KR20200027714A - Passivation Layer for Electronic Device with High Stability Fabricated By Solution Process and Fabrication Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명이 속하는 기술 분야는 용액 공정을 기반으로 전기 소자의 보호층을 형성하는 방법 및 그 전기 소자에 관한 것이다.The technical field to which the present invention pertains relates to a method for forming a protective layer of an electric element based on a solution process and to the electric element.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
광전변환 소자(Photovoltaic Cell) 또는 태양 전지(Solar Cell)는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 장치이다. 광전변환 소자에 포함된 감광물질에 빛이 입사되면, 광기전 효과에 의해 전자와 정공을 발생하여 전류, 전압을 생성한다. A photovoltaic cell or a solar cell is a device that can convert solar energy into electrical energy. When light enters the photosensitive material included in the photoelectric conversion element, electrons and holes are generated by the photovoltaic effect to generate current and voltage.
페로브스카이트(Perovskite) 구조를 갖는 염료를 사용한 태양 전지가 개발되었으나, 물분자와 접촉시 분해되는 성질이 있어 수분에 대한 안정성이 낮아서 성능이 급격히 저하되는 문제점이 있다.A solar cell using a dye having a perovskite structure has been developed, but has a property of decomposing upon contact with water molecules, so that stability to moisture is low and performance is rapidly deteriorated.
태양 전지뿐만 아니라 트랜지스터, 디스플레이 패널 등 전극을 포함하는 전자 제품이 대기에 노출되었을 때, 수분 흡착으로 인하여 전기적 특성 열화가 발생하는 문제점이 있다.When electronic products including electrodes, such as transistors and display panels, as well as solar cells are exposed to the air, there is a problem in that electrical characteristics deteriorate due to moisture adsorption.
본 발명의 실시예들은 저온 용액 공정 기반으로 소수성 물질을 포함하는 제1 보호층 및 제1 보호층에 포함된 소수성 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 물질을 포함하는 제2 보호층을 포함하는 이중 구조의 보호층을 형성하고, 1차적으로 수분이 침투하지 못하도록 제1 보호층이 전자 소자를 보호하고, 2차적으로 제2 보호층이 제1 보호층을 침투한 물분자와 결합하여 전자 소자를 보호함으로써, 장시간 수분에 노출되더라도 전자 소자의 전기적 특성을 유지하는 데 발명의 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention is a dual structure comprising a first protective layer comprising a hydrophobic material and a second protective layer comprising a material having a relatively less degree of hydrophobicity than the hydrophobic material contained in the first protective layer based on a low temperature solution process To form a protective layer of the first layer, the first protective layer protects the electronic device from moisture penetration, and secondly, the second protective layer combines with the water molecules penetrating the first protective layer to protect the electronic device. By doing so, the main object of the invention is to maintain the electrical properties of the electronic device even when exposed to moisture for a long time.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects of the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면 전기적 특성을 갖는 대상체를 형성하는 단계 및 상기 대상체의 표면에 소수성 물질이 포함된 보호 용액을 증착하고 상기 보호 용액을 열처리하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, a solution process comprising forming an object having electrical characteristics and depositing a protective solution containing a hydrophobic material on the surface of the object and heat-treating the protective solution to form a protective layer. It provides a method for manufacturing a protective layer based.
상기 대상체를 형성하는 단계는, 기판에 제1 전극을 증착하는 단계, 상기 제1 전극에 정공 수송층을 증착하는 단계, 상기 정공 수송층에 광 활성층을 증착하는 단계, 상기 광 활성층에 전자 수송층을 증착하는 단계, 및 상기 전자 수송층에 제2 전극을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the object may include depositing a first electrode on a substrate, depositing a hole transport layer on the first electrode, depositing a photoactive layer on the hole transport layer, and depositing an electron transport layer on the photoactive layer. And depositing a second electrode on the electron transport layer.
상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 대상체에 제2 물질을 포함하는 제2 용액을 코팅하고 열처리하여 제2 보호층을 증착하는 단계 및 상기 제2 보호층에 제1 물질을 포함하는 제1 용액을 코팅하고 열처리하여 제1 보호층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the protective layer may include depositing a second protective layer by coating and heat-treating a second solution containing the second material on the object, and a first solution comprising a first material in the second protective layer. And coating the heat treatment to deposit the first protective layer.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 전기적 특성을 갖는 대상체 및 상기 대상체의 표면에 형성된 소수성 물질을 포함하는 보호층을 포함하는 전기 소자를 제공한다.According to another aspect of this embodiment, there is provided an electric device including an object having electrical characteristics and a protective layer including a hydrophobic material formed on the surface of the object.
상기 보호층은 (i) 제1 물질을 포함하는 제1 보호층 및 (ii) 제2 물질을 포함하는 제2 보호층을 포함할 수 있다.The protective layer may include (i) a first protective layer comprising a first material and (ii) a second protective layer comprising a second material.
상기 제2 보호층은 상기 대상체와 상기 제1 보호층 사이에 형성되며, 1차적으로 상기 제1 보호층이 물분자의 침투를 막아 상기 대상체를 보호하고, 2차적으로 상기 제2 보호층이 상기 제1 보호층을 침투한 물분자와 결합하여 대상체 방향으로 이동하려는 물분자의 이동을 차단하여 상기 대상체를 보호할 수 있다.The second protective layer is formed between the object and the first protective layer, and primarily the first protective layer protects the object by preventing penetration of water molecules, and secondly the second protective layer is the The object may be protected by blocking the movement of the water molecule to move in the direction of the object by combining with the water molecule penetrating the first protective layer.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 저온 용액 공정 기반으로 소수성 물질을 포함하는 제1 보호층 및 제1 보호층에 포함된 소수성 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 물질을 포함하는 제2 보호층을 포함하는 이중 구조의 보호층을 형성하고, 1차적으로 수분이 침투하지 못하도록 제1 보호층이 전자 소자를 보호하고, 2차적으로 제2 보호층이 제1 보호층을 침투한 물분자와 결합하여 전자 소자를 보호함으로써, 장시간 수분에 노출되더라도 전자 소자의 전기적 특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, a first protective layer containing a hydrophobic material and a relatively weaker hydrophobicity than the hydrophobic material included in the first protective layer based on a low temperature solution process 2 A protective layer having a double structure including a protective layer is formed, and the first protective layer protects the electronic device so that moisture does not penetrate first, and secondly, the second protective layer penetrates the first protective layer. By protecting the electronic device in combination with a molecule, there is an effect of maintaining the electrical properties of the electronic device even when exposed to moisture for a long time.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification and the tentative effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예들에 따른 보호층 제조 방법을 예시한 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 보호층을 포함하는 전기 소자를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호층을 포함하는 태양 전지를 예시한 도면이다.
도 4는 Teflon-AF 및 PMMA의 구조식을 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 접촉각을 나타내고, 도 5의 (b)는 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 시간 경과에 따른 박막 분해 이미지이다.
도 6은 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 XRD 분석 결과이다.
도 7은 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 전기적 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 안정성 특성을 나타낸 도면이다.1A to 1C are flowcharts illustrating a method of manufacturing a protective layer according to embodiments of the present invention.
2A to 2C are views illustrating an electric device including a protective layer according to other embodiments of the present invention.
3 is a view illustrating a solar cell including a protective layer according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing the structural formula of Teflon-AF and PMMA.
FIG. 5 (a) shows the contact angle of the perovskite solar cell to which the protective layer is applied, and FIG. 5 (b) is an exploded thin film image over time of the perovskite solar cell to which the protective layer is applied.
6 is an XRD analysis result of a perovskite solar cell to which a protective layer is applied.
7 is a view showing the electrical properties of the perovskite solar cell to which the protective layer is applied.
8 is a view showing stability characteristics of a perovskite solar cell to which a protective layer is applied.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the following description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted and some embodiments of the present invention will be omitted. It will be described in detail through an exemplary drawing.
본 명세서에 기재된 실시예들은 박막 트랜지스터, 태양 전지, 디스플레이, 스마트 윈도우, 스마트 기기 등의 전자 제품에 적용이 가능하다. 본 실시예들은 전자 제품에 저온 용액 공정 기반으로 제1 물질을 포함하는 제1 보호층 및 제2 물질을 포함하는 제2 보호층을 포함하는 이중 구조의 보호층을 형성한다. The embodiments described herein can be applied to electronic products such as thin film transistors, solar cells, displays, smart windows, and smart devices. The present embodiments form a protective layer of a dual structure including a first protective layer comprising a first material and a second protective layer comprising a second material based on a low temperature solution process in an electronic product.
이하에서는 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 보호층 제조 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a protective layer will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.
보호층 제조 방법은 전기적 특성을 갖는 대상체에 저온 용액 공정을 이용하여 보호층을 형성한다. 보호층 제조 방법은 전기적 특성을 갖는 대상체를 형성하는 단계(S10), 및 대상체의 표면에 소수성 물질이 포함된 보호 용액을 증착하고 보호 용액을 열처리하여 보호층을 형성하는 단계(S20)를 포함한다.In the method of manufacturing a protective layer, a protective layer is formed on a subject having electrical properties by using a low temperature solution process. The method of manufacturing a protective layer includes forming an object having electrical characteristics (S10), and depositing a protective solution containing a hydrophobic material on the surface of the object and heat-treating the protective solution to form a protective layer (S20). .
페로브스카이트 태양 전지를 형성하기 위하여, 대상체를 형성하는 단계(S10)는 기판에 제1 전극을 증착하는 단계(S11), 제1 전극에 정공 수송층을 증착하는 단계(S12), 정공 수송층에 광 활성층을 증착하는 단계(S13), 광 활성층에 전자 수송층을 증착하는 단계(S14), 및 전자 수송층에 제2 전극을 증착하는 단계(S15)를 포함할 수 있다. 태양 전지 구조에서 정공 수송층과 전자 수송층의 위치가 바뀔 수 있다. 즉, 제1 전극 형성 후, 전자 수송층, 광 활성층, 정공 수송층의 순서로 제작될 수 있다. In order to form a perovskite solar cell, forming an object (S10) includes depositing a first electrode on a substrate (S11), depositing a hole transport layer on the first electrode (S12), and a hole transport layer It may include a step of depositing a photoactive layer (S13), a step of depositing an electron transport layer on the photoactive layer (S14), and a step of depositing a second electrode on the electron transport layer (S15). In the solar cell structure, positions of the hole transport layer and the electron transport layer may be changed. That is, after forming the first electrode, the electron transport layer, the photoactive layer, and the hole transport layer may be produced in order.
대상체를 형성하는 단계(S10)는 기판을 초음파 세척하고 자외선 처리하여 희생 기판을 친수화하는 단계(S210)를 추가로 포함할 수 있다. 희생 기판을 친수화하는 단계(S210)는 아세톤, 메탄올, 이소프로필알콜(IPA) 용액 순서로 각각 10분씩 클리닝한 뒤. 20분 동안 UV Ozone 처리를 하여 표면의 -OH기 생성을 통한 친수성 표면을 생성한다. 기판에 붙어 있는 유기 오염물은 화학적으로 C-H, -C=C-, -C-O, -C-Cl 등의 여러 가지 화학 결합을 하고 있다. 이러한 화학 결합은 자신의 결합 에너지보다 강한 에너지 충격을 받으면 CO2, H2O 등으로 분해되거나 -OH, -CHO, -COOH와 같이 친수성기로 전환된다.The step of forming the object (S10) may further include the step of washing the substrate ultrasonically and treating the sacrificial substrate by ultraviolet treatment (S210). The step of hydrophilizing the sacrificial substrate (S210) is followed by cleaning for 10 minutes each in the order of acetone, methanol, and isopropyl alcohol (IPA). UV Ozone treatment for 20 minutes creates a hydrophilic surface through the formation of -OH groups on the surface. The organic contaminants attached to the substrate chemically have various chemical bonds such as C-H, -C = C-, -C-O, and -C-Cl. These chemical bonds are decomposed into CO2, H2O, etc., or converted to hydrophilic groups such as -OH, -CHO, -COOH when they receive an energy shock stronger than their binding energy.
제1 전극을 증착하는 단계(S11)는 투명 전극을 증착할 수 있다. 투명 전극으로 ITO, FTO, Silver Nanowire, Graphene, Carbon Nanotubes (CNTs) 등의 물질을 사용할 수 있다.The step of depositing the first electrode (S11) may deposit the transparent electrode. As a transparent electrode, materials such as ITO, FTO, Silver Nanowire, Graphene, and Carbon Nanotubes (CNTs) can be used.
정공 수송층을 증착하는 단계(S12)는 정공 수송층 용액을 코팅할 수 있다. The step of depositing the hole transport layer (S12) may coat the hole transport layer solution.
정공 수송층으로, 2,2',7,7'-Tetrakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene (spiro-MeoTAD), poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 등와 같은 유-무기 합성물 및 MoO3, WO3, V2O5, CuPC, NiOx, CuOx, CuSCN 등와 같은 산화물 계열 물질을 사용할 수 있다. 예컨대, PEDOT:PSS 용액을 500 내지 3000 rpm, 30 내지 60 sec에서 코팅할 수 있다.As a hole transport layer, 2,2 ', 7,7'-Tetrakis- (N, N-di-4-methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene (spiro-MeoTAD), poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly Organic-inorganic compounds such as (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) and oxide-based materials such as MoO3, WO3, V2O5, CuPC, NiOx, CuOx, and CuSCN can be used. For example, the PEDOT: PSS solution can be coated at 500 to 3000 rpm, 30 to 60 sec.
이하에서 코팅은 스핀 코팅(spin-coating), 딥 코팅(dip-coating), 드롭 캐스팅(drop-casting), 스크린 프린팅(screen printing), 바 프린팅(bar printing), 롤투롤(roll-to-roll), 롤투플레이트(roll-to-plate), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 마이크로접촉 프린팅 (micro-contact printing) 등 다양한 방법으로 증착이 가능하다. Hereinafter, the coatings are spin-coating, dip-coating, drop-casting, screen printing, bar printing, and roll-to-roll. ), Roll-to-plate, ink-jet printing, micro-contact printing, etc. can be deposited in various ways.
광 활성층을 증착하는 단계(S13)는 methylammonium iodide(MAI)과 lead(II) iodide (PbI2)를 페로브스카이트 전구체로 이용하여 dimethylformamide(DMF):r-Butyrolactone(GBL)=97:3 (v/v) 용매에 녹여 코팅 방법을 이용하여 용액을 증착하고 기판을 가열하여 결정화된 페로브스카이트 광 활성층을 형성할 수 있다. In the step of depositing the photoactive layer (S13), dimethylformamide (DMF): r-Butyrolactone (GBL) = 97: 3 (v) using methylammonium iodide (MAI) and lead (II) iodide (PbI2) as perovskite precursors / v) Dissolve in a solvent to deposit a solution using a coating method and heat the substrate to form a crystallized perovskite photoactive layer.
광 활성층으로 페로브스카이트 구조를 갖는 결정성 광 흡수제를 사용하며 lead iodide, lead chloride, 혹은 lead bromide가 이용된 유-무기 하이브리드 박막을 사용할 수 있다. 그 예로서 CH3NH3PbI3, CH3NH3PbIxBr3 -x 등과 같은 하이브리드 페로브스카이트 박막을 사용할 수 있다. 예컨대, 광 활성층 용액을 500 내지 3000 rpm, 30 내지 60 sec에서 코팅할 수 있다. CH3NH3PbI3 용액을 40℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 10 내지 30분 열처리하여 광 활성층을 형성할 수 있다. As a photoactive layer, a crystalline light absorber having a perovskite structure is used, and an organic-inorganic hybrid thin film using lead iodide, lead chloride, or lead bromide can be used. As an example, a hybrid perovskite thin film such as CH 3 NH 3 PbI 3 or CH 3 NH 3 PbI x Br 3 -x may be used. For example, the photoactive layer solution may be coated at 500 to 3000 rpm, 30 to 60 sec. The CH 3 NH 3 PbI 3 solution may be heat treated for 10 to 30 minutes in a temperature range of 40 ° C to 90 ° C to form a photoactive layer.
전자 수송층을 증착하는 단계(S14)는 전자 수송층 용액을 코팅할 수 있다. The step of depositing the electron transport layer (S14) may coat the electron transport layer solution.
전자 수송층으로 Tio2, ZnO, SnO2, [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) 등을 사용할 수 있다. 예컨대, PCBM 용액을 500 내지 3000 rpm, 30 내지 60 sec에서 코팅할 수 있다.As the electron transport layer, Tio2, ZnO, SnO2, [6,6] -phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM), or the like can be used. For example, the PCBM solution can be coated at 500 to 3000 rpm, 30 to 60 sec.
제2 전극을 증착하는 단계(S15)에서 제2 전극으로 Au, Ag, Al 등의 금속을 사용할 수 있다. 전극은 전도성 물질로 구현될 수 있다.In the step of depositing the second electrode (S15), a metal such as Au, Ag, or Al may be used as the second electrode. The electrode can be implemented with a conductive material.
수분에 노출된 전자 소자(예컨대, 페로브스카이트 태양 전지 등)의 전기적 특성을 확보하기 위하여, 보호층을 형성하는 단계(S20)은 대상체에 제2 물질을 포함하는 제2 용액을 코팅하고 열처리하여 제2 보호층을 증착하는 단계(S21), 및 제2 보호층에 제1 물질을 포함하는 제1 용액을 코팅하고 열처리하여 제1 보호층을 증착하는 단계(S22)를 포함할 수 있다.In order to secure electrical properties of an electronic device (eg, perovskite solar cell, etc.) exposed to moisture, the step of forming a protective layer (S20) coats a second solution containing a second material on the object and heat-treats it. It may include the step of depositing the second protective layer (S21), and coating the first solution containing the first material on the second protective layer and heat-treating the first protective layer (S22).
제2 보호층을 증착하는 단계(S21)는 제2 용액을 20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 열처리할 수 있다. 예컨대, 제2 물질을 포함하는 제2 용액을 500 내지 6000 rpm, 30 내지 60 sec에서 코팅할 수 있다. 제2 용액을 40℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 30 내지 40분 열처리하여 제2 보호층을 형성할 수 있다. In the step of depositing the second protective layer (S21), the second solution may be heat treated in a temperature range of 20 ° C to 150 ° C. For example, a second solution comprising a second material may be coated at 500 to 6000 rpm, 30 to 60 sec. The second protective layer may be formed by heat-treating the second solution for 30 to 40 minutes in a temperature range of 40 ° C to 90 ° C.
제2 물질은 유기 중합체 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)를 포함할 수 있다. PMMA 파우더(120,000 MW)를 용매(예컨대, 아니솔(anisole) 등)에 15 wt%로 녹여 제2 용액을 만든 뒤 코팅 방법을 이용하여 증착 뒤 가열하여 결정화된 제2 보호막을 형성할 수 있다.The second material may include an organic polymer or polymethylmethacrylate (PMMA). PMMA powder (120,000 MW) may be dissolved in a solvent (eg, anisole, etc.) at 15 wt% to form a second solution, and then deposited and heated using a coating method to form a second crystallized protective film.
제1 보호층을 증착하는 단계(S22)는 제1 용액을 20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 열처리할 수 있다. 소수성 물질을 포함하는 제1 용액을 500 내지 6000 rpm, 30 내지 60 sec에서 코팅할 수 있다. 제1 용액을 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 10 내지 30분 열처리하여 제1 보호층을 형성할 수 있다. In the step of depositing the first protective layer (S22), the first solution may be heat-treated in a temperature range of 20 ° C to 150 ° C. The first solution containing the hydrophobic material can be coated at 500 to 6000 rpm, 30 to 60 sec. The first protective layer may be formed by heat-treating the first solution for 10 to 30 minutes in a temperature range of 50 ° C to 80 ° C.
소수성 물질은 플로오르 중합체 또는 플로오르 탄소 결합을 포함하는 플로오르 탄소 중합체를 포함할 수 있다. 예컨대, 소수성 물질은 CYTOP, 폴리비닐리덴플로우라이드(PolyVinyliDene Fluoride, PVDF), Teflon 등을 포함할 수 있다. Teflon-AF 용액을 코팅 방법을 이용하여 PMMA 증착 공정과 동일한 조건에서 증착 뒤 가열하여 결정화된 제1 보호막을 형성할 수 있다.The hydrophobic material may include a fluoropolymer or a fluorocarbon polymer comprising a fluorocarbon bond. For example, the hydrophobic material may include CYTOP, polyvinylidene fluoride (PVDF), Teflon, and the like. The Teflon-AF solution may be deposited under the same conditions as the PMMA deposition process using a coating method, and then heated to form a first crystallized protective film.
온도 또는 시간 중에서 어느 하나라도 이하이면 막 형성이 안되고, 온도 또는 시간 중에서 어느 하나라도 이상이면 다량의 핀홀이 발생한다. 열처리 공정을 통하여 고품질의 막을 형성할 수 있다.If any one of the temperature or time is less, film formation is not possible, and if any one of the temperature or time is greater, a large amount of pinholes are generated. A high quality film can be formed through a heat treatment process.
1차 소수성 보호층이 원천적으로 수분의 침투를 봉쇄하여 대상체가 수분과 결합하는 것을 막는다. 진공 공정에 비하여, 용액 공정 기반의 소수성 보호층 공정에서는 박막 증착시 일부 결함이 발생할 수 있다. 1차 소수성 보호층을 침투하게 되더라도 2차 보호층에서 침투된 소량의 수분이 페로브스카이트에 침투하는 것을 막거나 또는 물분자와 결합하여 소자를 보호한다. The primary hydrophobic protective layer essentially blocks the penetration of moisture, preventing the subject from binding to moisture. Compared to the vacuum process, in the hydrophobic protective layer process based on the solution process, some defects may occur in thin film deposition. Even if the primary hydrophobic protective layer penetrates, a small amount of moisture penetrated from the secondary protective layer is prevented from permeating into the perovskite or it is combined with water molecules to protect the device.
이하에서는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 보호층을 포함하는 전기 소자를 설명하기로 한다.Hereinafter, an electric device including a protective layer will be described with reference to FIGS. 2A to 2C.
도 2a를 참조하면, 전기 소자는 대상체(210a) 및 보호층(220a)을 포함한다. 전기 소자는 트랜지스터, 태양 전지, 디스플레이 패널, 스마트 윈도우, 스마트 기기 중에서 하나일 수 있다.Referring to FIG. 2A, the electric device includes an
대상체는 전기적 특성을 갖고, 전극을 포함할 수 있다.The object has electrical characteristics and may include an electrode.
보호층(220a)은 대상체의 표면에 형성된 소수성 물질을 포함할 수 있다.The
보호층(220a)은 제1 물질을 포함하는 제1 보호층(221a) 및 제2 물질을 포함하는 제2 보호층(222a)을 포함할 수 있다. 제2 보호층(222a)은 대상체(210a)와 제1 보호층(221a) 사이에 형성된다. 제1 물질은 소수성 정도가 강하고, 제2 물질은 제1 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 물질이다. 대상체에 포함된 전극은 제2 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 물질이다. 즉, 대상체에 포함된 전극은 친수성이 강한 물질이다.The
제1 보호층(221a)이 물분자의 침투를 막아 1차적으로 대상체(210a)를 보호하고, 제2 보호층(222a)이 침투된 물분자와 결합하여 2차적으로 대상체(210a)를 보호한다.The first
제1 보호층(221a)의 소수성 물질은 플로오르 중합체 또는 플로오르 탄소 결합을 포함하는 플로오르 탄소 중합체를 포함할 수 있다. 제2 보호층(222a)의 친수성 물질은 유기 중합체 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)를 포함할 수 있다.The hydrophobic material of the first
도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 보호층(221b) 및 제2 보호층(222b)이 곡면을 형성하는 대상체(210b)를 감싸면서, 곡면 형상으로 형성될 수 있다.2B, the first
도 2c에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 보호층(221c, 223c) 및 복수의 제2 보호층(222c, 224c)이 조합된 적층 구조를 형성함으로써, 방습과 흡습을 반복하여 대상체(210c)를 보호할 수 있다.As illustrated in FIG. 2C, by forming a stacked structure in which a plurality of first
도 3의 (a)은 보호층없이 노출된 태양 전지이고, 도 3의 (b)는 Teflon-AF층이 증착된 태양 전지이고, 도 3의 (c)는 PMMA층이 증착된 태양 전지이고, 도 3의 (d)는 PMMA층 및 Teflon-AF층이 증착된 태양 전지를 예시한 도면이다. 3 (a) is a solar cell exposed without a protective layer, FIG. 3 (b) is a solar cell with a Teflon-AF layer deposited, and FIG. 3 (c) is a solar cell with a PMMA layer deposited, 3 (d) is a diagram illustrating a solar cell in which a PMMA layer and a Teflon-AF layer are deposited.
전기 소자는 페로브스카이트 태양 전지, 유기 태양 전지, 염료감응형 태양 전지, 또는 기타 박막형 태양 전지일 수 있고, 대상체는 기판(Substrate), 투명 전극(Transparent Electrode), 정공 수송층(Hole Transport Layer), 광 활성층(Light Active Layer), 전자 수송층(Electron Transport Layer), 금속 전극(Metal Electrode), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The electrical device may be a perovskite solar cell, an organic solar cell, a dye-sensitized solar cell, or other thin film solar cell, and the subject may be a substrate, a transparent electrode, or a hole transport layer. , A light active layer, an electron transport layer, a metal electrode, or a combination thereof.
기판은 그 용도에 따라 다양하게 적용 가능하며 그 예로는 실리콘, 플라스틱, 종이, 세라믹, 유리 등이 있다. 예컨대, 0.8mm의 유리 기판을 이용할 수 있다.The substrate can be variously applied according to its use, and examples thereof include silicon, plastic, paper, ceramic, and glass. For example, a 0.8 mm glass substrate can be used.
투명 전극으로 ITO, FTO, Silver Nanowire, Graphene, Carbon Nanotubes (CNTs) 등의 물질을 사용할 수 있다. 예컨대, 약 8 ~ 15Ω/sq, 100 ~ 300 nm 두께의 ITO를 사용할 수 있다.As a transparent electrode, materials such as ITO, FTO, Silver Nanowire, Graphene, and Carbon Nanotubes (CNTs) can be used. For example, ITO having a thickness of about 8 to 15 Ω / sq and 100 to 300 nm may be used.
정공 수송층으로, 2,2',7,7'-Tetrakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene (spiro-MeoTAD), poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 등와 같은 유-무기 합성물 및 MoO3, WO3, V2O5, CuPC, NiOx, CuOx, CuSCN 등와 같은 산화물 계열 물질을 사용할 수 있다. 예컨대, 약 200nm의 PEDOT:PSS을 사용할 수 있다.As a hole transport layer, 2,2 ', 7,7'-Tetrakis- (N, N-di-4-methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene (spiro-MeoTAD), poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly Organic-inorganic compounds such as (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) and oxide-based materials such as MoO3, WO3, V2O5, CuPC, NiOx, CuOx, and CuSCN can be used. For example, PEDOT: PSS of about 200 nm can be used.
광 활성층으로 페로브스카이트 구조를 갖는 결정성 광 흡수제를 사용하며 lead iodide, lead chloride, 혹은 lead bromide가 이용된 유-무기 하이브리드 박막을 사용할 수 있다. 그 예로서 CH3NH3PbI3, CH3NH3PbIxBr3 -x 등과 같은 하이브리드 페로브스카이트 박막을 사용할 수 있다. 예컨대, 약 200~400 nm의 두께를 갖는 CH3NH3PbI3를 사용할 수 있다. As a photoactive layer, a crystalline light absorber having a perovskite structure is used, and an organic-inorganic hybrid thin film using lead iodide, lead chloride, or lead bromide can be used. As an example, a hybrid perovskite thin film such as CH 3 NH 3 PbI 3 or CH 3 NH 3 PbI x Br 3 -x may be used. For example, CH 3 NH 3 PbI 3 having a thickness of about 200 to 400 nm may be used.
수송층으로 TiO2, ZnO, SnO2, [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) 등을 사용할 수 있다. 예컨대, 약 200nm의 PCBM를 사용할 수 있다.As the transport layer, TiO2, ZnO, SnO2, [6,6] -phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM), or the like can be used. For example, a PCBM of about 200 nm can be used.
금속 전극으로 Au, Ag, Al 등을 사용할 수 있다.Au, Ag, Al, or the like can be used as the metal electrode.
제1 보호층 및 제2 보호층은 빛을 투과시키고 유연한 소재로 구현될 수 있다. 페로브스카이트 태양전지 위에 이중층 형태의 보호막을 증착하여 전기 소자의 성능을 향상시킬 수 있다. 제2 보호층으로 200 nm 두께의 PMMA와 제1 보호층으로 200 nm 두께의 Teflon-AF를 순차 적층하여 보호층을 형성할 수 있다.The first passivation layer and the second passivation layer may transmit light and be formed of a flexible material. The performance of the electric device may be improved by depositing a double layer type protective film on the perovskite solar cell. A protective layer may be formed by sequentially stacking 200 nm thick PMMA as the second protective layer and 200 nm thick Teflon-AF as the first protective layer.
도 4는 Teflon-AF 및 PMMA의 구조식을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the structural formula of Teflon-AF and PMMA.
플루오르-탄소 중합체인 Teflon-AF는 높은 결합에너지에 의한 높은 표면에너지를 보유하고 높은 소수성 특성을 갖는다. 유기 중합체인 PMMA는 Teflon-AF보다 표면에너지가 낮아 상대적으로 Teflon-AF에 비해 친수성 특성을 보유하고 물분자와 쉽게 결합하는 특성을 갖는다.Teflon-AF, a fluoro-carbon polymer, has high surface energy due to high binding energy and high hydrophobicity. PMMA, an organic polymer, has a lower surface energy than Teflon-AF, and thus has a property of hydrophilicity and easily binds to water molecules compared to Teflon-AF.
본 실시예에 따른 이중 보호층을 포함하는 전자 소자에서 1차적으로 상부층 (Teflon-AF)의 높은 소수성 박막이 대기 중의 물 분자를 효과적으로 밀어내어 페로브스카이트 태양전지 내부로 침투하는 것을 막는다. 높은 소수성 특성은 플루오르-탄소 결합이 매우 강하게 결합하고 있고, 이는 확산에 의한 미량의 물 분자를 막을 수 없다는 것을 의미한다. 확산에 의한 Teflon-AF 내부로 침습한 미량의 물 분자는 그대로 상부층을 투과하여 페로브스카이트 막과 접촉할 수 있다.In the electronic device including the double protective layer according to the present embodiment, the high hydrophobic thin film of the upper layer (Teflon-AF) is effectively prevented from infiltrating into the perovskite solar cell by effectively pushing water molecules in the atmosphere. The high hydrophobic property means that the fluorine-carbon bond is very strong, which means that it cannot prevent traces of water molecules by diffusion. The trace water molecules invaded into the Teflon-AF by diffusion can penetrate the upper layer and contact the perovskite membrane.
본 실시예에 따른 이중 보호층을 포함하는 전자 소자에서 2차적으로 하부 층의 PMMA 층을 배치하여 내부로 침습한 미량의 물 분자와 PMMA를 결합시켜 PMMA 층이 손상을 입더라도 페로브스카이트 막이 물 분자가 접촉하는 것을 막는다.In the electronic device including the double protective layer according to the present embodiment, the PMMA layer of the lower layer is secondly arranged to combine PMMA with a trace amount of water molecules invaded inside, so that even if the PMMA layer is damaged, the perovskite membrane Prevent water molecules from coming into contact.
확산에 의해 상부층을 지나 침습한 미량의 물 분자만으로 PMMA층을 완전히 손상시키기까지 매우 오랜 시간이 걸린다.It takes a very long time to completely damage the PMMA layer with only a small amount of water molecules that have invaded past the upper layer by diffusion.
본 실시예에 따른 2중막 구조는 소수성이 상대적으로 약한 층으로 먼저 증착한 후 그 위에 소수성이 강한 층을 증착하여 가장 바깥 층으로부터 수분의 침투를 원천적으로 막고, 내부 보호 층이 침투된 수분의 이동을 저지한다.The bilayer structure according to the present embodiment first deposits a layer having a relatively weak hydrophobicity and then deposits a layer having a hydrophobicity thereon to fundamentally prevent the penetration of moisture from the outermost layer, and the movement of the moisture penetrated by the inner protective layer To stop.
보호막은 항상 결함이 존재하거나 시간이 지남에 따라 자연적으로 열화가 발생하기 때문에, 여러 개의 층을 사용할 수 있다. 예를 들면 소수성이 가장 강한 1번째 층부터 5번째 층까지 적층하여 사용할 수도 있다. 구조적으로 여러 개의 층 구조를 가질 때 소수성이 가장 높은 층을 최외각에 위치시켜 외부로부터 대부분의 수분을 막는다. 만약 수분이 최외각 소수성 층을 침투할 경우 2번째 소수성 층은 바깥 층 때문에 침투한 수분을 밀어 낼 수 없다. 2번째 소수성 층은 내부에서 물리적으로 화학적으로 수분을 가둘 수 있는 물질로 구현되어야 한다. 3번째 소수성 층 내지 5번째 소수성 층도 바깥 층 방향으로 수분을 밀어 낼 수 없고, 수분이 대상체 방향으로 이동하지 못하도록 수분을 잡고 있어야 한다.Since the protective film always has defects or naturally deteriorates over time, multiple layers can be used. For example, it may be used by laminating from the first layer to the fifth layer having the highest hydrophobicity. When the structure has multiple layer structures, the layer having the highest hydrophobicity is positioned at the outermost side to prevent most of the moisture from the outside. If moisture penetrates the outermost hydrophobic layer, the second hydrophobic layer cannot repel the infiltrated moisture due to the outer layer. The second hydrophobic layer should be made of a material that can physically and chemically confine moisture inside. The 3rd to 5th hydrophobic layers also cannot push moisture in the direction of the outer layer and must hold the moisture so that the moisture does not move in the direction of the object.
도 5의 (a)는 기존 페로브스카이트 태양 전지, Teflon-AF 단일층 형태의 보호막을 적용한 태양 전지, PMMA 단일층 형태의 보호막을 적용한 태양 전지, 이중층 형태의 보호막을 증착한 태양 전지에서 물분자의 접촉각을 나타낸다.Figure 5 (a) is a conventional perovskite solar cell, Teflon-AF solar cell to apply a single-layer type of protective film, a solar cell to apply a PMMA single-layer type of protective film, water in a solar cell deposited a double-layer type of protective film It represents the contact angle of the molecule.
Teflon-AF 단일층을 사용했을 때 접촉각이 103°이고, PMMA 단일층을 사용했을 때 접촉각이 63°이고, PMMA층과 Teflon-AF층을 복합 사용했을 때 접촉각이 101°이므로, 이중층 구조로 인하여 태양 전지 박막의 표면 특성에 영향을 줌을 파악할 수 있다.Because the contact angle is 103 ° when using the Teflon-AF single layer, the contact angle is 63 ° when using the PMMA single layer, and the contact angle is 101 ° when using the PMMA layer and the Teflon-AF layer in combination, due to the double layer structure. It can be seen that it affects the surface properties of the solar cell thin film.
도 5의 (b)는 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 시간 경과에 따른 박막 분해 이미지이다.FIG. 5 (b) is an exploded image of a thin film over time of a perovskite solar cell to which a protective layer is applied.
보호막이 없는 기존 페로브스카이트는 수분에 접촉하자마자, 적갈색의 CH3NH3PbI3가 분해되어 노란색의 PbI2로 분해되는 것을 알 수 있다. 페로브스카이트 물질이 수분에 매우 취약하기 때문이다. 페로브스카이트 구조가 파괴되어 태양 전지로서 기능할 수 없음을 보여준다.It can be seen that as soon as the existing perovskite without a protective film comes into contact with moisture, the reddish-brown CH 3 NH 3 PbI 3 decomposes into yellow PbI 2 . This is because perovskite materials are very susceptible to moisture. It shows that the perovskite structure is destroyed and cannot function as a solar cell.
PMMA 단일층 보호막이 적용된 페로브스카이트는 기존 페로브스카이트와 비교하여 수분을 막을 수 있음을 보여준다. 시간이 흐르면서 PMMA층이 물분자와 결합하고 분해되어 결국 PMMA층을 뚫고 페로브스카이트와 물분자가 접촉이 발생한다. 적갈색의 CH3NH3PbI3가 분해되어 노란색의 PbI2로 분해되는 것을 알 수 있다.It is shown that the perovskite applied with the PMMA single layer protective film can prevent moisture compared to the existing perovskite. Over time, the PMMA layer binds and decomposes with the water molecules, and eventually breaks through the PMMA layer and the perovskite and water molecules contact. It can be seen that reddish brown CH 3 NH 3 PbI 3 decomposes to yellow PbI 2 .
Teflon-AF 단일층 보호막이 적용된 페로브스카이트는 5분 이상 물방울이 그 위에 맺혀도 색의 변화가 없다. 기존 페로브스카이트와 비교하여 수분을 막을 수 있음을 보여준다. 상부의 Teflon-AF 보호막에 의해 다량의 물분자가 내부로 침습하는 것을 효과적으로 막아주기 때문이다.The perovskite applied with the Teflon-AF single layer protective film does not change color even if water droplets form on it for more than 5 minutes. It shows that it can prevent moisture compared to the existing perovskite. This is because a large amount of water molecules are effectively prevented from invading inside by the upper Teflon-AF protective film.
PMMA층과 Teflon-AF층을 적층한 보호막이 적용된 페로브스카이트 역시 5분 이상 물방울이 그 위에 맺혀도 색의 변화가 없다. Teflon-AF 단일층이 적용된 페로브스카이트와 달리, PMMA층과 Teflon-AF층을 적층한 페로브스카이트는 확산에 의해 Teflon-AF 단일층을 지나 침습한 미량의 물 분자에 대하여 PMMA층을 이용하여 물분자가 페로브스카이트까지 이동하는 것을 막을 수 있다.The perovskite applied with a protective film laminated with a PMMA layer and a Teflon-AF layer also does not change color even if water droplets are formed on it for more than 5 minutes. Unlike the perovskite applied with the Teflon-AF monolayer, the perovskite layered with the PMMA layer and the Teflon-AF layer uses the PMMA layer for traces of water molecules that have invaded past the Teflon-AF monolayer by diffusion. This prevents water molecules from moving to the perovskite.
도 6은 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석 결과이다.6 is an XRD (X-Ray Diffraction) analysis result of a perovskite solar cell to which a protective layer is applied.
결정성 물질의 구조 및 조성을 분석한 결과, 기존 페로브스카이트 태양 전지는 12.7°, 25.7°, 39°, 및 52.4° 지점 (PbI2)에서 새로운 픽이 도출되었고, 14.38°, 23.80°, 24.77°, 및 28.72° 지점 (CH3NH3PbI3)의 픽이 감소하였다. 페로브스카이트 구조의 물질이 수분과 접촉하여 완전히 분해되었음을 나타낸다.As a result of analyzing the structure and composition of the crystalline material, existing perovskite solar cells derived new picks at points 12.7 °, 25.7 °, 39 °, and 52.4 ° (PbI 2 ), 14.38 °, 23.80 °, 24.77 The picks at ° and 28.72 ° points (CH 3 NH 3 PbI 3 ) were reduced. It indicates that the material of the perovskite structure has completely decomposed upon contact with moisture.
보호막을 적용한 페로브스카이트 태양 전지는 픽의 감소와 새로운 픽의 발생이 억제되었고, 이는 다량의 수분에도 페로브스카이트 태양 전지가 파괴되지 않았음을 나타낸다.In the perovskite solar cell with a protective film, the reduction of pick and generation of new pick were suppressed, indicating that the perovskite solar cell was not destroyed even with a large amount of moisture.
도 7은 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 전기적 특성을 나타낸 도면이다. 보호층을 적층으로 쌓아 올렸으나 태양 전지 특성의 변화가 거의 없어, 높은 효율로 동작함을 알 수 있다.7 is a view showing the electrical properties of the perovskite solar cell to which the protective layer is applied. Although the protective layer was stacked in a stack, it can be seen that the solar cell has little change in characteristics, and thus operates with high efficiency.
도 8은 보호층을 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 안정성 특성을 나타낸 도면이다. 보호층을 적용한 소자와 보호층을 적용하지 않은 소자에 대하여 solar simulator를 이용하여 측정하였고, 빛의 세기는 100 mW/cm2로 고정하여 각 시간에 맞혀 측정을 진행하였다.8 is a view showing stability characteristics of a perovskite solar cell to which a protective layer is applied. The device to which the protective layer was applied and the device to which the protective layer was not applied were measured by using a solar simulator, and the light intensity was fixed at 100 mW / cm 2 and measured at each time.
도 8의 (a)를 참조하면, 상온 기준 26% 습도 조건 하에 80 시간이 지난 후, 기존의 페로브스카이트 태양 전지는 40% 이상 효율 저하가 발생하였으나, 본 발명의 기술이 적용된 페로브스카이트 태양 전지는 7% 미만으로 효율이 저하된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 (a), after 80 hours under a 26% humidity condition based on room temperature, the existing perovskite solar cell has an efficiency drop of 40% or more, but perovskite to which the technology of the present invention is applied It can be seen that the solar cell has a reduced efficiency of less than 7%.
도 8의 (b)를 참조하면, 상온 기준 70% 습도 조건 하에 60 시간이 지난 후, 기존의 페로브스카이트 태양 전지의 효율은 60% 이상 저하가 발생하였으나, 본 발명의 기술이 적용된 페로브스카이트 태양 전지는 10% 미만의 효율 저하를 기록하였다. Referring to (b) of FIG. 8, after 60 hours under a 70% humidity condition based on room temperature, the efficiency of the existing perovskite solar cell has decreased by more than 60%, but the perovskite applied with the technology of the present invention Skyt Solar Cells reported an efficiency drop of less than 10%.
본 실시예들에서 제안하는 이중층 보호막 구조는 2단계의 물 분자 차단 방식을 이용함으로써, 동일 두께 대비 기존의 단일층 구조에 비해 성능이 우수한 것을 관측할 수 있다.The double-layer protective film structure proposed in the present embodiments can observe that the performance is superior to that of the conventional single-layer structure compared to the same thickness by using a two-step water molecule blocking method.
본 보호층이 적용된 전자 소자 또는 전자 장치에 포함된 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.The plurality of components included in the electronic device or the electronic device to which the protection layer is applied may be combined with each other and implemented as at least one module. The components are connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device and operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
전자 소자 또는 전자 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The electronic device or electronic device may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or special purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. The device may also be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.
전자 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The electronic device may be mounted on a computing device provided with hardware elements in the form of software, hardware, or a combination thereof. The computing device includes various or all communication devices such as a communication modem for performing communication with various devices or wired and wireless communication networks, a memory for storing data for executing a program, and a microprocessor for executing and operating a program. It can mean a device.
도 1a 내지 도 1c에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 1a 내지 도 1c에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.1A to 1C are described as sequentially executing each process, but this is merely an example, and those skilled in the art to FIGS. 1A to 1C without departing from essential characteristics of the embodiments of the present invention It may be applicable by various modifications and variations by changing the order described, executing one or more processes in parallel, or adding other processes.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
210a: 대상체
220a: 보호층
221a: 제1 보호층
222b: 제2 보호층210a: Subject
220a: protective layer
221a: first protective layer
222b: second protective layer
Claims (17)
상기 대상체의 표면에 소수성 물질이 포함된 보호 용액을 증착하고 상기 보호 용액을 열처리하여 보호층을 형성하는 단계
를 포함하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.Forming an object having electrical characteristics; And
Depositing a protective solution containing a hydrophobic material on the surface of the object and heat-treating the protective solution to form a protective layer
Method for manufacturing a protective layer based on a solution process comprising a.
상기 대상체를 형성하는 단계는,
기판에 제1 전극을 증착하는 단계;
상기 제1 전극에 정공 수송층을 증착하는 단계;
상기 정공 수송층에 광 활성층을 증착하는 단계;
상기 광 활성층에 전자 수송층을 증착하는 단계; 및
상기 전자 수송층에 제2 전극을 증착하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the object,
Depositing a first electrode on the substrate;
Depositing a hole transport layer on the first electrode;
Depositing a photoactive layer on the hole transport layer;
Depositing an electron transport layer on the photoactive layer; And
Depositing a second electrode on the electron transport layer
Method of manufacturing a protective layer based on a solution process, characterized in that it comprises a.
상기 보호층을 형성하는 단계는,
상기 대상체에 제2 물질을 포함하는 제2 용액을 코팅하고 열처리하여 제2 보호층을 증착하는 단계; 및
상기 제2 보호층에 제1 물질을 포함하는 제1 용액을 코팅하고 열처리하여 제1 보호층을 증착하는 단계를 포함하며,
상기 제1 물질은 소수성 물질이고, 상기 제2 물질은 상기 제1 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 물질이고, 상기 대상체는 상기 제2 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the protective layer,
Depositing a second protective layer by coating and heat-treating a second solution containing a second material on the object; And
Coating a first solution containing a first material on the second protective layer and heat-treating to deposit a first protective layer,
The first material is a hydrophobic material, the second material is a material having a relatively low degree of hydrophobicity than the first material, and the subject is based on a solution process characterized in that the second material has a relatively low degree of hydrophobicity. Method of manufacturing a protective layer.
상기 제1 보호층을 증착하는 단계는.
상기 제1 용액을 20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.The method of claim 3,
Depositing the first protective layer.
A method of manufacturing a protective layer based on a solution process, characterized in that the first solution is heat treated in a temperature range of 20 ° C to 150 ° C.
상기 제1 물질은 플로오르 탄소 결합을 포함하는 플로오르 탄소 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.The method of claim 3,
The first material is a method of manufacturing a protective layer based on a solution process, characterized in that it comprises a flow carbon polymer comprising a flow carbon bond.
상기 제2 보호층을 증착하는 단계는,
상기 제2 용액을 20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.The method of claim 3,
The step of depositing the second protective layer,
A method of manufacturing a protective layer based on a solution process, characterized in that the second solution is heat treated in a temperature range of 20 ° C to 150 ° C.
상기 제2 물질은 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 보호층 제조 방법.The method of claim 3,
The second material is a method of manufacturing a protective layer based on a solution process, characterized in that it comprises a polymethyl methacrylate (Polymethylmethacrylate, PMMA).
상기 대상체의 표면에 형성된 소수성 정도가 상이한 복수의 소수성 물질을 포함하는 보호층
을 포함하는 전기 소자.An object having electrical characteristics; And
A protective layer comprising a plurality of hydrophobic materials having different degrees of hydrophobicity formed on the surface of the object
Electrical element comprising a.
상기 대상체는 전극이며, 상기 전기 소자는 트랜지스터, 태양 전지, 디스플레이 패널, 스마트 윈도우, 스마트 기기 중에서 하나인 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 8,
The object is an electrode, and the electric element is one of a transistor, a solar cell, a display panel, a smart window, and a smart device.
상기 대상체는 제1 전극, 정공 수송층, 광 활성층, 전자 수송층, 제2 전극, 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 전기 소자는 태양 전지인 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 9,
The object includes a first electrode, a hole transport layer, a photoactive layer, an electron transport layer, a second electrode, or a combination thereof, wherein the electrical device is a solar cell.
상기 보호층은 (i) 제1 물질을 포함하는 제1 보호층 및 (ii) 제2 물질을 포함하는 제2 보호층을 포함하며,
상기 제2 보호층은 상기 대상체와 상기 제1 보호층 사이에 형성되며,
1차적으로 상기 제1 보호층이 물분자의 침투를 막아 상기 대상체를 보호하고, 2차적으로 상기 제2 보호층이 상기 제1 보호층을 침투한 물분자와 결합하여 대상체 방향으로 이동하려는 물분자의 이동을 차단하는 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 8,
The protective layer includes (i) a first protective layer comprising a first material and (ii) a second protective layer comprising a second material,
The second protective layer is formed between the object and the first protective layer,
The first protective layer primarily protects the object by preventing the penetration of water molecules, and secondly, the second protective layer combines with the water molecules that have penetrated the first protective layer and moves the water molecules toward the object. The electric device characterized in that to block the movement.
상기 제1 물질은 소수성 물질이고, 상기 제2 물질은 상기 제1 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 물질이고, 상기 대상체는 상기 제2 물질보다 상대적으로 소수성 정도가 약한 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 11,
The first material is a hydrophobic material, the second material is a material having a relatively low degree of hydrophobicity than the first material, and the subject is an electrical device, characterized in that the relatively low degree of hydrophobicity than the second material.
상기 제1 보호층의 상기 제1 물질은 플로오르 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 11,
The first material of the first protective layer is an electrical device, characterized in that it comprises a fluoro polymer.
상기 제1 보호층의 상기 제1 물질은 플로오르 탄소 결합을 갖는 플로오르 탄소 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 13,
The first material of the first protective layer is an electrical device, characterized in that it comprises a flow carbon polymer having a flow carbon bond.
상기 제2 보호층의 상기 제2 물질은 유기 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 11,
The second material of the second protective layer, characterized in that it comprises an organic polymer.
상기 제2 보호층의 상기 제2 물질은 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 소자.The method of claim 15,
The second material of the second protective layer is an electrical device comprising a polymethyl methacrylate (Polymethylmethacrylate, PMMA).
상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층은 빛을 투과시키고 유연한 소재로 구현된 것을 특징으로 하는 전기 소자.
The method of claim 11,
The first protective layer and the second protective layer is an electric device characterized in that it is made of a flexible material that transmits light.
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