KR20210080574A - 니켈 산화물 졸-겔 잉크 - Google Patents

니켈 산화물 졸-겔 잉크 Download PDF

Info

Publication number
KR20210080574A
KR20210080574A KR1020217018591A KR20217018591A KR20210080574A KR 20210080574 A KR20210080574 A KR 20210080574A KR 1020217018591 A KR1020217018591 A KR 1020217018591A KR 20217018591 A KR20217018591 A KR 20217018591A KR 20210080574 A KR20210080574 A KR 20210080574A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel
acetate
nio
metal
nitrate
Prior art date
Application number
KR1020217018591A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 디. 어윈
에린 사네히라
Original Assignee
헌트 페로브스카이트 테크놀로지스, 엘.엘.씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헌트 페로브스카이트 테크놀로지스, 엘.엘.씨. filed Critical 헌트 페로브스카이트 테크놀로지스, 엘.엘.씨.
Publication of KR20210080574A publication Critical patent/KR20210080574A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23—Oxides
    • C03C17/25—Oxides by deposition from the liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1254—Sol or sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1291—Process of deposition of the inorganic material by heating of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/217—FeOx, CoOx, NiOx
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/113—Deposition methods from solutions or suspensions by sol-gel processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment
    • 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
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Ni(NO3)2·nH2O (여기서 n은 0, 4, 6 또는 9임), 적어도 하나의 금속 아세테이트, 및 디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매 조합을 포함하는, 니켈 산화물 층의 제조에 사용하기 위한 조성물.

Description

니켈 산화물 졸-겔 잉크
본 출원은 2018년 11월 21일 출원되고 발명의 명칭이 "Nickel Oxide Sol-Gel Ink"인 미국 가특허 출원 번호 62/770,389를 우선권 주장한다.
<기술분야>
특정 실시양태는 일반적으로 광기전 및 광전자 장치에 사용하기 위한 조성물, 또한 보다 특별하게는 광기전, 전자, 광전자, 및 기계 장치에서 박막 층으로서 사용하기 위한 니켈 산화물 전구체 잉크 조성물에 관한 것이다.
광기전 (PV) 및 광전자 장치는 다층 구조를 포함한다. PV 장치에서 다중 층 중에서 니켈 산화물 박막에 대한 종래의 전구체 잉크 배합물은 불완전한 표면 커버리지, 불량한 표면 모폴리지(morphology) 및 바람직하지 않은 광전자 특성을 제공하였다. 페로브스카이트 광기전기(photovoltaics)에서, 불완전한 표면 커버리지는 증가된 비-방사성 재조합 및 감소된 개회로 전압을 초래할 수 있다. 불량한 표면 모폴리지는 페로브스카이트 필름 성장 및 품질에 불리하게 영향을 줄 수 있다.
니켈 산화물은 PV 및 광전자 장치에서 정공-수송 및/또는 전자-차단 층으로서 제공된다고 공지되었다. 니켈 산화물 전구체 잉크의 이전의 입증은 종종 불완전한 표면 커버리지, 불량한 필름 모폴리지, 및/또는 바람직하지 않은 광전자 특성을 나타내었다.
요약
기존 용액에서의 상기 문제를 해결하기 위해, 니켈 산화물 (NiO) 전구체 잉크가 개시된다.
일부 실시양태에 따라, 니켈 산화물 층의 제조에 사용하기 위한 조성물은 니켈 니트레이트 (Ni(NO3)2·nH2O, 여기서 n은 0, 4, 6 또는 9임), 적어도 하나의 금속 아세테이트; 및 디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매 조합을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 하기의 군으로부터 선택된다: 니켈 아세테이트 사수화물, 구리 아세테이트 일수화물, 및 이들의 조합.
특정 실시양태에서, 용매 조합은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 용매 조합은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 물 및 아세틸아세톤을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 니켈 아세테이트 사수화물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 구리 아세테이트 일수화물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 니켈 아세테이트 사수화물 및 구리 아세테이트 일수화물을 포함한다.
일부 실시양태에 따라, 니켈 산화물 전구체 잉크의 제조 방법은 하기를 포함한다: 먼저, 디올 및 알콜 아민을 포함하는 용매를 제조한다. 다음으로, 니켈 니트레이트를 용매 중에 첨가하여 니켈 니트레이트 함유 용액을 형성한다. 다음으로, 적어도 하나의 금속 아세테이트를 니켈 니트레이트 함유 용액 중에 첨가하여 니켈 니트레이트 및 금속 아세테이트 함유 용액을 형성한다. 다음으로, 물을 니켈 니트레이트 및 금속 아세테이트 함유 용액 중에 첨가하여 니켈 산화물 전구체 혼합물을 형성한다. 다음으로, 니켈 산화물 전구체 혼합물을 60 내지 75℃로 가열한다. 마지막으로, 니켈 산화물 전구체 혼합물을 냉각시켜 니켈 산화물 전구체 잉크를 형성한다.
특정 실시양태에서, 니켈 니트레이트는 Ni(NO3)2·nH2O이고, n은 0, 4, 6 또는 9이다.
특정 실시양태에서, 금속 아세테이트는 Ni(CH3CO2)2·xH2O이고, x는 0, 2 또는 4이다.
특정 실시양태에서, 니켈 니트레이트는 Ni(NO3)2·6H2O이고, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 Ni(CH3CO2)2·4H2O이다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 Ni(CH3CO2)2·xH2O 및 Cu(CH3CO2)2·bH2O를 포함하며, 여기서 x는 0, 2 또는 4이고, b는 0 또는 1이다.
특정 실시양태에서, 니켈 니트레이트는 Ni(NO3)2·6H2O이고, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 Ni(CH3CO2)2·4H2O 및 Cu(CH3CO2)2·1H2O를 포함한다.
특정 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 혼합물은 0.7 M 내지 0.8 M의 Ni(NO3)2·6H2O의 농도 및 50 mM 내지 110 mM의 Ni(CH3CO2)2·4H2O의 농도를 갖는다.
특정 실시양태에서, Ni(NO3)2·6H2O의 농도는 0.72 M이고, Ni(CH3CO2)2·4H2O의 농도는 103 mM이다.
특정 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 혼합물은 0.7 M 내지 0.8 M의 Ni(NO3)2·6H2O의 농도, 50 mM 내지 110 mM의 Ni(CH3CO2)2·4H2O의 농도, 및 20 mM 내지 41.3 mM의 Cu(CH3CO2)2·1H2O의 농도를 갖는다.
특정 실시양태에서, 용매는 에틸렌 글리콜 및 에탄올아민을 포함한다.
특정 실시양태에서, 용매는 에틸렌 글리콜 및 에탄올아민을 포함하고; 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물은 각각 12:1.46:1의 부피비를 갖는다.
특정 실시양태에서, 방법은 5 ppm 미만 물 및 5 ppm 미만 산소를 갖는 불활성 분위기 하에 수행된다.
일부 실시양태에 따라, 니켈 산화물 층의 침착 방법은 하기를 포함한다: 먼저, 기판을 제조한다. 다음으로, 니켈 산화물 전구체 잉크를 기판 상으로 침착시킨다. 니켈 산화물 전구체 잉크는 디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매, Ni(NO3)2·6H2O, 및 Ni(CH3CO2)2·4H2O 및 Cu(CH3CO2)2·1H2O로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 아세테이트를 포함한다. 다음으로, 니켈 산화물 전구체 잉크를 250℃ 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 6시간 동안 어닐링한다. 마지막으로, 니켈 산화물 전구체 잉크를 냉각시켜 니켈 산화물 층을 형성한다.
특정 실시양태에서, 방법은 기판 상으로의 니켈 산화물 전구체 잉크의 침착 전에 니켈 산화물 전구체 잉크를 여과하는 것을 추가로 포함한다.
특정 실시양태에서, 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 기판은 유리, p-도핑된 규소, n-도핑된 규소, 사파이어, 산화마그네슘, 운모, 중합체, 세라믹, 직물, 목재, 건벽, 금속, 또는 이들의 조합, 및 인듐-도핑된 주석 산화물 (ITO), 플루오린-도핑된 주석 산화물 (FTO), 카드뮴 산화물 (CdO), 아연 인듐 주석 산화물 (ZITO), 알루미늄 아연 산화물 (AZO), 알루미늄 (Al), 금 (Au), 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 티타늄 (Ti), 철 (Fe), 크로뮴 (Cr), 구리 (Cu), 은 (Ag), 니켈 (Ni), 텅스텐 (W), 몰리브데넘 (Mo), 탄소 동소체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 코팅된 상기 물질 중 임의의 것으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 방법은 습도 10% 내지 50% 및 온도 20℃ 내지 60℃를 갖는 환경 하에 수행된다.
특정 실시양태에서, 어닐링은 310℃의 온도에서 2시간의 기간 동안 수행된다.
특정 실시양태에 따라, 니켈 산화물 층의 제조에 사용하기 위한 조성물은 적어도 하나의 금속 니트레이트, 적어도 하나의 금속 아세테이트, 및 디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매 조합을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 니트레이트는 구리 니트레이트를 포함하고, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 니켈 아세테이트를 포함하고; 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 니트레이트는 니켈 니트레이트를 포함하고, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 구리 아세테이트를 포함하고, 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 니트레이트는 니켈 니트레이트를 포함하고, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 니켈 아세테이트를 포함하고, 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 금속 니트레이트는 니켈 니트레이트를 포함하고, 적어도 하나의 금속 아세테이트는 니켈 아세테이트 및 구리 아세테이트를 포함하고, 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함한다.
본원에 개시된 니켈 산화물 전구체 잉크는 용액 기재의 잉크를 통해 또는 물리적 침착 방법, 예컨대 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 및 슬롯-다이 코팅을 통해 침착될 수 있다. 본원에 개시된 니켈 산화물 전구체 잉크는 또한 잉크 배합 및 부가적 엔지니어링을 통해 조율성을 제공한다. 본원에 개시된 용액 기재의 니켈 산화물 전구체 잉크는 고-처리량, 저-비용 침착 기술을 가능하게 한다. 추가로, 본원에 개시된 니켈 산화물 전구체 잉크로부터 제조된 층/필름의 투명성 증가는 기생(parasitic) 흡수를 감소시키고 단락 전류를 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 보다 높은 에너지 광자의 흡수를 증가시키는 것은 UV-유도된 열화에 대한 여과로서 사용될 수 있다. 본원에 개시된 니켈 산화물 전구체 잉크의 배합물은 상이한 응용을 위한 임의성을 제공한다.
본 개시내용의 특징 및 이점은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 많은 변화가 이루어질 수 있지만, 이러한 변화도 본 발명의 취지 내에 있는 것이다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 예시적 PV 장치의 구성요소를 예시하는 예시 다이어그램이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 예시적 PV 장치의 구성요소를 예시하는 또 다른 예시 다이어그램이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 예시적 PV 장치의 구성요소를 예시하는 양식화된 다이어그램이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 예시적 PV 장치의 구성요소를 예시하는 또 다른 양식화된 다이어그램이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 예시적 PV 장치의 구성요소를 예시하는 또 다른 양식화된 다이어그램이다.
도 6은 선행 기술로부터의 예시 NiO 층의 SEM (주사 전자 현미경) 사진을 예시한다.
도 7a는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 20,000X 배율로 얻은, 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 7b는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 50,000X 배율로 얻은, 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 7c는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 200,000X 배율로 얻은, 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 8a는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 5,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 8b는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 20,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 8c는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 50,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 8d는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 200,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 8e는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 150,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 9a는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 20,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 9b는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 50,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 9c는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 150,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 10a는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 20,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 10b는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 50,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 10c는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 150,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 11a는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 20,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 11b는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 50,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 11c는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른, 150,000X 배율로 얻은, 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다.
도 12는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 NiO 및 NiO 층 상의 페로브스카이트 층의 UV-가시광 흡수율 다이어그램이다.
도 13은 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 NiO 층 상의 페로브스카이트 층의 광발광 다이어그램이다.
도 14는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 NiO 층의 푸리에(Fourier)-변환 적외선 분광법이다.
도 15는 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 NiO 층을 포함하는 예시 필름 스택이다.
도 16은 본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 NiO 층을 포함하는 또 다른 예시 필름 스택이다.
바람직한 실시양태의 상세한 설명
본 개시내용은 일반적으로 박막 층 형성을 위한 물질, 물질을 제조하고 박막 층에 적용하는 방법, 및 단락 전류 및 개회로 전압을 증가시키고, 기생 흡수를 감소시키는 데 있어서의, 광학 장치, 전자 장치, 기계 장치, 및 광기전 전지에서 박막 층을 사용하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 니켈 산화물 (NiO) 전구체 잉크 조성물의 형성, 뿐만 아니라 이러한 물질 조성물의 장치, 사용 방법, 및 제조에 관한 것이다.
본 개시내용의 NiO 전구체 잉크는 니켈 니트레이트 및/또는 니켈 아세테이트를 포함하고, 디올, 물, 및 알콜-아민을 포함하는 용매 혼합물 중에 용해된 금속 니트레이트 또는 금속 아세테이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 디올, 물, 및 알콜을 포함하는 용매 혼합물 중에 용해된 니켈 니트레이트 및 하나 이상의 금속 아세테이트를 포함한다. 다른 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는, 디올, 물, 및 알콜-아민을 포함하는 용매 혼합물 중에 용해된, 니켈 니트레이트를 포함하지 않고, 니켈 아세테이트 및 하나 이상의 금속 니트레이트를 포함한다. NiO 전구체 잉크 층이 기판 상으로 침착된 후, 층 및/또는 필름을 가열하고 어닐링하여, 본 개시내용에 개시된 NiO 전구체 잉크에 의해 형성된 니켈 산화물 박층/필름을 수득하게 하는 연소 반응을 일으킬 수 있다. 수득된 니켈 산화물 박층/필름은 광기전 장치에서 효과적인 정공-수송 층으로서 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 NiO 전구체 잉크는 본원에 기재된 바와 같은 다른 금속을 포함할 수 있다. 이들 금속은 생성된 니켈 산화물 박막에서 도판트로서 작용할 수 있고, 이는 NiO 전구체 잉크 중에 포함된 금속 도판트(들)에 따라 정공-수송 또는 전자-수송 니켈 산화물 박막을 형성한다.
NiO 전구체 잉크를 제조하기 위한 화합물의 예는 무수 니켈 니트레이트, 니켈 니트레이트 육수화물, 니켈 니트레이트 구수화물, 니켈 니트레이트 사수화물, 니켈 니트레이트 이수화물, 및 니켈 니트레이트의 임의의 유도체 수화물, 및 무수 니켈 아세테이트, 니켈 아세테이트 이수화물, 니켈 아세테이트 사수화물, 및 무수 구리 니트레이트, 구리 니트레이트 일수화물, 구리 니트레이트 1.5수화물, 구리 니트레이트 2.5수화물, 구리 니트레이트 삼수화물, 구리 니트레이트 육수화물, 및 구리 니트레이트의 임의의 유도체 수화물, 및 무수 구리 아세테이트, 구리 아세테이트 일수화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 개시내용의 NiO 전구체 잉크는 알콜-아민 첨가제와 함께 디올 용매 중의 니켈 니트레이트 (Ni(NO3)2), 금속 아세테이트, 및 물의 혼합물을 사용하여 배합될 수 있다. 특정 실시양태에서, 금속 아세테이트는 니켈 아세테이트 (Ni(CH3CO2)2) 또는 구리 아세테이트 (Cu(CH3CO2)2) 중 하나 이상일 수 있고, 아민, 디아민, 및 아세틸아세톤 (및 그의 유도체) 또한 NiO 전구체 잉크 중에 포함될 수 있다. NiO 전구체 잉크의 형성 실시양태에 대한 조성 및 방법은 본원에서 추가로 기재된다. NiO 전구체 잉크가 배합된 후, 이를 침착시키고 어닐링하여 NiO 박막을 형성할 수 있다. 생성된 NiO 박막은 p형 반도체일 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 광기전기 (PV), 전계 효과 트랜지스터 (FET), 발광 다이오드 (LED), 전하 커플링 장치 (CCDs), 포토다이오드, x선 검출기, 및 상보적 금속-산화물-반도체 (CMOS)를 포함하나 이에 제한되지는 않는 다양한 전자 장치에서 NiO 박막을 형성하기 위해 적용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 잉크는 에틸렌 글리콜 용매 중의 니켈 니트레이트, 니켈 아세테이트, 물, 및 에탄올 아민의 혼합물로 배합될 수 있다. 다른 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 잉크는 에틸렌 글리콜 용매 중의 니켈 니트레이트, 니켈 아세테이트, 물, 에탄올 아민, 및 아세틸아세톤의 혼합물로 배합될 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 잉크는 에틸렌 글리콜 용매 중의 니켈 니트레이트, 구리 아세테이트, 물, 및 에탄올 아민의 혼합물로 배합될 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 잉크는 에틸렌 글리콜 용매 중의 니켈 니트레이트, 구리 아세테이트, 물, 에탄올 아민, 및 아세틸아세톤의 혼합물로 배합될 수 있다. 다른 실시양태에서, 니켈 산화물 전구체 잉크는 에틸렌 글리콜 용매 중의 니켈 니트레이트, 화학식 M(CH3CO2)y를 갖는 금속 아세테이트, 물, 및 에탄올 아민의 혼합물로 배합될 수 있으며, 여기서 M은 임의의 금속 (예를 들어, Cu, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Er, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Ym, Yb, Lu, Ac, Th, Pa, 및 U)일 수 있고, y는 금속 M의 산화 상태에 상응한다 (예를 들어, M이 Cu2+인 경우 y=2이고, M이 W6+인 경우 y=6임).
일부 실시양태에서, 니켈 니트레이트 (예를 들어, Ni(NO3)2·aH2O), 니켈 아세테이트 (예를 들어, Ni(CH3CO2)2·bH2O), 구리 아세테이트 (예를 들어, Cu(CH3CO2)2·cH2O), 또는 금속 아세테이트 (예를 들어, M(CH3CO2)y·dH2O)의 수화물이 본원에 기재된 바와 같은 니켈 산화물 전구체 잉크 배합물 중에 포함될 수 있으며, 여기서 상기 화학식에서 a, b, c, 및 d는 수화물 중의 H2O 분자의 수에 상응한다.
일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 제조를 위한 화합물은 니켈 니트레이트 육수화물 (Ni(NO3)2·6H2O), 니켈 아세테이트 사수화물 (Ni(CH3CO2)2·4H2O), 구리 니트레이트 삼수화물 (Cu(NO3)2·3H2O), 및 구리 아세테이트 일수화물 (Cu(CH3CO2)2·H2O)을 포함할 수 있다.
NiO 전구체 잉크의 제조를 위한 용매의 예는 글리세롤; 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 메탄올; 에탄올; 및 적어도 하나의 히드록실 기를 포함하는 임의의 다른 화합물, 예컨대 알콜 및 디올; 암모니아; 아세톤; 아세틸아세톤, 및 적어도 하나의 카르보닐 기를 포함하는 임의의 화합물; 에틸아민, 및 임의의 다른 아릴 및 알킬아민; 에탄올아민, 및 적어도 하나의 히드록실 기를 포함하는 임의의 아민; 물; 디- 및 폴리아민, 및 NiO 전구체 잉크의 제조를 위한 화합물을 용해시키기에 적합한 임의의 다른 용매 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 제조를 위한 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시양태에서, 용매는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 부피 기준으로 12:1.46:1의 비율로 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 디올, 알콜 아민, 및 물로 이루어진 용매 혼합물 중에 용해된 Ni(NO3)2 및 Ni(CH3CO2)2로 이루어진다.
또 다른 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 디올, 알콜 아민, 및 물로 이루어진 용매 혼합물 중에 용해된 Ni(NO3)2 및 금속 아세테이트 (M(CH3CO2)y)로 이루어진다.
또 다른 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 디올, 알콜 아민, 및 물로 이루어진 용매 혼합물 중에 용해된 Ni(NO3)2, Ni(CH3CO2)2 및 금속 아세테이트 (M(CH3CO2)y)로 이루어진다.
또 다른 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 디올, 알콜 아민, 및 물로 이루어진 용매 혼합물 중에 용해된 Ni(NO3)2, Ni(CH3CO2)2 및 금속 니트레이트 (M(NO3)y)로 이루어진다.
또 다른 실시양태에서, NiO 전구체 잉크 디올, 알콜 아민, 및 물로 이루어진 용매 혼합물 중에 용해된 Ni(CH3CO2)2, 및 금속 니트레이트 (M(NO3)y)로 이루어진다.
NiO 전구체 잉크의 예시 조제물은 각각 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 5-20 대 1-5 대 1-5의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.7-0.8 M 니켈 니트레이트 육수화물 및 50-110 mM 니켈 아세테이트 사수화물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 조제물은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 12:1.46:1의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.72 M 니켈 니트레이트 육수화물 및 103 mM 니켈 아세테이트 사수화물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 추가로 0-20 mol% 구리 및 0-50 mol% 아세테이트를 포함할 수 있다.
NiO 전구체 잉크의 또 다른 예시 조제물은 각각 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 5-20 대 1-5 대 1-5의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.7-0.8 M 니켈 니트레이트 및 50-110 mM 금속 아세테이트를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 제조물은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 12:1.46:1의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.72 M 니켈 니트레이트 육수화물 및 103 mM 금속 아세테이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 추가로 0-20 mol% 구리 및 0-50 mol% 아세테이트를 포함할 수 있다.
NiO 전구체 잉크의 또 다른 예시 조제물은 각각 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 5-20 대 1-5 대 1-5의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.7-0.8 M 니켈 니트레이트 육수화물, 50-110 mM 니켈 아세테이트 사수화물, 및 20-41.3 mM 금속 니트레이트를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 금속 니트레이트는 구리 니트레이트 삼수화물일 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 조제물은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 12:1.46:1의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.72 M 니켈 니트레이트 육수화물, 103 mM 니켈 아세테이트 사수화물, 및 30 mM 금속 니트레이트를 포함할 수 있다.
NiO 전구체 잉크의 또 다른 예시 조제물은 각각 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 5-20 대 1-5 대 1-5의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.7-0.8 M 니켈 니트레이트 육수화물, 50-110 mM 니켈 아세테이트 사수화물, 및 20-41.3 mM 금속 아세테이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속 니트레이트는 구리 아세테이트일 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 제조물은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 12:1.46:1의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.72 M 니켈 니트레이트 육수화물, 103 mM 니켈 아세테이트 사수화물, 및 30 mM 금속 아세테이트를 포함할 수 있다.
NiO 전구체 잉크의 또 다른 예시 조제물은 각각 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 5-20 대 1-5 대 1-5의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.7-0.8 M 금속 니트레이트 및 50-110 mM 니켈 아세테이트 사수화물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 제조물은 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 12:1.46:1의 부피비로 포함하는 용매 중의 0.72 M 금속 니트레이트 및 103 mM 니켈 아세테이트 사수화물을 포함할 수 있다.
NiO의 제조를 위한 예시 방법은 하기 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 먼저, 디올 및 적어도 하나의 히드록실 기를 포함하는 아민 ("알콜-아민")을 포함하는 용매를 제조한다. 예를 들어, 에탄올아민을 에틸렌 글리콜 중으로 혼합함으로써 용매를 제조할 수 있다. 다음으로, Ni(NO3)2·aH2O를 용매에 첨가하고, 여기서 a는 0, 4, 6 또는 9일 수 있다. 특정 실시양태에서, 니켈 니트레이트는 니켈 니트레이트 육수화물일 수 있다 (a = 6). 다음으로, Ni(CH3CO2)2·bH2O를 혼합물에 첨가하고, 여기서 b는 0, 2, 또는 4일 수 있다. 특정 실시양태에서, 니켈 아세테이트는 니켈 아세테이트 사수화물일 수 있다. 다음으로, 물을 혼합물에 첨가한다. 다음으로, 혼합물을 가열한다. 마지막으로, 혼합물을 냉각시켜 NiO 전구체 잉크를 형성한다. 특정 실시양태에서, 각각의 구성요소를 혼합물에 첨가하는 경우, 혼합물은 진동, 휘저음, 교반, 균질화, 난류 조합, 와류 혼합, 또는 임의의 다른 공지된 혼합 방법에 의해 혼합될 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 층은 불활성 분위기 또는 높은 습도를 갖는 분위기 (예를 들어, 4 그램 H2O/리터 초과의 분위기)에서 제조될 수 있다.
일부 실시양태에서, 니켈 니트레이트 육수화물의 최종 농도가 0.7-0.8 M이 되고 니켈 아세테이트 사수화물의 최종 농도가 50-110 mM이 되도록, 냉각 단계 전에 물이 첨가될 수 있다.
NiO 전구체 잉크를 다양한 기판 상으로 침착시켜, 광기전기 (PV), 전계 효과 트랜지스터 (FET), 발광 다이오드 (LED), 전하 커플링 장치 (CCD), 포토다이오드, x선 검출기, 및 상보적 금속-산화물-반도체 (CMOS)를 포함하나 이에 제한되지는 않는, 광학, 기계, 및 전자 응용에 사용하기 위한 박막 NiO 층을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크에 의해 형성된 층은 광기전 전지에서 사용될 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크에 의해 형성된 층은 정공-수송 및/또는 전자-수송 층으로서 사용될 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 박막 IFL로서 침착될 수 있다. 특정 실시양태에서는, NiO 전구체 잉크를 침착시켜 페로브스카이트 광활성 층을 갖는 광기전 장치에서의 박막 NiO 층을 형성할 수 있다.
적합한 기판 물질은 하기 중 임의의 하나 이상을 포함한다: 유리; 석영, p-도핑된 규소 기판; n-도핑된 규소 기판; 사파이어; 산화마그네슘 (MgO); 운모; 중합체 (예를 들어, PET, PEG, PES, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등); 세라믹; 직물 (예를 들어, 면, 실크, 울); 목재; 건벽; 금속; 및 이들의 조합. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크가 침착될 수 있는 기판은 전극으로 코팅될 수 있다. 전극은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수 있다. 전극에 적합한 물질은 인듐-도핑된 주석 산화물 (ITO); 플루오린-도핑된 주석 산화물 (FTO); 카드뮴 산화물 (CdO); 아연 인듐 주석 산화물 (ZITO); 알루미늄 아연 산화물 (AZO); 알루미늄 (Al); 금 (Au); 칼슘 (Ca); 마그네슘 (Mg); 티타늄 (Ti); 철 (Fe); 크로뮴 (Cr); 구리 (Cu); 은 (Ag); 니켈 (Ni); 텅스텐 (W); 몰리브데넘 (Mo); 탄소 (및 그의 동소체); 및 이들의 조합, 및 전극으로서 기능할 수 있는 임의의 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 코팅을 갖는 기판은 ITO-코팅된 유리, FTO-코팅된 유리, Ag-코팅된 유리, CdO-코팅된 유리, 및 ITO-코팅된 PET를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서 기판은 본원에 기재된 바와 같은 하나 이상의 계면 층 (IFL)으로 추가로 코팅될 수 있다. 일부 실시양태에서, IFL은 알루미나 (Al2O3)일 수 있다. 일부 실시양태에서, IFL은 접경 층을 형성할 수 있다. 다른 실시양태에서, IFL은 비-접경 층을 형성할 수 있다.
NiO 전구체 잉크의 침착을 위한 예시 방법은, 기판을 제조하고, NiO 전구체 잉크를 기판 상으로 침착시키고, NiO 전구체 잉크를 어닐링하고, NiO 전구체 잉크를 냉각시켜 박막 NiO 층을 형성하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 기판 상으로의 NiO 전구체 잉크의 침착은 기판 상으로 침착된 임의의 이전 층 상으로의 NiO 전구체 잉크의 침착을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 층을 기판 상으로 침착시킨 후에 NiO 전구체 잉크를 침착시키고, 이어서 이는 전극 층 상으로 침착될 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시양태에서, 전극 층 및 하나 이상의 계면 층을 기판 상으로 침착시킨 후에 NiO 전구체 잉크를 침착시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 침착은 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 슬롯-다이 코팅, 스크린 인쇄, 롤-투-롤 코팅, 분무 코팅, 딥 코팅, 또는 그라비어 인쇄에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 10 내지 50%의 상대 습도 및 20℃ 내지 60℃의 온도를 갖는 환경에서 기판 상으로 침착될 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크는 35%의 상대 습도 및 35℃의 온도를 갖는 환경에서 기판 상으로 침착될 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크를 여과한 후에 기판 상으로 침착시킬 수 있다. 특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 여과는 NiO 전구체 잉크를 0.2 μm 필터를 통해 분배하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 어닐링은 250℃ 내지 400℃의 온도에서 30분 내지 6시간의 기간 동안 수행될 수 있다. 특정 실시양태에서, 어닐링은 310℃의 온도에서 2시간의 기간 동안 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 기판 상의 IFL의 어닐링 단계는 온도를 5분 당 대략 50℃의 속도로 35℃로부터 310℃까지 증가시키는 것을 포함할 수 있다. NiO 전구체 잉크의 어닐링 후 형성된 NiO 박막 층의 냉각은 이를 실온-근처 (20℃ - 50℃)로 냉각시킨 후 기판 및 박막 층을 실온-근처 환경에서 휴지시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 박막 층은, 상기에 기재된 것과 동일한 방식으로, 제1 어닐링 단계 후 1회 이상 어닐링될 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 바와 같이 침착된 NiO 박막 층을 갖는 기판을 후속 프로세싱 단계 전에 저장하고 재어닐링할 수 있다.
특정 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 침착 방법은 기판을 제조하고, 알루미나 박막 층을 침착시키고, NiO 전구체 잉크를 알루미나 박막 상으로 침착시키고, NiO 전구체 잉크를 어닐링하여 NiO 박막을 형성하고, 페로브스카이트 물질을 침착시키고, 계면 층을 침착시키고, 전극을 침착시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 침착은 기판의 한쪽 측면에서 출발하고 연속적으로 한줄씩 기판을 덮어 적하 없이 기판 상의 NiO 전구체 잉크의 우수한 커버리지를 보장하는 패턴을 따를 수 있다.
도 1은 일부 실시양태에 따른 페로브스카이트 물질 장치(1000)의 양식화된 다이어그램을 예시한다. 장치(1000)의 다양한 구성요소가 접경 물질을 포함하는 별개의 층으로서 예시되어 있지만, 도 1은 양식화된 다이어그램이고; 따라서, 그에 따른 실시양태는 이러한 별개의 층, 및/또는 실질적으로 상호혼합된, 비-접경 층 (본원에서 이전에 논의된 "층"의 사용과 일치됨)을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 장치(1000)는 제1 및 제2 기판(1010 및 1070)을 포함한다. 제1 전극(1020)은 제1 기판(1010)의 내부 표면 상에 배치되고, 제2 전극(1060)은 제2 기판(1070)의 내부 표면 상에 배치된다. 활성 층(1100)은 2개의 전극(1020 및 1060) 사이에 샌드위치삽입된다. 활성 층(1100)은 계면 층 (IFL)(1030); 광활성 물질 (PAM) 층(1040); 및 IFL(1050)을 포함한다.
일부 실시양태에 따른 페로브스카이트 물질 장치는 임의로 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 전극(1020 및 1060) 중 하나 또는 둘 다는, 전극이 실질적으로 기판과 활성 층 사이에 배치되도록, 기판 상에 코팅되거나 다른 방식으로 배치될 수 있다. 장치의 조성물의 물질 (예를 들어, 기판, 전극, 활성 층 및/또는 활성 층 구성요소)은 다양한 실시양태에서 전체적으로 또는 부분적으로 강성 또는 가요성일 수 있다. 일부 실시양태에서는, 전극이 기판으로서 작용함으로써 별도의 기판에 대한 필요성을 무효화할 수 있다.
기판, 예컨대 제1 및 제2 기판(1010 및 1070) 중 하나 또는 둘 다는 가요성 또는 강성일 수 있다. 2개의 기판이 포함되는 경우, 적어도 하나는 전자기 (EM) 방사선 (예를 들어, UV, 가시광, 또는 IR 방사선 등)에 대해 투명하거나 반투명하여야 한다. 1개의 기판이 포함되는 경우, 이는, 장치의 일부가 EM 방사선이 활성 층(1100)에 접촉하는 것을 허용하는 한, 그러할 필요는 없지만, 유사하게 투명하거나 반투명할 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 전극 (예를 들어, 도 1의 전극(1020 및 1060) 중 하나)은 애노드 또는 캐소드일 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나의 전극은 캐소드로서 기능할 수 있고, 다른 것은 애노드로서 기능할 수 있다. 전극(1020 및 1060) 중 하나 또는 둘 다는 리드, 케이블, 와이어, 또는 장치(1000)로의 및/또는 장치(1000)로부터의 전하 수송을 가능하게 하는 다른 수단에 커플링될 수 있다. 전극은 임의의 전도성 물질을 구성할 수 있고, 적어도 하나의 전극은 EM 방사선에 대해 투명하거나 반투명하여야 하고/거나 EM 방사선이 활성 층(1100)의 적어도 일부에 접촉하는 것을 가능하게 하는 방식으로 배열되어야 한다.
본원에 기재된 예시 NiO 전구체 잉크는 하기에 기재되는 바와 같은 계면 층 (IFL)으로서 또는 다른 IFL에 추가로 NiO 박막 층을 형성하기 위한 본원에 기재된 방법 중 임의의 것에 의해 침착될 수 있다. 계면 층은 인접 층 또는 물질 사이의 전하 수송 및/또는 수집을 향상시키기 위한 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있고; 이는 또한 계면 층에 인접한 물질 중 하나로부터 전하가 수송되면 전하 재조합의 가능성을 막거나 감소시키는 것을 도울 수 있다. 계면 층은 추가로 그의 기판을 물리적 및 전기적으로 균질화시켜 기판 조도, 유전 상수, 접착성, 결함 (예를 들어, 전하 트랩, 표면 상태)의 생성 또는 켄칭에 있어서의 변동을 생성하거나 감소시킬 수 있다. 적합한 계면 물질은 하기 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다: Ag; Al; Au; B; Bi; Ca; Cd; Ce; Co; Cr; Cu; Fe; Ga; Ge; H; In; Mg; Mn; Mo; Nb; Ni; Pt; Sb; Sc; Si; Sn; Ta; Ti; V; W; Y; Zn; Zr; 상기 금속 중 임의의 것의 탄화물 (예를 들어, SiC, Fe3C, WC, VC, MoC, NbC); 상기 금속 중 임의의 것의 규화물 (예를 들어, Mg2Si, SrSi2, Sn2Si); 상기 금속 중 임의의 것의 산화물 (예를 들어, 알루미나, 실리카, 티타니아, SnO2, ZnO, WO3, V2O5, MoO3, NiO, ZrO2, HfO2), 예컨대 투명 전도성 산화물 ("TCO"), 예컨대 인듐 주석 산화물, 알루미늄 도핑된 아연 산화물 (AZO), 카드뮴 산화물 (CdO), 및 플루오린 도핑된 주석 산화물 (FTO); 상기 금속 중 임의의 것의 황화물 (예를 들어, CdS, MoS2, SnS2); 상기 금속 중 임의의 것의 질화물 (예를 들어, GaN, Mg3N2, TiN, BN, Si3N4); 상기 금속 중 임의의 것의 셀레나이드 (예를 들어, CdSe, FeS2, ZnSe); 상기 금속 중 임의의 것의 텔루라이드 (예를 들어, CdTe, TiTe2, ZnTe); 상기 금속 중 임의의 것의 인화물 (예를 들어, InP, GaP, GaInP); 상기 금속 중 임의의 것의 아르세나이드 (예를 들어, CoAs3, GaAs, InGaAs, NiAs); 상기 금속 중 임의의 것의 안티모나이드 (예를 들어, AlSb, GaSb, InSb); 상기 금속 중 임의의 것의 할라이드 (예를 들어, CuCl, CuI, BiI3); 상기 금속 중 임의의 것의 유사할라이드 (예를 들어, CuSCN, AuCN, Fe(SCN)2); 상기 금속 중 임의의 것의 카르보네이트 (예를 들어, CaCO3, Ce2(CO3)3); 관능화된 또는 비-관능화된 알킬 실릴 기; 흑연; 그래핀; 풀러렌; 탄소 나노튜브; 임의의 메조다공성(mesoporous) 물질 및/또는 본원에서 다른 부분에서 논의된 계면 물질; 및 이들의 조합 (일부 실시양태에서, 조합된 물질의 이층, 삼층, 또는 다층 포함). 일부 실시양태에서, 계면 층은 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다. 또한, 계면 층은 본원에 언급된 임의의 계면 물질의 도핑된 실시양태 (예를 들어, Y-도핑된 ZnO, N-도핑된 단일-벽 탄소 나노튜브)를 포함할 수 있다. 계면 층은 또한 상기 물질 중 3개를 갖는 화합물 (예를 들어, CuTiO3, Zn2SnO4) 또는 상기 물질 중 4개를 갖는 화합물 (예를 들어, CoNiZnO)을 포함할 수 있다. 상기에 열거된 물질은 평면형, 메조다공성 또는 다르게는 나노-구조화된 형태 (예를 들어, 로드, 스피어, 플라워, 피라미드), 또는 에어로겔 구조로 존재할 수 있다.
특정 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 알루미나 IFL 층은 하기 방법에 따라 침착될 수 있다. 먼저, 알루미나 전구체 용액을 제조할 수 있다. 알루미나 전구체 용액은 알루미늄 니트레이트를 부탄올, 클로로포름, 및 메탄올의 혼합물 중에 용해시킴으로써 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서 부탄올, 클로로포름, 및 메탄올 용액은 부탄올, 클로로포름, 및 메탄올의 1:1:1의 부피 기준 비율을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서는, 알루미늄 니트레이트를 부탄올, 클로로포름, 및 메탄올 중에 용해시켜 알루미늄 니트레이트의 25 mM의 농도를 갖는 용액을 형성할 수 있다.
다음으로, 알루미나 전구체 용액을 기판 상으로 침착시킬 수 있다. 기판 상으로의 알루미나 전구체 용액의 침착은 알루미나 전구체 용액 전구체 잉크를 기판 상으로 침착된 임의의 이전 층 상으로 침착시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알루미나 전구체 용액은, 본원에 기재된 다른 것들 중에서도, 스핀 코팅, 슬롯 다이 코팅, 또는 블레이드 코팅에 의해 침착될 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미나 전구체 용액은 1 nm 내지 100 nm 두께의 층을 형성하도록 침착될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 알루미나 전구체 용액은 1 nm 미만의 두께로 침착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 알루미나 전구체 용액은 기판의 전체 영역에 걸쳐 연속적 방식으로 침착될 수 있다. 다른 실시양태에서, 알루미나 전구체 용액은, 알루미나 전구체 용액이 기판의 영역의 부분을 커버하도록 불연속적 방식으로 침착될 수 있다. 침착 후, 알루미나 전구체를 어닐링할 수 있다. 알루미나 전구체를 어닐링하기 위해, 기판의 온도를 25-분 간격에 걸쳐 310℃까지 증가시키고, 310℃에서 35분 동안 유지할 수 있다. 알루미나 전구체의 어닐링은 제어된 습도 환경에서 일어날 수 있다. 일부 실시양태에서, 제어된 습도 환경은 알루미나 옥시드 전구체의 침착 및 어닐링 동안 25% 상대 습도의 습도를 유지하도록 제어될 수 있다. 어닐링 후, 기판을 주위 조건에서 실온으로 냉각시킬 수 있다. 어닐링 및 냉각 후, 알루미나 전구체로부터 알루미나 층을 형성하고, 본원에 기재된 바와 같은 방법에 의해 NiO 층 등의 후속 층을 알루미나 층 상으로 침착시킬 수 있다. 알루미나 층은 기판의 표면에 걸쳐 연속적 또는 불연속적일 수 있다.
본원에서 NiO 및/또는 니켈 산화물로서 언급되지만, 다양한 비율의 니켈 및 산소가 니켈 산화물 형성에 사용될 수 있음을 인지하여야 한다. 따라서, 본원에서 논의된 일부 실시양태가 NiO를 참조로 하여 기재되었지만, 이러한 기재는 산소 중의 니켈의 요구되는 비율을 정의하는 것으로 의도되지 않는다. 그보다는, 실시양태는, 각각 Ni x O y (여기서 x는 대략 1 내지 100의 임의의 값, 정수 또는 비-정수일 수 있음)에 따른 니켈 산화물 비율을 갖는 임의의 하나 이상의 니켈 산화물 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, x는 대략 1 내지 3일 수 있다 (그리고, 또한, 정수일 필요는 없음). 마찬가지로, y는 0.1 내지 100의 임의의 값, 정수 또는 비-정수일 수 있다. 일부 실시양태에서, y는 2 내지 4 (그리고, 또한, 정수일 필요는 없음)일 수 있다. 추가로, Ni x O y 의 다양한 결정 형태, 예컨대 알파, 감마, 및/또는 무정형 형태가 다양한 실시양태에서 존재할 수 있다.
또한, 본원에서 Al2O3 및/또는 알루미나로서 언급되지만, 다양한 비율의 알루미늄 및 산소가 알루미나 형성에 사용될 수 있음을 인지하여야 한다. 따라서, 본원에서 논의된 일부 실시양태가 Al2O3을 참조로 하여 기재되었지만, 이러한 기재는 산소 중의 알루미늄의 요구되는 비율을 정의하는 것으로 의도되지 않는다. 그보다는, 실시양태는, 각각 Al x O y (여기서 x는 대략 1 내지 100의 임의의 값, 정수 또는 비-정수일 수 있음)에 따른 알루미늄 산화물 비율을 갖는 임의의 하나 이상의 알루미늄 산화물 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, x는 대략 1 내지 3일 수 있다 (그리고, 또한, 정수일 필요는 없음). 마찬가지로, y는 0.1 내지 100의 임의의 값, 정수 또는 비-정수일 수 있다. 일부 실시양태에서, y는 2 내지 4일 수 있다 (그리고, 또한, 정수일 필요는 없음). 추가로, Al x O y 의 다양한 결정 형태, 예컨대 알루미나의 알파, 감마, 및/또는 무정형 형태가 다양한 실시양태에서 존재할 수 있다.
추가로, 본원에서 언급되는 임의의 금속 산화물은 금속 및 산소의 다양한 비율을 가질 수 있다. 실시양태는, 각각 M x O y (여기서 x는 대략 1 내지 100의 임의의 값, 정수 또는 비-정수일 수 있음)에 따른 금속 산화물 비율을 갖는 임의의 하나 이상의 금속-산화물 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, x는 대략 1 내지 3일 수 있다 (그리고, 또한, 정수일 필요는 없음). 마찬가지로, y는 0.1 및 100의 임의의 값, 정수 또는 비-정수일 수 있다. 일부 실시양태에서, y는 2 내지 4일 수 있다 (그리고, 또한, 정수일 필요는 없음). 추가로, M x O y 의 다양한 결정 형태, 예컨대 알루미나의 알파, 감마, 및/또는 무정형 형태가 다양한 실시양태에서 존재할 수 있다.
본원에서 논의된 임의의 계면 물질은 도핑된 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 계면 물질의 특징 (예를 들어, 전기적, 광학적, 기계적)을 개질시키기 위해, 화학량론적 또는 비-화학량론적 물질이 1 ppb 내지 50 mol%만큼 적은 범위의 양으로 하나 이상의 원소 (예를 들어, Na, Y, Mg, N, P)로 도핑될 수 있다. 계면 물질의 일부 예는 하기를 포함한다: NiO, TiO2, SrTiO3, Al2O3, ZrO2, WO3, V2O5, MO3, ZnO, 그래핀, 및 카본 블랙. 이들 계면 물질의 가능한 도판트의 예는, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Nb, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Sn, In, B, N, P, C, S, As, 할라이드, 유사할라이드 (예를 들어, 시아니드, 시아네이트, 이소시아네이트, 풀미네이트, 티오시아네이트, 이소티오시아네이트, 아지드, 테트라카르보닐코발테이트, 카르바모일디시아노메타니드, 디시아노니트로소메타니드, 디시아나미드, 및 트리시아노메타니드), 및 Al을 임의의 그의 산화 상태로 포함한다. 본원에서 도핑된 계면 물질의 언급은 계면 물질 화합물 중의 구성요소 원소의 비율을 제한하도록 의도되지 않는다.
광활성 물질(1040)은 임의의 광활성 화합물, 예컨대 규소 (일부 경우에는, 단일-결정질 규소), 카드뮴 텔루라이드, 카드뮴 황화물, 카드뮴 셀레나이드, 구리 인듐 갈륨 셀레나이드, 갈륨 아르세나이드, 게르마늄 인듐 인화물, 하나 이상의 반도체 중합체, 및 이들의 조합 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광활성 물질(1040)은 하나 이상의 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다. 페로브스카이트 물질은 화학식 CMX3을 갖는 조성물을 포함하며, 여기서 C는 양이온이고, M은 금속 양이온이고, X는 음이온이다. 일부 실시양태에서, 페로브스카이트 물질은 CMX3으로서 표시되는 엄격한 화학량론으로부터 벗어날 수 있고 화학량론 미만 및 화학량론 초과 조성물 둘 다를 포함할 수 있다. 이러한 페로브스카이트는 화학식 C x M y Xz로 표시되며, 여기서 x, y, 및 z는 실수이다. 일부 실시양태에서, 고체 페로브스카이트-함유 물질은 임의의 적합한 수단 (예를 들어, 증착, 용액 침착, 고체 물질의 직접적 배치 등)에 의해 침착될 수 있다. 다양한 실시양태에 따른 장치는 1, 2, 3개, 또는 그 초과의 광활성 화합물 (예를 들어, 1, 2, 3개, 또는 그 초과의 페로브스카이트 물질)을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 광활성 물질(1040)은 MAPbI3, FAPbI3, 5-AVA.HC1:FAPbI3, CHP:FAPbI3, Cs:FAPbI3, FA:MA:CsPbI3.yBry, CsPbI3, 및/또는 FA:MAPbI3을 포함할 수 있으며, 여기서 MA는 메틸암모늄이고, FA는 포름아미디늄이고, 5-AVA는 5-아미노발레르산이고, CHP는 N-시클로헥실-2-피롤리돈이다. 추가로, 광활성 물질(1040)은 상기 페로브스카이트 물질의 화학량론 미만 및 화학량론 초과 조성물 둘 다를 포함할 수 있다. 다중 광활성 물질을 포함하는 실시양태에서, 광활성 물질은 각각 하나 이상의 계면 층에 의해 분리될 수 있다. 예를 들어, 도 2는 일부 실시양태에 따른 페로브스카이트 물질 장치(2000)의 양식화된 다이어그램을 예시한다. 장치(2000)는 제1 및 제2 기판(2010 및 2090)을 포함한다. 제1 전극(2020)은 제1 기판(2010)의 내부 표면 상에 배치되고, 제2 전극(2080)은 제2 기판(2070)의 내부 표면 상에 배치된다. 활성 층(2100)은 2개의 전극(2020 및 2080) 사이에 샌드위치삽입된다. 활성 층(2100)은 IFL(2030); 광활성 물질 (PAM) 층(2040); IFL(2050 및 2055); PAM 층(2060) 및 IFL(1070)을 포함한다. 일부 실시양태에서 PAM 층(2040 및 2060)은 빛의 상이한 파장에 반응하여 광활성인 상이한 광활성 물질로 구성될 수 있다.
전하 수송 물질 (예를 들어, 도 3에서 전하 수송 층(3050)의 전하 수송 물질)은 고체-상태 전하 수송 물질 (즉, 통속적으로 라벨링된 고체-상태 전해질)을 포함할 수 있거나, 또는 이는 액체 전해질 및/또는 이온성 액체를 포함할 수 있다. 액체 전해질, 이온성 액체, 및 고체-상태 전하 수송 물질 중 임의의 것이 전하 수송 물질로서 언급될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "전하 수송 물질"은 전하 캐리어를 수집하고/거나 전하 캐리어를 수송할 수 있는 임의의 물질, 고체, 액체, 또는 다른 것들을 지칭한다. 예를 들어, 일부 실시양태에 따른 PV 장치에서, 전하 수송 물질은 전하 캐리어를 전극으로 수송할 수 있다. 전하 캐리어는 정공 (그의 수송은 전하 수송 물질을 적당히 라벨링된 "정공 수송 물질"과 같게 할 수 있음) 및 전자를 포함할 수 있다. 정공은 애노드를 향해 수송될 수 있고, 전자는 캐소드를 향해 수송될 수 있고, 이는 PV 또는 다른 장치에서의 캐소드 또는 애노드에 대한 전하 수송 물질의 배치에 따르는 것이다. 일부 실시양태에 따라 전하 수송 물질의 적합한 예는 하기 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다: 페로브스카이트 물질; I-/I3 -; Co 컴플렉스; 폴리티오펜 (예를 들어, 폴리(3-헥실티오펜) 및 그의 유도체, 또는 P3HT); 카르바졸계 공중합체 예컨대 폴리헵타데카닐카르바졸 디티에닐벤조티아디아졸 및 그의 유도체 (예를 들어, PCDTBT); 다른 공중합체, 예컨대 폴리시클로펜타디티오펜-벤조티아디아졸 및 그의 유도체 (예를 들어, PCPDTBT); 폴리(트리아릴 아민) 화합물 및 그의 유도체 (예를 들어, PTAA); 스피로-OMeTAD; 풀러렌 및/또는 풀러렌 유도체 (예를 들어, C60, PCBM); 및 이들의 조합. 특정 실시양태에서, 전하 수송 물질은 전하 캐리어 (전자 또는 정공)를 수집할 수 있는, 및/또는 전하 캐리어를 수송할 수 있는 임의의 물질, 고체 또는 액체를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시양태의 전하 수송 물질은 n- 또는 p형 활성 및/또는 반-전도성 물질일 수 있다. 전하 수송 물질은 장치의 전극 중 하나에 근접하여 배치될 수 있다. 특정 실시양태에서, 전하 수송 물질의 유형은 이것이 근접하여 있는 전극에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 전하 수송 물질이 정공을 수집 및/또는 수송하는 경우, 이는 정공을 애노드로 수송하도록 애노드에 근접하여 있을 수 있다. 그러나, 전하 수송 물질은 대신에 캐소드에 근접하여 배치되고 전자를 캐소드로 수송하도록 선택되거나 구성될 수 있다.
일부 실시양태에서는, 하기에 기재되는 도 3에 예시된 바와 같은 또 다른 IFL이 IFL과 전극 사이에 배치될 수 있다.
도 3은 일부 실시양태에 따른 페로브스카이트 물질 장치(3000)의 또 다른 양식화된 다이어그램을 예시한다. 장치(3000)는 제1 및 제2 기판(3010 및 3070)을 포함한다. 제1 전극(3020)은 제1 기판(3010)의 내부 표면 상에 배치되고, 제2 전극(3060)은 제2 기판(3070)의 내부 표면 상에 배치된다. 활성 층(3100)은 2개의 전극(3020 및 3060) 사이에 샌드위치삽입된다. 활성 층(3100)은 제1 IFL(3030), 및 제2 IFL(3035); 광활성 물질 (PAM)(3040); 및 CTL(3040)을 포함한다. 특정 실시양태에서, 장치(3000)는 1개 초과의 IFL(3010)을 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에 따라, 장치(2000)는 임의로 임의의 2개의 다른 층 및/또는 물질 사이에 계면 층(2030)을 포함할 수 있지만, 장치(2000)가 특정 임의의 계면 층을 함유할 필요는 없다. 예를 들어, 페로브스카이트 물질 장치는 0, 1, 2, 3, 4, 5개, 또는 그 초과의 계면 층을 함유할 수 있다.
본 개시내용의 이익을 갖는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것과 같이, 다양한 다른 실시양태, 예컨대 다중 광활성 층을 갖는 장치가 가능하다. 일부 실시양태에서, 상기에서 논의된 바와 같이, 각각의 광활성 층은 계면 층에 의해 분리될 수 있다.
도 4는 다양한 실시양태에 따른 예시 장치(4000)를 도시한 것이다. 장치(4000)는 제1 및 제2 유리 기판(4010 및 4070)을 포함하는 실시양태를 예시한다. 제1 전극 (ITO)(4020)은 제1 기판(4010)의 내부 표면 상에 배치되고, 제2 전극 (Al)(4060)은 제2 기판(4070)의 내부 표면 상에 배치된다. 활성 층(4100)은 2개의 전극(4020 및 4060) 사이에 샌드위치삽입된다. 활성 층(4100)은 IFL (예를 들어, NiO)(4030), 광활성 물질 (예를 들어, MAPbI3, FAPbI3)(4040), 및 전하 수송 층(4050)을 포함한다.
도 5는 다양한 실시양태에 따른 또 다른 예시 장치(5000)를 도시한 것이다. 장치(5000)는 제1 및 제2 유리 기판(5010 및 5080)을 포함하는 실시양태를 예시한다. 제1 전극 (ITO)(5020)은 제1 기판(5010)의 내부 표면 상에 배치되고, 제2 전극(5070)은 제2 기판(5080)의 내부 표면 상에 배치된다. 제2 전극(5070)은 크로뮴-알루미늄 이층 (Cr/Al)일 수 있으며, 여기서 크로뮴의 층은 알루미늄의 층으로 코팅되어 이층을 형성한다. 활성 층(5100)은 2개의 전극(5020 및 5070) 사이에 샌드위치삽입된다. 활성 층(5100)은 IFL (예를 들어, Al2O3)(4030), 제2 IFL (예를 들어, NiO)(5040), 광활성 물질 (예를 들어, MAPbI3, FAPbI3)(5050), 및 전하 수송 층 (예를 들어, C60)(5060)을 포함한다.
도 6은 본원에 개시된 것들 이전의 방법에 의해 생성된 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다. SEM 사진은 10,000X 배율 (상단) 및 100,000X 배율 (저부)로 얻은 동일한 NiO 층의 것이다. 나타낸 NiO 층은 문헌 [Steirer et al., J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 10949, Nickel oxide interlayer films from nickel formate-ethylenediamine precursor: influence of annealing on thin film properties and photovoltaic device performance]에 개시된 NiO 전구체 용액의 배합에 의해 생성되었다. SEM 이미지는 이전 방법에 의해 형성된 NiO 층이 불량한 커버리지 및 불규칙적 결정립 구조 (이미지에서 보이는 상당수의 크고 뚜렷한 어둡고 밝은 영역에 의해 나타남)를 가짐을 보여준다. 이는 (i) NiO 층이 광기전 장치에 적용될 때 기생 흡수 손실을 야기하는 결함, (ii) 션팅(shunting) 및/또는 직렬 저항 손실을 야기하는 불완전하고 불균일한 커버리지, 및/또는 (iii) 바람직하지 않은 표면 조도를 초래할 수 있다.
도 7a-c는 특정 실시양태에 따른 본원에 개시된 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다. 본원에 기재된 방법에 기초하여 형성된 NiO 층은 도 6에 나타낸 NiO 층에 비해 우수한 필름 커버리지를 나타낸다. 본 실시양태에서, NiO 층을 형성하기 위해 침착되는 NiO 전구체 잉크의 배합물은 에틸렌 글리콜 중의 0.95 M 니켈 니트레이트 육수화물 및 213 mol% 에탄올아민을 포함할 수 있으며, 여기서 에탄올아민의 몰 백분율은 Ni 몰수에 대한 것이다. 도 7a는 20,000X 배율로 얻은 NiO 층의 표면의 이미지를 예시하고, 도 7b는 50,000X 배율로 얻은 NiO 층의 표면의 이미지를 예시하고, 도 7c는 200,000X 배율로 얻은 NiO 층의 프로파일에 대해 얻은 2개의 이미지를 예시한다. 이미지로부터 볼 수 있는 바와 같이, 본원에 개시된 방법에 의해 생성된 NiO 층은 도 6에 예시된 이전 방법에 의해 생성된 NiO 층에 비해 훨씬 더 균일한 결정립 구조를 갖고, 이는 본원에 기재된 바와 같은 광기전 장치에 적용시 개선된 커버리지 및 보다 낮은 기생 흡수를 제공한다.
도 8a-e는 특정 실시양태에 따른 본원에 개시된 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다. 본원에 기재된 방법에 기초하여 형성된 NiO 층은 도 6에 나타낸 NiO 층에 비해 우수한 필름 커버리지를 나타내고, 이는 보다 우수한 전자 성능을 제공할 수 있다. 도 8a는 5,000X 배율로 얻은 NiO 층의 표면의 이미지를 예시하고, 도 8b는 20,000X 배율로 얻은 NiO 층의 표면의 이미지를 예시하고, 도 8c는 50,000X 배율로 얻은 NiO 층의 표면의 이미지를 예시하고, 도 8d는 200,000X 배율로 얻은 NiO 층의 표면의 이미지를 예시하고, 도 8e는 150,000X 배율로 얻은 NiO 층의 프로파일에 대해 얻은 2개의 이미지를 예시한다. 본 실시양태에서, NiO 층을 형성하기 위해 침착되는 NiO 전구체 잉크의 배합물은 에틸렌 글리콜 중의 0.95 M 니켈 니트레이트 육수화물, 5 mol% 구리 아세테이트 일수화물, 231 mol% 에탄올아민, 및 488 mol% 물을 포함할 수 있으며, 여기서 구리 아세테이트 일수화물, 에탄올아민, 및 물의 몰 백분율은 Ni 몰수에 대한 것이다. 도 7a-c에 나타낸 이미지에서와 같이, 도 8a-e에 사진으로 나타낸 NiO 층은 도 6에 사진으로 나타낸 이전 방법에 의해 생성된 NiO 층의 것들에 비해 현저히 더 균일한 구조를 나타낸다. 예를 들어, 100,000X 배율로 볼 때의 도 6에서 어두운 영역으로 나타낸 결정립 경계에 비해 도 8d에서 어두운 영역으로 나타낸 결정립 경계는 200,000X 배율로 볼 때 실질적으로 보다 작고 보다 규칙적으로 이격되어 있다.
도 9a-c는 NiO 층의 형성에 사용된 NiO 전구체 잉크 중의 5 mol% Cu 및 5 mol% 아세테이트를 갖는 본원에 기재된 바와 같은 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다. 도 9a-c는 각각 20,000X, 50,000X 및 150,000X 배율로 포착한 광기전 장치 내에 배치된 NiO 층의 프로파일 이미지를 나타낸다. NiO 층은 각각의 이미지의 중심을 가로질러 진행되는 "밴드"로서 이미지에서 볼 수 있다.
도 10a-c는 NiO 층의 형성에 사용된 NiO 전구체 잉크 중의 5 mol% Cu 및 12.5 mol% 아세테이트를 갖는 본원에 기재된 바와 같은 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다. 도 10a-c는 각각 20,000X, 50,000X 및 150,000X 배율로 포착한 광기전 장치 내에 배치된 NiO 층의 프로파일 이미지를 나타낸다. NiO 층은 각각의 이미지의 중심을 가로질러 진행되는 "밴드"로서 이미지에서 볼 수 있다.
도 11a-c는 특정 실시양태에 따른 또한 또 다른 예시 NiO 층의 SEM 사진을 예시한다. 도 10a-c는 각각 20,000X, 50,000X 및 150,000X 배율로 포착한 광기전 장치 내에 배치된 NiO 층의 프로파일 이미지를 나타낸다. 본원에 기재된 방법에 기초하여 형성된 예시된 NiO 층은 도 5에 나타낸 NiO 층에 비해 우수한 필름 커버리지를 나타내고, 이는 보다 우수한 전자 성능을 제공할 수 있다. 본 실시양태에서, NiO 전구체 잉크의 배합물은 에틸렌 글리콜 중의 0.87 M 니켈 니트레이트 육수화물, 0.12 M 니켈 아세테이트 사수화물, 200 mol% 에탄올아민, 및 464 mol% 물을 포함할 수 있으며, 여기서 에탄올아민, 및 물의 몰 백분율은 Ni 몰수에 대한 것이다.
도 12 내지 14는, 특정 실시양태에 따른, 광기전 장치에서의 본원에 개시된 방법 및 조성물에 의해 생성된 다양한 NiO 층의 UV-Vis 흡수율 다이어그램, 광발광 (PL) 다이어그램 및 푸리에-변환 적외선 분광법 (FTIR) 다이어그램을 각각 예시한다. 이들 다양한 층은 샘플 번호 13 내지 18로서 언급되고, 각각의 샘플에 대한 각각의 NiO 층의 조성은 하기에 보다 상세히 기재된다. 샘플 번호 16, 17, 및 18은 FAPbI3의 350 nm 층을 추가로 포함한다. 도 15는 특정 실시양태에 따른, 샘플 번호 13 내지 15에 대한 예시 박막 스택의 양식화된 다이어그램을 예시한다. 도 16은 특정 실시양태에 따른, 샘플 번호 16 내지 18에 대한 예시 필름 스택의 양식화된 다이어그램을 예시한다. 일부 실시양태에서, 도 15에 나타낸 NiO 층을 갖는 박막 스택은 기판, 계면 층, 및 본원에 기재된 방법에 의해 제조 및 침착된 NiO 층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 16에 나타낸 NiO 층을 갖는 박막 스택은 기판, 계면 층, 및 본원에 기재된 방법에 의해 제조 및 침착된 NiO 층, 및 페로브스카이트 물질의 층을 포함할 수 있다. 기판은 ITO-코팅된 유리일 수 있다. 계면 층은 Al2O3 층일 수 있다. 페로브스카이트 물질은 FAPbI3일 수 있다.
샘플 번호 13-17의 샘플 번호에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 12:1.46:1의 부피비를 갖는 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물의 혼합 용매 중의 0.72 M 니켈 니트레이트 육수화물 및 0.1110 mM 니켈 아세테이트 사수화물을 포함하였고, 각각의 샘플에 대해 하기에 기재되는 바와 같은 최종 구리 및 아세테이트 농도를 얻기 위해 추가의 구리 아세테이트가 첨가되었다. 샘플 번호 13에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 5 mol% Cu 및 5 mol% 아세테이트를 포함한다. 샘플 번호 14에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 0 mol% Cu 및 12.5 mol% 아세테이트를 포함한다. 샘플 번호 15에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 5 mol% Cu 및 12.5 mol% 아세테이트를 포함한다. 샘플 번호 16에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 5 mol% Cu 및 5 mol% 아세테이트를 포함한다. 샘플 번호 17에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 0 mol% Cu 및 12.5 mol% 아세테이트를 포함한다. 샘플 번호 18에서 NiO 층의 생성에 사용된 NiO 전구체 잉크의 배합물은 5 mol% Cu 및 12.5 mol% 아세테이트를 포함한다. 상기에 기재된 샘플 각각에서, Cu의 몰 백분율은 Cu 및 Ni의 총합 몰수에 대하여 나타내었다. 아세테이트의 몰 백분율은 아세테이트 및 니켈의 총합 몰수에 대하여 나타내었다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따른 물질 중 일부 또는 모두는 또한 유리하게 임의의 유기 또는 다른 광학, 기계, 또는 전자 장치에서 사용될 수 있으며, 그 일부 예는, 배터리, 전계-효과 트랜지스터 (FET), 발광 다이오드 (LED), 비-선형 광학 장치, 멤리스터, 커패시터, 정류기, 및/또는 정류 안테나를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
따라서, 본 발명은 언급된 목적 및 이점 뿐만 아니라 그에 내재된 것들을 달성하도록 잘 적합화된다. 본 발명은 본원 교시내용의 이익을 갖는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 상이하지만 등가의 방식으로 변형되고 실행될 수 있음에 따라, 상기에 개시된 특정 실시양태는 단지 예시적인 것이다. 또한, 하기 청구범위에 기재되는 바와 같은 것 이외의, 본원에 나타낸 구성 또는 디자인의 세부사항에 대한 제한이 의도되지 않는다. 따라서, 상기에 개시된 특정 예시적 실시양태는 변경되거나 변형될 수 있으며, 모든 이러한 변동은 본 발명의 범위 및 취지 내에 있는 것으로 고려됨이 명백하다. 특히, 본원에 개시된 ("약 a 내지 약 b", 또는, 동등하게, "대략 a 내지 b", 또는, 동등하게, "대략 a-b" 형태의) 값의 모든 범위는 값의 각각의 범위의 멱 집합 (모든 부분집합의 집합)을 지칭하며 값의 보다 넓은 범위 내에 포괄되는 모든 범위를 기재하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 청구범위에서의 용어는 특허권자에 의해 명시적으로 명백히 정의되지 않는 한 그의 보통의 통상적 의미를 갖는다.

Claims (30)

  1. Ni(NO3)2·nH2O (여기서 n은 0, 4, 6 또는 9임);
    적어도 하나의 금속 아세테이트; 및
    디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매 조합
    을 포함하는, 니켈 산화물 층의 제조에 사용하기 위한 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 니켈 아세테이트 사수화물, 구리 아세테이트 일수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 용매 조합이 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함하는 것인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 용매 조합이 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 물 및 아세틸아세톤을 포함하는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 니켈 아세테이트 사수화물을 포함하는 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 구리 아세테이트 일수화물을 포함하는 것인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 니켈 아세테이트 사수화물 및 구리 아세테이트 일수화물을 포함하는 것인 조성물.
  8. 니켈 산화물 전구체 잉크를 제조하는 방법이며,
    디올 및 알콜 아민을 포함하는 용매를 제조하고;
    니켈 니트레이트를 용매 중에 첨가하여 니켈 니트레이트 함유 용액을 형성하고;
    적어도 하나의 금속 아세테이트를 니켈 니트레이트 함유 용액 중에 첨가하여 니켈 니트레이트 및 금속 아세테이트 함유 용액을 형성하고;
    물을 니켈 니트레이트 및 금속 아세테이트 함유 용액에 첨가하여 니켈 산화물 전구체 혼합물을 형성하고;
    니켈 산화물 전구체 혼합물을 60 내지 75℃로 가열하고;
    니켈 산화물 전구체 혼합물을 냉각시켜 니켈 산화물 전구체 잉크를 형성하는 것
    을 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 니켈 니트레이트가 Ni(NO3)2·nH2O이고, n이 0, 4, 6 또는 9인 방법.
  10. 제8항에 있어서, 금속 아세테이트가 Ni(CH3CO2)2·xH2O이고, x가 0, 2 또는 4인 방법.
  11. 제8항에 있어서, 니켈 니트레이트가 Ni(NO3)2·6H2O이고, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 Ni(CH3CO2)2·4H2O인 방법.
  12. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 Ni(CH3CO2)2·xH2O 및 Cu(CH3CO2)2·bH2O를 포함하며, 여기서 x는 0, 2 또는 4이고, b는 0 또는 1인 방법.
  13. 제8항에 있어서, 니켈 니트레이트가 Ni(NO3)2·6H2O이고, 적어도 하나의 금속 아세테이트가 Ni(CH3CO2)2·4H2O 및 Cu(CH3CO2)2·1H2O를 포함하는 것인 방법.
  14. 제11항에 있어서, 니켈 산화물 전구체 혼합물이 0.7 M 내지 0.8 M의 Ni(NO3)2·6H2O의 농도 및 50 mM 내지 110 mM의 Ni(CH3CO2)2·4H2O의 농도를 갖는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, Ni(NO3)2·6H2O의 농도가 0.72 M이고, Ni(CH3CO2)2·4H2O의 농도가 103 mM인 방법.
  16. 제13항에 있어서, 니켈 산화물 전구체 혼합물이 0.7 M 내지 0.8 M의 Ni(NO3)2·6H2O의 농도, 50 mM 내지 110 mM의 Ni(CH3CO2)2·4H2O의 농도, 및 20 mM 내지 41.3 mM의 Cu(CH3CO2)2·1H2O의 농도를 갖는 것인 방법.
  17. 제8항에 있어서, 용매가 에틸렌 글리콜 및 에탄올아민을 포함하는 것인 방법.
  18. 제8항에 있어서,
    용매가 에틸렌 글리콜 및 에탄올아민을 포함하고;
    에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물이 각각 12:1.46:1의 부피비를 갖는 것인 방법.
  19. 제8항에 있어서, 5 ppm 미만 물 및 5 ppm 미만 산소를 갖는 불활성 분위기 하에 수행되는 방법.
  20. 니켈 산화물 층을 침착시키는 방법이며,
    기판을 제조하고;
    디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매;
    Ni(NO3)2·6H2O; 및
    Ni(CH3CO2)2·4H2O 및 Cu(CH3CO2)2·1H2O로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 아세테이트
    를 포함하는 니켈 산화물 전구체 잉크를 기판 상으로 침착시키고;
    니켈 산화물 전구체 잉크를 250℃ 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 6시간 동안 어닐링하고;
    니켈 산화물 전구체 잉크를 냉각시켜 니켈 산화물 층을 형성하는 것
    을 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 용매가 에틸렌 글리콜, 에탄올아민 및 물을 포함하는 것인 방법.
  22. 제20항에 있어서, 기판이 유리, p-도핑된 규소, n-도핑된 규소, 사파이어, 산화마그네슘, 운모, 중합체, 세라믹, 직물, 목재, 건벽, 금속, ITO-코팅된 유리, FTO-코팅된 유리, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  23. 제20항에 있어서, 기판이 인듐-도핑된 주석 산화물 (ITO), 플루오린-도핑된 주석 산화물 (FTO), 카드뮴 산화물 (CdO), 아연 인듐 주석 산화물 (ZITO), 알루미늄 아연 산화물 (AZO), 알루미늄 (Al), 금 (Au), 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 티타늄 (Ti), 강철, 크로뮴 (Cr), 구리 (Cu), 은 (Ag), 니켈 (Ni), 텅스텐 (W), 몰리브데넘 (Mo), 탄소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 전도성 물질로 코팅된 것인 방법.
  24. 제20항에 있어서, 습도 10% 내지 50% 및 온도 20℃ 내지 60℃를 갖는 환경 하에 수행되는 방법.
  25. 제20항에 있어서, 어닐링이 310℃의 온도에서 2시간의 기간 동안 수행되는 것인 방법.
  26. 적어도 하나의 금속 니트레이트;
    적어도 하나의 금속 아세테이트; 및
    디올, 알콜 아민, 및 물을 포함하는 용매 조합
    을 포함하는, 니켈 산화물 층의 제조에 사용하기 위한 조성물.
  27. 제26항에 있어서,
    적어도 하나의 금속 니트레이트가 구리 니트레이트를 포함하고;
    적어도 하나의 금속 아세테이트가 니켈 아세테이트를 포함하고;
    용매가 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함하는 것인 조성물.
  28. 제26항에 있어서,
    적어도 하나의 금속 니트레이트가 니켈 니트레이트를 포함하고;
    적어도 하나의 금속 아세테이트가 구리 아세테이트를 포함하고;
    용매가 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함하는 것인 조성물.
  29. 제26항에 있어서,
    적어도 하나의 금속 니트레이트가 니켈 니트레이트를 포함하고;
    적어도 하나의 금속 아세테이트가 니켈 아세테이트를 포함하고;
    용매가 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함하는 것인 조성물.
  30. 제26항에 있어서,
    적어도 하나의 금속 니트레이트가 니켈 니트레이트를 포함하고;
    적어도 하나의 금속 아세테이트가 니켈 아세테이트 및 구리 아세테이트를 포함하고;
    용매가 에틸렌 글리콜, 에탄올아민, 및 물을 포함하는 것인 조성물.
KR1020217018591A 2018-11-21 2019-11-14 니켈 산화물 졸-겔 잉크 KR20210080574A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862770389P 2018-11-21 2018-11-21
US62/770,389 2018-11-21
US16/577,781 US10907050B2 (en) 2018-11-21 2019-09-20 Nickel oxide sol-gel ink
US16/577,781 2019-09-20
PCT/US2019/061462 WO2020106542A1 (en) 2018-11-21 2019-11-14 Nickel oxide sol-gel ink

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210080574A true KR20210080574A (ko) 2021-06-30

Family

ID=70727449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217018591A KR20210080574A (ko) 2018-11-21 2019-11-14 니켈 산화물 졸-겔 잉크

Country Status (9)

Country Link
US (3) US10907050B2 (ko)
EP (1) EP3884080A4 (ko)
JP (1) JP7420806B2 (ko)
KR (1) KR20210080574A (ko)
CN (1) CN113227452A (ko)
AU (1) AU2019384104A1 (ko)
CA (1) CA3120657A1 (ko)
MX (1) MX2021005895A (ko)
WO (1) WO2020106542A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675340B (zh) * 2021-08-20 2024-05-17 广西大学 基于钙钛矿/pdpp3t聚合物复合膜的近红外宽光谱探测器及其制备方法
CN114388697A (zh) * 2021-11-04 2022-04-22 上海黎元新能源科技有限公司 一种空穴传输层前驱体溶液及其制备方法与应用

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3183313B2 (ja) * 1992-09-28 2001-07-09 三菱マテリアル株式会社 マンガンニッケル系酸化物薄膜の形成方法
US6599447B2 (en) 2000-11-29 2003-07-29 Advanced Technology Materials, Inc. Zirconium-doped BST materials and MOCVD process forming same
US7105360B2 (en) 2002-03-08 2006-09-12 International Business Machines Corporation Low temperature melt-processing of organic-inorganic hybrid
KR101001744B1 (ko) 2004-12-27 2010-12-15 삼성전자주식회사 탄소 나노 튜브를 이용한 광전 변환 전극 및 이를 구비한태양 전지
CN101326133B (zh) * 2005-12-12 2011-12-28 秦皇岛易鹏特种玻璃有限公司 抗菌溶胶-凝胶镀液、抗菌溶胶-凝胶镀液的制法、抗菌制品以及制备抗菌制品的方法
ES2716987T3 (es) 2006-07-07 2019-06-18 Swimc Llc Sistemas de recubrimiento para artículos composite de cemento
US7700068B2 (en) * 2006-07-19 2010-04-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Method of making NiO and Ni nanostructures
KR100839371B1 (ko) 2006-11-17 2008-06-19 삼성에스디아이 주식회사 염료감응 태양전지
KR100844871B1 (ko) 2007-04-06 2008-07-09 경북대학교 산학협력단 염료감응형 태양전지용 염료 및 이를 이용한 태양전지
MX2010003227A (es) 2007-09-25 2010-04-07 First Solar Inc Dispositivos fotovoltaicos que incluyen una capa interfacial.
EP2203943A4 (en) 2007-10-12 2015-10-14 Omnipv Inc SOLAR MODULES WITH INCREASED EFFICIENCIES THROUGH THE USE OF SPECTRAL CONCENTRATORS
US8774573B2 (en) 2009-02-20 2014-07-08 OmniPV, Inc. Optical devices including resonant cavity structures
US9023435B2 (en) 2009-07-31 2015-05-05 General Electric Company Methods for making water based environmental barrier coatings using sintering aids
US8821967B2 (en) 2010-10-04 2014-09-02 National Cheng Kung University Method for manufacturing an oxide thin film
US9484475B2 (en) 2011-10-11 2016-11-01 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Semiconductor ferroelectric compositions and their use in photovoltaic devices
CN104106118B (zh) 2011-12-08 2018-06-22 洛桑联邦理工学院 包括阻挡层的半导体电极
CN102646759B (zh) * 2012-05-04 2015-05-27 深圳市科聚新材料有限公司 一种透明导电氧化物薄膜的制备方法
ES2568623T3 (es) 2012-05-18 2016-05-03 Isis Innovation Limited Dispositivo optoeléctrico que comprende material de armazón poroso y perovskitas
WO2013171520A1 (en) 2012-05-18 2013-11-21 Isis Innovation Limited Optoelectronic device comprising perovskites
GB201208793D0 (en) 2012-05-18 2012-07-04 Isis Innovation Optoelectronic device
EP2693503A1 (en) 2012-08-03 2014-02-05 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Organo metal halide perovskite heterojunction solar cell and fabrication thereof
EP2897178A4 (en) 2012-09-12 2016-05-25 Korea Res Inst Chem Tech SOLAR CELL HAVING LIGHT ABSORBING STRUCTURE
EP3413365B1 (en) 2012-09-18 2022-06-29 Oxford University Innovation Limited Optoelectronic device
JP6128900B2 (ja) 2013-03-08 2017-05-17 大阪瓦斯株式会社 無機ホール輸送材を使用したペロブスカイト系光電変換装置
WO2014151522A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Hunt Energy Enterprises, L.L.C. Perovskite and other solar cell materials
EP2994926A1 (en) 2013-05-06 2016-03-16 Greatcell Solar S.A. Organic-inorganic perovskite based solar cell
TWI485154B (zh) 2013-05-09 2015-05-21 Univ Nat Cheng Kung 具鈣鈦礦結構吸光材料之有機混成太陽能電池及其製造方法
JP6304980B2 (ja) 2013-09-10 2018-04-04 大阪瓦斯株式会社 ペロブスカイト系材料を用いた光電変換装置
JP2015119102A (ja) 2013-12-19 2015-06-25 アイシン精機株式会社 ハイブリッド型太陽電池
CN103956431B (zh) 2014-04-30 2017-10-20 华南理工大学 一种溶液加工的有机‑无机平面异质结太阳电池及其制备
CN104091888B (zh) 2014-07-17 2016-08-17 湖北大学 一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法
US9305715B2 (en) 2014-08-01 2016-04-05 Hunt Energy Enterprises Llc Method of formulating perovskite solar cell materials
JP6745214B2 (ja) 2015-01-29 2020-08-26 積水化学工業株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法
KR101823729B1 (ko) 2015-03-13 2018-01-30 주식회사 엘지화학 리튬 금속 산화물 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 음극 활물질, 및 이의 제조방법
JP2016178167A (ja) 2015-03-19 2016-10-06 積水化学工業株式会社 光電極の製造方法、光電極、太陽電池の製造方法および太陽電池
KR20180013859A (ko) 2015-03-24 2018-02-07 킹 압둘라 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지 유기 금속 할라이드 구조의 제조 방법들
CN105153808B (zh) * 2015-07-24 2017-11-17 中国科学院新疆理化技术研究所 一种喷墨打印用热敏电阻陶瓷墨水的制备方法
US20180237314A1 (en) 2015-08-07 2018-08-23 Yangchuan Xing Synthesis of deep eutectic solvent chemical precursors and their use in the production of metal oxides
CN107565033B (zh) 2016-07-01 2021-02-26 浙江大学 氧化镍薄膜及其制备方法、功能材料、薄膜结构的制作方法及电致发光器件
CN108807687A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 重庆文理学院 一种氧化镍薄膜的制备方法
CN108682744A (zh) 2018-06-14 2018-10-19 重庆文理学院 一种界面功能层导电性高的有机光伏器件的制备方法
CN108996557B (zh) * 2018-06-22 2020-11-13 安徽师范大学 一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022507894A (ja) 2022-01-18
US11713396B2 (en) 2023-08-01
EP3884080A4 (en) 2022-09-07
JP7420806B2 (ja) 2024-01-23
US20200157355A1 (en) 2020-05-21
MX2021005895A (es) 2021-08-11
AU2019384104A1 (en) 2021-06-10
WO2020106542A1 (en) 2020-05-28
EP3884080A1 (en) 2021-09-29
US10907050B2 (en) 2021-02-02
US20230312936A1 (en) 2023-10-05
CN113227452A (zh) 2021-08-06
CA3120657A1 (en) 2020-05-28
US20210139710A1 (en) 2021-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11901177B2 (en) Enhanced perovskite materials for photovoltaic devices
US9617431B2 (en) Bi- and tri- layer interfacial layers in perovskite material devices
EP3221898B1 (en) Bi-and tri-layer interfacial layers in perovskite material devices
US20230312936A1 (en) Nickel oxide sol-gel ink
US11264572B2 (en) Non-fullerene acceptors (NFAS) as interfacial layers in perovskite semiconductor devices
AU2018282426A1 (en) Titanate interfacial layers in perovskite material devices
US11171290B2 (en) Cross linked surface coating and interfacial layer for a perovskite material photovoltaic device
JP2022537682A (ja) ドープされた混合されたカチオンのペロブスカイト材料およびそれを利用したデバイス
US11180660B2 (en) Mixed cation perovskite material devices
US20220041462A1 (en) Metal oxide nanoparticle electron transport layers in perovskite semiconductor devices
US20230167326A1 (en) Methods for Forming Perovskite Material Layers
WO2023047116A1 (en) Perovskite production process