가함을 확인하였다. 따라서 전자수송층(ETL)의 전자 수송 성능을 향상시켜 빛에 의해 생성된 전자를 전극으로 보다 빠른 수송을 가능하게 한다.
따라서 도 3a 및 도 3b를 통하여 본 발명에 따른 광학박막의 제조방법에 따르면 불소 증착(F-coating) 및 불소 도핑(F-doping)효과가 부가되서 산소결함(Oxygen vacancies, VO)약화로 인하여 전자 이동속도가 향상되었음을 확인하였다.
실시예3
상용 페로브스카이트 태양전지와 이에 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 에너지전환효율(PCE)를 측정하였다. 본 실시예에서 사용된 상용 페로브스카이트 태양전지의 구조는 glass/FTO/TiO2/SnO2/perovskite/octyl ammonium iodide (OAI)/N2,N2,N2,N2,N7',N7',N7',N7-octakis(4-methoxyphenyl)-9,9-spirobi[9H-fluorene]-2,2,7,7-tetramine (Spiro-OMeTAD)/Au이다.
도 4b는 상용 페로브스카이트 태양전지와 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지의 에너지전환효율(PCE)를 비교한 것이다.
에너지전환효율(PCE)= (수식 1)
상용 페로브스카트 태양전지의 개방회로전압(V OC)는 1.19 V, 단락전류(J SC)는 24.79 mA/cm2, 및 충전율(FF)는 72%이고, 수식 1에 따라 에너지 전환율(PCE)은 21.11%였다. 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지는 개방회로전압(V OC)는 1.23 V, 단란전류(J SC)는 25.17 mA/cm2, 및 충전율(FF)은 80%이고 수식 1에 따라 에너지전환효율(PCE)은 23.89%였다.
이로 인하여 불소 증착/FTO/불소 도핑된 TiO2(F-coating/FTO/F-doped TiO2)를 사용한 페로브스카이트 태양전지는 상용 페로브스카이트 태양전지에 비하여 에너지전환효율(PCE)이 상승하였음이 확인되었다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 반사장지 및 도핑효과가 있는 광학박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광학박막에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (19)
- 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여,
상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하고,
상기 투명전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메쉬(metal mesh), 메탈나노와이어(metal nanowire), 및 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 불소 함유 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA)을 85 내지 97 중량% 함유하고, 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는,
광학박막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 스퍼터링은 듀얼건 스퍼터링인 것을 특징으로 하는,
광학박막의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 듀얼건 스퍼터링은 20 내지 80KHZ의 진동수를 사용하는 것을 특징으로 하는,
광학박막의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 듀얼건 스퍼터링에서 듀얼 캐소드 경사 각도가 5 내지 20°인 것을 특징으로 하는,
광학박막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함하는,
광학박막의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 스퍼터링을 수행하여 상기 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑하는,
광학박막의 제조방법. - 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여,
상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하는 광학박막의 제조방법에 의해 제조되고,
상기 투명전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메쉬(metal mesh), 메탈나노와이어(metal nanowire), 및 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 불소 함유 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA)을 85 내지 97 중량% 함유하고, 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는,
광학박막. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 전자수송층(ETL)은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 산화주석(SnO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
광학박막. - 제7항에 있어서,
상기 기판은 폴리머 또는 유리 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는,
광학박막. - 삭제
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 투명 전도층 및 전자수송층(ETL)은 기판의 내측에 포함되고,
상기 불소 함유 고분자 증착은 상기 기판의 외측에 형성되며,
상기 불소 도핑은 기판의 내측에 포함된 상기 전자수송층(ETL)에 형성되는,
광학박막. - 제7항에 있어서,
상기 기판은 상기 전자수송층(ETL) 대신 정공수송층(HTL)을 포함하는,
광학박막. - 제14항에 있어서,
상기 스퍼터링을 수행하여 정공수송층(HTL)에 불소를 도핑하는,
광학박막. - 제7항의 광학박막을 포함하는 태양전지.
- 제16항에 있어서,
상기 태양전지는 염료감응 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기태양전지 및 양자점 태양전지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는,
태양전지. - 제 16항에 있어서,
상기 광학박막은 상기 태양전지의 광전류 밀도를 향상시키는,
태양전지. - 투명전도층 및 전자수송층(ETL)을 포함하는 기판에 스퍼터링을 수행하여,
상기 기판에 불소 함유 고분자를 증착하고, 상기 전자수송층(ETL)에 불소를 도핑하고,
상기 투명전도층은 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 메탈메쉬(metal mesh), 메탈나노와이어(metal nanowire), 및 불소 도핑 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 불소 함유 고분자는 퍼플루오로알콕시알칸(PFA)을 85 내지 97 중량% 함유하고, 탄소나노튜브(CNT)를 3 내지 15 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는,
광학박막의 제조장치.
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-
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