KR20160047022A - Preparation of Triple layered core shell nano particles and a sollar cell comprising the same - Google Patents
Preparation of Triple layered core shell nano particles and a sollar cell comprising the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160047022A KR20160047022A KR1020140142446A KR20140142446A KR20160047022A KR 20160047022 A KR20160047022 A KR 20160047022A KR 1020140142446 A KR1020140142446 A KR 1020140142446A KR 20140142446 A KR20140142446 A KR 20140142446A KR 20160047022 A KR20160047022 A KR 20160047022A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oxide
- nanoparticles
- shell
- zinc
- semiconductor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Abstract
Description
본 발명은 삼중 코어쉘 나노입자의 제조 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
The present invention relates to the production of triple core shell nanoparticles and solar cells comprising the same.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다.
Recently, as the exhaustion of existing energy resources such as oil and coal is predicted, interest in energy to replace them is increasing. In particular, solar cells are attracting particular attention because they are rich in energy resources and have no problems with environmental pollution.
새로운 에너지의 하나로서 주목을 받으면서 실용화되고 있는 태양전지의 대부분은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 무정형 실리콘과 같은 무기물을 이용한 무기태양전지이다. 그러나, 이러한 무기 태양전지는 제조 프로세스가 복잡하여 제조비용이 높아 일반 가정용으로 보급되기에는 부적합하기 때문에 무기 태양전지의 제조 프로세스에 비해 상대적으로 간단한 제조 프로세스를 통하여 제조비용이 적게 드는 유기 태양전지의 연구가 활발히 진행되고 있다.
Most of the solar cells that have been put to practical use as a new energy source are inorganic solar cells using inorganic materials such as monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon. However, since inorganic solar cells have a complicated manufacturing process, they are not suitable for general household use because of high manufacturing cost. Therefore, research on organic solar cells that require less manufacturing cost than a manufacturing process of inorganic solar cells Is actively proceeding.
상기 유기 태양 전지는 기본적으로 박막형 구조를 가지고 있으며, 고온의 열을 필요로 하지 않기 때문에 대체로 저항이 낮은 ITO 기판을 이용한다. 상기 ITO 기판 상부로는 광활성층 및 전극 사이의 완충작용과 정공전달 효과(hole-transporting effect)를 높이기 위해 전도성 고분자층을 형성시킨다.The organic solar cell basically has a thin-film structure and does not require high-temperature heat, so an ITO substrate having a low resistance is generally used. On the ITO substrate, a conductive polymer layer is formed to enhance a buffering action and a hole-transporting effect between the photoactive layer and the electrode.
또한, 상기 전도성 고분자층 상부로는 광활성층 박막을 형성시키며, 상기 광활성층은 전자공여체(electron donor)역할을 하는 p형 반도체 고분자와 전자수여체(electron acceptor) 역할을 하는 n형 유기분자의 벌크 이종 접합 구조(bulk heterojunction)로 형성될 수 있다. In addition, a photoactive layer is formed on the conductive polymer layer, and the photoactive layer includes a p-type semiconductor polymer serving as an electron donor and a bulk of n-type organic molecules serving as an electron acceptor. And may be formed by bulk heterojunction.
최종적으로 상기 광활성층 상부로는 금속전극을 형성시킴으로써 유기태양전지가 완성되며, 상기 금속전극으로는 은, 알루미늄 등의 전도성 금속을 사용할 수 있다.
Finally, an organic solar cell is completed by forming a metal electrode on the photoactive layer, and conductive metal such as silver or aluminum can be used as the metal electrode.
이러한 유기태양전지의 광전변환층에 빛이 입사되면 전자공여체에서 전자와 정공쌍이 여기되고 전자가 전자 전달층으로 이동함으로써 전자와 정공의 분리가 일어난다. 따라서, 빛에 의해 생성된 캐리어들은 전자-정공으로 분리되는 현상을 거쳐 외부회로로 이동함에 따라 전력을 생산하게 된다.When light is incident on the photoelectric conversion layer of such an organic solar cell, electrons and holes are excited in the electron donor and electrons are transferred to the electron transport layer, resulting in separation of electrons and holes. Therefore, the carriers generated by the light are separated by the electron-hole, and the electric power is generated as the carrier moves to the external circuit.
이때, 상기 전자수송층으로서, 세슘 카보네이트(cesium carbonate, Cs2CO3), 티타늄 옥사이드(Titanium oxide, TiOX) 및 산화아연(ZnO)과 같은 금속산화물이 전자 이동과 전하 추출을 향상시키기 위해 제조되어 왔다. At this time, as the electron transporting layer, metal oxides such as cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ), titanium oxide (TiO x ) and zinc oxide (ZnO) are prepared for improving electron transfer and charge extraction come.
특히, 이들 중에 높은 전자이동성, 가시영역에서의 광 투과율 때문에 인버티드 태양전지의 전자수송층(Electron transport layer, ETL)로써 산화아연(ZnO)이 광범위하게 사용되고 있다.
Particularly, zinc oxide (ZnO) is widely used as an electron transport layer (ETL) of an inverted solar cell because of its high electron mobility and light transmittance in a visible region.
그러나, 최근에 유기태양전지의 광변환 효율 향상이 많이 진보되었지만, 낮은 효율로 인해 실용화에 어려움을 겪고 있어 효율 향상이 필요한 실정이다. However, although the improvement of the light conversion efficiency of the organic solar cell has been advanced recently, it is difficult to commercialize the organic solar battery due to its low efficiency, and it is necessary to improve the efficiency.
이에 유기 태양전지 분야에서는 효율 향상을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 흡수한 빛을 효과적으로 활용하기 위한 광활성층 또는 전자전달층 및 정공전달층의 원료 선정이나 제조 공정 또는 낮은 전하 이동도를 극복하기 위한 유기 박막의 형태, 구조 및 결정성의 증가 등에 연구가 진행되고 있다.
In the field of organic solar cells, studies for improving the efficiency have been actively carried out. In order to overcome the selection or manufacturing process of the photoactive layer or the electron transport layer and the hole transport layer to effectively utilize the absorbed light or the low charge mobility Studies on the morphology, structure and crystallinity of organic thin films have been conducted.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1131564호에서는 코어/쉘 금속산화물 나노입자를 함유하는 유기태양전지용 광활성층 용액의 제조방법을 제공하고 있다.For example, Korean Patent No. 10-1131564 provides a method for producing a photoactive layer solution for an organic solar cell containing core / shell metal oxide nanoparticles.
상기 광활성층 용액은 코어/쉘 구조인 n형 금속 산화물이 코팅된 p형 금속나노입자를 포함하며, 상기 광활성층 용액을 이용하여 간단한 습식공정만으로도 유기태양전지를 제조할 수 있는 효과가 있음이 개시된 바 있다.
The photoactive layer solution includes p-type metal nanoparticles coated with an n-type metal oxide, which is a core / shell structure, and has the effect of manufacturing an organic solar cell by using a simple wet process using the photoactive layer solution There is a bar.
본 발명자들은 유기태양전지 광변환 특성 향상을 위해 전자수송층으로 사용될 수 있는 물질들에 대하여 연구하던 중, 금속 나노입자 코어(core)를 둘러싸는 유전체 쉘(shell) 및 상기 유전체 쉘을 둘러싸는 반도체 쉘을 포함하는 삼중 코어쉘 나노입자 및 이를 적용한 태양전지를 개발하여 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have been studying materials that can be used as an electron transport layer for improving the photovoltaic characteristics of an organic solar cell, and have found that a dielectric shell surrounding a metal nanoparticle core and a semiconductor shell surrounding the dielectric shell The present inventors have completed the present invention by developing a triple core shell nanoparticle containing the triple core shell nanoparticle and a solar cell using the same.
본 발명의 목적은 삼중 코어쉘 나노입자의 제조 및 이를 포함하는 태양전지를 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a triple core shell nanoparticle and a solar cell including the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,
본 발명은 The present invention
금속 나노입자 코어(core);Metal nanoparticle cores;
상기 금속 나노입자를 둘러싸는 유전체 쉘(shell); 및 A dielectric shell surrounding the metal nanoparticles; And
상기 유전체 쉘을 둘러싸는 반도체 쉘;을 포함하는 삼중 코어쉘 나노입자를 제공한다.
And a semiconductor shell surrounding the dielectric shell.
또한 본 발명은 Also,
금속 코어 나노입자를 제조하는 단계(단계 1);Preparing metal core nanoparticles (step 1);
상기 단계 1의 금속 나노입자 코어 표면에 유전체 쉘을 형성하는 단계(단계 2); 및Forming a dielectric shell on the surface of the metal nanoparticle core of step 1 (step 2); And
상기 단계 2의 금속-유전체 코어쉘 표면에 반도체 쉘을 형성하는 단계(단계 3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 코어쉘 나노입자의 제조방법을 제공한다.
And forming a semiconductor shell on the surface of the metal-dielectric core shell of step 2 (step 3).
또한 본 발명은 Also,
기판; 음극; 전자수송층; 광활성층; 정공수송층; 및 양극;을 포함하되, Board; cathode; An electron transport layer; A photoactive layer; A hole transport layer; And a positive electrode,
상기 전자수송층은 제 1항의 삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.
Wherein the electron transport layer comprises the triple-core-shell nanoparticles of the first aspect and the semiconductor oxide nanoparticles.
나아가 본 발명은 Further,
기판 상부에 음극층을 형성하는 단계 (단계 1); Forming a cathode layer on the substrate (Step 1);
3중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 전자수송층을 형성하는 단계(단계 2);A step (step 2) of forming an electron transporting layer containing triple core shell nanoparticles and semiconductor oxide nanoparticles;
광활성층을 형성하는 단계 (단계 3);Forming a photoactive layer (step 3);
정공수송층을 형성하는 단계 (단계 4); 및 Forming a hole transporting layer (step 4); And
양극층을 형성하는 단계 (단계 5);를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
And a step of forming an anode layer (step 5).
본 발명은 금속입자-유전체-반도체로 이루어진 3중 코어쉘을 태양전지의 전자수송층내에 적용하였으며, 반도체 쉘을 플라즈몬 입자에 코팅시킴으로써 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명(SPR)효과의 감소 없이 전하수송능이 증진되어, 결과적으로 태양전지의 향상된 광변환효율을 얻을 수 있다.
The present invention applies a triple-core shell made of a metal particle-dielectric-semiconductor material to an electron transport layer of a solar cell. By coating a semiconductor shell on a plasmon particle, the charge transporting capability of the metal nanoparticle without decreasing the surface plasmon resonance (SPR) And as a result, an improved light conversion efficiency of the solar cell can be obtained.
도 1은 본 발명에 따른 삼중 코어쉘 나노입자를 투과전자현미경(TEM)을 통해 관찰한 사진이고;
도 2는 실시예 1 및 2에서 제조된 삼중 코어쉘 나노입자를 투과전자현미경을 통해 관찰한 사진이고;
도 3은 금속 나노입자 및 금속 나노입자-유전체 이중 코어쉘을 투과전자현미경을 통해 관찰한 사진이고;
도 4는 실시예 3 및 비교예 2 내지 3에서 제조된 태양전지 중 전자전달층 박막을 주사전자현미경(SEM)을 통하여 관찰한 사진이고;
도 5는 실시예 3 및 비교예 3에서 제조된 태양전지를 자외선-가시광선(ultraviolet-visible, UV-Vis) 분광기를 통한 흡광도를 나타낸 그래프이고;
도 6(a)은 실시예 3 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 태양전지의 단략전류밀도-전압 곡선을 나타낸 그래프이고, 도 6(b)은 외부 양자 효율(external quantum efficiecy, EQE)곡선을 나타낸 그래프이다.1 is a photograph of a triple core shell nanoparticle according to the present invention observed through a transmission electron microscope (TEM);
FIG. 2 is a photograph of the triple core shell nanoparticles prepared in Examples 1 and 2 through a transmission electron microscope; FIG.
3 is a photograph of a metal nanoparticle and a metal nanoparticle-dielectric double core shell observed through a transmission electron microscope;
4 is a photograph of a thin film of the electron transporting layer in the solar cell manufactured in Example 3 and Comparative Examples 2 and 3 through a scanning electron microscope (SEM);
5 is a graph showing the absorbance of the solar cell manufactured in Example 3 and Comparative Example 3 through an ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometer;
FIG. 6 (a) is a graph showing the current density-voltage curves of the solar cells manufactured in Examples 3 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, FIG. 6 (b) is a graph showing the external quantum efficiecy (EQE) Fig.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 The present invention
금속 나노입자 코어(core);Metal nanoparticle cores;
상기 금속 나노입자를 둘러싸는 유전체 쉘(shell); 및 A dielectric shell surrounding the metal nanoparticles; And
상기 유전체 쉘을 둘러싸는 반도체 쉘;을 포함하는 삼중 코어쉘 나노입자를 제공한다. And a semiconductor shell surrounding the dielectric shell.
상기 금속 나노입자는 표면 플라즈몬 공명 현상을 나타내는 금속 나노입자인 것이 바람직하며, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu),알루미늄(Al), 백금(Pt) 및 니켈(Ni)등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 은(Ag) 나노입자일 수 있다.The metal nanoparticles are preferably metal nanoparticles exhibiting surface plasmon resonance, and examples thereof include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt) ) May be used, and preferably silver (Ag) nanoparticles.
표면 플라즈몬(surface plasmon)이란 금속의 표면에서 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말한다. 금속 나노입자에서는 가시광선 내지 근적외선 대역 빛의 전기장과 플라스몬이 짝지어지면서 광흡수가 일어나는데, 이러한 현상을 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance,SPR)이라 한다. Surface plasmons are particles in which free electrons oscillate collectively on the surface of a metal. In metal nanoparticles, the absorption of light is caused by the combination of the electric field of visible light and near-infrared light with the plasmon. This phenomenon is called surface plasmon resonance (SPR).
상기 표면 플라즈몬 공명에 사용되는 금속 중에서, 금(Au), 은(Ag) 및 구리(Cu)가 태양전지 분야에 가장 일반적인 금속으로 사용되고 있다. 이들 금속은 전자기 스펙트럼의 가시광선 또는 근적외선 영역에서 공명을 나타내며, 이를 사용함으로써 광흡수가 증가하는 것이 증명된 바 있기 때문에, 표면 플라즈몬 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
Among the metals used for surface plasmon resonance, gold (Au), silver (Ag), and copper (Cu) are used as the most common metals in the field of solar cells. It is preferred to use surface plasmon metals because these metals have been shown to exhibit resonance in the visible or near infrared region of the electromagnetic spectrum, and their use has been shown to increase their optical absorption.
또한 금속 나노입자를 둘러싸는 상기 유전체 쉘을 형성하기 위해, 상기 유전체는 실리콘(Si)산화물, 타이타늄(Ti)산화물, 지르코늄(Zr)산화물, 스트론튬(Sr)산화물, 란타넘(La)산화물, 바나듐(V)산화물, 몰리브데넘(Mo)산화물, 텅스텐(W)산화물, 나이오븀(Nb)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 알루미늄(Al)산화물, 이트늄(Y)산화물, 스칸듐(Sc)산화물, 사마륨(Sm)산화물 및 스트론튬타이타늄(SrTi)산화물과 같은 금속 산화물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 산화물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, to form the dielectric shell surrounding the metal nanoparticles, the dielectric may be selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, strontium oxide, lanthanum oxide, vanadium oxide, (V) oxide, molybdenum (Mo) oxide, tungsten (W) oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, scandium oxide , A metal oxide such as a samarium (Sm) oxide and a strontium titanium (SrTi) oxide, and preferably a silicon oxide, but is not limited thereto.
이때, 상기 실리콘 산화물 쉘을 형성하기 위한 전구체로써, 테트라메틸 오쏘실리케이트, 테트라아세톡시실란, 테트라에틸 오쏘실리케이트, 테트라메톡시실란, 테트라프로폭시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리아세톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸아세톡시실란 및 페닐트리메톡시실란등을 사용할 수 있다.
At this time, as a precursor for forming the silicon oxide shell, tetramethylorthosilicate, tetraacetoxysilane, tetraethylorthosilicate, tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, Phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methylacetoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and the like can be used.
한편, 상기 유전체 쉘의 두께는 유전체 산화물 전구체와 용매의 조절을 통해 제어를 할 수 있으며, 이로 인한 삼중 코어쉘 나노입자의 직경은 5 내지 70 nm인 것이 바람직하다. Meanwhile, the thickness of the dielectric shell can be controlled by controlling the dielectric oxide precursor and the solvent, and the diameter of the triple core shell nanoparticles is preferably 5 to 70 nm.
만약 입자의 직경이 5 nm 미만일 경우 금속코어의 전하 트래핑(trapping) 현상이 발현될 수 있어 전하 수송능을 떨어뜨리는 문제가 발생하며, 입자의 직경이 70 nm을 초과할 경우 반도체층의 두께를 넘어서게 되어 그 위에 형성될 막의 거칠기(roughness)를 증가시킬 수 있으며, 코어의 금속입자의 표면 플라즈몬 공명(SPR)효과는 거리에 반비례하기 때문에 SPR 효과가 감소될 수 있다.If the particle diameter is less than 5 nm A trapping phenomenon of the metal core may be generated and the charge transport ability may be deteriorated. When the diameter of the particles exceeds 70 nm, the thickness of the semiconductor layer may exceed the thickness of the semiconductor layer and the roughness ), And the surface plasmon resonance (SPR) effect of the metal particles of the core is inversely proportional to the distance, so that the SPR effect can be reduced.
(본 발명의 (The
실시예에In the embodiment
따른 입자의 크기를 토대로 초안에서 범위를 30-70 Based on the size of the particle, the range is 30-70
nm로nm
한정하였으나, 보내주신 명세서 수정본을 참고하여 범위를 5-70However, please refer to the amendment of the specification sent,
nmnm
로 정정하였습니다.).
상기 유전체 쉘을 둘러싸는 상기 반도체는 아연(Zn)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 인듐(In)산화물, 주석(Sn)산화물 및 타이타늄(Ti)산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체 산화물을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
Wherein the semiconductor surrounding the dielectric shell comprises one or more semiconductor oxides selected from the group consisting of zinc (Zn) oxide, gallium (Ga) oxide, indium (In) oxide, tin (Sn) oxide, and titanium But is not limited thereto.
본 발명에서는, 상기 반도체 쉘을 형성함으로써 상기 금속 코어입자의 표면 플라즈몬 공명효과가 저하되지 않는 장점이 있으며, 이로 인해 광흡수율의 증가 및 태양전지에서의 전자수송능이 증진되어 향상된 광전환효율을 얻을 수 있다.
In the present invention, the surface plasmon resonance effect of the metal core particles is not deteriorated by forming the semiconductor shell, thereby increasing the light absorptivity and enhancing the electron transporting ability in the solar cell to obtain improved light conversion efficiency have.
또한 본 발명에 따른 삼중 코어쉘 나노입자에 있어서, 상기 금속 나노입자가 은 나노입자이고, 상기 유전체 쉘은 실리콘 산화물이며, 상기 반도체 쉘은 산화아연으로 이루어진 삼중 코어쉘 나노입자일 수 있으며, 이는 도 1(a)에 나타낸 그림과 같은 구조일 수 있다.
In the triple core shell nanoparticles according to the present invention, the metal nanoparticles may be silver nanoparticles, the dielectric shell may be silicon oxide, and the semiconductor shell may be triple core shell nanoparticles of zinc oxide, 1 (a).
또한 본 발명은 Also,
금속 코어 나노입자를 제조하는 단계(단계 1);Preparing metal core nanoparticles (step 1);
상기 단계 1의 금속 나노입자 코어 표면에 유전체 쉘을 형성하는 단계(단계 2); 및Forming a dielectric shell on the surface of the metal nanoparticle core of step 1 (step 2); And
상기 단계 2의 금속-유전체 코어쉘 표면에 반도체 쉘을 형성하는 단계(단계 3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 코어쉘 나노입자의 제조방법을 제공한다.
And forming a semiconductor shell on the surface of the metal-dielectric core shell of step 2 (step 3).
본 발명에 따른 삼중 코어쉘 나노입자를 제조하는데 있어서, 상기 단계 1은 금속 코어 나노입자를 제조하는 단계로 상기 금속 나노입자는 표면 플라즈몬 공명 현상을 나타내는 금속 나노입자인 것이 바람직하다.In the preparation of the triple-core-shell nanoparticles according to the present invention, the metal nanoparticles are preferably metal nanoparticles exhibiting surface plasmon resonance.
예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu),알루미늄(Al), 백금(Pt) 및 니켈(Ni)등을 사용할 수 있고, 이들 중 은(Ag) 전구체로는 AgBF4, AgCF3SO3, AgClO4, AgNO2, AgNO3, Ag(CH3COO), AgPF6 및 Ag(CF3COO)등을 사용할 수 있다For example, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), and nickel (Ni) as and the like, of which silver (Ag) precursor is AgBF 4, AgCF 3 SO 3 , AgClO 4 , AgNO 2 , AgNO 3 , Ag (CH 3 COO), AgPF 6 and Ag (CF 3 COO)
이때, 각 금속 나노입자의 전구체 용액과 화학적 환원제를 통하여 금속 나노입자를 합성할 수 있다.At this time, the metal nanoparticles can be synthesized through the precursor solution of each metal nanoparticle and the chemical reducing agent.
예를 들어, 은 이온(Ag+) 전구체로서 질산은(AgNO3) 용액을 사용할 수 있고, 환원제로 PVP(polyvinylpyrollidone), 하이드로퀴논(hydroquinone), 아스코르빈산염, 시트르산염, 나트륨 보로하이드라이드(Sodium borohydride)등의 금속 보로하이드라이드(metal borohydride) 용액을 사용할 수 있다.For example, silver ions (Ag +) may be used silver nitrate (AgNO 3) solution as the precursor, a reducing agent as PVP (polyvinylpyrollidone), the hydroquinone (hydroquinone), ascorbic acid salts, citric acid salts, sodium borohydride (Sodium borohydride) can be used as a metal borohydride solution.
상기 은 이온(Ag+) 전구체의 종류 및 농도와 상기 환원제의 종류 및 농도는 입자 크기에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 상기 농도는 각각 0.001M 내지 10M 범위일 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 균일한 크기의 금 나노입자가 형성되지 않으며, 상기 범위 미만인 경우는 금 나노입자가 형성되지 않을 수 있다. 다만, 본 발명에서 이들 종류와 농도를 제한하는 것은 아니다.
The type and concentration of the silver ion (Ag + ) precursor and the kind and concentration of the reducing agent may be appropriately selected according to the particle size, and the concentrations may be in the range of 0.001 M to 10 M, respectively. Gold nanoparticles of one size are not formed, and gold nanoparticles may not be formed if the size is less than the above range. However, these kinds and concentrations are not limited in the present invention.
한편, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 금속 나노입자 코어의 표면에 유전체 쉘을 형성하는 단계로서, 상기 금속 나노입자 용액과 유전체 산화물 전구체용액을 혼합하고 교반하여 유전체 쉘을 형성할 수 있다. Meanwhile,
또한 이렇게 형성된 입자는 원심 분리 및 워싱 후 재분산되어 금속-유전체 이중 코어쉘을 제조할 수 있다.The particles thus formed can also be re-dispersed after centrifugation and washing to produce a metal-dielectric double core shell.
상기 유전체 산화물은 금속산화물일 수 있으며, 실리콘(Si)산화물, 타이타늄(Ti)산화물, 지르코늄(Zr)산화물, 스트론튬(Sr)산화물, 란타넘(La)산화물, 바나듐(V)산화물, 몰리브데넘(Mo)산화물, 텅스텐(W)산화물, 나이오븀(Nb)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 알루미늄(Al)산화물, 이트늄(Y)산화물, 스칸듐(Sc)산화물, 사마륨(Sm)산화물 및 스트론튬타이타늄(SrTi)산화물과 같은 금속 산화물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 실리콘 산화물일 수 있다.The dielectric oxide may be a metal oxide and may be a silicon oxide, a titanium oxide, a zirconium oxide, a strontium oxide, a lanthanum oxide, a vanadium oxide, a molybdenum oxide, (Mo) oxide, tungsten (W) oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, scandium oxide, A metal oxide such as titanium (SrTi) oxide may be used, and preferably it may be a silicon oxide.
이때, 실리콘 산화물 쉘을 형성하기 위한 전구체로써, 테트라메틸 오쏘실리케이트, 테트라아세톡시실란, 테트라에틸 오쏘실리케이트, 테트라메톡시실란, 테트라프로폭시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리아세톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸아세톡시실란, 페닐트리메톡시실란 등과 같은 전구체를 사용할 수 있다.At this time, as a precursor for forming a silicon oxide shell, tetramethylorthosilicate, tetraacetoxysilane, tetraethylorthosilicate, tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, phenyl A precursor such as trimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methylacetoxysilane, phenyltrimethoxysilane and the like can be used.
또한, 상기 유전체 산화물인 금속산화물 전구체 용액에 사용되는 용매로는 에탄올, 메틸알코올, 에틸알코올, 테트라하이드로퓨란(THF) 및 증류수 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 전구체 및 용매의 조절을 통해 유전체 쉘의 두께조절이 가능하다.
The solvent used for the metal oxide precursor solution is preferably selected from among ethanol, methyl alcohol, ethyl alcohol, tetrahydrofuran (THF), and distilled water. The thickness of the shell is adjustable.
한편, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 금속-유전체 코어쉘 표면에 반도체 쉘을 형성하는 단계로서, 금속-유전체 코어쉘 나노입자와 반도체 산화물의 혼합액의 배양을 통해 형성될 수 있다.Meanwhile, step 3 is a step of forming a semiconductor shell on the surface of the metal-dielectric core shell formed in
이때, 상기 반도체는 아연(Zn)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 인듐(In)산화물 및 주석(Sn)산화물 및 타이타늄(Ti)산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체 산화물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 산화아연(Zn0)일 수 있다.At this time, the semiconductor may be at least one semiconductor oxide selected from the group consisting of zinc oxide, gallium oxide, indium oxide, tin oxide, and titanium oxide. And preferably zinc oxide (ZnO).
예를 들어, 상기 단계 2에서 제조된 금속-유전체 코어쉘 나노입자 용액을 PVP용액에 분산시킨 후, 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine,HMTA)과 같은 경화제와 질산아연(Zn(NO3)2)을 혼합하여 90 내지 110 온도에서 3시간 동안 배양(incubation)을 통해 금속-유전체-반도체로 이루어진 삼중 코어쉘 나노입자를 형성할 수 있으며, 이는 도 1(a)와 같은 구조일 수 있다.
For example, after the metal-dielectric core-shell nanoparticle solution prepared in
또한 본 발명은 Also,
기판; 음극; 전자수송층; 광활성층; 정공수송층; 및 양극;을 포함하되, Board; cathode; An electron transport layer; A photoactive layer; A hole transport layer; And a positive electrode,
상기 전자수송층은 삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.
Wherein the electron transport layer comprises triple-core-shell nanoparticles and semiconductor oxide nanoparticles.
본 발명에 따른 유기 태양전지는 상기 음극 및 상기 음극 상부에 삼중 코어쉘 나노입자를 포함하는 전자수송층을 포함하며, 전자수송층 상부에 광활성층, 정공수송층 및 양극이 적층되어 있는 구조이다.The organic solar cell according to the present invention includes an electron transport layer including the cathode and the triple core shell nanoparticles on the anode, and a photoactive layer, a hole transport layer, and a cathode stacked on the electron transport layer.
이때, 본 발명에 따른 삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 혼합한 후, 상기 음극 상부에 코팅하여 전자수송층을 형성할 수 있다.At this time, the triple-core-shell nanoparticles and the semiconductor oxide nanoparticles according to the present invention may be mixed and then coated on the cathode to form an electron transport layer.
상기 반도체 산화물 나노입자는 아연(Zn)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 인듐(In)산화물 및 주석(Sn)산화물 및 타이타늄(Ti)산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체 산화물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 산화아연(Zn0)일 수 있다.The semiconductor oxide nanoparticles may be at least one semiconductor oxide selected from the group consisting of zinc (Zn) oxide, gallium (Ga) oxide, indium (In) oxide, tin (Sn) oxide, and titanium , Preferably zinc oxide (ZnO).
이때 상기 산화아연의 전구체로는, 아연(Zn)을 포함하는 아연 시트레이트 디하이드레이트(Zinc citrate dihydrate), 아연 아세테이트(Zinc acetate), 아연 아세테이트 디하이드레이트(Zinc acetate dihydrate), 아연 아세틸아세토네이트 하이드레이트(Zinc acetylacetonate hydrate), 아연 아크릴레이트(Zinc acrylate), 아연 클로라이드(Zinc chloride), 아연 디에틸디씨오카바메이트(Zinc diethyldithiocarbamate), 아연 플루라이드(Zinc fluoride), 아연 디메틸디씨오카바메이트(Zinc dimethyldithiocarbamate), 아연 플루라이드 하이드레이트(Zinc fluoride hydrate), 아연 헥사플루로아세틸아세토네이트 디하이드레이트(Zinc hexafluoroacetylacetonate dihydrate), 아연 니트레이트 헥사하이드레이트(Zinc nitrate hexahydrate), 아연 메타아크릴레이트(Zinc methacrylate), 아연 니트레이트 하이드레이트(Zinc nitrate hydrate) 및 아연 퍼클로레이트 헥사하이드레이트(Zinc perchlorate hexahydrate)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아연 아세테이트 디하이드레이트일 수 있다.
At this time, the precursor of zinc oxide may include at least one selected from the group consisting of zinc citrate dihydrate, zinc acetate, zinc acetate dihydrate, zinc acetylacetonate hydrate Zinc acetylacetonate hydrate, Zinc acrylate, Zinc chloride, Zinc diethyldithiocarbamate, Zinc fluoride, Zinc dimethyldithiocarbamate, Zinc fluoride hydrate, Zinc hexafluoroacetylacetonate dihydrate, Zinc nitrate hexahydrate, Zinc methacrylate, zinc nitrate hydrate, (Zinc nitrate hydrate) and zinc perchlorate Can use a hexahydrate (Zinc perchlorate hexahydrate), it may be preferably zinc acetate dihydrate.
또한 상기 삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자의 혼합용액은,반도체 산화물 입자 질량에 대하여 0.5 내지 2 중량%의 삼중 코어쉘 입자를 첨가하여 제조될 수 있다. The mixed solution of the triple core shell nanoparticles and the semiconductor oxide nanoparticles may be prepared by adding 0.5 to 2% by weight of the triple core shell particles to the mass of the semiconductor oxide particles.
만약 삼중 코어쉘 입자의 농도가 0.5 중량% 미만이거나 2 중량%를 초과할 경우, 표면 플라즈몬 공명효과의 저하 또는 표면 거칠기의 증가로 인한 태양전지의 효율이 저하될 수 있다.
If the concentration of the triple core shell particles is less than 0.5 wt% or exceeds 2 wt%, the efficiency of the solar cell may be lowered due to a decrease in surface plasmon resonance effect or an increase in surface roughness.
또한 본 발명은Also,
기판 상부에 음극층을 형성하는 단계 (단계 1); Forming a cathode layer on the substrate (Step 1);
삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 전자전달층을 형성하는 단계(단계 2);(Step 2) of forming an electron transport layer comprising triple-core-shell nanoparticles and semiconductor oxide nanoparticles;
광활성층을 형성하는 단계 (단계 3);Forming a photoactive layer (step 3);
정공수송층을 형성하는 단계 (단계 4); 및 Forming a hole transporting layer (step 4); And
양극층을 형성하는 단계 (단계 5);를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
And a step of forming an anode layer (step 5).
상기 단계 1은 기판 상부에 음극층을 형성하는 것으로서, The first step is to form a cathode layer on the substrate,
상기 기판은 투명성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 석영 또는 유리와 같은 투명 무기 기판이거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌설포네이트(PES), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르설폰(PES) 및 폴리에테르이미드(PEI)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
The substrate is not particularly limited as long as it has transparency and may be a transparent inorganic substrate such as quartz or glass or a transparent substrate such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) PP), polyimide (PI), polyethylene sulfonate (PES), polyoxymethylene (POM), polyetheretherketone (PEEK), polyether sulfone (PES) and polyetherimide Any one transparent plastic substrate can be used.
또한 상기 음극층을 형성하는 물질로는, 주석도핑 산화인듐(ITO: tin-doped indium oxide), 불소도핑 산화주석(FTO, fluorine-doped tin oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 및 이들의 조합으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 ITO을 사용할 수 있다.
As the material for forming the cathode layer, tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , SnO 2 -Sb 2 O 3, and combinations thereof. ITO may be preferably used.
상기 단계 2는 삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 전자수송층을 형성하는 단계로서,
상기 전자수송층은,The electron-
삼중 코어쉘 나노입자를 제조하는 단계 (단계 A);Preparing triple core shell nanoparticles (step A);
반도체 산화물 나노입자를 제조하는 단계 (단계 B); Producing semiconductor oxide nanoparticles (step B);
삼중 코어쉘 입자 및 반도체 산화물 나노입자의 혼합 용액을 제조하는 단계 (단계 C); 및Preparing a mixed solution of triple core shell particles and semiconductor oxide nanoparticles (step C); And
음극층 상부에 상기 단계 C의 혼합용액을 코팅하는 단계 (단계 D);를 포함하는 공정을 통해 형성될 수 있다.
And coating the mixed solution of Step C on the cathode layer (Step D).
이때, 상기 단계 C에서 혼합용액은 상기 단계 A에서 제조된 반도체 산화물 나노입자 질량에 대하여 0.5 내지 2 중량%의 삼중 코어쉘 나노입자를 첨가하여 제조될 수 있다.
In the step C, the mixed solution may be prepared by adding 0.5 to 2 wt% of triple-core-shell nanoparticles to the mass of the semiconductor oxide nanoparticles prepared in the step A above.
상기 단계 D는 음극층 상부에 상기 단계 C에서 제조된 혼합용액을 코팅하는 단계로서, 스핀코팅(spin coating), 드롭 캐스팅(drop-casting) 등을 통하여 코팅되어 박막을 형성할 수 있다.
The step D is a step of coating the mixed solution prepared in the step C on the cathode layer and may be coated by spin coating, drop-casting or the like to form a thin film.
또한 3중 구조의 코어쉘 입자를 포함하는 상기 전자수송층은 표면 플라즈몬 공명에 의한 나노입자의 광흡수 효율을 증가시킬 수 있고, 반도체 쉘 코팅을 통한 삼중 구조를 통해 표면 플라즈몬 공명효과의 감소를 완화시켜 태양전지에서의 전자 수송능을 향상시킬 수 있다.
In addition, the electron transport layer including the core-shell particles having a triple structure can increase the light absorption efficiency of the nanoparticles due to surface plasmon resonance and alleviate the reduction of the surface plasmon resonance effect through the triple structure through the semiconductor shell coating The electron transport ability in the solar cell can be improved.
본 발명에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 활성층을 형성하는 단계로, 상기 활성층은 [6,6]- phenyl-C60 butyric acid methyl ester(PCBM), oly[2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene](MEH-PPV), poly(3-hexylthiophene(P3HT) 및 poly[N-9"-hepta-decanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)](PCDTBT)로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 P3HT와 PCBM이 혼합되어 형성될 수 있다.
In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, the active layer is formed of [6,6] -phenyl-C60 butyric acid methyl ester (PCBM), oly [2-methoxy-5 - (2'-ethylhexyloxy) -p-phenylene vinylene] (MEH-PPV), poly (3-hexylthiophene (P3HT) and poly [N-9 "-hepta-decanyl-2,7- - (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)] (PCDTBT). Preferably, P3HT and PCBM are mixed .
상기 정공수송층은 삼산화몰리브덴(MoO3), 산화크롬(CrOX), 오산화바나듐(V2O5) 및 NiO로 이루어진 군으로부터 1종을 사용할 수 있고, 상기 양극층은 은(Ag), 금(Au) 및 니켈(Ni)등을 사용할 수 있으며, 상기 정공수송층 및 양극층은 기상 증착을 통해 형성될 수 있다.
The positive hole transporting layer may be one selected from the group consisting of molybdenum trioxide (MoO 3 ), chromium oxide (CrO x ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), and NiO. Au, nickel (Ni), or the like may be used. The hole transport layer and the anode layer may be formed through vapor deposition.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예 1> 삼중 코어셀 입자의 제조 1Example 1 Production of Triple
단계 1: 은 나노입자 코어를 제조하기 위하여, 75℃ 이상의 온도의 에탄올과 물의 혼합용액에 은 전구체인 질산은(AgNO3)을 0.05M로 용해시킨 후, 환원제로 2.5 mM 의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrollidone, PVP) 수용액과 0.1M의 수산화나트륨(NaOH) 용액을 첨가하여 75 ℃에서 5분 동안 교반하였다. 이 후 상온에서 냉각하여 은 나노입자를 제조하였다.
Step 1: To prepare silver nanoparticle cores, silver nitrate (AgNO 3 ), a silver precursor, was dissolved in a mixed solution of ethanol and water at a temperature of 75 ° C or higher, and then 2.5 mM of polyvinylpyrrolidone polyvinylpyrollidone (PVP) aqueous solution and 0.1 M sodium hydroxide (NaOH) solution, and the mixture was stirred at 75 캜 for 5 minutes. After that, silver nanoparticles were prepared by cooling at room temperature.
단계 2: 은 나노입자에 실리콘 산화물 쉘을 형성하기 위하여, 상기 단계 1에서 제조된 은 나노입자 용액 20 ml에 에탄올을 5ml 투입 후 0.5 ml 암모니아 용액, 0.108 ml 테트라메틸 오쏘실리케이트(tetraethoxysilane,TEOS)를 천천히 넣어준 후 상온에서 15시간 동안 빠르게 교반시켰다.Step 2: In order to form a silicon oxide shell on the silver nanoparticles, 5 ml of ethanol was added to 20 ml of the silver nanoparticle solution prepared in the
이렇게 형성된 입자는 10000 rpm의 속도로 20분 동안 원심 분리 및 워싱 후 재분산하여 은-실리카 코어쉘 나노입자용액을 제조하였다.
The thus formed particles were centrifuged at 20,000 rpm for 20 minutes and then redispersed after washing to prepare a silver-silica core shell nanoparticle solution.
단계 3: 은 나노입자 코어를 둘러싼 실리콘 산화물 쉘의 표면에 산화아연 쉘을 형성하기 위해서, 상기 단계 2에서 제조된 은-실리카 코어셀 나노입자 (0.05)mg을 폴리비닐피롤리돈(PVP)용액 2 ml에 분산시키고, 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine,HMTA) 를 소량 투입하여 혼합해주었다. Step 3: In order to form a zinc oxide shell on the surface of the silicon oxide shell surrounding the silver nanoparticle core, the silver-silica core cell nanoparticles (0.05) mg prepared in the
그 다음, 질산아연(Zn(NO3)2) 50 uL를 투입한 후, 혼합액을 100 ℃에서 3시간 동안 배양(incubation)하였다.Then, 50 uL of zinc nitrate (Zn (NO 3 ) 2 ) was added, and the mixture was incubated at 100 ° C for 3 hours.
이렇게 형성된 입자는 10000 rpm의 속도로 20분 동안 원심 분리 및 워싱 후 재분산하여 은-실리카 코어셀 표면에 산화아연 쉘이 코팅된 Ag-SiO2-ZnO 삼중 코어쉘 나노입자를 제조하였다.
The thus-formed particles were centrifuged at 10,000 rpm for 20 minutes and re-dispersed after washing to prepare Ag-SiO 2 -ZnO triple core shell nanoparticles coated with a zinc oxide shell on the surface of the silver-silica core cell.
<실시예 2> 삼중 코어셀 입자의 제조 2≪ Example 2 > Preparation of triple
상기 실시예 1에 있어서, 단계 2에서 암모니아 용액을 2.0 ml 및 테트라메틸 오쏘실리케이트(tetraethoxysilane,TEOS)을 0.036ml 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 Ag-SiO2-ZnO 삼중 코어쉘 나노입자를 제조하였다.
In the same manner as in Example 1, except that 2.0 ml of the ammonia solution and 0.036 ml of tetraethoxysilane (TEOS) were used in Example 2, the Ag-SiO 2 -ZnO triple core Shell nanoparticles were prepared.
<실시예 3> 삼중 코어쉘 나노입자를 포함하는 전자수송층 및 이를 적용한 태양전지의 제조 1≪ Example 3 > Preparation of electron transport layer containing triple core shell nanoparticles and solar cell using the same
단계 1: 산화아연(ZnO) 나노입자를 제조하기 위하여, 아연 전구체인 아연아세테이트 디하이드레이트(Zinc acetate dehydrate, ZnOAc) 1 mmol 을 수산화칼륨(KOH) 1g 과 함께 메탄올에 투입 후 60℃ 온도에서 2시간 동안 교반하였다.Step 1: To prepare zinc oxide (ZnO) nanoparticles, 1 mmol of zinc precursor zinc acetate dehydrate (ZnOAc) was added to methanol together with 1 g of potassium hydroxide (KOH) Lt; / RTI >
생성된 반투명 산화아연 나노입자 용액을 상온에서 침전되도록 두었고, 원심분리를 이용하여 워싱한 후에 클로로벤젠과 이소프로필 알코올의 혼합용액에 재분산하여 산화아연 나노입자를 제조하였다.
The resulting translucent zinc oxide nanoparticle solution was allowed to precipitate at room temperature, and was washed by centrifugation, and then redispersed in a mixed solution of chlorobenzene and isopropyl alcohol to prepare zinc oxide nanoparticles.
단계 2: 상기 단계 1에서 제조된 산화아연 나노입자 질량에 대하여, 상기 실시예 1에서 제조한 삼중 코어쉘 나노입자를 0.5 중량% 첨가하여 혼합용액을 제조하였다.
Step 2: 0.5% by weight of the triple core shell nanoparticles prepared in Example 1 was added to the mass of the zinc oxide nanoparticles prepared in the
단계 3 : 유리기판에 산화인듐주석(Indium tin oxide,ITO)을 코팅하여 음극층을 형성한 후, 상기 단계 2에서 제조한 혼합용액을 음극층 상부에 1000 rpm의 속도로 30초간 스핀코팅하여 삼중 코어셀 나노입자 및 산화아연 나노입자가 혼합된 전자수송층을 형성하였다.
Step 3: A negative electrode layer was formed by coating a glass substrate with indium tin oxide (ITO), and then the mixed solution prepared in the
단계 4 : 상기 전자수송층 상부에 P3HT/PCBM을 사용하여 광활성층을 형성하였다.Step 4: A photoactive layer was formed on the electron transport layer using P3HT / PCBM.
단계 5 : 상기 광활성층 상부에 정공수송층은 MoO3을, 양극층은 Ag을 사용하여 기상증착을 통해 박막을 형성하여 태양전지를 완성하였다.
Step 5: A thin film was formed on the photoactive layer by vapor deposition using MoO 3 as the hole transport layer and Ag as the anode layer to complete the solar cell.
<실시예 4> 삼중 코어쉘 나노입자를 포함하는 전자수송층 및 이를 적용한 태양전지의 제조 2Example 4: Electron transport layer containing triple core shell nanoparticles and manufacture of solar cell using the same
상기 실시예 3에 있어서, 단계 2에서 산화아연 나노입자 질량에 대하여 1 중량%의 삼중 코어쉘 나노입자를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 수행하여 태양전지를 제조하였다.
A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 3, except that 1 weight% of triple core shell nanoparticles was added to the mass of the zinc oxide nanoparticles in the step 3 of Example 3. [
<실시예 5> 삼중 코어쉘 나노입자를 포함하는 전자수송층 및 이를 적용한 태양전지의 제조 3Example 5 Electron Transport Layer Containing Ternary Core Shell Nanoparticles and Preparation of Solar Cell Applied therewith 3
상기 실시예 3에 있어서, 단계 2에서 산화아연 나노입자 질량에 대하여 2 중량%의 삼중 코어쉘 나노입자를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 수행하여 태양전지를 제조하였다.
A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 3, except that 2 weight% of triple core shell nanoparticles were added to the mass of the zinc oxide nanoparticles in the
<비교예 1> 종래의 전자수송층을 포함하는 태양전지의 제조.≪ Comparative Example 1 > Production of solar cell including conventional electron transporting layer.
상기 실시예 3에 있어서, 단계 3에서 삼중 코어쉘을 포함하지 않고, 산화아연 나노입자만 사용하여 전자수송층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 수행하여 태양전지를 제조하였다.
A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the triple-core shell was not included in the step 3 and the electron transporting layer was formed using only the zinc oxide nanoparticles.
<비교예 2> 금속 나노입자를 포함하는 전자수송층 및 이를 적용한 태양전지의 제조≪ Comparative Example 2 > Preparation of electron transport layer containing metal nanoparticles and solar cell using the same
단계 1: 은(Ag) 나노입자를 제조하기 위하여, 75℃ 이상의 온도의 에탄올과 물의 혼합용액에 은 전구체인 질산은(AgNO3)을 일정 농도(0.05M)로 용해시켰다. 이 후 2.5 mM 의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrollidone, PVP) 수용액과 0.1M의 수산화나트륨(NaOH) 용액을 첨가하여 75 ℃에서 5분 동안 교반하였으며, 상온에서 냉각하여 은 나노입자를 제조하였다.
Step 1: To prepare silver (Ag) nanoparticles, a silver precursor, silver nitrate (AgNO 3 ), was dissolved in a mixed solution of ethanol and water at a temperature of 75 ° C or higher at a constant concentration (0.05M). After that, 2.5 mM polyvinylpyrollidone (PVP) aqueous solution and 0.1 M sodium hydroxide (NaOH) solution were added, and the mixture was stirred at 75 ° C for 5 minutes and cooled at room temperature to prepare silver nanoparticles.
단계 2 : 상기 단계 1에서 제조된 은(Ag) 나노입자를 산화아연 나노입자 질량에 대하여 1 중량%를 첨가하여 혼합용액을 제조한 후, 전자수송층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 수행하여 태양전지를 제조하였다.
Step 2: The procedure of Example 3 was repeated except that the silver (Ag) nanoparticles prepared in
<비교예 3> 이중 코어쉘 나노입자를 포함하는 전자수송층 및 이를 적용한 태양전지의 제조≪ Comparative Example 3 > An electron transport layer containing a double core shell nanoparticle and manufacture of a solar cell using the same
단계 1: 은 나노입자 코어를 제조하기 위하여, 75℃ 이상의 온도의 에탄올과 물의 혼합용액에 은 전구체인 질산은(AgNO3)을 0.05M로 용해시킨 후, 환원제로 2.5 mM 의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrollidone, PVP) 수용액과 0.1M의 수산화나트륨(NaOH) 용액을 첨가하여 75 ℃에서 5분 동안 교반하였다. 이 후 상온에서 냉각하여 은 나노입자를 제조하였다.
Step 1: To prepare silver nanoparticle cores, silver nitrate (AgNO 3 ), a silver precursor, was dissolved in a mixed solution of ethanol and water at a temperature of 75 ° C or higher, and then 2.5 mM of polyvinylpyrrolidone polyvinylpyrollidone (PVP) aqueous solution and 0.1 M sodium hydroxide (NaOH) solution, and the mixture was stirred at 75 캜 for 5 minutes. After that, silver nanoparticles were prepared by cooling at room temperature.
단계 2: 은 나노입자에 실리콘 산화물 쉘을 형성하기 위하여, 상기 단계 2에서 제조된 은 나노입자 용액 20 ml에 에탄올을 5 ml 투입 후 0.5 ml 암모니아 용액, 0.108 ml 테트라메틸 오쏘실리케이트(tetraethoxysilane,TEOS)를 천천히 넣어준 후 상온에서 15시간 동안 빠르게 교반시켰다.Step 2: 5 ml of ethanol was added to 20 ml of the silver nanoparticle solution prepared in
이렇게 형성된 입자는 10000 rpm의 속도로 20분 동안 원심 분리 및 워싱 후 재분산하여 은-실리카 코어쉘 나노입자를 제조하였다.
The thus formed particles were centrifuged at 20,000 rpm for 20 minutes and then redispersed after washing, to prepare silver-silica core shell nanoparticles.
단계 3: 상기 단계 2에서 제조된 은-실리카 코어쉘 나노입자를 산화아연 나노입자 질량에 대하여 1 중량%를 첨가하여 혼합용액을 제조한 후, 전자 수송층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 수행하여 태양전지를 제조하였다.
Step 3: The procedure of Example 3 was repeated except that 1 wt% of the silver-silica core nanoparticles prepared in the
<비교예 4> 삼중 코어쉘 나노입자를 포함하는 전자수송층 및 이를 적용한 태양전지의 제조 4≪ Comparative Example 4 > Preparation of electron transport layer containing triple core shell nanoparticles and solar cell using the same
상기 실시예 3에 있어서, 단계 2에서 산화아연 나노입자 질량에 대하여 3 중량%의 삼중 코어쉘 나노입자를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 수행하여 태양전지를 제조하였다.
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 3, except that 3 weight% of triple core shell nanoparticles were added to the mass of the zinc oxide nanoparticles in the
<실험예 1> <Experimental Example 1>
상기 실시예 1에서 제조된 삼중 코어쉘 나노입자를 투과전자현미경(TEM)을 통해 측정한 사진을 도 1(a)에 나타내었고, 이를 통해 Ag-SiO2-ZnO 삼중 코어쉘 입자의 구조를 확인할 수 있다. 또한 도 1(b)는 삼중 코어쉘 나노입자를 투과전자현미경-에너지분산형 X선 분석법(TEM-EDX)를 사용해서 관찰한 것으로서, Ag, SiO2, ZnO의 존재를 확인할 수 있다.
FIG. 1 (a) shows a photograph of the triple-core-shell nanoparticles prepared in Example 1 through a transmission electron microscope (TEM) and shows the structure of the Ag-SiO 2 -ZnO triple core shell particle . FIG. 1 (b) shows the presence of Ag, SiO 2 , and ZnO as observed by transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray analysis (TEM-EDX) of the triple core shell nanoparticles.
또한 도 2는 실시예 1 및 2에서 제조된 삼중 코어쉘 나노입자를 투과전자현미경을 통해 측정한 사진으로, 상기 실시예 1의 나노입자의 직경은 60 내지 65 nm이고, 실시예 2의 나노입자의 직경은 35 내지 45 nm인 것을 알 수 있다.FIG. 2 is a photograph of the triple core shell nanoparticles prepared in Examples 1 and 2 through a transmission electron microscope. The nanoparticles of Example 1 had a diameter of 60 to 65 nm and the nanoparticles of Example 2 Is 35 to 45 nm.
상기 도 2에서 알 수 있듯이, 상기 유전체 쉘의 두께 조절을 통한 삼중 코어쉘 나노입자의 크기 조절이 가능하며, 본 발명에 따른 삼중 코어쉘 나노입자의 직경은 30 내지 70nm의 크기를 갖는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 2, the size of the triple-core-shell nanoparticles can be controlled by controlling the thickness of the dielectric shell, and the diameter of the triple-core-shell nanoparticles according to the present invention is 30 to 70 nm have.
한편, 도 3은 삼중 코어쉘이 아닌 금속 나노입자 및 금속 나노입자-유전체 이중 코어쉘을 투과전자현미경을 통해 관찰한 사진으로, 도 3(a)는 Au 나노입자, 도 3(b)는 Au-SiO2 나노입자의 사진을 나타내었으며, 이중 코어쉘의 구조를 관찰할 수 있다.
FIG. 3 is a photograph of a metal nanoparticle and a metal nanoparticle-dielectric double core shell, not a triple core shell, observed through a transmission electron microscope. FIG. 3 (a) -SiO 2 A photograph of the nanoparticles is shown, and the structure of the double core shell can be observed.
또한 상기 실시예 3 및 비교예 2 내지 3에서 제조된 태양전지 중 전자수송층의 모폴로지(morpholgy)는 주사전자현미경(SEM)을 통하여 관찰하였으며, 도 4에 나타내었다. 상기 도 4에 나타낸 바와 같이, ITO 표면상에서 균일한 표면의 전자수송층을 확인할 수 있다.
In addition, the morphology of the electron transport layer in the solar cell manufactured in Example 3 and Comparative Examples 2 to 3 was observed through a scanning electron microscope (SEM) and is shown in FIG. As shown in FIG. 4, an electron transport layer having a uniform surface can be identified on the ITO surface.
<실험예 3> <Experimental Example 3>
태양전지의 전자수송층의 입자 구조에 따른 흡광도를 평가하기 위해, 상기 실시예 3 및 비교예 3에서 제조된 태양전지의 자외선-가시광선(ultraviolet-visible, UV-Vis) 분광기를 사용하여 흡광도를 측정하였고, 도 5에 나타내었다. In order to evaluate the absorbance according to the particle structure of the electron transport layer of the solar cell, the absorbance was measured using an ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrophotometer of the solar cell prepared in Example 3 and Comparative Example 3 And is shown in Fig.
상기 도 5에 나타낸 바와 같이, 삼중 코어쉘 입자를 전자수송층으로 사용한 실시예 3의 경우, 이중 코어쉘 입자를 전자수송층으로 사용한 비교예 3의 태양전지보다 더 높은 흡광도를 나타내었다.As shown in Fig. 5, in Example 3 using triple core shell particles as an electron transporting layer, the absorbance was higher than that of the solar cell of Comparative Example 3 in which the double core shell particles were used as the electron transporting layer.
상기 도 5를 통해, 산화아연 반도체 쉘이 포함된 삼중 코어쉘 입자를 전자 전달층으로 적용함으로써, 태양전지의 광흡수의 증가 및 이로 인한 광전류의 향상을 예측할 수 있다.
5, by applying the triple-core shell particle including the zinc oxide semiconductor shell as the electron transport layer, it is possible to predict the increase of the light absorption of the solar cell and the improvement of the photocurrent due to the increase.
<실험예 4> <Experimental Example 4>
본 발명에 따른 태양전지의 광전변환효율을 확인하기 위하여, 상기 실시예 3 내지 5 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 태양전지를 솔라 시뮬레이터(solar simulator)를 사용하여 100 mW/cm-2의 강도의 AM 1.5 조건 하에서 효율을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 실시예 3 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 태양전지의 전류밀도-전압 곡선(J-V curves)을 도 6(a)에 나타내었다.
In order to confirm the photoelectric conversion efficiency of the solar cell according to the present invention, the solar cells prepared in Examples 3 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were irradiated with a power of 100 mW / cm -2 using a solar simulator The efficiency was measured under the condition of AM 1.5 of Table 1. The results are shown in Table 1. The current density-voltage curves (JV curves) of the solar cells manufactured in Examples 3 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Fig. 6 (a).
태양전지
Solar cell
나노입자
Nanoparticle
(Voc)[V]Open-circuit voltage
(V oc ) [V]
(Jsc)[mA/cm2]Short circuit current density
(J sc ) [mA / cm 2 ]
(FF)[%]Fill factor
(FF) [%]
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 삼중 코어쉘 나노입자를 포함하지 않은 비교예 1 내지 3의 태양전지는 3% 대의 광전변환효율을 나타내었다. As shown in Table 1, the solar cells of Comparative Examples 1 to 3, which did not contain the triple core shell nanoparticles, exhibited a photoelectric conversion efficiency of about 3%.
또한 삼중 코어쉘 나노입자의 함량을 달리하여(0.5, 1, 3 중량%) 전자수송층을 형성한 실시예 3 내지 5의 태양전지는 향상된 단략 전류밀도(Jsc)로 인하여 4 %대의 높은 광전변환효율을 나타내었으나, 삼중 코어쉘 나노입자 함량이 3 중량%인 비교예 4의 태양전지는 3.89%의 효율을 보였다. In addition, by varying the amount of the triple core-shell nanoparticles (0.5, 1 and 3% by weight) of solar cells by forming an electron transport layer in Example 3-5 is increased danryak current density (J sc) in due 4% high photoelectric conversion Efficiency. However, the solar cell of Comparative Example 4 having a triple-core-shell nanoparticle content of 3 wt% showed an efficiency of 3.89%.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 삼중 코어쉘을 포함함으로써 향상된 단략전류밀도 및 광전변환효율을 얻는 것을 알 수 있으며, 이때 삼중 코어쉘 나노입자 함량은 0.5 내지 2 중량 %를 첨가하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. As shown in Table 1 above, it can be seen that an improved general current density and photoelectric conversion efficiency are obtained by including the triple core shell, and it is understood that the content of the triple core shell nanoparticles is preferably 0.5 to 2 wt% have.
삼중 코어쉘 나노입자의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 표면 공명효과의 저하 또는 표면 거칠기의 증가로 인하여 태양전지의 효율이 저하되며, 이는 비교예 4를 통해 알 수 있다.
When the content of the triple core shell nanoparticles is out of the above range, the efficiency of the solar cell is lowered due to the decrease of the surface resonance effect or the increase of the surface roughness.
또한 비교예 1 내지 3 및 실시예 3 내지 5에서 제조한 태양전지의 외부 양자 효율(external quantum efficiecy, EQE) 곡선을 도 6(b)에 나타내었으며, 실시예 3 내지 5의 태양전지가 비교예 1 내지 3의 태양전지보다 높은 외부광자효율을 갖는 것을 확인할 수 있다.
The external quantum efficiecy (EQE) curves of the solar cells prepared in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 3 to 5 are shown in Fig. 6 (b), and the solar cells of Examples 3 to 5 are shown in Comparative Examples It can be confirmed that the solar cell has higher external photon efficiency than the solar cell of 1 to 3.
이를 통해, 삼중 코어쉘을 포함한 전자수송층으로 인하여 단략전류밀도가 향상되는 것을 알 수 있고, 반도체 쉘을 플라즈몬 입자에 형성함으로써, 금속나노입자의 표면 플라즈몬 공명(SPR) 효과의 저하 없이 전하수송능이 증진되어, 결과적으로 태양전지의 높은 광전변환효율을 얻는 것을 알 수 있다.
As a result, it can be seen that the electron current transporting layer including the triple core shell improves the current density. By forming the semiconductor shell on the plasmon particle, the charge transport ability of the metal nanoparticles can be improved without reducing the surface plasmon resonance (SPR) As a result, it can be seen that a high photoelectric conversion efficiency of the solar cell is obtained.
Claims (22)
상기 금속 나노입자를 둘러싸는 유전체 쉘(shell); 및
상기 유전체 쉘을 둘러싸는 반도체 쉘;을 포함하는 삼중 코어쉘 나노입자.
Metal nanoparticle cores;
A dielectric shell surrounding the metal nanoparticles; And
And a semiconductor shell surrounding the dielectric shell.
The method of claim 1, wherein the metal nanoparticles are at least one selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt) Containing triple core shell nanoparticles.
The method of claim 1, wherein the dielectric is selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, strontium oxide, lanthanum oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, Mo) oxide, tungsten (W) oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, scandium oxide, (SrTi) oxide, wherein the triple-core-shell nanoparticle is one or more kinds of dielectric oxides.
The semiconductor according to claim 1, wherein the semiconductor is at least one semiconductor oxide selected from the group consisting of zinc (Zn) oxide, gallium (Ga) oxide, indium (In) oxide, tin (Sn) oxide, and titanium ≪ / RTI >
The triple core shell nanoparticle according to claim 1, wherein the metal nanoparticles are silver nanoparticles, the dielectric shell is a silicon oxide shell, and the semiconductor shell is zinc oxide.
The triple core shell nanoparticle according to claim 1, wherein the size of the triple core shell particle is 30 to 70 nm.
상기 단계 1의 금속 나노입자 코어 표면에 유전체 쉘을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 금속-유전체 코어쉘 표면에 반도체 쉘을 형성하는 단계(단계 3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 코어쉘 나노입자의 제조방법.
Preparing metal core nanoparticles (step 1);
Forming a dielectric shell on the surface of the metal nanoparticle core of step 1 (step 2); And
And forming a semiconductor shell on the metal-dielectric core shell surface of step 2 (step 3).
The method of claim 7, wherein the metal nanoparticles of step 1 are formed from one metal precursor selected from the group consisting of gold, silver, copper and aluminum, platinum, palladium, nickel and iron. A method for producing shell nanoparticles.
The method of claim 8, wherein the precursor is AgBF 4, AgCF 3 SO 3, AgClO 4, AgNO 2, AgNO 3, Ag (CH 3 COO), AgPF 6 and Ag (CF 3 COO) 1 selected from the group consisting of Wherein the core-shell nanoparticles are seeds.
8. The method of claim 7, wherein the dielectric of step ( 2 ) is silicon oxide (SiO2).
The method of claim 10, wherein the silicon oxide precursor is selected from the group consisting of tetramethylorthosilicate, tetraacetoxysilane, tetraethylorthosilicate, tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, phenyl Wherein the triethoxysilane is one selected from the group consisting of trimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyl acetoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and ethyltriethoxysilane.
8. The method of claim 7, wherein in step 3, the semiconductor is at least one semiconductor oxide selected from the group consisting of zinc oxide, gallium oxide, indium oxide, tin oxide, and titanium oxide. Way.
13. The method of claim 12, wherein the precursor of zinc oxide is selected from the group consisting of zinc citrate dihydrate, zinc acetate, zinc acetate dihydrate, zinc acetylacetonate hydrate, Zinc acrylate, Zinc chloride, Zinc fluoride, Zinc diethyldithiocarbamate, Zinc dimethyldithiocarbamate, zinc fl uoride, zinc fluoride, Zinc fluoride hydrate, Zinc hexafluoroacetylacetonate dihydrate, Zinc methacrylate, Zinc nitrate hexahydrate, Zinc nitrate hydrate (Zinc nitrate hydrate), Zinc nitrate hydrate ) And zinc perchlorate hexahydrate Zirconium hexahydrate, and zinc perchlorate hexahydrate. 2. The method of claim 1,
상기 전자수송층은 제 1항의 삼중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
Board; cathode; An electron transport layer; A photoactive layer; A hole transport layer; And a positive electrode,
Wherein the electron transporting layer comprises the triple-core-shell nanoparticles and the semiconductor oxide nanoparticles of claim 1.
15. The method of claim 14, wherein the semiconductor oxide nanoparticles are formed from one or more semiconductor oxides selected from the group consisting of zinc oxide, gallium oxide, indium oxide, tin oxide, and titanium oxide.
3중 코어쉘 나노입자 및 반도체 산화물 나노입자를 포함하는 전자수송층을 형성하는 단계(단계 2);
광활성층을 형성하는 단계 (단계 3);
정공수송층을 형성하는 단계 (단계 4); 및
양극층을 형성하는 단계 (단계 5);를 포함하는 태양전지의 제조방법.
Forming a cathode layer on the substrate (Step 1);
A step (step 2) of forming an electron transporting layer containing triple core shell nanoparticles and semiconductor oxide nanoparticles;
Forming a photoactive layer (step 3);
Forming a hole transporting layer (step 4); And
And forming a positive electrode layer (Step 5).
상기 단계 2의 전자수송층은
삼중 코어쉘 나노입자를 제조하는 단계 (단계 A);
반도체 산화물 나노입자를 제조하는 단계 (단계 B);
삼중 코어쉘 입자 및 반도체 나노입자의 혼합 용액을 제조하는 단계 (단계 C); 및
음극층 상부에 상기 단계 C의 혼합용액을 코팅하는 단계 (단계 D);를 포함하는 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The electron transport layer of step 2
Preparing triple core shell nanoparticles (step A);
Producing semiconductor oxide nanoparticles (step B);
Preparing a mixed solution of triple core shell particles and semiconductor nanoparticles (step C); And
And coating the mixed solution of the step C on the cathode layer (step D).
18. The method of manufacturing a solar cell according to claim 17, wherein the mixed solution in step C is prepared by adding 0.5 to 2% by weight of triple-core-shell nanoparticles to the mass of semiconductor oxide nanoparticles.
15. The method of claim 14, wherein the cathode layer is tin-doped indium oxide (ITO: tin-doped indium oxide ), tin fluorine-doped oxide (FTO, fluorine-doped tin oxide ), ZnO-Ga 2 O 3, ZnO-Al 2 O 3 , and SnO 2 -Sb 2 O 3 .
15. The method of claim 14, wherein the photoactive layer is selected from the group consisting of [6,6] -phenyl-C60 butyric acid methyl ester (PCBM), poly [2-methoxy-5- (2'-ethylhexyloxy) PPV), poly (3-hexylthiophene (P3HT) and poly [N-9 "-hepta-decanyl-2,7-carbazole- , 1 ', 3'-benzothiadiazole)] (PCDTBT).
15. The method of claim 14 wherein the hole transport layer is a molybdenum trioxide (MoO 3), chromium oxide (CrO X ), Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), and nickel oxide (NiO).
15. The method of manufacturing a solar cell according to claim 14, wherein the anode layer is one selected from the group consisting of silver (Ag), gold (Au), and nickel (Ni)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140142446A KR101648846B1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Preparation of Triple layered core shell nano particles and a sollar cell comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140142446A KR101648846B1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Preparation of Triple layered core shell nano particles and a sollar cell comprising the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160047022A true KR20160047022A (en) | 2016-05-02 |
KR101648846B1 KR101648846B1 (en) | 2016-08-18 |
Family
ID=56021369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140142446A KR101648846B1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Preparation of Triple layered core shell nano particles and a sollar cell comprising the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101648846B1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107768658A (en) * | 2017-11-16 | 2018-03-06 | 中南大学 | A kind of composite cathode material for lithium ion cell and preparation method thereof |
CN109243841A (en) * | 2018-10-08 | 2019-01-18 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | A kind of oxide coated by zinc nickel oxide ball and preparation method thereof for supercapacitor |
KR20200133418A (en) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 강원대학교산학협력단 | NiO NANOPARTICLES WITH ENHANCED DEFECT AND METHOD FOR PREPARING THE SAME |
CN112736203A (en) * | 2021-01-27 | 2021-04-30 | 首都师范大学 | Organic solar cell and preparation method thereof |
US11177512B2 (en) | 2016-12-15 | 2021-11-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Barium-doped composite electrode materials for fluoride-ion electrochemical cells |
US11228026B2 (en) | 2018-06-20 | 2022-01-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Two phase shell formation on metal nanostructures |
US11251420B2 (en) | 2016-12-15 | 2022-02-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Composite electrode materials for fluoride-ion electrochemical cells |
CN114335365A (en) * | 2020-11-18 | 2022-04-12 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Core-shell material for electron transmission, preparation method thereof and electroluminescent device |
US11581582B2 (en) | 2015-08-04 | 2023-02-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Liquid-type room-temperature fluoride ion batteries |
US11749797B2 (en) | 2016-12-15 | 2023-09-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Nanostructural designs for electrode materials of fluoride ion batteries |
CN114335365B (en) * | 2020-11-18 | 2024-04-19 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Core-shell material for electron transport, preparation method thereof and electroluminescent device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140066804A (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-02 | 한국기계연구원 | A core-shell nano particles and a sollar cell comprising the same |
-
2014
- 2014-10-21 KR KR1020140142446A patent/KR101648846B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140066804A (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-02 | 한국기계연구원 | A core-shell nano particles and a sollar cell comprising the same |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
X. Zhang et al., Nanoscale, 2013, 5, 3359-3366.* * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11581582B2 (en) | 2015-08-04 | 2023-02-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Liquid-type room-temperature fluoride ion batteries |
US11251420B2 (en) | 2016-12-15 | 2022-02-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Composite electrode materials for fluoride-ion electrochemical cells |
US11881581B2 (en) | 2016-12-15 | 2024-01-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Composite electrode materials for fluoride-ion electrochemical cells |
US11749797B2 (en) | 2016-12-15 | 2023-09-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Nanostructural designs for electrode materials of fluoride ion batteries |
US11177512B2 (en) | 2016-12-15 | 2021-11-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Barium-doped composite electrode materials for fluoride-ion electrochemical cells |
CN107768658B (en) * | 2017-11-16 | 2020-03-06 | 中南大学 | Lithium ion battery composite negative electrode material and preparation method thereof |
CN107768658A (en) * | 2017-11-16 | 2018-03-06 | 中南大学 | A kind of composite cathode material for lithium ion cell and preparation method thereof |
US11228026B2 (en) | 2018-06-20 | 2022-01-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Two phase shell formation on metal nanostructures |
CN109243841A (en) * | 2018-10-08 | 2019-01-18 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | A kind of oxide coated by zinc nickel oxide ball and preparation method thereof for supercapacitor |
KR20200133418A (en) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 강원대학교산학협력단 | NiO NANOPARTICLES WITH ENHANCED DEFECT AND METHOD FOR PREPARING THE SAME |
CN114335365A (en) * | 2020-11-18 | 2022-04-12 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Core-shell material for electron transmission, preparation method thereof and electroluminescent device |
CN114335365B (en) * | 2020-11-18 | 2024-04-19 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Core-shell material for electron transport, preparation method thereof and electroluminescent device |
CN112736203A (en) * | 2021-01-27 | 2021-04-30 | 首都师范大学 | Organic solar cell and preparation method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101648846B1 (en) | 2016-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101648846B1 (en) | Preparation of Triple layered core shell nano particles and a sollar cell comprising the same | |
Luo et al. | Progress in perovskite solar cells based on ZnO nanostructures | |
Mahmood et al. | Current status of electron transport layers in perovskite solar cells: materials and properties | |
Wu et al. | Recent progress in hybrid perovskite solar cells based on n-type materials | |
Arumugam et al. | Inorganic hole transport layers in inverted perovskite solar cells: A review | |
Yang et al. | Recent progress in electron transport layers for efficient perovskite solar cells | |
He et al. | Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure | |
Myagmarsereejid et al. | Doping strategies in Sb2S3 thin films for solar cells | |
Yang et al. | Tin oxide (SnO2) as effective electron selective layer material in hybrid organic–inorganic metal halide perovskite solar cells | |
Chen et al. | Improved efficiency of perovskite solar cells based on Ni-doped ZnO nanorod arrays and Li salt-doped P3HT layer for charge collection | |
CN103050627B (en) | A kind of organic solar batteries and preparation method thereof | |
Wang et al. | Influence of compact TiO2 layer on the photovoltaic characteristics of the organometal halide perovskite-based solar cells | |
KR101679965B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR101389381B1 (en) | organic-inorganic hybrid tandem multijuntion photovoltaics having an improved lifetime and preparing method for thereof | |
CN109980097A (en) | A kind of preparation method of film and QLED device | |
Wang et al. | Energy level and thickness control on PEDOT: PSS layer for efficient planar heterojunction perovskite cells | |
KR101559098B1 (en) | Core-shell type nanocomposites included fullerene particle using barrier layer of hole transport layer and preparation method thereof, and solar cell comprising the same | |
CN107359243A (en) | A kind of tertiary blending organic polymer solar cell device | |
Chan et al. | High-performance perovskite solar cells based on low-temperature processed electron extraction layer | |
CN106256029A (en) | Organic solar batteries and manufacture method thereof | |
Aftab et al. | Quantum junction solar cells: Development and prospects | |
Mwankemwa et al. | Effects of vertically aligned ZnO nanorods surface morphology on the ambient-atmosphere fabricated organic solar cells | |
CN110459681A (en) | Polymer solar battery and preparation method thereof based on the amine-modified zinc oxide electron-transport layer building flexible structure of polyethyleneimine | |
KR101639608B1 (en) | Electron transport layer of having metal oxide nanoparticles and metal oxide nanorods, and polymer solar cells comprising the same | |
KR101495764B1 (en) | Inverted organic solar cell containing quantum dot single layer in electron transfer layer and method for fabricating the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |