KR20140007082A - Organic-inorganic hybrid tandem multijuntion photovoltaics comprising an interlayer with dispersed noble metal nano particles and preparing method for thereof - Google Patents

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KR20140007082A KR1020120069144A KR20120069144A KR20140007082A KR 20140007082 A KR20140007082 A KR 20140007082A KR 1020120069144 A KR1020120069144 A KR 1020120069144A KR 20120069144 A KR20120069144 A KR 20120069144A KR 20140007082 A KR20140007082 A KR 20140007082A
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Abstract

The present invention relates to an organic-inorganic hybrid tandem solar cell and a manufacturing method thereof. In particular, the organic-inorganic hybrid tandem solar cell according to the present invention is provided by comprising: a substrate; a transparent electrode layer which is formed on the substrate; an inorganic optical active layer which is laminated on the transparent electrode layer; an indium tin oxide electron transport layer which is laminated on the inorganic optical active layer; a hole transport layer laminated on the electron transport layer, comprising poly(3,4-ethylenedioxythiphene):poly(4-styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) or polyaniline and having noble metal nanoparticles distributed on one side or on both sides; and a backside electrode layer laminated on the organic optical active layer. The organic-inorganic hybrid tandem solar cell according to the present invention can further improve the optoelectronic conversion efficiency by distributing noble metal nanoparticles on at least one side of an electron transport layer. [Reference numerals] (AA) Noble metal nanoparticle distribution layer; (BB) PEDOT:PSS or PANI; (CC) Backside electrode layer; (DD) Organic optical active layer; (EE) Hole transport layer; (FF) ITO electron transport layer; (GG) Inorganic optical active layer; (HH) Transparent electrode layer; (II) Substrate

Description

귀금속나노입자가 분산된 중간층을 포함하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법{organic-inorganic hybrid tandem multijuntion photovoltaics comprising an interlayer with dispersed noble metal nano particles and preparing method for thereof}Organic-inorganic hybrid tandem multijuntion photovoltaics comprising an interlayer with dispersed noble metal nano particles and preparing method for particulars

본 발명은 귀금속나노입자가 분산된 중간층을 포함하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 정공수송층의 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산되어 효율이 향상된 유·무기 복합 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an organic-inorganic composite tandem solar cell including an intermediate layer in which precious metal nanoparticles are dispersed, and a method for manufacturing the same. Specifically, an organic / inorganic composite having improved efficiency by dispersing precious metal nanoparticles in one or both surfaces of a hole transport layer. It relates to a tandem solar cell and a method of manufacturing the same.

최근 대체에너지 개발에 대한 관심이 높아지면서 태양전지 개발에도 많은 연구가 이루어지고 있다. 태양전지는 빛에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 빛을 흡수하는 두 개 이상의 반도체물질 층으로 구성된다. 상기 태양전지는 p-n 접합을 이루는 반도체 다이오드에 빛을 조사하면 광자가 흡수되어 전자/정공쌍이 생성되고 두 개의 다른 물질의 접합부에서 전위차가 발생함으로써 전류가 흐르게 된다.
Recently, as interest in developing alternative energy increases, many researches are being conducted on solar cell development. Solar cells are semiconductor devices that convert light energy directly into electrical energy and are composed of two or more layers of semiconductor material that absorb light. In the solar cell, when light is irradiated to a semiconductor diode forming a pn junction, photons are absorbed to generate electron / hole pairs, and a current flows by generating a potential difference at a junction of two different materials.

태양전지는 광활성층의 구성 물질에 따라 크게 무기물 태양전지 또는 유기물 태양전지로 구분할 수 있다. 종래 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘 태양전지가 대부분이었으나, 최근 실리콘 소재의 공급 불안정화가 심화되어, 수급 불균형에 따른 고비용 문제가 발생하고 있어 이를 대체하기 위한 새로운 태양전지를 개발하게 되었다.
Solar cells can be classified into inorganic solar cells or organic solar cells according to the material of the photoactive layer. Conventional solar cells were mostly monocrystalline or polycrystalline silicon solar cells, but recently, the destabilization of supply of silicon material has been intensified, resulting in high cost problems due to supply and demand imbalance, and thus, new solar cells have been developed to replace them.

탠덤 태양전지(Tandem solar cell)는 서로 다른 광학 밴드갭(Optical Bandgap)을 갖는 물질을 2층 이상으로 형성한 구조를 갖는다. 탠덤 태양전지는 빛의 입사면에서 가까운 부분에 넓은 밴드갭을 갖는 물질로 이루어진 반도체층(Top Cell)이 구비되고, 빛의 입사면에서 먼 부분에 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 물질로 이루어진 반도체층(Bottom Cell)이 삽입된 구조를 갖는다.
Tandem solar cells have a structure in which two or more layers of materials having different optical bandgaps are formed. Tandem solar cells are provided with a semiconductor layer (Top Cell) made of a material having a wide bandgap at a portion close to the incident surface of light, and a semiconductor layer made of a material having a relatively narrow bandgap at a portion far from the incident surface of light. (Bottom Cell) has a structure inserted.

그 중 폴리머 태양전지는 주로 고분자로 구성되어 있어 얇은 소자로 제작이 가능하여 탠덤 태양전지에 적합한 특성을 가질 뿐만 아니라 굽힘성과 가공성이 우수하여 다양한 분야에 응용할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 상기 폴리머 태양전지는 단파장영역의 태양광을 흡수하지 못하여 탠덤 태양전지의 효율이 만족할만한 수준에 이르지 못하고 있는 실정이다.
Among them, the polymer solar cell is mainly composed of a polymer, so that it can be manufactured in a thin device, so that the polymer solar cell has not only suitable characteristics for a tandem solar cell, but also has excellent bendability and workability, and thus can be applied to various fields. However, the polymer solar cell does not absorb sunlight in the short wavelength region and thus the efficiency of the tandem solar cell does not reach a satisfactory level.

이러한 폴리머 태양전지 대안으로서, 유기재료와 무기재료를 혼용한 이종접합 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 대한 연구가 수행되었다. 상기 유·무기 복합 탠덤 태양전지는 유기물질 및 무기물질의 장점에 의해 각각의 단점을 상호 보완함으로써 태양전지의 광전변환효율 및 사용수명을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
As an alternative to such polymer solar cells, studies have been conducted on organic / inorganic hybrid tandem solar cells having a heterojunction structure in which organic materials and inorganic materials are mixed. The organic-inorganic composite tandem solar cell has an advantage of improving the photoelectric conversion efficiency and service life of the solar cell by complementing each disadvantage by the advantages of the organic material and the inorganic material.

상기 탠덤 태양전지는 다른 흡수 대역을 가진 셀을 사용함으로써 태양광의 스펙트럼을 효율적으로 흡수하여 태양전지의 광전변환효율을 향상시키지만, 실제로 다른 흡수 대역을 가진 셀을 단순히 조합하는 것만으로는 광전변환효율을 향상시키는데 어려움이 있어 두 셀의 결합일치 정도, 계면 혼합층 유무, 셀간의 조합 등을 고려하여야 한다.
The tandem solar cell improves the photoelectric conversion efficiency of the solar cell by efficiently absorbing the spectrum of sunlight by using cells having different absorption bands, but in fact, simply combining cells having different absorption bands improves the photoelectric conversion efficiency. Difficult to improve, the degree of coupling between the two cells, the presence of the interface mixed layer, the combination between the cells, etc. should be considered.

이에, 본 발명자들은 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 광전변환효율을 향상시키기 위한 방법을 연구하던 중, 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층의 일면 또는 양면에 귀금속나노입자를 분산시킴으로써 표면 플라즈마 공명 효과의 파장대를 확장시킬 수 있어, 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 광전변환효율이 향상될 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors are studying a method for improving the photoelectric conversion efficiency of an organic-inorganic composite tandem solar cell, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) treated with dimethyl sulfoxide By dispersing noble metal nanoparticles on one or both surfaces of (PEDOT: PSS) or polyaniline hole transport layer, the wavelength band of surface plasma resonance effect can be extended, and the photoelectric conversion efficiency of organic / inorganic composite tandem solar cell can be improved. It was found that the present invention was completed.

본 발명의 목적은 유·무기 복합 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide an organic-inorganic composite tandem solar cell and a method of manufacturing the same.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은In order to solve the above problems,

기판;Board;

상기 기판상에 형성된 투명전극층;A transparent electrode layer formed on the substrate;

상기 투명전극층상에 적층된 무기계 광활성층;An inorganic photoactive layer stacked on the transparent electrode layer;

상기 무기계 광활성층상에 적층된 산화인듐주석 전자수송층;An indium tin oxide electron transport layer laminated on the inorganic photoactive layer;

상기 전자수송층상에 적층되되, 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 으로 구성되고, 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산된 정공수송층;Stacked on the electron transport layer, treated with dimethyl sulfoxide, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline (polyaniline) on one or both sides A hole transport layer in which precious metal nanoparticles are dispersed;

상기 정공수송층상에 적층된 유기계 광활성층; 및An organic photoactive layer laminated on the hole transport layer; And

상기 유기계 광활성층상에 적층된 후면전극층을 포함하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell including a back electrode layer stacked on the organic photoactive layer.

또한, 본 발명은 상기 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법으로서,In addition, the present invention is a manufacturing method of the organic-inorganic composite tandem solar cell,

기판상에 투명전극층을 코팅하는 단계(단계 1);Coating a transparent electrode layer on the substrate (step 1);

상기 투명전극층 상부에 무기계 광활성층을 적층하는 단계(단계 2);Stacking an inorganic photoactive layer on the transparent electrode layer (step 2);

상기 무기계 광활성층 상부에 산화인듐주석 전자수송층을 적층하는 단계(단계 3);Stacking an indium tin oxide electron transport layer on the inorganic photoactive layer (step 3);

상기 전자수송층 상부에 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층을 적층하는 단계(단계 4);Stacking a poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline hole transport layer treated with dimethyl sulfoxide on the electron transport layer (step 4);

상기 정공수송층 일면 또는 양면에 귀금속나노입자를 분산시키는 단계(단계 5);Dispersing the noble metal nanoparticles on one or both surfaces of the hole transport layer (step 5);

상기 정공수송층 상부에 유기계 광활성층을 적층하는 단계(단계 6); 및Stacking an organic photoactive layer on the hole transport layer (step 6); And

상기 유기계 광활성층 상부에 후면전극층을 적층하는 단계(단계 7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법을 제공한다.
It provides a method of manufacturing an organic-inorganic composite tandem solar cell comprising the step (step 7) of laminating a back electrode layer on the organic photoactive layer.

나아가, 본 발명은 기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;금 나노입자 분산층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
Furthermore, the present invention provides a transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum; an inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layers / i-type amorphous silicon layers / n-type amorphous silicon are sequentially stacked; indium tin oxide Transport layer; Gold nanoparticle dispersion layer; Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: Poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) hole transport layer; PBDTTT-C: organic photoactive layer of PCB ; Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.

또한, 본 발명은 기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;금 나노입자 분산층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
In addition, the present invention provides a transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum on the substrate; an inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked; indium tin oxide Transport layer; Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: Hole transport layer of poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS); Gold nanoparticle dispersion layer; PBDTTT-C: Organic photoactive layer of PCB ; Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.

나아가, 본 발명은 기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;금 나노입자 분산층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;금 나노입자 분산층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
Furthermore, the present invention provides a transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum; an inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layers / i-type amorphous silicon layers / n-type amorphous silicon are sequentially stacked; indium tin oxide Transport layer; gold nanoparticle dispersion layer; poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: hole transport layer which is poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS); gold nanoparticle dispersion layer; PBDTTT-C : An organic photoactive layer which is PCBB; Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.

본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지는 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층의 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산됨으로써 표면 플라즈몬 공명 효과의 파장대가 확장되어 효율이 향상되는 특징이 있다.
The organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention has one side of a poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline hole transport layer treated with dimethyl sulfoxide. Alternatively, by dispersing the noble metal nanoparticles on both sides, the wavelength band of the surface plasmon resonance effect is extended, thereby improving efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 나타낸 식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 2의 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 3의 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 나타낸 모식도이다.
도 4는 비교예 1의 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 나타낸 모식도이다.
도 5는 비교예 2의 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 나타낸 모식도이다.
도 6은 실시예 3에서 제조된 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 전계방사주사전자현미경(FE-SEM)으로 촬영한 이미지이다(촬영배율: 50000 배율).
도 7은 실시예 3에서 제조된 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 전계방사주사전자현미경(FE-SEM)으로 촬영한 이미지이다(촬영배율: 200,000 배율).
도 8은 실시예 3 및 비교예 1에서 제조된 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 전압에 대한 전류밀도를 측정한 결과이다.1 is an esophagus illustrating an organic-inorganic hybrid tandem solar cell of Example 1 according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing an organic-inorganic composite tandem solar cell of Example 2 according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing an organic-inorganic composite tandem solar cell of Example 3 according to the present invention.
4 is a schematic view showing an organic-inorganic hybrid tandem solar cell of Comparative Example 1. FIG.
5 is a schematic view showing an organic-inorganic composite tandem solar cell of Comparative Example 2. FIG.
6 is an image of the organic-inorganic composite tandem solar cell manufactured in Example 3 taken with an electric field scanning electron microscope (FE-SEM) (photography magnification: 50000 magnification).
7 is an image of the organic-inorganic composite tandem solar cell manufactured in Example 3 taken with an electric field scanning electron microscope (FE-SEM) (photography magnification: 200,000 magnification).
8 is a result of measuring the current density with respect to the voltage of the organic-inorganic composite tandem solar cell manufactured in Example 3 and Comparative Example 1.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명은As shown in Figures 1 to 3, the present invention

기판;Board;

상기 기판상에 형성된 투명전극층;A transparent electrode layer formed on the substrate;

상기 투명전극층상에 적층된 무기계 광활성층;An inorganic photoactive layer stacked on the transparent electrode layer;

상기 무기계 광활성층상에 적층된 산화인듐주석 전자수송층;An indium tin oxide electron transport layer laminated on the inorganic photoactive layer;

상기 전자수송층상에 적층되되, 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 으로 구성되고, 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산된 정공수송층;Stacked on the electron transport layer, treated with dimethyl sulfoxide, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline (polyaniline) on one or both sides A hole transport layer in which precious metal nanoparticles are dispersed;

상기 정공수송층상에 적층된 유기계 광활성층; 및An organic photoactive layer laminated on the hole transport layer; And

상기 유기계 광활성층상에 적층된 후면전극층을 포함하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell including a back electrode layer stacked on the organic photoactive layer.

이하, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 상기 기판으로는 유리, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다. 상기 기판은 빛이 일차적으로 입사되는 부분으로서 빛의 투과율이 우수함과 동시에 제조되는 유·무기 복합 탠덤 태양전지 내에서의 내부 단락을 방지할 수 있도록 투명절연성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
In the organic / inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, glass, a plastic substrate, or the like can be used as the substrate. Preferably, the substrate is made of a transparent insulating material so as to prevent internal short-circuiting in the organic / inorganic composite tandem solar cell, which is excellent in transmittance of light as a primary incident light.

다음으로, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 상기 투명전극층은 기판 상부에 적층된다. 상기 투명전극층으로는 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO; Aluminium-zinc oxide; ZnO:Al), 산화인듐주석(ITO;indium-tin oxide), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄주석(ATO;Aluminium-tin oxide; SnO2:Al), 불소함유 산화주석(FTO: Fluorine-doped tin oxide), 은 나노와이어, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브, PEDOT:PSS 등을 단독으로 또는 이를 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)를 사용할 수 있다. 상기 투명전극층은 외부로부터 입사되는 빛을 광흡수층으로 통과시키는 역할을 한다.
Next, in the organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, the transparent electrode layer is laminated on the substrate. The transparent electrode layer may be aluminum-doped zinc oxide (AZO), aluminum-zinc oxide (ZnO: Al), indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), or aluminum tin oxide (ATO). tin oxide; SnO 2 : Al), fluorine-doped tin oxide (FTO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes, PEDOT: PSS, etc. may be used alone or in combination thereof. Preferably, aluminum doped zinc oxide (AZO) may be used. The transparent electrode layer serves to pass light incident from the outside to the light absorbing layer.

다음으로, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 상기 무기계 광활성층은 투명전극층 상부에 적층된다. 상기 무기계 광활성층으로는 비정질 실리콘을 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기계 광활성층은 p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순서대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 무기계 광활성층은 빛을 받으면 전자 및 정공을 생성한다. 예를 들면, p형/i형/n형 구조는 i층이 p층과 n층에 의해 공핍(depletion)되어 내부에 전기장을 발생하게 되면, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트되어 각각 p층과 n층에서 수집된다. 구체적으로, 상기 공핍은 n층에서 생성된 자유전자가 확산하여 p층의 접합 부근의 정공과 결합함으로써 i층에 장벽전위를 형성하여 n층의 자유전자와 p층의 정공이 확산되지 않는 것을 말한다. 또한, 무기계 광활성층을 사용함으로써, 종래 유기계 광활성층만을 사용했을 때보다 스퍼터링, 동일한 용매를 이용한 유기계 광활성층의 코팅, 플라즈마 또는 자외선과 같은 표면처리과정 중에 셀이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
Next, in the organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, the inorganic photoactive layer is laminated on the transparent electrode layer. Amorphous silicon may be used as the inorganic photoactive layer. In addition, the inorganic photoactive layer may have a structure in which a p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked. The inorganic photoactive layer generates electrons and holes upon receiving light. For example, in the p-type / i-type / n-type structure, when the i layer is depleted by the p layer and the n layer to generate an electric field therein, holes and electrons generated by sunlight are applied to the electric field. Drift and collect in p and n layers, respectively. Specifically, the depletion means that free electrons generated in the n-layer diffuse and bond with holes near the junction of the p-layer to form a barrier potential in the i-layer so that the free electrons in the n-layer and the p-layer do not diffuse. . In addition, by using the inorganic photoactive layer, it is possible to prevent the cell from being damaged during the sputtering, coating of the organic photoactive layer using the same solvent, surface treatment such as plasma or ultraviolet rays, than using the conventional organic photoactive layer.

다음으로, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 산화인듐주석 전자수송층은 상기 무기계 광활성층 상부에 적층된다. 상기 산화인듐주석 전자수송층은 고투명성을 가져 넓은 밴드갭을 갖는 반도체층(Top Cell)에 도달하는 빛의 세기가 크므로 반도체층의 광전류흐름을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.
Next, in the organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, the indium tin oxide electron transport layer is laminated on the inorganic photoactive layer. Since the indium tin oxide electron transport layer has high transparency, the light intensity reaching the semiconductor layer (Top Cell) having a wide bandgap is large, and thus the photocurrent flow of the semiconductor layer may be increased.

다음으로, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 상기 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 으로 구성되고, 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산된 정공수송층은 상기 산화인듐주석 전자수송층 상부에 적층된다.
Next, in the organic / inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline (treated with dimethyl sulfoxide) A hole transport layer composed of a polyaniline, in which noble metal nanoparticles are dispersed on one or both surfaces thereof, is stacked on the indium tin oxide electron transport layer.

일반적으로, 정공수송층을 구성하는 물질과 귀금속나노입자가 혼합된 경우에는 정공수송층을 구성하는 물질이 첨가되는 귀금속나노입자의 영향을 받는다. 따라서, 이로부터 형성되는 정공수송층의 농도, 두께 등이 처음에 의도한 것과는 달라질 가능성이 크다는 문제가 있다.In general, when the material constituting the hole transport layer and the noble metal nanoparticles are mixed, the material constituting the hole transport layer is affected by the noble metal nanoparticles added thereto. Therefore, there is a problem that the concentration, thickness, etc. of the hole transport layer formed therefrom are likely to be different from those originally intended.

반면에, 본 발명에 따라 상기 정공수송층을 구성하는 물질의 일면 또는 양면에 상기 귀금속나노입자를 분산시키는 경우에는 상기 정공수송층을 구성하는 물질의 표면에너지에 의하여 귀금속나노입자간의 뭉침현상(aggregation)이 일어나 표면 플라즈몬 공명 효과를 향상시킬 수 있다. 상기 플라즈몬 공명 효과는 귀금속나노입자에 조사되는 빛과 상기 귀금속나노입자 간의 공명에 의해 특정 파장의 빛이 증폭되는 현상이다.On the other hand, in the case of dispersing the noble metal nanoparticles on one surface or both surfaces of the material constituting the hole transport layer according to the present invention the aggregation between the noble metal nanoparticles (aggregation) is due to the surface energy of the material constituting the hole transport layer Wake up to improve the surface plasmon resonance effect. The plasmon resonance effect is a phenomenon in which light of a specific wavelength is amplified by resonance between the light irradiated to the noble metal nanoparticles and the noble metal nanoparticles.

구체적으로, 귀금속나노입자간의 뭉침현상이 일어나면 귀금속나노입자가 뭉쳐있는 간격에 따라서 빛이 증폭되는 파장대가 달라진다. 귀금속나노입자가 뭉쳐있는 간격이 상대적으로 좁으면 단파장대에서 빛을 증폭시킬 수 있고, 귀금속나노입자가 뭉쳐있는 간격이 상대적으로 넓으면 장파장대에서 빛을 증폭시킬 수 있어 결과적으로 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 효율이 향상된다.Specifically, when agglomeration between the noble metal nanoparticles occurs, the wavelength band in which the light is amplified varies according to the interval between the noble metal nanoparticles. If the spacing of precious metal nanoparticles is relatively narrow, light can be amplified in short wavelength band. If the spacing of precious metal nanoparticles is relatively wide, light can be amplified in long wavelength band. The efficiency of the solar cell is improved.

예를 들면, 정공수송층의 어느 일면에 금(Au) 나노입자가 분산된 경우에는 금 나노입자의 빛의 흡수 파장영역은 520 ㎚이지만 금 나노입자들이 뭉치게 되면 상대적으로 넓은 파장대에서 빛을 흡수할 수 있어 결과적으로 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 효율이 향상된다.
For example, in the case where gold (Au) nanoparticles are dispersed on one surface of the hole transport layer, the wavelength of light absorption of the gold nanoparticles is 520 nm, but when the gold nanoparticles aggregate, the light may absorb light in a relatively wide wavelength range. As a result, the efficiency of the organic-inorganic hybrid tandem solar cell is improved.

상기 정공수송층의 일면 또는 양면에 분산되는 귀금속나노입자로는 금(Au)나노입자를 사용하는 것이 바람직하나, 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 효율을 향상시킨다는 관점에서 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 귀금속나노입자의 크기 및 형태에는 제한이 없으나, 예를 들면 10 - 50 ㎚ 크기의 다양한 형태를 갖는 귀금속나노입자를 사용할 수 있다.
Gold (Au) nanoparticles are preferably used as the noble metal nanoparticles dispersed in one or both surfaces of the hole transport layer, but are not limited thereto in view of improving the efficiency of the organic / inorganic composite tandem solar cell. In addition, the size and shape of the noble metal nanoparticles is not limited, for example, it is possible to use a noble metal nanoparticles having a variety of forms of 10-50 nm size.

다음으로, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 유기계 광활성층은 상기 정공수송층 상부에 형성된다. 상기 유기계 광활성층으로는 장파장의 빛을 흡수하는 밴드갭이 작은 유기재료를 사용할 수 있으며, PBDTTT-C(poly[4,8-bis-alkyloxybenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-[alkyl thieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate]-2,6-diyl), PTB7 (Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]), PCPDTBT (poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b'] dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)]), PC61BM [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester), PC71BM 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
Next, in the organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, the organic photoactive layer is formed on the hole transport layer. As the organic photoactive layer, an organic material having a small bandgap that absorbs light having a long wavelength may be used, and PBDTTT-C (poly [4,8-bis-alkyloxybenzo [1,2-b: 4,5-b ']) may be used. dithiophene-2,6-diyl-alt- [alkyl thieno [3,4-b] thiophene-2-carboxylate] -2,6-diyl), PTB7 (Poly [[4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [1,2-b: 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl] [3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl] ]), PCPDTBT (poly [2,6- (4,4-bis- (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene) -alt-4,7- (2,1,3-benzothiadiazole)]), PC 61 BM [6,6] -phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester), PC 71 BM and the like can be used alone or in combination.

다음으로, 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지에 있어서, 후면전극층은 상기 유기계 광활성층 상부에 형성된다. 상기 후면전극층으로는 알루미늄, 은, 금, 크롬, 팔라듐, 그래핀, 탄소나노튜브, 은 나노와이어 등을 단독으로 사용할 수 있다. 상기 후면전극층은 상기 나열한 각각의 층을 통과한 태양광을 다시 반사시켜 무기계 광활성층으로 재입사시키는 역할을 한다.
Next, in the organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, the back electrode layer is formed on the organic photoactive layer. As the back electrode layer, aluminum, silver, gold, chromium, palladium, graphene, carbon nanotubes, silver nanowires, or the like may be used alone. The back electrode layer serves to reflect back the sunlight passing through each of the above-mentioned layers to re-inject into the inorganic photoactive layer.

또한, 본 발명은 상기 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법으로서,In addition, the present invention is a manufacturing method of the organic-inorganic composite tandem solar cell,

기판상에 투명전극층을 코팅하는 단계(단계 1);Coating a transparent electrode layer on the substrate (step 1);

상기 투명전극층 상부에 무기계 광활성층을 적층하는 단계(단계 2);Stacking an inorganic photoactive layer on the transparent electrode layer (step 2);

상기 무기계 광활성층 상부에 산화인듐주석 전자수송층을 적층하는 단계(단계 3);Stacking an indium tin oxide electron transport layer on the inorganic photoactive layer (step 3);

상기 전자수송층 상부에 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층을 적층하는 단계(단계 4);Stacking a poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline hole transport layer treated with dimethyl sulfoxide on the electron transport layer (step 4);

상기 정공수송층 일면 또는 양면에 귀금속나노입자를 분산시키는 단계(단계 5);Dispersing the noble metal nanoparticles on one or both surfaces of the hole transport layer (step 5);

상기 정공수송층 상부에 유기계 광활성층을 적층하는 단계(단계 6); 및Stacking an organic photoactive layer on the hole transport layer (step 6); And

상기 유기계 광활성층 상부에 후면전극층을 적층하는 단계(단계 7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법을 제공한다.
It provides a method of manufacturing an organic-inorganic composite tandem solar cell comprising the step (step 7) of laminating a back electrode layer on the organic photoactive layer.

이하, 본 발명의 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the manufacturing method of the organic-inorganic composite tandem solar cell of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 기판상에 투명전극층을 적층하는 단계이다.
In the method of manufacturing an organic / inorganic composite tandem solar cell according to the present invention, step 1 is a step of stacking a transparent electrode layer on a substrate.

상기 기판으로는 유리, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다. 상기 기판상에 투명전극층을 적층하는 방법으로는 스퍼터링과 같은 통상적인 방법을 사용할 수 있다.
As the substrate, glass, a plastic substrate, or the like can be used. As a method of laminating the transparent electrode layer on the substrate, a conventional method such as sputtering may be used.

상기 기판상에 적층되는 투명전극층은 태양광이 기판쪽에서 조사되므로 투명도가 높은 물질일수록 유리하다. 상기 투명전극층으로는 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO; Aluminium-zinc oxide;ZnO:Al), 산화인듐주석(ITO;indium-tin oxide), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄주석(ATO;Aluminium-tin oxide; SnO2:Al), 불소함유 산화주석(FTO: Fluorine-doped tin oxide), 은 나노와이어, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브, PEDOT:PSS 등을 단독으로 또는 이를 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)를 사용할 수 있다.
The transparent electrode layer laminated on the substrate is advantageous as the material having high transparency because sunlight is irradiated from the substrate side. The transparent electrode layer may be aluminum-doped zinc oxide (AZO), aluminum-zinc oxide (ZnO: Al), indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), or aluminum tin oxide (ATO). tin oxide; SnO 2 : Al), fluorine-doped tin oxide (FTO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes, PEDOT: PSS, etc. may be used alone or in combination thereof. Preferably, aluminum doped zinc oxide (AZO) may be used.

다음으로, 상기 단계 2는 투명전극층 상부에 무기계 광활성층을 적층하는 단계이다.
Next, step 2 is a step of laminating an inorganic photoactive layer on the transparent electrode layer.

상기 투명전극층 상부에 무기계 광활성층을 적층하는 방법으로는 플라즈마화학기상증착법(Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 등을 사용할 수 있다.
Plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) may be used as a method of stacking the inorganic photoactive layer on the transparent electrode layer.

상기 무기계 광활성층은 투명전극층 상부에 p형 비정질 실리콘층, i(intrinsic)형 비정질 실리콘층 및 n형 비정질 실리콘층 각각이 순서대로 적층된 구조일 수 있다. 구체적으로 상기 p형 비정질 실리콘은 3가 원소인 붕소, 칼륨과 같은 원소가 도핑된 비정질 실리콘을 의미하고, i형 비정질 실리콘은 어떠한 불순물도 첨가되지 않은 비정질 실리콘을 의미하고, n형 비정질 실리콘은 5가 원소인 인, 비소, 안티몬과 같은 원소가 도핑된 비정질 실리콘을 의미한다.
The inorganic photoactive layer may have a structure in which a p-type amorphous silicon layer, an i (intrinsic) type amorphous silicon layer, and an n-type amorphous silicon layer are sequentially stacked on the transparent electrode layer. Specifically, the p-type amorphous silicon refers to amorphous silicon doped with elements such as boron and potassium, which are trivalent elements, the i-type amorphous silicon refers to amorphous silicon to which no impurities are added, and the n-type amorphous silicon is 5 It refers to amorphous silicon doped with elements such as phosphorus, arsenic, and antimony.

예를 들면, 상기 무기계 광활성층은 투명전극층 상부에 p형 비정질 실리콘층을 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 적층시키고, 상기 p형 비정질 실리콘층 상부에 i형 비정질 실리콘층을 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 적층시키고, 상기 i형 비정질 실리콘층 상부에 n형 비정질 실리콘층을 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 적층시켜 형성될 수 있다.
For example, the inorganic photoactive layer may be formed by depositing a p-type amorphous silicon layer on the transparent electrode layer using a plasma chemical vapor deposition method, and an i-type amorphous silicon layer on the p-type amorphous silicon layer by using a plasma chemical vapor deposition method. The n-type amorphous silicon layer may be stacked on the i-type amorphous silicon layer by using plasma chemical vapor deposition.

다음으로, 상기 단계 3은 무기계 광활성층 상부에 산화인듐주석 전자수송층을 적층하는 단계이다.
Next, step 3 is a step of laminating an indium tin oxide electron transport layer on the inorganic photoactive layer.

상기 무기계 광활성층 상부에 산화인듐주석 전자수송층을 적층하는 방법으로는 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)과 같은 방법을 사용할 수 있다.
As a method of stacking the indium tin oxide electron transport layer on the inorganic photoactive layer, a method such as magnetron sputtering may be used.

다음으로, 상기 단계 4는 전자수송층 상부에 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층을 적층하는 단계이다.
Next, step 4 is to laminate a poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline hole transport layer treated with dimethyl sulfoxide on the electron transport layer Step.

상기 산화인듐주석 전자수송층 상부에 상기 정공수송층을 적층하는 방법으로는 스핀코팅과 같은 방법을 사용할 수 있다.
As a method of laminating the hole transport layer on the indium tin oxide electron transport layer, a method such as spin coating may be used.

다음으로, 상기 단계 5는 상기 정공수송층 일면 또는 양면에 귀금속나노입자를 분산시키는 단계이다.
Next, step 5 is a step of dispersing the noble metal nanoparticles on one surface or both surfaces of the hole transport layer.

상기 귀금속나노입자는 이소프로필 등과 같은 분산용매를 이용하여 상기 정공수송층 일면 또는 양면에 분산시킬 수 있다. 상기 귀금속나노입자로는 금(Au)나노입자를 사용하는 것이 바람직하나, 유무기 복합 탠덤 태양전지의 효율을 향상시킨다는 관점에서 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 귀금속나노입자의 크기 및 형태에는 제한이 없으나, 예를 들면 10 - 50 ㎚ 크기의 다양한 형태를 갖는 귀금속나노입자를 사용할 수 있다.
The precious metal nanoparticles may be dispersed on one or both surfaces of the hole transport layer using a dispersion solvent such as isopropyl. It is preferable to use gold (Au) nanoparticles as the noble metal nanoparticles, but is not limited thereto in view of improving the efficiency of the organic-inorganic composite tandem solar cell. In addition, the size and shape of the noble metal nanoparticles is not limited, for example, it is possible to use a noble metal nanoparticles having a variety of forms of 10-50 nm size.

다음으로, 상기 단계 6은 정공수송층 상부에 유기계 광활성층을 적층하는 단계이다.
Next, step 6 is a step of laminating an organic photoactive layer on the hole transport layer.

상기 정공수송층 상부에 유기계 광활성층을 적층하는 방법으로는 스핀코팅과 같은 방법을 사용할 수 있다.
As a method of laminating the organic photoactive layer on the hole transport layer, a method such as spin coating may be used.

상기 정공수송층 상부에 적층되는 유기계 광활성층으로는 PBDTTT-C(poly[4,8-bis-alkyloxybenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-[alkyl thieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate]-2,6-diyl), PTB7 (Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]), PCPDTBT (poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b'] dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)]), PC61BM [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester), PC71BM 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
The organic photoactive layer stacked on the hole transport layer is PBDTTT-C (poly [4,8-bis-alkyloxybenzo [1,2-b: 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl-alt- [ alkyl thieno [3,4-b] thiophene-2-carboxylate] -2,6-diyl), PTB7 (Poly [[4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [1,2-b: 4 , 5-b '] dithiophene-2,6-diyl] [3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl]]), PCPDTBT (poly [2,6- (4,4-bis- (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene) -alt-4,7- (2,1,3-benzothiadiazole)]) , PC 61 BM [6,6] -phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester), PC 71 BM and the like can be used alone or in combination.

다음으로, 상기 단계 7은 유기계 광활성층 상부에 후면전극층을 적층하는 단계이다.
Next, step 7 is a step of stacking the back electrode layer on the organic photoactive layer.

상기 유기계 광활성층 상부에 후면전극층을 적층하는 방법으로는 열증착법, 진공증착법과 같은 방법을 사용할 수 있다.
As a method of stacking the rear electrode layer on the organic photoactive layer, a method such as thermal deposition or vacuum deposition may be used.

상기 유기계 광활성층 상부에 적층되는 후면전극층으로는 알루미늄, 은, 금, 크롬, 팔라듐, 그래핀, 탄소나노튜브, 은 나노와이어 등을 단독으로 사용할 수 있다.
Aluminum, silver, gold, chromium, palladium, graphene, carbon nanotubes, silver nanowires, and the like may be used as the back electrode layer stacked on the organic photoactive layer.

또한, 본 발명은 기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;금 나노입자 분산층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
In addition, the present invention provides a transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum on the substrate; an inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked; indium tin oxide Transport layer; Gold nanoparticle dispersion layer; Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: Poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) hole transport layer; PBDTTT-C: organic photoactive layer of PCB ; Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.

나아가, 본 발명은 기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;금 나노입자 분산층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
Furthermore, the present invention provides a transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum; an inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layers / i-type amorphous silicon layers / n-type amorphous silicon are sequentially stacked; indium tin oxide Transport layer; Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: Hole transport layer of poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS); Gold nanoparticle dispersion layer; PBDTTT-C: Organic photoactive layer of PCB ; Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.

또한, 본 발명은 기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;금 나노입자 분산층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;금 나노입자 분산층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제공한다.
In addition, the present invention provides a transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum on the substrate; an inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked; indium tin oxide Transport layer; gold nanoparticle dispersion layer; poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: hole transport layer which is poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS); gold nanoparticle dispersion layer; PBDTTT-C : An organic photoactive layer which is PCBB; Provided is an organic / inorganic composite tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 유·무기 복합 탠덤 태양전지는 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층의 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산됨으로써 표면 플라즈몬 공명 효과의 파장대가 확장되어 효율이 향상되는 특징이 있다.
Organic-inorganic composite tandem solar cell according to the present invention having the configuration as described above is poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline (treated with dimethyl sulfoxide) polyaniline) As the noble metal nanoparticles are dispersed on one or both sides of the hole transport layer, the wavelength band of the surface plasmon resonance effect is extended, thereby improving efficiency.

이하, 본 발명의 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following examples are illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

<< 실시예Example 1> 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조 1 1> Fabrication of Organic / Inorganic Composite Tandem Solar Cell 1

단계 1. 기판을 준비하는 단계Step 1. Preparing the substrate

알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)이 500 ㎚ - 1 ㎛ 두께로 적층된 유리기판을 이소프로필알코올(IPA)로 10분, 아세톤으로 10분간 세척하고 산소 분위기에서 자외선을 조사하여 표면처리(UVO) 하였다.
A glass substrate laminated with aluminum oxide-doped zinc oxide (AZO) having a thickness of 500 nm to 1 μm was washed with isopropyl alcohol (IPA) for 10 minutes and acetone for 10 minutes and irradiated with ultraviolet light in an oxygen atmosphere to give a surface treatment (UVO). It was.

단계 2. 무기계 광활성층을 적층하는 단계Step 2. Laminating an Inorganic Photoactive Layer

다음으로, 플라즈마화학기상증착법(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVP)을 이용하여 상기 알루미늄이 도핑된 산화아연층(AZO) 상부에 p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘층을 각각 5 ㎚/70 ㎚/5 ㎚ 두께로 적층하였다.Next, p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon layer on the aluminum-doped zinc oxide layer (AZO) using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVP). Were laminated to a thickness of 5 nm / 70 nm / 5 nm, respectively.

상기 i형 비정질 실리콘층은 실란(SiH4) 및 수소(H2)의 혼합물로부터 얻었고, 상기 i형 비정질 실리콘을 구성하는 혼합물에 수소화붕소(BH4) 및 인화수소(PH3)를 각각 첨가하여 p형 비정질 실리콘 및 n형 비정질 실리콘을 얻었다.
The i-type amorphous silicon layer was obtained from a mixture of silane (SiH 4 ) and hydrogen (H 2 ), boron hydride (BH 4 ) and hydrogen fluoride (PH 3 ) were added to the mixture constituting the i-type amorphous silicon p-type amorphous silicon and n-type amorphous silicon were obtained.

단계 3. 산화인듐주석 전자수송층을 적층하는 단계Step 3. Laminating the Indium Tin Oxide Electron Transport Layer

다음으로, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 상기 n형 비정질 실리콘층 상부에 산화인듐주석 전자수송층을 50 ㎚ 두께로 적층하였다.
Next, an indium tin oxide electron transport layer was deposited to a thickness of 50 nm on the n-type amorphous silicon layer by using the magnetron sputtering method.

단계 4. 정공수송층을 적층하는 단계Step 4. Laminating the hole transport layer

다음으로, 스핀코팅법을 이용하여 산화인듐주석 전자수송층 상부에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 정공수송층을 70 ㎚로 적층하였다. 상기 단계 완료 후, 150 ℃에서 1 분 동안 건조시켰다.
Next, a poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) hole transport layer was laminated at 70 nm on the indium tin oxide electron transport layer by spin coating. After completion of the above step, it was dried at 150 DEG C for 1 minute.

단계 5. 귀금속나노입자를 분산시키는 단계Step 5. Dispersing Precious Metal Nanoparticles

다음으로, 스핀코팅법을 이용하여 상기 정공수송층 상부에 10 - 50 ㎚ 크기의 금(Au) 나노입자 및 이소프로필알코올을 혼합한 용액을 분산시킨 후, 150 ℃에서 10분 동안 건조시켰다.
Next, a spin-coating method was used to disperse a solution of 10-50 nm gold (Au) nanoparticles and isopropyl alcohol on the hole transport layer, followed by drying at 150 ° C. for 10 minutes.

단계 6. 유기계 광활성층을 적층하는 단계Step 6. Laminating the Organic Photoactive Layer

다음으로, 스핀코팅법을 이용하여 상기 금 나노입자가 분산된 정공수송층 상부에 PBDTTT-C:PCBM(중량비, 1:2)과 디클로로벤젠수용액(농도, 2 중량%)과 혼합한 용액을 80 - 100 ㎚ 두께로 적층하였다. 상기 단계 완료 후, 상온에서 10분 동안 건조시켰다.
Next, a solution of PBDTTT-C: PCBM (weight ratio 1: 2) and a dichlorobenzene aqueous solution (concentration, 2 wt%) was mixed on the hole transport layer in which the gold nanoparticles were dispersed using spin coating. It was laminated to a thickness of 100 nm. After the completion of the step, dried at room temperature for 10 minutes.

단계 7. 후면전극층을 적층하는 단계Step 7. Laminating the back electrode layer

다음으로, 열증착법을 이용하여 상기 PBDTTT-C:PCBM 상부에 알루미늄층을 100 ㎚ 두께로 적층하여 산화인듐주석 전자수송층/귀금속나노입자가 분산된 정공수송층으로 이루어진 중간층이 삽입된 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제조하였다(도 1).
Next, an organic-inorganic composite tandem having an intermediate layer composed of an indium tin oxide electron transport layer / hole transport layer in which precious metal nanoparticles are dispersed by laminating an aluminum layer on the PBDTTT-C: PCBM layer by using a thermal evaporation method is 100 nm thick. A solar cell was prepared (FIG. 1).

<< 실시예Example 2> 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조 2 2> Fabrication of Organic / Inorganic Composite Tandem Solar Cell 2

상기 실시예 1 중 상기 단계 4를 수행하기 전에 금(Au)나노입자를 분산시키는 단계를 수행하고, 단계 5는 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제조하였다.
An organic-inorganic composite tandem embodiment in the same manner as in Example 1, except that the step of dispersing gold (Au) nanoparticles before step 4 of Example 1, and step 5 was not performed The battery was prepared.

<< 실시예Example 3> 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조 3 3> Fabrication of Organic / Inorganic Composite Tandem Solar Cell 3

상기 실시예 1 중 상기 단계 4를 수행하기 전에 금(Au)나노입자를 분산시키는 단계를 더 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제조하였다.
An organic-inorganic composite tandem solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that gold (Au) nanoparticles were further dispersed before performing Step 4 of Example 1.

<< 비교예Comparative Example 1> 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조 4 1> Fabrication of Organic / Inorganic Composite Tandem Solar Cell 4

상기 실시예 1 중 상기 단계 5를 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제조하였다(도 4).
An organic-inorganic composite tandem solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Step 5 of Example 1 was not performed (FIG. 4).

<< 비교예Comparative Example 2> 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조 5  2> Fabrication of Organic / Inorganic Composite Tandem Solar Cell 5

상기 실시예 1 중 단계 4 및 단계 5를 수행하지 않고 스핀코팅법을 이용하여 산화인듐주석층 상부에 PEDOT:PSS, 금 나노입자 및 이소프로필알코올을 1:1:1 비율로 혼합한 용액을 70 - 100 ㎚ 두께로 적층한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유·무기 복합 탠덤 태양전지를 제조하였다(도 5).
Without performing steps 4 and 5 of Example 1, a solution containing PEDOT: PSS, gold nanoparticles, and isopropyl alcohol in a 1: 1: 1 ratio on top of an indium tin oxide layer using a spin coating method was used. An organic-inorganic composite tandem solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the layer was stacked to a thickness of 100 nm (FIG. 5).

<실험예 1> 전계방사주사전자현미경(FE - SEM , Field emission scanning electron microscope )분석 Experimental Example 1 Field Radiation Scanning Electron Microscope ( FE - SEM , Field) emission scanning electron microscope) analysis

본 발명에 따른 정공수송층의 일면 또는 양면에 분산된 귀금속나노입자의 형태를 분석하기 위하여, 실시예 3에서 제조된 유·무기 복합 탠덤태양전지에 대하여 FE-SEM(UHR FE-SEM, S-5500, Hitachi, Japan)을 이용하여 촬영하였고, 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.FE-SEM (UHR FE-SEM, S-5500) for the organic-inorganic composite tandem solar cell manufactured in Example 3, in order to analyze the form of the noble metal nanoparticles dispersed on one or both sides of the hole transport layer according to the present invention , Hitachi, Japan), and the results are shown in FIGS. 6 and 7.

도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예 3의 PEDOT:PSS층의 양면에 금 나노입자를 분산시킨 경우에는 PEDOT:PSS층의 표면에너지에 의해 금 나노입자의 뭉침현상(aggregation)이 일어났음을 알 수 있다.
6 and 7, when gold nanoparticles were dispersed on both sides of the PEDOT: PSS layer of Example 3, aggregation of the gold nanoparticles occurred due to the surface energy of the PEDOT: PSS layer. Able to know.

<실험예 2> 전기적특성 분석Experimental Example 2 Electrical Characteristics Analysis

본 발명에 따른 정공수송층의 일면 또는 양면에 귀금속나노입자의 분산효과를 알아보기 위해, 실시예 3 및 비교예 1에서 제조된 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 전압에 대한 전류밀도를 측정하고, 그 결과를 도 8 및 표 1에 나타내었다.In order to determine the dispersion effect of the noble metal nanoparticles on one or both sides of the hole transport layer according to the present invention, by measuring the current density with respect to the voltage of the organic-inorganic composite tandem solar cell prepared in Example 3 and Comparative Example 1, The results are shown in FIG. 8 and Table 1.

하기 표 1 중 단락회로전류밀도(Jsc), 개방회로전압(Voc) 및 곡선인자(Fill Factor, FF)는 태양전지의 전력변환효율을 특징 짓는 변수이다.The short circuit current density J sc , the open circuit voltage V oc and the fill factor (FF) in Table 1 are variables that characterize the power conversion efficiency of the solar cell.

상기 단락회로전류밀도는 회로가 단락된 상태로, 외부저항이 없는 상태에서 빛을 받았을 때 나타나는 역방향(음의 값)의 전류밀도이다. 단락회로전류밀도는 입사광의 세기와 파장분포가 결정된 상태에서, 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공이 재결합(recombination)하여 손실되지 않고 얼마나 효과적으로 전지 내부에서 외부회로 쪽으로 보내어지는가에 의존한다. 상기 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공의 재결합에 의한 손실은 재료의 내부 또는 계면에서 일어날 수 있다.The short circuit current density is a reverse (negative) current density that appears when light is received in the state that the circuit is short-circuited and there is no external resistance. The short circuit current density depends on how effectively the electrons and holes excited by light absorption recombine and are not lost in the state where the intensity of the incident light and the wavelength distribution are determined. Losses due to recombination of electrons and holes excited by the light absorption can occur inside the material or at the interface.

상기 개방회로전압은 무한대의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때 태양전지의 양단에 형성되는 전위차이다.The open circuit voltage is a potential difference formed at both ends of the solar cell when light is received in an infinite impedance state.

상기 곡선인자는 최대전력점에서의 전류밀도와 전압의 곱(Jmp×Vmp)을 단락회로전류밀도와 개방회로전압의 곱(Jsc×Voc)으로 나눈 값이다. 상기 곡선인자는 빛이 조사된 상태에서 J - V 곡선의 모양이 사각형에 얼마나 가까운가를 나타내는 지표이다.The curve factor is the product of the current density at the maximum power point and the voltage (J mp × V mp ) divided by the product of the short circuit current density and the open circuit voltage (J sc × V oc ). The curve factor is an indicator of how close the shape of the J-V curve is to the square when the light is irradiated.

태양전지의 전력변환효율(PCE)는 태양전지에 의해 생산된 최대 전력과 입사광 에너지 Pin 사이의 비율이다.
The power conversion efficiency (PCE) of the solar cell is the ratio between the maximum power produced by the solar cell and the incident light energy P in .

단락회로전류밀도
(㎃/㎠)Short circuit current density
(MA / cm2) 개방회로전압
(Voc)Open circuit voltage
(V oc ) 곡선인자Curve factor 전력변환효율
(%)Power conversion efficiency
(%) 실시예 3Example 3 7.397.39 1.511.51 0.590.59 6.636.63 비교예 1Comparative Example 1 6.146.14 1.521.52 0.590.59 5.615.61

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 3 및 비교예 1에서 제조된 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 J-V 그래프는 S 형 곡선을 나타내지 않아 전하의 추출 및 주입에 대한 에너지 장벽이 낮은 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the JV graphs of the organic-inorganic hybrid tandem solar cell manufactured in Example 3 and Comparative Example 1 according to the present invention do not show an S-shaped curve, indicating that the energy barrier for extraction and injection of charge is low. Can be.

또한, 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 3의 산화인듐주석 전자수송층/PEDOT:PSS의 양면에 금 나노입자가 분산된 정공수송층으로 이루어진 중간층 이 삽입된 유·무기 복합 탠덤 태양전지는 비교예 1의 산화인듐주석 전자수송층/PEDOT:PSS 정공수송층으로 이루어진 중간층이 삽입된 유·무기 복합 탠덤 태양전지보다 1.18 배 높은 전력변환효율을 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, referring to Table 1, an organic-inorganic composite tandem solar cell having an intermediate layer composed of a hole transport layer in which gold nanoparticles are dispersed on both surfaces of an indium tin oxide electron transport layer / PEDOT: PSS of Example 3 according to the present invention is It can be seen that the intermediate layer consisting of the indium tin oxide electron transport layer / PEDOT: PSS hole transport layer of Comparative Example 1 exhibits 1.18 times higher power conversion efficiency than the organic / inorganic composite tandem solar cell inserted.

나아가, 본 발명에 따른 실시예 3의 유·무기 복합 탠덤 태양전지는 정공수송층의 양면에 금 나노입자가 분산되었으나, 비교예 1의 유·무기 복합 탠덤 태양전지와 비슷한 광기전성능을 나타내어 각각의 층들이 전기적으로 잘 연결되어 있다는 것을 알 수 있다.Furthermore, in the organic-inorganic composite tandem solar cell of Example 3 according to the present invention, gold nanoparticles were dispersed on both sides of the hole transport layer, but each exhibited photovoltaic performance similar to that of the organic-inorganic composite tandem solar cell of Comparative Example 1. It can be seen that the layers are electrically connected well.

이로부터, 본 발명의 유·무기 복합 태양전지는 정공수송층의 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산됨으로써 전력변환효율이 더욱 향상됨을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the organic-inorganic composite solar cell of the present invention further improves power conversion efficiency by dispersing precious metal nanoparticles on one or both surfaces of the hole transport layer.

Claims (13)

기판;
상기 기판상에 형성된 투명전극층;
상기 투명전극층상에 적층된 무기계 광활성층;
상기 무기계 광활성층상에 적층된 산화인듐주석 전자수송층;
상기 전자수송층상에 적층되되, 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 으로 구성되고, 일면 또는 양면에 귀금속나노입자가 분산된 정공수송층;
상기 정공수송층상에 적층된 유기계 광활성층; 및
상기 유기계 광활성층상에 적층된 후면전극층을 포함하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
Board;
A transparent electrode layer formed on the substrate;
An inorganic photoactive layer stacked on the transparent electrode layer;
An indium tin oxide electron transport layer laminated on the inorganic photoactive layer;
Stacked on the electron transport layer, treated with dimethyl sulfoxide, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline (polyaniline) on one or both sides A hole transport layer in which precious metal nanoparticles are dispersed;
An organic photoactive layer laminated on the hole transport layer; And
An organic-inorganic composite tandem solar cell comprising a back electrode layer stacked on the organic photoactive layer.
제1항에 있어서, 상기 기판은 유리 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
The organic-inorganic composite tandem solar cell of claim 1, wherein the substrate is a glass or plastic substrate.
제1항에 있어서, 상기 투명전극층은 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO; Aluminium-zinc oxide; ZnO:Al;), 산화인듐주석(ITO;indium-tin oxide), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄주석(ATO;Aluminium-tin oxide; SnO2:Al), 불소함유 산화주석(FTO; Fluorine-doped tin oxide), 은 나노와이어, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브 및 PEDOT:PSS로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
The method of claim 1, wherein the transparent electrode layer is aluminum-doped zinc oxide (AZO; Aluminum-zinc oxide; ZnO: Al;), indium tin oxide (ITO; indium-tin oxide), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide From the group consisting of tin (ATO; aluminum-tin oxide; SnO 2 : Al), fluorine-doped tin oxide (FTO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes, and PEDOT: PSS Organic-inorganic composite tandem solar cell, characterized in that at least one selected.
제1항에 있어서, 상기 무기계 광활성층은 p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순서대로 적층되는 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
The organic-inorganic composite tandem solar cell of claim 1, wherein the inorganic photoactive layer is formed by sequentially stacking an p-type amorphous silicon layer, an i-type amorphous silicon layer, and an n-type amorphous silicon.
제1항에 있어서, 상기 귀금속나노입자는 금(Au) 나노입자인 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
The organic-inorganic composite tandem solar cell of claim 1, wherein the noble metal nanoparticles are gold (Au) nanoparticles.
제1항에 있어서, 상기 유기계 광활성층은 PBDTTT-C(poly[4,8-bis-alkyloxybenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-[alkyl thieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate]-2,6-diyl), PTB7 (Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]), PCPDTBT (poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b'] dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)]), PC61BM [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester) 및 PC71BM로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
The method of claim 1, wherein the organic photoactive layer is PBDTTT-C (poly [4,8-bis-alkyloxybenzo [1,2-b: 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl-alt- [alkyl thieno [3,4-b] thiophene-2-carboxylate] -2,6-diyl), PTB7 (Poly [[4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [1,2-b: 4, 5-b '] dithiophene-2,6-diyl] [3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl]]), PCPDTBT (poly [2,6- ( 4,4-bis- (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene) -alt-4,7- (2,1,3-benzothiadiazole)]), PC 61 BM [6,6] -phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester) and PC 71 BM is at least one selected from the group consisting of organic and inorganic composite tandem solar cell.
제1항에 있어서, 상기 후면전극층은 알루미늄, 은, 금, 크롬, 팔라듐, 그래핀, 탄소나노튜브 및 은 나노와이어를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
The organic-inorganic composite tandem solar cell of claim 1, wherein the back electrode layer is one selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, chromium, palladium, graphene, carbon nanotubes, and silver nanowires. .
기판상에 투명전극층을 코팅하는 단계(단계 1);
상기 투명전극층 상부에 무기계 광활성층을 적층하는 단계(단계 2);
상기 무기계 광활성층 상부에 산화인듐주석 전자수송층을 적층하는 단계(단계 3);
상기 전자수송층 상부에 디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS) 또는 폴리아닐린(polyaniline) 정공수송층을 적층하는 단계(단계 4);
상기 정공수송층 일면 또는 양면에 귀금속나노입자를 분산시키는 단계(단계 5);
상기 정공수송층 상부에 유기계 광활성층을 적층하는 단계(단계 6); 및
상기 유기계 광활성층 상부에 후면전극층을 적층하는 단계(단계 7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항의 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법.
Coating a transparent electrode layer on the substrate (step 1);
Stacking an inorganic photoactive layer on the transparent electrode layer (step 2);
Stacking an indium tin oxide electron transport layer on the inorganic photoactive layer (step 3);
Stacking a poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) or polyaniline hole transport layer treated with dimethyl sulfoxide on the electron transport layer (step 4);
Dispersing the noble metal nanoparticles on one or both surfaces of the hole transport layer (step 5);
Stacking an organic photoactive layer on the hole transport layer (step 6); And
The method of manufacturing the organic-inorganic composite tandem solar cell of claim 1, comprising stacking a rear electrode layer on the organic photoactive layer (step 7).
제8항에 있어서, 상기 귀금속나노입자를 분산시키는 단계에서 이소프로필알코올이 첨가되는 것을 특징으로 하는 제1항의 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법.
The method of claim 8, wherein isopropyl alcohol is added in the step of dispersing the noble metal nanoparticles.
제9항에 있어서, 상기 귀금속나노입자는 크기가 10 - 50 ㎚인 것을 특징으로 하는 제1항의 유·무기 복합 탠덤 태양전지의 제조방법.
10. The method of claim 9, wherein the precious metal nanoparticles have a size of 10-50 nm.
기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;금 나노입자 분산층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
Transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum on the substrate; Inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked; Indium tin oxide electron transport layer; Gold nanoparticles A dispersion layer; a poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: a hole transport layer made of poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS); an organic photoactive layer made of PBDTTT-C: PCBM; An organic-inorganic hybrid tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.
기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;금 나노입자 분산층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
Transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum on the substrate; Inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked; Indium tin oxide electron transport layer; Dimethyl sulfoxide A hole transport layer which is poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) treated with a gold nanoparticle dispersion layer; an organic photoactive layer which is PBDTTT-C: PCBM; An organic-inorganic hybrid tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.
기판상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO)인 투명전극층;p형 비정질 실리콘층/i형 비정질 실리콘층/n형 비정질 실리콘이 순차적으로 적층된 무기계 광활성층;산화인듐주석 전자수송층;금 나노입자 분산층;디메틸설폭사이드로 처리된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)인 정공수송층;금 나노입자 분산층;PBDTTT-C:PCBM인 유기계 광활성층; 알루미늄인 후면전극층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 유·무기 복합 탠덤 태양전지.
Transparent electrode layer of zinc oxide (AZO) doped with aluminum on the substrate; Inorganic photoactive layer in which p-type amorphous silicon layer / i-type amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon is sequentially stacked; Indium tin oxide electron transport layer; Gold nanoparticles Dispersion layer; poly (3,4-ethylenedioxythiophene) treated with dimethyl sulfoxide: hole transport layer which is poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS); gold nanoparticle dispersion layer; PBDTTT-C: organic photoactive activity which is PCB layer; An organic-inorganic hybrid tandem solar cell having a structure in which a rear electrode layer made of aluminum is sequentially stacked.
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