KR102041382B1 - 닥터 블레이드를 이용한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 닥터 블레이드를 이용한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지에 관한 것이며, 상세하게는 양자점의 분산도가 우수하고, 양자점 층의 표면 결함을 최소화 또는 방지할 수 있는 양자점 잉크와 닥터 블레이드를 이용한 공정이 간편하고 태양전지의 대면적화가 가능한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지에 관한 것이다.

Description

닥터 블레이드를 이용한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지{n-type quantum dot ink, p-type quantum dot ink and method of manufacturing quantum dot solar cell using the same}
본 발명은 닥터 블레이드를 이용한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지에 관한 것이며, 상세하게는 양자점의 분산도가 우수하고, 양자점 층의 표면 결함을 최소화 또는 방지할 수 있는 양자점 잉크와 닥터 블레이드를 이용한 공정이 간편하고 태양전지의 대면적화가 가능한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지에 관한 것이다.
양자점 태양전지는 양자점의 소재 특성으로 인해 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 양자점(quantum dot)은 단일 물질이 밴드갭 이상의 파장을 전영역에서 흡수하는 특징을 가지고 있으며, 보어 반지름(bohr radius)이하의 크기로 양자구속화(quantum confinement)를 통해 낮은 밴드갭을 가지는 벌크 물질의 밴드갭을 쉽게 제어할 수 있다. 또한, 양자점은 높은 유전상수로 인해 생성된 엑시톤이 쉽게 전자와 정공으로 분리될 수 있으며, 하나의 광자(photon)가 다수의 엑시톤을 생성하는 다중여기자(MEG, multiple exciton generation)의 생성이 가능할뿐더러, 용액공정을 통해 저가 공정으로 구현 가능하다는 장점을 갖는다. 한국등록특허 10-1294835에서도 양자점 태양전지 및 그 제조방법을 개시하고, 광전변환효율을 향상시키고자 하였다.
양자점은 태양광 집광기, 광 검출기, 광 업컨버터, 발광 다이오드, 태양 전지 등 다양한 광전자 소자에 응용되고있다. 특히 밴드갭 조절능력 (bandgap tunability), 솔루션 처리능력 (solution processability), 높은 전하 이동도 및 다중 엑시톤 생성 (multiple exciton generation)과 같은 양자점의 고유 한 특성을 이용하여 태양 전지 분야에서 획기적인 발전을 도모하였다. 양자점의 표면 화학의 개발과 소자 구조의 최적화를 통해 광전변환효율 (PCE)을 향상시키고자 노력 중이며, 장기간의 저장 안정성과 광 안정성을 고려할 때 양자점의 성능 문제가 극복되면 저가 전원 공급 장치 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 예상된다.
양자점의 성능 문제와 더불어 양자점 태양전지의 상용화를 위해서는 태양 전지의 대면적화가 필요하다. 양자점을 이용하여 활성층을 형성할 경우, 주로 스핀 코팅방법에 의하여 양자점 활성층이 형성되는데, 이는 대면적화 및 대량 생산이 어려운 단점이 있다.
또한, 콜로이드 합성을 통해 제조된 양자점은 유기용매에 분산되어 있으며, 긴 절연성의 유기리간드로 둘러 싸여 있다. 이러한 유기리간드로 캐핑된 양자점으로 양자점 층을 형성 할 경우, 전기 전도가 전혀 일어나지 않아 전기소자로의 활용이 불가능하며, 이는 양자점 표면의 유기리간드가 양자점 간의 전하 이동에 큰 방해 요인으로 작용하기 때문이다. 양자점 간의 전하이동 특성을 향상시키기 위해서는 양자점 표면의 긴 절연성의 유기리간드를 단분자 유기리간드 또는 무기리간드로 대체하는 방법이 필요하다.
종래의 리간드 교환 방법으로는 고체상 교환(Solid state exchange)이 있으며, 이 방법을 통해 유기리간드가 캐핑된 양자점을 박막으로 형성한 후, 치환될 리간드를 포함한 용액을 상기 박막에 처리하여 리간드를 치환하였다. 그러나, 고체상 리간드 교환 방법을 이용하여 리간드 교환을 수행할 경우, 양자점 층에 표면 결함을 야기할 수 있으며, 이에 따라 양자점 층의 전하 이동도가 저하될 수 있는 문제가 있다. 또한, 양자점 층이 형성된 후에 리간드 교환을 수행하기 때문에, 10 nm이상의 두께를 갖는 양자점 층은 리간드 교환이 완전히 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라 양자점 층 형성 및 리간드 교환을 반복적으로 수행하여야만 목적하는 두께의 양자점 층을 형성할 수 있고, 이에 따라 양자점 층의 표면 결함 발생, 복잡한 적층공정에 따른 상용화의 어려움, 태양전지의 성능에 있어서도 전하이동도 저하에 따라 광전변환효율이 감소되는 문제점이 있다.
대한민국공개특허 제10-2008-0105908호
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 양자점의 분산도가 우수하고, 양자점 층의 표면 결함을 최소화 또는 방지할 수 있는 양자점 잉크와 닥터 블레이드를 이용하여 대면적화 및 대량 생산이 용이한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 투명전극 상에 전자수송층을 형성시키는 단계, 전자수송층이 형성된 투명전극을 기판 상에 위치시키고, C3 내지 C6의 알킬아민과 제1극성용매를 포함하는 제1용매 및 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 n형 양자점 잉크를 닥터 블레이드를 이용하여 상기 전자수송층 상에 처리한 후 열처리하여 n형 양자점 층을 형성시키는 단계, 상기 n형 양자점 층 상에 C3 내지 C6의 알킬아민과 제2극성용매를 포함하는 제2용매 및 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 포함하는 p형 양자점 잉크를 닥터 블레이드를 이용하여 처리한 후 열처리하여 p형 양자점 층을 형성시키는 단계 및 상기 p형 양자점 층 상에 상대전극을 형성시키는 단계를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1용매에 포함되는 C3 내지 C6의 알킬아민은 제1용매의 부피를 기준으로 1~55부피%로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1극성용매는 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(dimethyl sufoxide), 물, 에탄올 및 메탄올 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 n형 양자점 잉크는 하기 접촉각 측정방법으로 측정된 접촉각이 4~22°일 수 있다.
*접촉각 측정방법
대기분위기, 25℃에서 30 ㎕의 n형 양자점 잉크를 산화아연층 상에 투입한 후 접촉각을 측정한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2용매에 포함되는 C3 내지 C6의 알킬아민은 상기 제2용매의 부피를 기준으로 4~96부피%로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점은 상기 제2용매의 부피를 기준으로 10~90 mg/ml의 농도로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2극성용매는 디메틸포름아마이드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 n형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 상기 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리는 0.27~0.33 mm일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 n형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 열처리는 100~115℃에서 30초~5분 동안 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 상기 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리는 0.08~0.32mm일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 기판의 온도는 20~35℃일 수 있다.
또한, 본 발명은 투명전극, 전자수송층, 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 n형 양자점 층, 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 포함하는 p형 양자점 층 및 상대전극이 적층되어 형성된 양자점 태양전지를 제공한다.
본 발명은 양자점의 분산도가 우수하고, 양자점 층의 표면 결함을 최소화 또는 방지할 수 있는 양자점 잉크와 닥터 블레이드를 이용하여 대면적화 및 대량 생산이 용이한 양자점 태양전지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 양자점 태양전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 닥터블레이드를 이용한 양자점 태양전지 제조 방법의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예1에 따른 양자점 태양전지의 단면 SEM 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
양자점 태양전지에 포함되는 양자점 광활성층은 n형 양자점 층과 p형 양자점 층을 적층하여 형성될 수 있으며, 종래에는 양자점 잉크를 코팅한 후, 코팅된 양자점 층 상에 리간드 교환 용액을 처리하는 고체상 리간드 교환 방법을 통해 제조되었다. 그러나, 이러한 고체상 리간드 교환 방법은 처리 가능한 양자점 층의 두께가 수십 나노미터 수준으로 한계가 있으며, 양자점 층 형성, 고체상 리간드 교환 반응, 세척 및 다시 양자점 층을 적층하는 순으로 수회 반복하여야 목적하는 두께의 양자점 층을 형성할 수 있으나, 계속되는 적층 공정에 의하여 양자점 층에 표면 결함이 발생하여 태양전지의 성능이 저하되는 등의 문제점이 있다.
따라서, 양자점 층을 형성한 후에 리간드 교환을 수행하는 후처리 공정이 아닌, 이미 리간드 교환이 수행된 양자점 잉크를 이용하여 양자점 층을 형성할 경우, 상술한 문제점들을 방지할 수 있으나, 리간드 교환이 수행된 양자점은 극성 용매 내 분산도가 낮아 목적하는 두께의 양자점 층을 형성하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 양자점 층 제조 방법으로, 스핀 코팅법이 주로 사용되었으나, 이는 대면적화 및 대량 생산이 어려운 단점이 있다. 또한, 닥터 블레이드법을 이용하여 종래의 양자점 잉크를 코팅할 경우, 제조되는 양자점 층의 표면이 매끄럽지 않아 태양전지의 광전변환효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 양자점 태양전지의 대면적화 및 대량 생산의 목적을 달성하기 위하여, 양자점의 분산도를 향상시키고, 양자점 층의 표면 결함을 최소화 또는 방지할 수 있고, 닥터 블레이드법을 사용하기에 적합한 양자점 잉크를 이용하여 광전변환효율이 우수한 대면적의 양자점 태양전지를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 양자점 태양전지의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
다음으로, 본 발명에 따른 양자점 태양전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 투명전극 상에 전자수송층을 형성시킨다.
상기 투명전극은 ITO(indium-tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), AZO(aluminium doped zinc oxide), IGZO(Indium gallium zinc oxide), 유리, PET(Polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), 및 폴리이미드(polimide) 중에서 선택된 적어도 하나의 기판을 포함할 수 있고, 바람직하게는 ITO일 수 있다.
상기 전자 수송층은 ZnO, TiO2, SnO2 및 ITO 중에서 선택되는 어느 하나의 n형 반도체를 포함할 수 있고, 바람직하게는 ZnO일 수 있다. 상기 전자 수송층은 당업계에서 통상적으로 사용되는 공지된 방법을 이용하여 상기 투명전극 상에 형성될 수 있으며, 일예로, 졸겔법일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 전자수송층이 형성된 투명전극을 기판 상에 위치시키고, 닥터 블레이드를 이용하여 C3 내지 C6의 알킬아민과 제1극성용매를 포함하는 제1용매 및 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 n형 양자점 잉크를 상기 전자수송층 상에 처리한 후 열처리하여 n형 양자점 층을 형성시킨다.
상기 기판은 닥터 블레이드 코팅 수행 시 투명전극을 올려 놓을 수 있는 것이라면 소재, 면적에 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 n형 양자점 층을 형성 시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리는 0.27~0.33 mm일 수 있으며, 만일, 상기 조건을 만족하지 않을 경우 목적하는 두께의 양자점 층을 형성하기 어려울 수 있고 이에 따라 양자점 태양전지의 광전변환효율이 저하될 수 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
또한 상기 n형 양자점 층을 형성 시, 닥터 블레이드는 0.5~100 cm/초, 바람직하게는 1~3cm/초의 속도로 이동하여 n형 양자점 잉크를 코팅할 수 있다.
또한 상기 n형 양자점 층을 형성 시, 기판의 온도는 20~75℃일 수 있으며, 바람직하게는 55~70℃일 수 있다. 만일 상기 기판의 온도가 75℃를 초과할 경우, n형 양자점 잉크 내 용매가 증발하여 양자점이 응집되는 현상이 발생할 수 있으며, 이에 따라 제조되는 양자점 태양전지의 광전변환효율이 저하될 우려가 있다.
만일 상기 기판의 온도가 55~70℃일 경우 n형 양자점 잉크 내 용매의 증발을 최소화함과 동시에 양자점 잉크 내 양자점의 분산성이 우수하여 고품질 박막을 제조하기에 용이하다.
또한, 상기 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점은 I, Br 및 Cl 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 캐핑된 양자점일 수 있으며, 상기 양자점은 Ⅱ-VI족 계열의 반도체, III-Ⅴ족 계열의 반도체 또는 I-III-VI족 계열의 반도체를 포함하는 이성분계, 삼성분계, 사성분계 양자점 중 어느 하나 일 수 있으며, 바람직하게는 PbS, PbSe, PbTe, CdSe, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, GaN, GaP, GaAs, InN, InP, InAs, AgBiS2, AgBiSe2, AgInS2, AgInSe2, CuInS2 및 CuInSe2 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점은 유기리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 비극성 용액과 할로겐화물을 포함하는 극성 용액의 상전이교환(Phase transfer exchange)을 통해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 할로겐화물은 할로겐 리간드를 포함하며, 상기 할로겐 리간드는 상기 유기리간드보다 양자점과의 결합 상수가 크기 때문에 상전이교환 수행시, 양자점에 결합된 유기리간드 대신 할로겐 리간드가 양자점에 캐핑될 수 있다.
상기 할로겐 리간드는 I, Br 및 Cl 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 유기리간드는 올레산(Oleic acid), 올레일아민(Oleylamine), 인산(Phosphoric acid), 트리옥틸포스파인 옥사이드(Trioctylphosphine oxide) 및 이들의 염 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 비극성 용액은 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 비극성 용매를 포함할 수 있으며, 일예로 옥탄, 톨루엔, 벤젠 및 헥산 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 극성 용액은 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 극성 용매를 포함할 수 있으며, 일예로 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide), 다이클로로벤젠(Dichlorobezene), 클로로벤젠(Chlorobezene), 아세토니트릴(Acetonitrile) 및 알코올 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상전이교환을 수행하는 방법은 상기 비극성 용액과 극성 용액을 혼합할 수 있는 방법이라면 제한이 없으며, 일예로 두 용액을 교반기로 혼합할 수 있다.
상전이교환이 수행된 후, 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점은 극성 용액으로 전이되며, 상기 극성 용액을 비극성 용액으로부터 분리하고, 원심분리 및 건조하여 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 분말 형태로 수득할 수 있다.
상기 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점의 n형 양자점 잉크 내 함량은 목적하는 n형 양자점 층의 두께에 따라 조절될 수 있으며, 바람직하게는 1~600 mg/ml, 더욱 바람직하게는 100~200mg/ml의 농도로 포함될 수 있다.
상기 제1극성용매는 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(dimethyl sufoxide), 물, 에탄올 및 메탄올 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 디메틸포름아마이드일 수 있다.
상기 C3 내지 C6의 알킬아민은 제1용매의 부피를 기준으로 1~55부피%로 포함될 수 있으며, 만일 1부피% 미만으로 포함될 경우, n형 양자점의 분산도가 저하되어 균일한 n형 양자점층을 제조할 수 없는 등의 우려가 있고, 55부피%를 초과할 경우, n형 양자점 잉크의 젖음성(wettability)이 과도하게 증가하여 닥터 블레이드를 이용한 코팅 방법을 사용하기 어려울 수 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
상기 n형 양자점 잉크의 젖음성은 하기 접촉각 측정방법으로 확인할 수 있으며, 상기 n형 양자점 잉크는 하기 접촉각 측정방법으로 측정된 접촉각이 4~22°일 수 있고, 만일 접촉각이 4°미만일 경우, 닥터 블레이드를 이용하여 n형 양자점 잉크를 목적하는 두께로 코팅할 수 없을 수 있고, 22°를 초과할 경우, 균일한 n형 양자점 층을 형성하기 어려울 수 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
*접촉각 측정방법
대기분위기, 25℃에서 30 ㎕의 n형 양자점 잉크를 산화아연층 상에 투입한 후 접촉각을 측정한다.
상기 n형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 닥터 블레이드를 이용하여 n형 양자점 잉크를 처리한 후, 제1용매를 제거하기 위하여 열처리가 수행되며, 상기 n형 양자점 층을 형성시키는 단계에서의 열처리는 100~115℃에서 30초~5분 동안 수행될 수 있으며, 만일, 열처리 온도가 105℃ 미만일 경우 제1용매가 완전히 제거되지 않을 우려가 있고, 115℃를 초과할 경우, 용매의 증발이 과도하게 빨리 진행되어 박막 균일도가 저하되거나 양자점 표면의 산화가 발생될 우려가 있으며, 이에 따라 양자점 태양전지의 광전변환효율이 저하될 우려가 있다.
다음으로, 닥터 블레이드를 이용하여 상기 n형 양자점 층 상에 C3 내지 C6의 알킬아민과 제2극성용매를 포함하는 제2용매 및 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 포함하는 p형 양자점 잉크를 처리한 후 열처리하여 p형 양자점 층을 형성시킨다.
상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리는 0.08~0.32 mm일 수 있으며, 만일, 상기 조건을 만족하지 않을 경우 양자점 태양전지의 광전변환효율이 저하될 수 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
또한, 상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 닥터 블레이드는 0.5~100 cm/초, 바람직하게는 1~3cm/초의 속도로 이동하여 p형 양자점 잉크를 코팅할 수 있다.
상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 기판의 온도는 20~35℃일 수 있으며, 만일 상기 기판의 온도가 20℃ 미만일 경우, 기판의 온도를 냉각시키기 위하여 별도의 냉각 시스템이 구비되어야 하는 등 공정 비용이 증가할 우려가 있고, 35℃를 초과할 경우, 상기 p형 양자점 잉크 내 용매가 빠르게 증발하여 박막 균일도가 저하될 수 있으며 이에 따라 양자점 태양전지의 광전변환효율이 저하될 우려가 있다.
상기 제2용매에 포함되는 C3 내지 C6의 알킬아민은 제2용매의 부피를 기준으로 4~96부피%로 포함될 수 있으며, 만일 4부피% 미만으로 포함될 경우, p형 양자점의 분산도가 저하되어 균일한 p형 양자점층을 제조할 수 없는 등의 우려가 있고, 96부피%를 초과할 경우, p형 양자점 잉크의 젖음성(wettability)이 과도하게 증가하여 닥터 블레이드를 이용한 코팅 방법을 사용하기 어려울 수 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점은 유기리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 비극성 용액과 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산을 포함하는 극성 용액의 상전이교환(Phase transfer exchange)을 통해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산은 상기 유기리간드보다 양자점과의 결합 상수가 크기 때문에 상전이교환 수행시, 양자점에 결합된 유기리간드 대신 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산이 양자점에 캐핑될 수 있다.
상기 유기리간드는 올레산(Oleic acid), 올레일아민(Oleylamine), 인산(Phosphoric acid), 트리옥틸포스파인 옥사이드(Trioctylphosphine oxide) 및 이들의 염 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 비극성 용액은 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 비극성 용매를 포함할 수 있으며, 일예로 옥탄, 톨루엔, 벤젠 및 헥산 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 극성 용액은 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 극성 용매를 포함할 수 있으며, 일예로 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide), 다이클로로벤젠(Dichlorobezene), 클로로벤젠(Chlorobezene), 아세토니트릴(Acetonitrile) 및 알코올 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상전이교환을 수행하는 방법은 상기 비극성 용액과 극성 용액을 혼합할 수 있는 방법이라면 제한이 없으며, 일예로 두 용액을 교반기로 혼합할 수 있다.
상전이교환이 수행된 후, 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점은 극성 용액으로 전이되며, 상기 극성 용액을 비극성 용액으로부터 분리하고, 원심분리 및 건조하여 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 분말 형태로 수득할 수 있다.
상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점에 있어서, 상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산은 티올기에 의하여 양자점과의 결합력을 확보하고, 카복실기에 의하여 아민기를 갖는 제2극성용매 내 우수한 분산도를 확보할 수 있다. 이러한 우수한 분산도는 아민기와 카복실기의 이온성 결합에 의한 것일 수 있다.
상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점은 일예로, 3-메르캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid: MPA)으로 캐핑된 양자점일 수 있으며, 상기 양자점은 Ⅱ-VI족 계열의 반도체, III-Ⅴ족 계열의 반도체 또는 I-III-VI족 계열의 반도체를 포함하는 이성분계, 삼성분계, 사성분계 양자점 중 어느 하나 일 수 있으며, 바람직하게는 PbS, PbSe, PbTe, CdSe, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, GaN, GaP, GaAs, InN, InP, InAs, AgBiS2, AgBiSe2, AgInS2, AgInSe2, CuInS2 및 CuInSe2 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 제2극성용매는 디메틸포름아마이드를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 물 및 디메틸포름아마이드를 포함할 수 있다. 물과 디메틸포름아마이드를 포함할 경우, 상기 제2극성용매의 극성을 증가시킴과 동시에 p형 양자점의 용해도를 목적하는 수준으로 발현할 수 있는 장점이 있다.
상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점은 상기 제2용매의 부피를 기준으로 10~90 mg/ml의 농도로 포함될 수 있으며, 만일 10 mg/ml 미만의 농도로 포함될 경우 목적하는 두께의 p형 양자점층을 형성하기 어려울 수 있는 등의 우려가 있고, 90 mg/ml의 농도를 초과할 경우, 형성되는 p형 양자점층이 과도하게 두꺼워져서 전하 및 정공 전달 효율이 저하될 우려가 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
상기 p형 양자점을 형성시키는 단계에서 닥터 블레이드를 이용하여 p형 양자점 잉크를 처리한 후, 제2용매를 제거하기 위하여 열처리가 수행되며, 상기 열처리는 80~120℃에서 30초~5분 동안 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 p형 양자점 층 상에 상대전극을 형성시킨다.
상기 상대전극은 은, 금, 알루미늄, 구리, ITO(indium-tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), AZO(aluminum doped zinc oxide), 및 IGZO(Indium gallium zinc oxide) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 전극일 수 있고, 바람직하게는 은 전극일 수 있다.
상기 상대전극의 형성 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 일예로 열증착법일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 양자점 태양전지는 투명전극, 전자수송층, 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 n형 양자점 층, 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 포함하는 p형 양자점 층 및 상대전극이 적층되어 형성된다. 상기 투명전극, 전자수송층, n형 양자점층, p형 양자점 층 및 상대전극의 구성은 본 발명의 제조 방법에서 전술한 내용과 동일하기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 n형 양자점 층의 두께는 목적하는 태양전지의 효율을 달성하기 위하여 적절히 조절할 수 있으나, 바람직하게는 200~450nm일 수 있다
상기 p형 양자점 층의 두께는 목적하는 태양전지의 효율을 달성하기 위하여 적절히 조절할 수 있으나, 바람직하게는 20~60nm일 수 있다.
<준비예1>
올레에이트가 캐핑된 콜로이드 양자점(oleate-capped colloid quantum dot)을 콜로이드 합성법에 의해 제조하였다.
산화납(1.88g, 99.99%, 시그마알드리치)과 올레익산(7 mL, technical grade 90%, Sigma-Aldrich)을 1-옥타데켄(40 mL, technical grade 90%, Sigma-Aldrich)과 혼합하여 삼구 플라스크에 투입한 후, 진공 분위기, 110℃에서 2시간 동안 처리하였다. bis(trimethylsilyl)sulfide(720 μL, synthetic grade, Sigma-Aldrich)와 1-옥타데켄(10 mL)을 혼합하여 황전구체를 준비하였다. 황전구체를 플라스크에 투입하고, 115℃ 및 질소분위기에서 2초간 반응시킨 후 플라스크를 냉각시킴과 동시에 톨루엔(30 mL)을 첨가하였다. 100 mL의 아세톤을 첨가하여 콜로이드 양자점을 침전시킨 후, 원심분리하여 올레에이트 캐핑된 PbS 양자점을 수득하였다.
올레일아민(oleyamine, 10 mL)에 요오드화 테트라부틸 암모늄(1.1g, Sigma-Aldrich)을 200℃에서 2시간 동안 질소분위기에서 용해시키고, 100℃ 및 진공분위기에서 2시간 동안 유지시키고, 40℃에서 유지하여 요오드화물 전구체를 수득하였다.
요오드화물 전구체를 올레에이트가 캐핑된 양자점에 적가하고, 상온에서 15분 동안 교반하였다. 메탄올(135 mL)을 첨가하여, 콜로이드 양자점을 침전시킨 후 원심분리를 통해 양자점 분말을 용액으로부터 분리하였다. 진공분위기에서 잔류 용매를 건조시켜 요오드화 처리 및 올레에이트가 캐핑된 PbS 양자점(iodide-treated oleate-capped quantum dot)을 제조하였다.
요오드화 처리 및 올레에이트가 캐핑된 PbS 양자점(10 mg/ml)을 포함하는 옥탄(5 ml)과 PbI2(0.5 mmol), PbBr2(0.1 mmol) 및 암모늄아세테이트(0.2 mmol)를 포함하는 디메틸포름아마이드(5 ml)를 35℃에서 혼합하였다. 15분 후 양자점이 옥탄 상에서 디메틸포름아마이드 상으로 이동하게 되면, 디메틸포름아마이드 상을 따로 분리한 후, 톨루엔(2.7 ml)을 첨가하여 양자점을 침전시킨다.
침전시킨 양자점을 원심분리하고, 진공 오븐에서 건조하여 I가 캐핑된 PbS 양자점을 수득하였다
하기 표 1에 나타낸 바와 같이 부틸아민(BA)과 디메틸포름아마이드(DMF)의 함량, 양자점의 함량을 조절하여 n형 양자점 잉크(nQD-ink1~nQD-ink9)를 제조하였다.
구분 n형 양자점 함량
(mg/ml)		 제1용매(부피%)
BA DMF
nQD-ink1 150 0 100
nQD-ink2 150 3 97
nQD-ink3 150 5 95
nQD-ink4 150 30 70
nQD-ink5 150 50 50
nQD-ink6 150 54 46
nQD-ink7 150 57 43
nQD-ink8 150 80 20
nQD-ink9 150 100 0
<준비예2>
올레에이트 캐핑된 PbS 양자점을 8 mg/mL의 농도로 옥탄에 용해시키고, MPA가 12.6 mM의 농도로 포함된 디메틸포름아마이드를 첨가하였다. 이 혼합용액을 약 10초 동안 흔들어 용액상전이(phase transfer exchange)를 수행하였다. 비극성 상인 옥탄에 분산되어 있던 PbS 콜로이드 양자점은 극성 상인 DMF로 이동하였으며, 이는 양자점에 캐핑되어 있던 리간드인 올레에이트가 MPA로 치환되었음을 의미한다. MPA가 캐핑된 PbS 콜로이드 양자점을 포함하는 극성 상을 원심 분리하고, 대기중에서 10분 간 건조하여 MPA가 캐핑된 PbS 양자점을 수득하였다.
하기 표 2에 나타낸 바와 같이 부틸아민(BA), 물 및 디메틸포름아마이드(DMF)의 함량을 조절하여 p형 양자점 잉크(pQD-ink1~pQD-ink3)를 제조하였다.
구분 p형 양자점 함량
(mg/ml)		 제2용매(부피%)
BA DMF 물
pQD-ink1 40 8 0 92
pQD-ink2 40 33.3 33.3 33.4
pQD-ink3 40 8 46 46
<실시예1>
투명전극으로서 ITO(Indium Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판을 아세톤 및 이소프로필 알코올로 20분간 초음파 처리한 후 120℃의 진공 오븐에서 건조시켰다. 건조된 기판 상에 ZnO 졸겔 전구체를 1000rpm에서 20초 동안 스핀코팅한 후 25℃에서 35℃/분의 승온속도로 200℃까지 열처리를 수행하여 ZnO 층을 형성하였다.
닥터 블레이드를 이용하여 n형 양자점 잉크(nQD-ink5)를 상기 ZnO 층 상에 처리(닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리: 0.3 mm, 코팅 속도: 2 cm/초, 기판 온도: 60℃)한 후 110℃에서 1분 동안 열처리하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
닥터 블레이드를 이용하여 p형 양자점 잉크(pQD-ink3)를 상기 n형 양자점 층 상에 처리(닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리: 0.2 mm, 코팅 속도: 2 cm/초, 기판 온도: 25℃)한 후 110℃에서 1분 동안 열처리하여 p형 양자점 층을 형성하였다.
다음으로, 감압 조건하에서 열증착방법을 이용하여 상기 p형 양자점 층 상에 Au 전극(80 nm)을 형성하여 양자점 태양전지를 제조하였다.
<실시예2>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink2를 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예3 >
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink3을 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예4>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink4를 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예5>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink6을 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예6>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink7을 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예7>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink8을 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예8>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 잉크로 pQD-ink3 대신 pQD-ink1를 사용하여 p형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예9>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 잉크로 pQD-ink3 대신 pQD-ink2를 사용하여 p형 양자점 층을 형성하였다.
<실시예10>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 층 코팅시, 닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리를 0.3mm 대신 0.1mm 조건으로 수행하였다.
<실시예11>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 층 코팅시, 닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리를 0.3mm 대신 0.2mm 조건으로 수행하였다.
<실시예12>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 층 코팅시, 닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리를 0.3mm 대신 0.24mm 조건으로 수행하였다.
<실시예13>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 층 코팅시, 닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리를 0.3mm 대신 0.28mm 조건으로 수행하였다.
<실시예14>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 층 코팅시, 닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리를 0.3mm 대신 0.32mm 조건으로 수행하였다.
<실시예15>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 층 코팅시, 닥터 블레이드와 투명전극 사이의 거리를 0.3mm 대신 0.35mm 조건으로 수행하였다.
<실시예16>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리를 0.2mm 대신 0.1mm 조건으로 수행하였다.
<실시예17>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리를 0.2mm 대신 0.15mm 조건으로 수행하였다.
<실시예18>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리를 0.2mm 대신 0.18mm 조건으로 수행하였다.
<실시예19>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리를 0.2mm 대신 0.22mm 조건으로 수행하였다.
<실시예20>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리를 0.2mm 대신 0.25mm 조건으로 수행하였다.
<실시예21>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리를 0.2mm 대신 0.3mm 조건으로 수행하였다.
<실시예22>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 기판의 온도를 25℃ 대신 32℃ 조건에서 수행하였다.
<실시예23>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 기판의 온도를 25℃ 대신 40℃ 조건에서 수행하였다.
<실시예24>
실시예1과 동일하게 실시하되, p형 양자점 코팅시, 기판의 온도를 25℃ 대신 60℃ 조건에서 수행하였다.
<비교예1 >
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink1을 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<비교예2>
실시예1과 동일하게 실시하되, n형 양자점 잉크로 nQD-ink5 대신 nQD-ink9를 사용하여 n형 양자점 층을 형성하였다.
<실험예1 >
부틸 아민의 함량에 따른 n형 양자점 잉크의 ZnO에 대한 젖음성(wettability)을 평가하고, 상기 부틸 아민의 함량이 양자점 태양전지의 광전변환효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여, nQD-ink1~9에 따른 n형 양자점 잉크를 ZnO 층 상에 투입한 후 접촉각 측정 장치(Phoenix 300)를 사용하여 접촉각을 측정하였다.
또한, 실시예1~7 및 비교예1~2에 따른 양자점 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 측정하였다.
하기 표 3에 접촉각 및 광전변환효율 측정 결과를 나타내었다.
구분 n형 양자점 잉크 n형 양자점 함량
(mg/ml)		 제1용매(부피%) 접촉각(°) PCE(%)
BA DMF
비교예1 nQD-ink1 150 0 100 23.11 6.65
실시예2 nQD-ink2 150 3 97 15.95 7.14
실시예3 nQD-ink3 150 5 95 14.72 9.31
실시예4 nQD-ink4 150 30 70 11.14 9.73
실시예1 nQD-ink5 150 50 50 9.69 10.01
실시예5 nQD-ink6 150 54 46 8.92 9.27
실시예6 nQD-ink7 150 57 43 측정 불가 6.44
실시예7 nQD-ink8 150 80 20 측정 불가 5.21
비교예2 nQD-ink9 150 100 0 측정 불가 4.87
상기 표 3를 참조하면, 부틸아민을 포함하지 않은 nQD-ink1의 접촉각은 23.11°로 측정되었으며, nQD-ink1을 사용하여 제조한 비교예1에 따른 양자점 태양전지는 6.65%의 낮은 광전변환효율을 나타내었다. 부틸아민을 100부피%로 포함하는 nQD-ink9는 접촉각을 측정할 수 없을 정도로 젖음성이 높음을 확인할 수 있다. 또한, nQD-ink9를 사용하여 제조한 비교예2에 따른 양자점 태양전지는 4.87%의 낮은 광전변환효율을 나타내었다.
또한, 실시예1, 실시예3~5에 따른 양자점 태양전지는 현저히 높은 PCE를 나타내었으며, 특히 실시예1에 따른 양자점 태양전지의 PCE는 10.01%로 매우 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
<실험예2>
p형 양자점 잉크의 조성이 양자점 태양전지의 광전변환효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여, pQD-ink1~3를 사용하여 제조한 실시예1, 실시예8~9에 따른 양자점 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 측정하였다.
하기 표 4에 광전변환효율 측정 결과를 나타내었다.
구분 p형 양자점 잉크 p형 양자점 함량
(mg/ml)		 제2용매(부피%) PCE(%)
BA DMF 물
실시예8 pQD-ink1 40 8 0 92 9.79
실시예9 pQD-ink2 40 33.3 33.3 33.4 9.72
실시예1 pQD-ink3 40 8 46 46 10.01
상기 표 4를 참조하면, 제2용매로 부틸아민, DMF 및 물을 사용한 실시예1의 태양전지가 가장 높은 PCE를 나타내는 것을 확인할 수 있다, 이는 상기 제2극성용매의 극성을 증가시킴과 동시에 p형 양자점의 용해도가 증가하였기 때문으로 판단된다.<실험예3>
n형 양자점 층 코팅 시 닥터블레이드와 투명 전극 사이의 거리(코팅갭)가 양자점 태양전지의 광전변환효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 실시예1, 실시예10~15에 따른 양자점 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 측정하였다.
하기 표 5에 광전변환효율 측정 결과를 나타내었다.
구분 n형 양자점 층 제조 조건 p형 양자점 층 제조 조건 PCE
(%)
코팅갭
(mm)		 코팅
속도
(cm/초)		 기판
온도
(℃)		 열처리
온도
(℃)		 코팅갭
(mm)		 코팅
속도
(cm/초)		 기판
온도
(℃)		 열처리
온도
(℃)
실시예10 0.1 2 60 110 0.2 2 25 110 4.42
실시예11 0.2 2 60 110 0.2 2 25 110 5.15
실시예12 0.24 2 60 110 0.2 2 25 110 6.82
실시예13 0.28 2 60 110 0.2 2 25 110 9.18
실시예1 0.3 2 60 110 0.2 2 25 110 10.01
실시예14 0.32 2 60 110 0.2 2 25 110 9.65
실시예15 0.35 2 60 110 0.2 2 25 110 7.74
상기 표 5를 참조하면, 코팅갭이 0.25mm 미만인 실시예 10~12, 0.35mm인 실시예 15에 따른 양자점 태양전지는 PCE가 현저히 낮음을 알 수 있다. 반면, 실시예1, 실시예13~14에 따른 양자점 태양전지는 PCE가 9% 이상으로 우수하며, 특히, 실시예1에 따른 양자점 태양전지는 10.01%로 현저히 우수한 PCE를 가짐을 확인할 수 있다.
<실험예4>
p형 양자점 층 코팅 시 닥터블레이드와 기판 사이의 거리(코팅갭)가 양자점 태양전지의 광전변환효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 실시예1, 실시예16~21에 따른 양자점 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 측정하였다.
하기 표 6에 광전변환효율 측정 결과를 나타내었다.
구분 n형 양자점 층 제조 조건 p형 양자점 층 제조 조건 PCE
(%)
코팅갭
(mm)		 코팅
속도
(cm/초)		 기판
온도
(℃)		 열처리
온도
(℃)		 코팅갭
(mm)		 코팅
속도
(cm/초)		 기판
온도
(℃)		 열처리
온도
(℃)
실시예16 0.3 2 60 110 0.05 2 25 110 6.12
실시예17 0.3 2 60 110 0.1 2 25 110 8.54
실시예18 0.3 2 60 110 0.18 2 25 110 9.65
실시예1 0.3 2 60 110 0.2 2 25 110 10.01
실시예19 0.3 2 60 110 0.25 2 25 110 9.51
실시예20 0.3 2 60 110 0.3 2 25 110 8.88
실시예21 0.3 2 60 110 0.35 2 25 110 6.41
상기 표 6을 참조하면, p형 양자점 층 제조 시, 코팅갭이 0.05mm, 0.35mm인 실시예16, 21에 따른 양자점 태양전지는 PCE가 현저히 낮음을 알 수 있다. 반면, 실시예1, 실시예17~20에 따른 양자점 태양전지는 PCE가 우수하며, 특히, 실시예1에 따른 양자점 태양전지는 10.01%로 현저히 우수한 PCE를 가짐을 확인할 수 있다.
<실험예5>
p형 양자점 층 코팅 시 기판의 온도가 양자점 태양전지의 광전변환효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 실시예1, 실시예22~24에 따른 양자점 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 측정하였다.
하기 표 7에 광전변환효율 측정 결과를 나타내었다.
구분 n형 양자점 층 제조 조건 p형 양자점 층 제조 조건 PCE
(%)
코팅갭
(mm)		 코팅
속도
(cm/초)		 기판
온도
(℃)		 열처리
온도
(℃)		 코팅갭
(mm)		 코팅
속도
(cm/초)		 기판
온도
(℃)		 열처리
온도
(℃)
실시예1 0.3 2 60 110 0.2 2 25 110 10.01
실시예22 0.3 2 60 110 0.2 2 32 110 9.66
실시예23 0.3 2 60 110 0.2 2 40 110 8.54
실시예24 0.3 2 60 110 0.2 2 60 110 7.86
상기 표 7을 참조하면, p형 양자점 층 코팅 시, 기판의 온도가 증가할수록 제조되는 양자점 태양전지의 광전변환효율이 저하되는 것을 알 수 있다. 이는 p형 양자점 잉크 내 용매의 증발로 인해 고품질의 균일한 박막을 형성할 수 없기 때문이라고 판단된다.
<실험예6>
실시예1에서 제조된 양자점 태양전지의 단면 SEM 이미지 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 2에 도시하였다. 도 2를 참조하면, 고품질의 균일한 박막이 형성된 것을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 투명전극 상에 전자수송층을 형성시키는 단계;
    전자수송층이 형성된 투명전극을 기판 상에 위치시키고, C3 내지 C6의 알킬아민과 제1극성용매를 포함하는 제1용매 및 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 n형 양자점 잉크를 닥터 블레이드를 이용하여 상기 전자수송층 상에 처리한 후 열처리하여 n형 양자점 층을 형성시키는 단계;
    상기 n형 양자점 층 상에 C3 내지 C6의 알킬아민과 제2극성용매를 포함하는 제2용매 및 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 포함하는 p형 양자점 잉크를 닥터 블레이드를 이용하여 처리한 후 열처리하여 p형 양자점 층을 형성시키는 단계; 및
    상기 p형 양자점 층 상에 상대전극을 형성시키는 단계;
    를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1용매에 포함되는 C3 내지 C6의 알킬아민은 제1용매의 부피를 기준으로 1~55부피%로 포함되는 양자점 태양전지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1극성용매는 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(dimethyl sufoxide), 물, 에탄올 및 메탄올 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 양자점 태양전지의 제조 방법
  4. 제1항에 있어서,
    상기 n형 양자점 잉크는 하기 접촉각 측정방법으로 측정된 접촉각이 4~22°인 양자점 태양전지의 제조 방법:
    *접촉각 측정방법
    대기분위기, 25℃에서 30 ㎕의 n형 양자점 잉크를 산화아연층 상에 투입한 후 접촉각을 측정한다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2용매에 포함되는 C3 내지 C6의 알킬아민은 상기 제2용매의 부피를 기준으로 4~96부피%로 포함되는 양자점 태양전지의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점은 상기 제2용매의 부피를 기준으로 10~90 mg/ml의 농도로 포함되는 양자점 태양전지의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2극성용매는 디메틸포름아마이드를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 n형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 상기 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리는 0.27~0.33 mm인 양자점 태양전지의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 n형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 열처리는 100~115℃에서 30초~5분 동안 수행되는 양자점 태양전지의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 상기 닥터 블레이드와 투명 전극 사이의 거리는 0.08~0.32mm인 양자점 태양전지의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 p형 양자점 층을 형성시키는 단계에서 기판의 온도는 20~35℃인 양자점 태양전지의 제조 방법.
  12. 투명전극, 전자수송층, 할로겐 리간드로 캐핑된 양자점을 포함하는 n형 양자점 층, 티올기를 갖는 C1 내지 C3의 카복실산으로 캐핑된 양자점을 포함하는 p형 양자점 층 및 상대전극이 적층되어 형성된 양자점 태양전지.
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