KR102166074B1 - QuantumDot Solar Cell and method of fabricating of the same - Google Patents

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Abstract

양자점 태양 전지가 제공된다. 상기 양자점 태양 전지는, 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 광활성층을 포함하되, 상기 광 활성층은, 상기 제1 전극 상에 배치되고, 제1 도전형의 도편트로 도핑된 양자점을 포함하는 양자점층, 및 상기 양자점 층 상에 배치된 전도성 고분자층을 포함하되, 상기 양자점은, InP 코어 및 GaP 쉘을 포함할 수 있다.A quantum dot solar cell is provided. The quantum dot solar cell includes a first electrode, a second electrode spaced apart from the first electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode, wherein the photoactive layer is on the first electrode. A quantum dot layer including quantum dots that are disposed and doped with a first conductive type dopant, and a conductive polymer layer disposed on the quantum dot layer, wherein the quantum dots may include an InP core and a GaP shell.

Description

양자점 태양 전지 및 그 제조 방법{QuantumDot Solar Cell and method of fabricating of the same}QuantumDot Solar Cell and method of fabricating of the same}

본 발명은 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 도핑된 양자점을 포함하는 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a quantum dot solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a quantum dot solar cell including a doped quantum dot and a method of manufacturing the same.

태양 에너지로부터 전기를 생성하는 태양전지는, 발전과정에서 환경오염 물질을 전혀 발생시키지 않고, 무한한 태양광을 이용한다는 점에서 각광을 받고 있다. 현재까지 실리콘 기반 태양전지가 개발되어 사용되고 있으나, 실리콘 태양전지는 고가의 제조 비용이 필요하여 태양전지 사용의 확대에 어려움이 있다.Solar cells that generate electricity from solar energy are in the spotlight because they do not generate any environmental pollutants during the power generation process and use infinite sunlight. Until now, silicon-based solar cells have been developed and used, but silicon solar cells require expensive manufacturing costs, making it difficult to expand the use of solar cells.

또한, 실리콘 기반 태양 전지는 최대 에너지 변환 효율이 31% 정도라고 알려져 있고, 이러한 낮은 변환 효율을 높이기 위해 태양광의 흡수 대역을 높이기 위한 탠덤(tandem) 구조가 제안되었으나, 소자 구현의 어려움으로 인해, 현재까지 높은 효율을 얻지 못하고 있는 실정이다.In addition, silicon-based solar cells are known to have a maximum energy conversion efficiency of about 31%, and a tandem structure has been proposed to increase the absorption band of sunlight to increase such low conversion efficiency. It is a situation in which high efficiency is not obtained.

양자점(Quantum Dot)은 화학합성 공정을 통해 만들어지는 나노미터 크기의 반도체 결정체를 말하며, 이러한 양자점은 다양한 크기로 만들어질 수 있고, 크기 차이에 의하여 서로 흡수되는 파장의 크기도 달라진다. 즉, 더 큰 양자점은 더 긴 파장의 빛을 흡수하고, 더 작은 양자점은 더 짧은 파장의 빛을 흡수할 수 있다.Quantum dots refer to nanometer-sized semiconductor crystals made through a chemical synthesis process. These quantum dots can be made in various sizes, and the size of wavelengths absorbed from each other varies due to the difference in size. That is, larger quantum dots can absorb longer wavelength light, and smaller quantum dots can absorb shorter wavelength light.

이에 따라, 양자점을 이용한 태양전지에 관한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개공보 10-2014-0091623(출원번호: 10-2012-0154586, 출원인: 에스케이이노베이션 주식회사, 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단)에는, 투 명 전도성 전극; 상기 투명 전도성 전극 상부에 형성된 유기 정공전달층; 상기 유기 정공전달층 상부에 형성되며 무기 반도체 양자점을 포함하는 양자점층; 상기 양자점층 상부에 형성되며 금속산화물 양자점을 포함하는 전자 전달층; 상기 전자 전달층 상부에 형성된 대향전극을 포함하는 양자점 기반 태양전지 및 이의 제조방법이 개시되어 있다. Accordingly, various technologies for solar cells using quantum dots have been developed. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0091623 (application number: 10-2012-0154586, applicant: SK Innovation Co., Ltd., Ulsan National University of Science and Technology Industry-Academic Cooperation Foundation) includes: a transparent conductive electrode; An organic hole transport layer formed on the transparent conductive electrode; A quantum dot layer formed on the organic hole transport layer and including an inorganic semiconductor quantum dot; An electron transport layer formed on the quantum dot layer and including a metal oxide quantum dot; A quantum dot-based solar cell including a counter electrode formed on the electron transport layer and a method of manufacturing the same are disclosed.

이 밖에도, 양자점을 활용한 태양전지에 관한 다양한 기술들이 연구 개발되고 있다.In addition, various technologies for solar cells using quantum dots are being researched and developed.

대한 민국 특허 공개 공보 10-2014-0091623Korean Patent Publication 10-2014-0091623

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 광전 변환 효율이 향상된 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a quantum dot solar cell with improved photoelectric conversion efficiency and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 중금속을 포함하지 않는 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a quantum dot solar cell that does not contain a heavy metal and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a quantum dot solar cell with a simplified manufacturing process and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 가시광선 대역의 흡수율이 향상된 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a quantum dot solar cell having an improved absorption rate in a visible light band and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 양자점 태양 전지를 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a quantum dot solar cell.

일 실시 예에 따르면, 상기 양자점 태양 전지는, 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 광활성층을 포함하되, 상기 광 활성층은, 상기 제1 전극 상에 배치되고, 제1 도전형의 도편트로 도핑된 양자점을 포함하는 양자점층, 및 상기 양자점 층 상에 배치된 전도성 고분자층을 포함하되, 상기 양자점은, InP 코어 및 GaP 쉘을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the quantum dot solar cell includes a first electrode, a second electrode spaced apart from the first electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode, wherein the photoactive layer, A quantum dot layer including quantum dots disposed on the first electrode and doped with a dopant of a first conductivity type, and a conductive polymer layer disposed on the quantum dot layer, wherein the quantum dots comprise an InP core and a GaP shell. Can include.

일 실시 예에 따르면, 상기 양자점층의 상기 양자점은 n형 도펀트로 도핑되는 것을 포함하되, 상기 n형 도펀트는 Sn을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the quantum dots of the quantum dot layer may be doped with an n-type dopant, and the n-type dopant may include Sn.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 양자점 태양 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다. In order to solve the above technical problem, the present invention can provide a method of manufacturing a quantum dot solar cell.

일 실시 예에 따르면 상기 양자점 태양 전지의 제조 방법은, 제1 전극 상에, InP코어 및 GaP쉘 구조를 갖는 양자점을 포함하는 양자점층을 형성하는 단계, 상기 양자점층 상에 Sn을 포함하는 제1 도전형의 도펀트를 제공하여, 상기 양자점층 내의 상기 양자점을 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑하는 단계, 상기 양자점층 상에 전도성 고분자층을 형성하는 단계, 및 상기 전도성 고분자층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing a quantum dot solar cell includes forming a quantum dot layer including quantum dots having an InP core and a GaP shell structure on a first electrode, and a first including Sn on the quantum dot layer. Providing a conductive type dopant, doping the quantum dots in the quantum dot layer with the first conductivity type dopant, forming a conductive polymer layer on the quantum dot layer, and a second electrode on the conductive polymer layer It may include the step of forming.

본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지는, 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 광활성층을 포함하되, 상기 광 활성층은, 상기 제1 전극 상에 배치되고, 제1 도전형의 도편트로 도핑된 양자점을 포함하는 양자점층, 및 상기 양자점 층 상에 배치된 전도성 고분자층을 포함할 수 있다. 상기 양자점층 및 상기 전도성 고분자층을 포함하는 상기 광활성층에서 태양광을 흡수하여, 전하(여기된 전자 및 정공)이 생성되고, 전자는 상기 양자점층 및 상기 제1 전극으로 이동하고, 정공은 상기 전도성 고분자층 및 상기 제2 전극으로 이동하여, 기전력 및 광 전류가 생성되되, 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑된 상기 양자점에 의해, 광전 변환 효율이 향상될 수 있다. A quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a second electrode spaced apart from the first electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode, wherein the photoactive layer, A quantum dot layer including quantum dots disposed on the first electrode and doped with a first conductivity type dopant, and a conductive polymer layer disposed on the quantum dot layer may be included. By absorbing sunlight in the photoactive layer including the quantum dot layer and the conductive polymer layer, electric charges (excited electrons and holes) are generated, electrons move to the quantum dot layer and the first electrode, and holes are the By moving to the conductive polymer layer and the second electrode, an electromotive force and a photocurrent are generated, and the quantum dots doped with the first conductivity type dopant may improve photoelectric conversion efficiency.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 양자점은 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점이 InP 코어 및 GaP 쉘 구조를 갖는 경우, 제조 공정에서 상기 InP 코어가 산화되는 것이 상기 GaP 쉘에 의해 최소화되어, 광전 변환 효율이 향상될 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the quantum dot may have a core-shell structure. For example, when the quantum dot has an InP core and a GaP shell structure, oxidation of the InP core in a manufacturing process is minimized by the GaP shell, thereby improving photoelectric conversion efficiency.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지에 포함된 양자점 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도3 은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 InP 코어 및 GaP 쉘 양자점의 TEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 양자점 태양 전지의 광전 변환 효율을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a view for explaining a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a quantum dot structure included in a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a TEM photograph of an InP core and a GaP shell quantum dot manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph for explaining photoelectric conversion efficiency of a quantum dot solar cell manufactured according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently transmitted to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지에 포함된 양자점 구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining a quantum dot structure included in a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 전극(110)이 준비된다. 상기 제1 전극(110)은 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(110)은 ITO glass일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 제1 전극(110)은, IZO, FTO, AZO, ATO, ZnO-Ga2O3, 또는 ZnOAl2O3 등일 수 있다. 또는, 또 다른 예를 들어, 상기 제1 전극(110)은 반투명 전극(예를 들어, Ag, Au, Mg, Ca 또는 이들의 합금)일 수 있다. 1 and 2, a first electrode 110 is prepared. The first electrode 110 may include a transparent conductive material. For example, the first electrode 110 may be ITO glass. Alternatively, for another example, the first electrode 110 may be IZO, FTO, AZO, ATO, ZnO-Ga 2 O 3 , or ZnOAl 2 O 3 . Alternatively, for another example, the first electrode 110 may be a translucent electrode (eg, Ag, Au, Mg, Ca, or an alloy thereof).

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(110)은, 유리 외에, 유연한 플라스틱 기판 상에 준비될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라스틱 기판은 PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthelate), PP (polyperopylene), PI(polyimide), PC(polycarbornate), PS (polystylene), POM (polyoxyethlene), AS 수지 (acrylonitrile styrene copolymer), ABS 수지 (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) 및 TAC (Triacetyl cellulose), PAR (polyarylate) 등일 수 있다. According to an embodiment, the first electrode 110 may be prepared on a flexible plastic substrate other than glass. For example, the plastic substrate is PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthelate), PP (polyperopylene), PI (polyimide), PC (polycarbornate), PS (polystylene), POM (polyoxyethlene), AS resin (acrylonitrile styrene). copolymer), ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene copolymer), TAC (Triacetyl cellulose), PAR (polyarylate), and the like.

상기 제1 전극(110) 상에, 제1 버퍼층(120)이 형성될 수 있다. 상기 제1 버퍼층(120)은 후술되는 광 활성층(130)에서 생성된 전자가 상기 제1 전극(110)으로 용이하게 이동할 수 있는 전자 수송층의 기능을 수행할 수 있다. A first buffer layer 120 may be formed on the first electrode 110. The first buffer layer 120 may function as an electron transport layer through which electrons generated in the photoactive layer 130 to be described later can easily move to the first electrode 110.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 버퍼층(120)은 아연 산화물, 티타늄 산화물, 세슘카보네이트 등을 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제1 버퍼층(120)이 아연 산화물인 경우, 상기 제1 버퍼층(120)을 형성하는 단계는, 아연 아세틸아세톤(Zn acetylacetonate) 용액을 준비하는 단계, 상기 아연 아세틸아세톤 용액을 상기 제1 전극(110) 상에 스핀 코팅하는 단계, 및 200℃에서 30분동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first buffer layer 120 may include zinc oxide, titanium oxide, cesium carbonate, or the like. Specifically, for example, when the first buffer layer 120 is zinc oxide, the forming of the first buffer layer 120 may include preparing a zinc acetylacetonate solution, the zinc acetylacetone solution Spin coating on the first electrode 110 and heat treatment at 200° C. for 30 minutes may be included.

상기 제1 버퍼층(120) 상에 양자점(132a)을 포함하는 양자점층(132)이 형성될 수 있다. 상기 양자점(132a)은 도 2에 도시된 바와 같이 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점(132a)은 InP 코어 및 GaP 쉘 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 양자점 태양 전지의 제조 공정에서, 상기 InP 코어가 산화되는 것이 상기 GaP 쉘에 의해 최소화되어, 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.A quantum dot layer 132 including quantum dots 132a may be formed on the first buffer layer 120. The quantum dots 132a may have a core-shell structure as shown in FIG. 2. For example, the quantum dot 132a may have an InP core and a GaP shell structure. In this case, in the manufacturing process of a quantum dot solar cell, oxidation of the InP core is minimized by the GaP shell, so that photoelectric conversion efficiency may be improved.

일 실시 예에 따르면, 상기 양자점층(132)은 상기 양자점(132a)을 포함하는 용액을 상기 제1 버퍼층(120) 상에 스핀 코팅하는 방법을 형성될 수 있다. According to an embodiment, the quantum dot layer 132 may be formed by a method of spin coating a solution containing the quantum dots 132a on the first buffer layer 120.

상기 양자점층(132) 상에 제1 도전형의 도펀트를 제공하여, 상기 양자점층(132) 내의 상기 양자점(132a)을 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑할 수 있다. 상기 제1 도전형의 도펀트는 n형 도펀트로, 예를 들어, Sn일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 도전형의 도펀트를 제공하는 단계는, 에탄올에 희석된 주석 아세트산(tin acetate) 용액을 준비하는 단계, 및 상기 주석 아세트산 용액을 상기 양자점층(132) 상에 스핀 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. By providing a first conductivity type dopant on the quantum dot layer 132, the quantum dots 132a in the quantum dot layer 132 may be doped with the first conductivity type dopant. The first conductivity type dopant may be an n-type dopant, for example, Sn. In this case, the step of providing the dopant of the first conductivity type may include preparing a tin acetate solution diluted in ethanol, and spin coating the tin acetic acid solution on the quantum dot layer 132 It may include.

예를 들어, 상술된 바와 같이, 상기 양자점(132a)이 InP코어 및 GaP쉘 구조를 갖고, 상기 제1 도전형의 도펀트가 Sn인 경우, Sn의 함량은 In 대비 0.1~10 at%일 수 있다. For example, as described above, when the quantum dot 132a has an InP core and a GaP shell structure, and the first conductivity type dopant is Sn, the content of Sn may be 0.1 to 10 at% relative to In. .

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 도전형의 도펀트가 상기 양자점층(132) 상에 제공된 후, 세척 용액(예를 들어, 에탄올)을 이용하여 상기 양자점층(132) 상에 잔존된 상기 제1 도전형의 도펀트(예를 들어, 상기 주석 아세트산)을 제거할 수 있다. 상기 세척 용액을 이용한 제거 공정은 복수회 수행될 수 있다. According to an embodiment, after the dopant of the first conductivity type is provided on the quantum dot layer 132, the first remaining on the quantum dot layer 132 using a cleaning solution (eg, ethanol) Conductive dopants (for example, tin acetic acid) can be removed. The removal process using the washing solution may be performed multiple times.

이후, N2 가스 분위기에서, 열처리 공정이 수행될 수 있다. Thereafter, a heat treatment process may be performed in an N 2 gas atmosphere.

제1 변형 예에 따르면, 상기 양자점층(132)을 형성하는 단계, 및 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑하는 단계는 단위 공정으로 정의되고, 상기 단위 공정은 복수회 수행될 수 있다. 다시 말하면, 상기 단위 공정이 2회 수행되는 경우, 상기 양자점층이 형성되는 단계, 상기 제1 양자점층을 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑하는 단계, 제2 양자점층이 형성되는 단계, 및 상기 제2 양자점층을 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑하는 단계가 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 단위 공정으로 형성되는 상기 양자점층의 두께가 충분히 얇아질 수 있고, 이로 인해 상기 단위 공정으로 형성되는 상기 양자점층이 상기 제1 도전형의 도펀트로 충분히 그리고 균일하게 도핑될 수 있다. According to the first modified example, the step of forming the quantum dot layer 132 and the step of doping with the first conductivity type dopant are defined as a unit process, and the unit process may be performed multiple times. In other words, when the unit process is performed twice, forming the quantum dot layer, doping the first quantum dot layer with the first conductivity type dopant, forming the second quantum dot layer, and the Doping the second quantum dot layer with the first conductivity type dopant may be performed. In this case, the thickness of the quantum dot layer formed by the unit process may be sufficiently thin, and thus, the quantum dot layer formed by the unit process may be sufficiently and uniformly doped with the first conductivity type dopant.

제2 변형 예에 따르면, 상기 제1 변형 예에 따라 상기 단위 공정이 복수회 수행되는 경우, 상기 단위 공정이 진행됨에 따라서 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑되는 도핑 농도가 제어될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 단위 공정이 2회 수행되는 경우, 1차 단위 공정에서 상기 제1 양자점층은 상대적으로 낮은 농도의 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑될 수 있고, 2차 단위 공정에서 상기 제2 양자점층은 상대적으로 높은 농도의 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 양자점층 및 상기 제2 양자점층 사이에는 상기 제1 도전형의 도펀트의 농도 구배가 보다 용이하고 명확하게 형성될 수 있다. 또는, 이와 달리, 다른 예를 들어, 상기 단위 공정이 2회 수행되는 경우, 1차 단위 공정에서 상기 제1 양자점층은 상대적으로 높은 농도의 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑될 수 있고, 2차 단위 공정에서 상기 제2 양자점층은 상대적으로 낮은 농도의 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형의 도펀트의 도핑 농도는 상기 제1 도전형의 도펀트를 포함하는 소스 물질의 희석 정도에 따라서 조절될 수 있다. 또는, 동일한 레벨로 희석된 상기 소스 물질을 사용하되, 상기 단위 공정에서 형성되는 양자점층의 두께를 제어하는 방법으로, 상기 단위 공정에서 제조되는 양자점층에서 상기 제1 도전형의 도펀트의 도핑 농도가 제어될 수 있다.According to the second modified example, when the unit process is performed a plurality of times according to the first modified example, the doping concentration doped with the first conductivity type dopant may be controlled as the unit process proceeds. Specifically, for example, when the unit process is performed twice, the first quantum dot layer may be doped with a relatively low concentration of the first conductivity type dopant in the first unit process, and in the second unit process The second quantum dot layer may be doped with a relatively high concentration of the first conductivity type dopant. Accordingly, a concentration gradient of the first conductivity type dopant may be formed more easily and clearly between the first quantum dot layer and the second quantum dot layer. Alternatively, for another example, if the unit process is performed twice, the first quantum dot layer in the first unit process may be doped with a relatively high concentration of the first conductivity type dopant, and 2 In a secondary unit process, the second quantum dot layer may be doped with a relatively low concentration of the first conductivity type dopant. The doping concentration of the first conductivity type dopant may be adjusted according to the degree of dilution of the source material including the first conductivity type dopant. Alternatively, by using the source material diluted to the same level, but controlling the thickness of the quantum dot layer formed in the unit process, the doping concentration of the first conductivity type dopant in the quantum dot layer manufactured in the unit process is Can be controlled.

제3 변형 예에 따르면, 상기 양자점층(132)을 형성하는 단게는, InP 코어 및 GaP 쉘을 갖는 코어쉘 구조의 양자점을 포함하는 제1 양자점층을 형성하는 단계, 상기 제1 양자점층을 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑하는 단계, InP 양자점을 포함하는 제2 양자점층을 형성하는 단계 및 상기 제2 양자점층을 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 후술되는 전도성 고분자층(134) 사이에서, 태양광에 의해 여기된 전자가 효율적으로 상기 양자점층(132)으로 이동하여, 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.According to a third modified example, the step of forming the quantum dot layer 132 includes forming a first quantum dot layer including quantum dots of a core-shell structure having an InP core and a GaP shell, and forming the first quantum dot layer. Doping with a first conductivity type dopant, forming a second quantum dot layer including InP quantum dots, and doping the second quantum dot layer with the first conductivity type dopant may be included. Accordingly, between the conductive polymer layers 134, which will be described later, electrons excited by sunlight efficiently move to the quantum dot layer 132, thereby improving photoelectric conversion efficiency.

상기 양자점(132a)이 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑된 후, 상기 양자점층(132) 상에 전도성 고분자층(134)이 형성될 수 있다. 상기 전도성 고분자층(134) 및 상기 양자점층(132)이 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지의 광 활성층(130)으로 정의될 수 있다. After the quantum dots 132a are doped with the first conductivity type dopant, a conductive polymer layer 134 may be formed on the quantum dot layer 132. The conductive polymer layer 134 and the quantum dot layer 132 may be defined as the photoactive layer 130 of a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 상기 전도성 고분자층(134) 폴리 3-헥실 티오펜 (P3HT: poly 3-hexyl thiophene)일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 전보성 고분자층(134)은, PCDTBT(poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4'-7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]), PCPDTBT(poly[2,6-(4,4-bis-(2,ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benxothiadiazole)]), PFO-DBT(poly[2,7-(9,9-dioctyl-fluorene)-alt-5,5-(4,7-di 2-thienyl-2,1,3-benzothiadiazole)]), PTB7(Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]), 또는 PSiF-DBT(Poly[2,7-(9,9-dioctyl-dibenzosilole)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3-thiadiazole]) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. For example, the conductive polymer layer 134 may be poly 3-hexyl thiophene (P3HT). Or, for another example, the conductive polymer layer 134 is PCDTBT (poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4'-7'-di-2- thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)]), PCPDTBT(poly[2,6-(4,4-bis-(2,ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4 -b']dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benxothiadiazole)]), PFO-DBT(poly[2,7-(9,9-dioctyl-fluorene)-alt-5,5 -(4,7-di 2-thienyl-2,1,3-benzothiadiazole)]), PTB7(Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4, 5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]), or PSiF-DBT(Poly[2, 7-(9,9-dioctyl-dibenzosilole)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3-thiadiazole]).

상기 전도성 고분자층(134) 상에 제2 버퍼층(140)이 형성될 수 있다. 상기 제2 버퍼층(140)은 상기 광 활성층(130)에서 생성된 정공이 후술되는 제2 전극(150)으로 용이하게 이동할 수 있는 정공 수송층의 기능을 수행할 수 있다.A second buffer layer 140 may be formed on the conductive polymer layer 134. The second buffer layer 140 may function as a hole transport layer in which holes generated in the photoactive layer 130 can easily move to the second electrode 150 to be described later.

예를 들어, 상기 제2 버퍼층(140)은 몰레브덴 산화물, 바나듐 산화물, 니켈 산화물, 또는 텅스텐 산화물 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 버퍼층(140)은 열증발법으로 상기 전도성 고분자층(134) 상에 형성될 수 있다. For example, the second buffer layer 140 may include at least one of molybdenum oxide, vanadium oxide, nickel oxide, and tungsten oxide. In addition, the second buffer layer 140 may be formed on the conductive polymer layer 134 by thermal evaporation.

상기 제2 버퍼층(140) 상에 제2 전극(150)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(150)은, 은, 알루미늄, 백금, 텅스텐, 구리, 몰리브덴, 금, 니켈, 또는 팔라듐 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(150)은, MoO3/Al, MoO3/Ag, MoO3/Au와 같은 적층 구조로 형성될 수 있다. A second electrode 150 may be formed on the second buffer layer 140. For example, the second electrode 150 may include at least one of silver, aluminum, platinum, tungsten, copper, molybdenum, gold, nickel, or palladium. In addition, the second electrode 150 may be formed in a stacked structure such as MoO 3 /Al, MoO 3 /Ag, MoO 3 /Au.

또한, 상기 제2 전극(150)은 열증발법으로 상기 제2 버퍼층(140) 상에 형성될 수 있다.In addition, the second electrode 150 may be formed on the second buffer layer 140 by a thermal evaporation method.

본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지는, 상기 제1 전극(110), 상기 제1 전극(110)과 이격된 상기 제2 전극(150), 및 상기 제1 전극(110) 및 상기 제2 전극(150) 사이의 상기 광활성층(130)을 포함하되, 상기 광 활성층(130)은, 제1 도전형의 도편트로 도핑된 상기 양자점(132a)을 포함하는 상기 양자점층(132), 및 상기 양자점층(132) 상에 배치된 상기 전도성 고분자층(134)을 포함할 수 있다. 상기 양자점층(132) 및 상기 전도성 고분자층(134)을 포함하는 상기 광활성층(130)에서 태양광을 흡수하여, 전하(여기된 전자 및 정공)이 생성되고, 전자는 상기 양자점층(132) 및 상기 제1 버퍼층(120)을 경유하여 상기 제1 전극(110)으로 이동하고, 정공은 상기 전도성 고분자층(134) 및 상기 제2 버퍼층(140)을 경유하여 상기 제2 전극(150)으로 이동할 수 있고, 이에 따라, 기전력 및 광 전류가 생성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형의 도펀트로 도핑된 상기 양자점(132a)에 의해, 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.The quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention includes the first electrode 110, the second electrode 150 spaced apart from the first electrode 110, and the first electrode 110 and the second electrode. Including the photoactive layer 130 between the electrodes 150, the photoactive layer 130, the quantum dot layer 132 including the quantum dot 132a doped with a first conductivity type dopant, and the It may include the conductive polymer layer 134 disposed on the quantum dot layer 132. By absorbing sunlight in the photoactive layer 130 including the quantum dot layer 132 and the conductive polymer layer 134, electric charges (excited electrons and holes) are generated, and electrons are the quantum dot layer 132 And moving to the first electrode 110 via the first buffer layer 120, and holes to the second electrode 150 via the conductive polymer layer 134 and the second buffer layer 140 It can move, and accordingly, electromotive force and photocurrent can be generated. In addition, photoelectric conversion efficiency may be improved by the quantum dots 132a doped with the first conductivity type dopant.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 양자점 태양 전지 및 그 제조 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the quantum dot solar cell and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.

실시 예에 따른 InP 코어 합성InP core synthesis according to the embodiment

InP 코어의 인듐(In) 전구체 물질로써 0.4mmol 인듐 아세테이트(Indium acetate)와 1.67mmol 아세트산아연(Zinc acetate), 3.7mmol 미리스트산(Myristic acid), 7ml의 1-옥타데센(1-octadecene)을 3-neck flask의 110℃ 진공 환경에서 2시간 동안 교반 가열했다. 0.4mmol Indium acetate, 1.67mmol Zinc acetate, 3.7mmol Myristic acid, 7ml 1-octadecene as indium (In) precursor materials of InP core The 3-neck flask was stirred and heated in a vacuum environment at 110° C. for 2 hours.

질소 환경에서 상온으로 냉각시켜 인(P) 전구체인 0.317mmol 트리스(트리메틸실릴)포스핀(tris(trimethylsilyl)phosphine)을 주입한 뒤, 250℃로 승온시킨 뒤, 약 10분간 교반 가열하였다. After cooling to room temperature in a nitrogen environment, 0.317 mmol tris(trimethylsilyl)phosphine, a phosphorus (P) precursor, was injected, the temperature was raised to 250°C, and then stirred and heated for about 10 minutes.

실시 예에 따른 InP코어 및 GaP 쉘 구조의 양자점 합성Quantum dot synthesis of InP core and GaP shell structure according to an embodiment

GaP 쉘을 형성시켜 주기 위해 갈륨(Ga) 전구체 물질을 다음과 같이 준비하였다.In order to form a GaP shell, a gallium (Ga) precursor material was prepared as follows.

갈륨전구체 용액 : 0.14mmol의 염화갈륨(Gallium trichloride)과 0.4mmol의 올레산(Oleic acid), 1.4ml의 1-옥타데센(1-octadecene)을 밀폐된 바이알에 110℃의 진공환경에서 1시간동안 교반 가열했다. 그 후, 질소환경에서 200℃까지 승온시킨 후 100℃로 냉각시켰다. Gallium precursor solution: 0.14 mmol of gallium trichloride, 0.4 mmol of oleic acid, and 1.4 ml of 1-octadecene are stirred in a sealed vial in a vacuum environment at 110° C. for 1 hour Heated. Then, the temperature was raised to 200°C in a nitrogen environment and then cooled to 100°C.

합성된 InP 코어에, 갈륨전구체 용액 0.1mmol 와, P전구체로 0.08mmol 트리스(트리메틸실릴)포스핀(tris(trimethylsilyl)phosphine)을 주입시킨 후 200℃로 가열하여 30분 동안 유지하여 InP/GaP 양자점을 합성하였다.In the synthesized InP core, 0.1 mmol of a gallium precursor solution and 0.08 mmol of tris(trimethylsilyl)phosphine were injected as a P precursor, and then heated to 200°C and held for 30 minutes to InP/GaP quantum dots Was synthesized.

도3 은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 InP 코어 및 GaP 쉘 양자점의 TEM 사진이다.3 is a TEM photograph of an InP core and a GaP shell quantum dot manufactured according to an embodiment of the present invention.

실시 예에 따른 양자점 태양 전지 제조Quantum dot solar cell manufacturing according to the embodiment

ITO glass 상에 아연 아세틸아세톤 용액을 스핀 코팅한 뒤, 200℃ 공기 중에서 30분동안 열처리하여 ZnO 박막을 형성하였다. ZnO 박막 상에 InP/GaP 양자점을 스핀 코팅하고, 에탄올에 희석된 아세트산 주석 용액 1mM을 다시 스핀 코팅하였다. Zinc acetylacetone solution was spin-coated on ITO glass and then heat-treated in air at 200° C. for 30 minutes to form a ZnO thin film. InP/GaP quantum dots were spin-coated on the ZnO thin film, and 1 mM tin acetate solution diluted in ethanol was spin-coated again.

이후, 박막에 에탄올을 다시 2회 스핀 코팅하여, 표면에 잔존된 아세트산 주석을 제거하고, N2 gas 환경에서 300℃, 30분동안 열처리하고, N2 gas 환경에서, Chloroform에 용해된 P3HT를 스핀 코팅한 뒤, 120℃에서 30분간 열처리하여 P3HT 전도성 고분자층을 형성하였다. Then, the back twice spin coating of ethanol to a thin film, in removing the acetate tin remains on the surface, heat treatment in the N 2 gas atmosphere for 300 ℃, 30 minutes, and the N 2 gas environment, spin the P3HT was dissolved in Chloroform After coating, heat treatment was performed at 120° C. for 30 minutes to form a P3HT conductive polymer layer.

그리고, 열증착법으로 MoO3(4 nm) 및 Ag 전극(100 nm)을 차례로 형성하였다. Then, MoO 3 (4 nm) and Ag electrodes (100 nm) were sequentially formed by thermal evaporation.

비교 예에 따른 양자점 태양 전지 제조Quantum dot solar cell manufacturing according to comparative example

상술된 실시 예에 따른 양자점 태양 전지의 제조 방법에 따라서 양자점 태양 전지를 제조하되, 아세트산 주석 용액을 이용한 주석 도핑 공정을 생략하여 비교 예에 따른 양자점 태양 전지를 제조하였다. A quantum dot solar cell was manufactured according to the method of manufacturing a quantum dot solar cell according to the above-described embodiment, but a tin doping process using a tin acetate solution was omitted to manufacture a quantum dot solar cell according to the comparative example.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 양자점 태양 전지의 광전 변환 효율을 설명하기 위한 그래프이다.4 is a graph for explaining photoelectric conversion efficiency of a quantum dot solar cell manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상술된 실시 예에 따른 양자점 태양 전지 및 비교 예에 따른 양자점 태양 전지에 100mW/cm2의 유사 태양 광을 조사하고, 광전 특성을 도 4 및 아래의 [표 1]과 같이 측정하였다. Referring to FIG. 4, the quantum dot solar cell according to the above-described embodiment and the quantum dot solar cell according to the comparative example are irradiated with similar sunlight of 100 mW/cm2, and the photoelectric characteristics are measured as shown in FIG. 4 and [Table 1] below. I did.

구분division Jsc (mA/cm2)Jsc (mA/cm 2 ) Voc (V)Voc (V) FF (%)FF (%) PCE (%)PCE (%) 비교 예Comparative example 1.481.48 0.310.31 3232 0.150.15 실시 예Example 3.013.01 0.350.35 3030 0.320.32

도 4 및 [표 1]에서 알 수 있듯이, 실시 예에 따른 양자점 태양전지의 단락 전류 및 개방 전압 값이, 비교 예에 따른 양자점 태양 전지보다, 높은 것을 확인할 수 있으며, 광전 변환 효율이 약 2.13배 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 에에 따라서 InP 코어 및 GaP 쉘을 갖는 양자점이 Sn으로 도핑되는 경우, 광전 변환 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 4 and [Table 1], it can be seen that the short-circuit current and open-circuit voltage values of the quantum dot solar cell according to the embodiment are higher than that of the quantum dot solar cell according to the comparative example, and the photoelectric conversion efficiency is about 2.13 times. You can see that it is high. That is, it can be seen that the photoelectric conversion efficiency is improved when the quantum dots having an InP core and a GaP shell are doped with Sn according to the practice of the present invention.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.

110: 제1 전극
120: 제1 버퍼층
130: 광 활성층
132: 양자점층
132a: 양자점
134: 전도성 고분자층
140: 제2 버퍼층
150: 제2 전극110: first electrode
120: first buffer layer
130: photoactive layer
132: quantum dot layer
132a: quantum dot
134: conductive polymer layer
140: second buffer layer
150: second electrode

Claims (3)

제1 전극;
상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 광활성층을 포함하되,
상기 광 활성층은,
상기 제1 전극 상에 배치되고, Sn을 포함하는 n형의 도편트로 도핑된 양자점을 포함하는 양자점층; 및
상기 양자점 층 상에 배치된 전도성 고분자층을 포함하되,
상기 양자점은, InP 코어 및 GaP 쉘을 포함하는 양자점 태양 전지.
A first electrode;
A second electrode spaced apart from the first electrode; And
Including a photoactive layer between the first electrode and the second electrode,
The photoactive layer,
A quantum dot layer comprising quantum dots disposed on the first electrode and doped with an n-type dopant containing Sn; And
Including a conductive polymer layer disposed on the quantum dot layer,
The quantum dot is a quantum dot solar cell comprising an InP core and a GaP shell.
 삭제delete 제1 전극 상에, InP코어 및 GaP쉘 구조를 갖는 양자점을 포함하는 양자점층을 형성하는 단계;
상기 양자점층 상에 Sn을 포함하는 n형의 도펀트를 제공하여, 상기 양자점층 내의 상기 양자점을 상기 n형의 도펀트로 도핑하는 단계;
상기 양자점층 상에 전도성 고분자층을 형성하는 단계; 및
상기 전도성 고분자층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 양자점 태양 전지의 제조 방법.Forming a quantum dot layer including quantum dots having an InP core and a GaP shell structure on the first electrode;
Providing an n-type dopant containing Sn on the quantum dot layer, and doping the quantum dots in the quantum dot layer with the n-type dopant;
Forming a conductive polymer layer on the quantum dot layer; And
Method of manufacturing a quantum dot solar cell comprising the step of forming a second electrode on the conductive polymer layer.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100028755A (en) * 2008-09-05 2010-03-15 포항공과대학교 산학협력단 Photovoltaic device using semiconductor nanocrystals
KR102012228B1 (en) 2012-12-27 2019-08-21 에스케이이노베이션 주식회사 Quantum Dot Solar Cell and the Fabrication Method Thereof
KR102398107B1 (en) * 2015-07-10 2022-05-13 가천대학교 산학협력단 Method for Preparing Core/Shell Quantum Dot
EP3275967A1 (en) * 2016-07-28 2018-01-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantum dots and devices including the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5603490B2 (en) 2010-06-25 2014-10-08 コリア リサーチ インスティチュート オブ スタンダーズ アンド サイエンス High concentration P doped quantum dot solar cell by forced doping of INP and manufacturing method

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