KR20220123789A - 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지 - Google Patents

전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20220123789A
KR20220123789A KR1020210027146A KR20210027146A KR20220123789A KR 20220123789 A KR20220123789 A KR 20220123789A KR 1020210027146 A KR1020210027146 A KR 1020210027146A KR 20210027146 A KR20210027146 A KR 20210027146A KR 20220123789 A KR20220123789 A KR 20220123789A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive substrate
conductive
perovskite
substrate
dibromo
Prior art date
Application number
KR1020210027146A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102542962B1 (ko
Inventor
홍성준
한치환
안세진
정인영
아스마트 울라
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020210027146A priority Critical patent/KR102542962B1/ko
Priority to US18/548,648 priority patent/US20240188428A1/en
Priority to PCT/KR2021/015384 priority patent/WO2022186439A1/ko
Publication of KR20220123789A publication Critical patent/KR20220123789A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102542962B1 publication Critical patent/KR102542962B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H01L51/0084—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6536—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having nitrogen and sulfur atoms with or without oxygen atoms, as the only ring hetero atoms
    • C07F9/6544—Six-membered rings
    • C07F9/6547—Six-membered rings condensed with carbocyclic rings or carbocyclic ring systems
    • H01L51/0096—
    • H01L51/4213—
    • H01L51/445—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H10K30/83—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes comprising arrangements for extracting the current from the cell, e.g. metal finger grid systems to reduce the serial resistance of transparent electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/86—Layers having high hole mobility, e.g. hole-transporting layers or electron-blocking layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지를 개시한다.
본 발명에 따르는 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지는 화학식 1, 2 또는 3으로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판을 포함하는데, 이에 의하면 특정한 전도성 화합물을 통하여 하나 이상의 전자 산화-환원이 가능하고, p형 유기 분자특성을 지니며, 페로브스카이트의 원자가띠와 일치하는 산화전위 또는 HOMO를 가져 페로브스카이트 재료의 응용 어플리케이션을 위하여 광흡수층에서 생성된 정공을 선택적으로 분리시켜 광전변환 효율이 향상되고 정방향 변환효율과 역방향 변환효율의 차이(hysteresis index)를 크게 개선한 효과를 발휘한다.

Description

전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지{Conductive substrate, perovskite substrate and solar cell using them}
본 발명은 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정한 전도성 화합물을 통하여 하나 이상의 전자 산화-환원이 가능하고, p형 유기 분자특성을 지니며, 페로브스카이트의 원자가띠(balance band)와 일치하는 산화전위 또는 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital)를 가져 페로브스카이트 재료의 응용 어플리케이션을 위하여 광흡수층에서 생성된 정공을 선택적으로 분리시켜 광전변환 효율이 향상되고 정방향 변환효율과 역방향 변환효율의 차이(hysteresis index)를 크게 개선한 균일한 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것이다.
화석연료의 고갈과 함께, 무한하며 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 태양광으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 큰데, 현재 광에너지 변환효율이 20%가 넘는 n-p 다이오드형 실리콘(Si) 단결정 기반 태양전지의 제조가 가능하여 실제 태양광 발전에 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 무기 반도체 기반의 태양전지는 원소재의 정제에 많은 에너지가 소비되고, 원소재를 이용하여 단결정 또는 박막화에 고비용이 소요되어, 대규모 활용에 어려운 형편이다.
이러한 문제의 대안으로 저가의 소재와 공정으로 제조 가능한 염료감응태양전지와 유기태양전지가 활발히 연구되고 있으나, 현재까지 보고된 액체형 염료감응태양전지의 최고 효율은 약 20년 동안 11-12%에 머물고 있고, 액체형 염료감응태양전지의 효율은 상대적으로 높아 상용화 가능성이 있으나, 휘발성 액체 전해질에 의한 시간에 따른 안정성 문제와 고가의 루테늄(Ru)계 염료 사용에 의한 저가화에도 문제가 되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 휘발성 액체 전해질 대신에 이온성 용매를 이용한 비휘발성 전해질 사용, 고분자 젤형 전해질 사용 및 저가의 순수 유기물 염료 사용 등이 연구되고 있으나, 휘발성 액체 전해질과 루테늄계 염료를 이용한 염료감응태양전지에 비하여 효율이 낮은 문제가 있다.
한편, 1990년 중반부터 본격적으로 연구되기 시작한 유기태양전지(OPV; organic photovoltaic cell)는 전자 도너(electron donor, D 또는 종종 hole acceptor로 불림) 특성과 전자 받개(electron acceptor, A) 특성을 갖는유기물들로 구성된다.
유기 분자로 이루어진 태양전지가 빛을 흡수하면 전자와 홀이 형성되는데 이것을 엑시톤(exiton)이라 한다. 엑시톤은 D-A 계면으로 이동하여 전하가 분리되고 전자는 전자 억셉터(electron acceptor)로, 홀은 전자 도너(electron donor)로 이동하여 광전류가 발생한다.
이러한 유기태양전지는 유기 재료의 손쉬운 가공성과 다양성, 낮은 단가로 인하여 기존 태양전지와 비교하여 소자의 제작 공정이 간단하고, 따라서 기존의 태양전지에 비하여 저가 제조 단가의 실현이 가능하다.
그러나 유기 태양전지는 BHJ의 구조가 공기 중의 수분이나, 산소에 의해 열화되어 그 효율이 빠르게 저하되는, 즉 태양전지의 안정성에 큰 문제가 있다.
이를 해결하기 위한 방법으로 완전한 실링 기술을 도입하여 안정성을 증가시킬 수 있으나, 가격이 올라가는 문제가 있다.
한편, 광흡수층으로 양자점 나노입자를 염료 대신 사용하고, 액체 전해질 대신 홀전도성 무기물 또는 유기물을 사용한 연구가 보고되고 있으며, 양자점으로 CdSe, PbS 등을 사용하고 홀전도성 유기물로서 Spiro-OMeTAD 또는 P3HT와 같은 전도성 고분자를 사용한 태양전지가 다수 보고되었으나, 그 효율이 아직 5% 이하로 매우 낮다.
그 외에 순수한 무기물로 된 양자점이 아닌, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 구조를 가진 물질을 염료감응태양전지의 염료 대신 사용하는 기술이 개발되고 있으며, 특히 최근 유무기 하이브리드 페로브스카이트 반도체는 기본적으로 화학 조성이 ABX3이므로, 다양한 종류의 물질과의 합성이 용이하고, 저가의 재료비로 태양전지의 제작이 가능하여 궁극적인 차세대 태양전지 물질로 많은 관심을 받고 있다.
또한, 페로브스카이트 태양전지는 유기태양전지와 같이 용액 공정이 가능하기 때문에 대면적 및 플랙서블 소자로의 다양한 활용이 가능하여 레이저나 발광전자소자와 같은 다양한 분야로의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 다양한 분야로 적용 및 상용화하기 위해서는, 공정 시간 및 공정 비용을 절감할 수 있는 연구가 필요한 실정이다.
대한민국등록특허공보 제10-1462025호(20141110) 대한민국등록특허공보 제10-1561283호(20151012)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 특정한 전도성 화합물을 통하여 하나 이상의 전자 산화-환원이 가능하고, p형 유기 분자특성을 지니며, 페로브스카이트의 원자가띠와 일치하는 산화전위 또는 HOMO를 가지며, 전도성 기판에 자기조립 단분자막 특성(Self-Assembled Monolayer)을 나타내며, 전기쌍극자모멘트의 일정한 배향으로 전도성 기판의 일함수를 낮추어 페로브스카이트 재료의 응용 어플리케이션을 위하여 광흡수층에서 생성된 정공을 선택적으로 분리시켜 광전변환 효율이 향상되고 정방향 변환효율과 역방향 변환효율의 차이(hysteresis index)를 크게 개선한 균일한 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 화학식 1, 2 또는 3으로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판을 제공한다.
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 2>
Figure pat00002
<화학식 3>
Figure pat00003
Figure pat00004
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 전도성기판과 전도성 화합물과의 사이에 증착된 통전층을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 전도성 화합물은 자기조립 단분자막 특성(Self-Assembled Monolayer : SAM)을 나타내는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 전도성 화합물은 정공전달물질인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 전도성 화합물은 쌍극자 모멘트의 값이 0.1 내지 6인 것일 수 있다.
한편 본 발명은 상술한 전도성기판에 페로브스카이트층을 더 적층한 것을 특징으로 하는 이용한 페로브스카이트 기판을 제공한다.
또 한편, 본 발명은 상술한 페로브스카이트 기판을 포함하는 태양전지를 제공한다.
아울러 본 발명은 상술한 화학식 2로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판을 제조하는 방법에 있어서, 10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)을 합성한 후 3,7-디브로모-10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(3,7-dibromo-10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)을 합성하고, 디에틸 [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산염 (diethyl [2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonate)을 합성한 후 2-4. [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산 ([2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonic acid))를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 10-(2-Bromoethyl)-10H-phenothiazine의 합성은 피노시아진과 1,2-chloroethanol로 반응 후 말단 알콜기를 브롬화시키는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 3으로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판을 제조하는 방법에 있어서, 10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)를 ㅎt성합성한 후 3,7-디브로모-10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(3,7-dibromo-10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)을 합성하고, 2-3. 디에틸 [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산염 (diethyl [2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonate)을 합성하고, 2-4. [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산 ([2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonic acid))를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 10-(2-Bromoethyl)-10H-phenothiazine의 합성은 피노시아진과 1,2-chloroethanol로 반응 후 말단 알콜기를 브롬화시키는 것일 수 있다.
본 발명에 따르는 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지에 의하면, 특정한 전도성 화합물을 통하여 하나 이상의 전자 산화-환원이 가능하고, p형 유기 분자특성을 지니며, 페로브스카이트의 원자가띠와 일치하는 산화전위 또는 HOMO를 가지며, 전도성 기판에 자기조립 단분자막 특성(Self-Assembled Monolayer)을 나타내며, 전기쌍극자모멘트의 일정한 배향으로 전도성 기판의 일함수를 낮추어 페로브스카이트 재료의 응용 어플리케이션을 위하여 광흡수층에서 생성된 정공을 선택적으로 분리시켜 광전변환 효율이 향상되고 정방향 변환효율과 역방향 변환효율의 차이(hysteresis index)를 크게 개선한 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 따르는 전도성기판을 사시적으로 나타낸 그림이며,
도 2는 본 발명의 페로브스카이트 기판을 이용한 태양전지를 사시적으로 나타낸 그림이고,
도 3은 본 발명에 따르는 화합물1-1의 1H NMR 그래프이며,
도 4는 본 발명에 따르는 화합물1-1의 1H-1H COZY NMR 그래프이고,
도 5는 본 발명에 따르는 화합물1-2의 1H NMR 그래프이며,
도 6은 본 발명에 따르는 화합물1-2의 1H-1H COZY NMR 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따르는 화합물1-3의 1H NMR 그래프이며,
도 8은 본 발명에 따르는 화합물1-3의 1H-1H COZY NMR 그래프이고,
도 9는 본 발명에 따르는 화합물2-2의 1H NMR 그래프이며,
도 10은 본 발명에 따르는 화합물2-2의 1H-1H COZY NMR 그래프이고,
도 11은 본 발명에 따르는 화합물2-3의 1H NMR 그래프이며,
도 12는 본 발명에 따르는 화합물2-3의 1H-1H COZY NMR 그래프이고,
도 13은 본 발명에 따르는 화합물2-4의 1H NMR 그래프이고,
도 14는 본 발명에 따르는 화합물2-4의 1H-1H COZY NMR 그래프이며,
도 15는 본 발명에 따르는 제조예들과 비교예들의 순환전류-전압 곡선이다.
이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 여기서 사용되는 기술적 용어는 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미나 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따르는 전도성기판(100)을 사시적으로 나타낸 그림이며, 도 2는 본 발명의 페로브스카이트 기판을 이용한 태양전지를 사시적으로 나타낸 그림이고, 도 3은 본 발명의 실시예, 비교예의 전류-전압 특성 곡선의 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명에 따르는 화합물1-1의 1H-1H COZY NMR 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따르는 화합물1-2의 1H NMR 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따르는 화합물1-2의 1H-1H COZY NMR 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따르는 화합물1-3의 1H NMR 그래프이며, 도 8은 본 발명에 따르는 화합물1-3의 1H-1H COZY NMR 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따르는 화합물2-2의 1H NMR 그래프이며, 도 10은 본 발명에 따르는 화합물2-2의 1H-1H COZY NMR 그래프이고, 도 11은 본 발명에 따르는 화합물2-3의 1H NMR 그래프이며, 도 12는 본 발명에 따르는 화합물2-3의 1H-1H COZY NMR 그래프이고, 도 13은 본 발명에 따르는 화합물2-4의 1H NMR 그래프이고, 도 14는 본 발명에 따르는 화합물2-4의 1H-1H COZY NMR 그래프이며, 도 15는 본 발명에 따르는 제조예들과 비교예들의 순환전류-전압 곡선인데, 이를 참고한다.
본 발명에 따르는 전도성기판(100)은 하기 화학식 1로 표시되는 전도성 화합물(110)을 적층된 전도성기판이다.
<화학식 1>
Figure pat00005
Figure pat00006
이러한 전도성기판(100)과 전도성 화합물(110, SMA)과의 사이에 증착된 통전층(120)을 더 개재할 수 있다.
상기 통전층은 전기전도성을 가지는 한, 사용될 재료를 특별하게 한정할 필요는 없으나, 투명성을 요하는 유리나 플라스틱, 고분자재 기판의 경우에는 인듐틴옥사이드(ITO), 플루오로틴옥사이드(FTO) 등 산화물을 물리적/화학적/기상 증착법으로 증착시켜 통전층으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 전도성 화합물은 자기조립 단분자막 특성(Self-Assembled Monolayer : SAM properties)을 나타내는 것일 수 있는데, 상기 자기조립 단분막(SAM) 특성은 적층되는 기재의 표면에 자발적으로 코팅될 수 있는 규칙적으로 정렬되는 유기 분자막으로 말할 수 있고 정공전달물질층으로 사용될 수 있다.
한편, 상기 전도성 화합물은 쌍극자 모멘트의 값이 0.1 내지 6인 것일 수 있는데, 전기쌍극자 모멘트는 양전하와 음전하가 일정한 거리를 두고 떨어져 있을 때 전하량과 두 전하 사이의 거리의 곱으로 나타내며, 본 발명에서는 일반적으로 사용하는 전도성 기판의 일함수와 페로브스카이트 광흡수층의 원자가띠(valence band)의 에너지 차이가 정공의 수송 시에 필요한 에너지 차이보다 커서 태양전지의 개방전압을 낮추는 요인으로 작용하여 태양전지의 효율을 저하시키고 이러한 에너지 차이는 줄이는 것이 태양전지 효율을 향상시키게 되는데, 만일 0.1 미만이면 전도성 기판의 일함수와 페로브스카이트 광흡수층의 원자가띠(valence band)의 에너지 차이를 효과가 미미한 문제가 있고, 반대로 6을 초과하면, 오히려 전도성 기판의 일함수가 페로브스카이트 광흡수층의 원자가띠(valence band)의 에너지 보다 너무 낮아 정공의 효율적인 수송을 방해할 수 있다.
아울러, 상기 전도성 화합물은 정공전달물질인 것을 특징으로 하여서, 통전특징을 갖는 층과 밀착되어서, 예를 들어 페로브스카이트 박막과 적층되어 태양전지 어플리케이션으로 사용될 수 있음은 물론, 발광소자, 엑스선 검출기, 광 검출기, 메모리 소자, 정류 소자, 트랜지스터 소자, 열전소자 또는 압전소자 등에 다양한 형태로 이용될 수 있다.
한편 본 발명은 상기한 전도성 전도성기판에 페로브스카이트층(130)을 더 적층한 페로브스카이트 기판은 전류 인가시에 정방향 변화효율과 역방향 변환효율의 차이(hysteresis index)가 향상되는 특징이 있다.
이러한 히스테리시스가 조절되는 전기적 특성으로 인하여 다양한 어플리케이션에 적용이 가능한데, 예를 들어, 페로브스카이트 태양전지의 수명 향상 및 정확한 효율 측정을 가능하게 해주며, 또한 비방사 재결합(non-radiative recombination)을 방지하여 발광다이오드(LED; light emitting diode)의 효율을 증가시키는 등 다양한 어플리케이션에 적용할 수 있다.
또 한편, 상기 페로브스카이트 기판을 이용한 태양전지를 더 개시하는데, 정방향 변화효율과 역방향 변환효율의 차이가 개선된 특성으로 인하여 이를 이용한 태양전지는 광전변환 효율이 크게 향상시킬 수 있으며, 히스테리시스는 다양한 원인에 의해 발생하는데 그 중 하나가 페로브스카이트 광흡수층에서 빛에 의해 생성된 전자와 정공이 전자전달층과 정공수송층에서 추출되는 속도가 달라 페로브스카이트 광흡수층/전자전달층 또는 페로브스카이트 광흡수층/정공수송층의 계면에 커패시터 효과가 발생하기 때문이며, 상기 페로브스카이트 기판을 이용한 태양전지의 경우 이러한 전하추출 속도를 향상시켜 히스테리시스 효과를 크게 개선시킬 수 있다.
상기 페로브스카이트 기판을 이용한 태양전지는 전도성기판(100, TCO), 전도성 화합물(110, SAM, 정공전달물질층), 페로브스카이트층(130), 전자전달층(140, ETL), 상대전극(150)을 순서대로 적층하여 제조할 수 있다.
상기 전도성기판(100)은 앞서 언급한 대로 투명 특성을 요하는 경우에 유리판재, 플라스틱이나 고분자재 판재에 통전성 금속산화물(ITO, FTO 등)을 증착시켜 정공전달물질층을 적층한 것이다.
또한, 상기 전도성기판(100)의 상부에 페로브스카이트 재료로 이루어진 페로브스카이트층(130)을 적층하고, 그 상부로 전자전달층(140)을 적층하는데, 상기 전자전달층(140)은 전자전달의 효율성이나 내구성을 위하여 플러렌(142, C60)이나 BCP(144)를 나누어 적층할 수 있으며, 그 상부로 은이나 금과 같은 저항이 낮은 재료로 상대전극(150)을 적층하게 된다.
여기서, 상기 전자전달층은 이산화티탄이나 산화주석 등의 표면적을 높이기 위하여 미세 입자를 포함하는 재료를 사용하여 페로브스카이트 재료를 넓고 조밀하게 밀착시켜 통전효율을 향상할 수 있음은 물론이다.
제조예1 : 화학식 2 화합물의 제조
아래 반응식 1에 따라서 합성하여 화학식 2의 SAM 화합물을 제조하였다.
(제조순서에 따라 사용된 화합물들 : 1-1. 10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine), 1-2. 디에틸 [2-(10H-페노티아진-10-yl)에틸]인산염 (diethyl [2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonate), 1-3. [2-(10H-페노티아진-10-yl)에틸]인산([2-(10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonic acid))
<반응식 1>
Figure pat00007
Figure pat00008
<화학식 2>
Figure pat00009
제조예 1-1 : 10-(2-Bromoethyl)-10 H -phenothiazine의 제조
오일에 60 % 녹아있는 수소화 소듐 (3.60 g, 90.0 mmol)을 아르곤 가스 하에서 헥세인으로 오일을 제거한 후, N,N-다이메틸포름아마이드 (20 mL)를 넣었다.
페노티아진 (6.00 g, 30.1 mmol)을 N,N-다이메틸포름아마이드 (12 mL)에 녹인 후 수소화 소듐 용액에 천천히 첨가하며 교반하고, 반응 온도를 60 ℃로 올린 후 2-클로로에탄올 (6.0 mL, 89 mmol)을 반응 용액에 넣었다. 그리고, 2-클로로에탄올을 첨가한 후 반응 온도를 다시 실온으로 내려 5시간 동안 교반시키고, 반응이 완결되면 메탄올을 넣어 반응을 종결시킨 후 아세트산 에틸로 추출하였다.
유기층은 황산 소듐으로 건조시킨 후 회전증발농축기로 용매를 제거하였고, 잔여물과 트라이페닐 포스핀 (10.49 g, 39.99 mmol)을 아르곤 가스 하에서 테트라하이드로퓨란 (40 mL)에 녹였다.
테트라브로민화 탄소 (13.27 g, 40.01 mmol)를 테트라하이드로퓨란 (15 mL)에 녹인 후 반응 용액에 한 방울씩 첨가한 후 3시간 동안 교반시키고, 반응이 완결되면 테트라하이드로퓨란을 회전증발농축기를 이용하여 증발시킨 후, 염화 메틸렌으로 추출하였다.
유기층은 황산 소듐으로 건조시키고 회전증발농축기로 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피로(용리제: 헥세인/아세트산 에틸 100/0 에서 90/10) 정제하여 화합물 1-1 (4.88 g, 53%)을 제조하였다.
1H NMR (ppm, 400 MHz, CDCl3) δ 7.18-7.13 (m, 4H), 6.95 (td, J = 7.4, 1.2 Hz, 2H), 6.61 (dd, J = 8.1, 1.0 Hz, 2H), 4.28 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.63 (t, J = 7.8 Hz, 2H).
<화합물 1-1 구조식>
Figure pat00010
제조예1-2 : Diethyl (2-(10 H -phenothiazin-10-yl)ethyl)phosphonate의 제조
화합물 1-1 (0.31 g, 1.0 mmol)을 트라이에틸 포스파이트 (0.86 mL, 5.0 mmol)에 녹인 후 18시간 동안 환류 교반시켰다.
반응이 완결되면 회전증발농축기를 이용하여 트라이에틸 포스파이트를 증발시킨 후 컬럼 크로마토그래피로(용리제: 헥세인/아세트산 에틸 100/0 에서 10/90) 정제하여 화합물 1-2 (0.27 g, 75%)를 제조하였다.
1H NMR (ppm, 400 MHz, CDCl3) δ 7.18-7.13 (m, 4H), 6.95-6.87 (m, 4H), 4.20-4.09 (m, 6H), 2.34-2.25 (m, 2H), 1.34 (t, J = 7.1 Hz, 6H); 13C NMR (ppm, 101 MHz, CDCl3) δ 144.4, 127.5, 127.4, 125.0, 122.8, 115.1, 61.9 (d, J = 6.1 Hz), 41.2, 24.3 (d, J = 138.4 Hz), 16.5 (d, J = 6.1 Hz); 31P NMR (ppm, 162 MHz, CDCl3) δ 28.69; HRMS m/z calcd for C18H22NO3PS [M + Na]+ 386.0950, found 386.0952 (Δ = 0.5 ppm).
<화합물 1-2 구조식>
Figure pat00011
제조예1-3 : (2-(10 H -Phenothiazin-10-yl)ethyl)phosphonic acid의 제조
화합물 1-2 (0.61 g, 1.7 mmol)를 아르곤 가스 하에서 1,4-다이옥세인에 녹인 후, 브로모트라이메틸실레인 (2.6 mL, 20 mmol)을 반응 용액에 천천히 첨가한 후 24시간 동안 교반시키고, 반응이 완결되면 용매를 회전증발농축기로 증발시켰다.
고체 잔여물을 메탄올에 녹이고 용액이 불투명해질 때까지 증류수를 천천히 넣고 15시간 동안 교반시켜 침전물을 물로 여과하여 화합물 1-3 (0.32 g, 62%)을 얻었다.
1H NMR (ppm, 400 MHz, (CD3)2SO) δ 7.21-7.11 (m, 4H), 6.98-6.91 (m, 4H), 4.04-3.98 (m, 2H), 2.05-1.97 (m, 2H); 13C NMR (ppm, 101 MHz, (CD3)2SO) δ 143.9, 127.7, 127.1, 122.9, 122.6, 115.2, 41.8, 25.9 (d, J = 131.3 Hz); 31P NMR (ppm, 162 MHz, (CD3)2SO) δ 22.37; HRMS m/z calcd for C14H15NO3PS [M + H]+ 308.0510, found 308.0506 (Δ = 1.3 ppm).
<화합물 1-3 구조식>
Figure pat00012
제조예2 : 화학식 3 화합물의 제조
아래 반응식 2에 따라서 합성하여 화학식 3의 SAM 화합물을 제조하였다.
(제조순서에 따라 사용된 화합물들 : 2-1. 10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine), 2-2. 3,7-디브로모-10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(3,7-dibromo-10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine), 2-3. 디에틸 [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산염 (diethyl [2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonate), 2-4. [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산 ([2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonic acid))
<반응식 2>
Figure pat00013
Figure pat00014
<화학식 3>
Figure pat00015
제조예2-1 : 3,7-Dibromo-10-(2-bromoethyl)-10 H -phenothiazine의 제조
화합물 1-1 (4.58 g, 15.0 mmol)을 아세트산 (200 ml)에 녹인 후 교반하고, 브로민 (2.3 mL, 45 mmol)을 아세트산 (50 mL)에 희석시켜 반응 용액에 천천히 첨가하였다.
반응이 완결되면 아황산 수소 소듐을 넣어 반응을 종결시킨 후 아세트산 에틸로 추출하였고, 유기층은 황산 소듐으로 건조시키고 회전증발농축기로 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피로(용리제: 헥세인/아세트산 에틸 100/0 에서 90/10) 정제하여 화합물 2-2 (4.64 g, 67%)를 얻었다.
1H NMR (ppm, 400 MHz, CDCl3) δ 7.26 (d, J = 10.7 Hz, 4H), 6.69 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 4.19 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 3.57 (t, J = 7.4 Hz, 2H); 13C NMR (ppm, 101 MHz, CDCl3) δ 143.0, 130.4, 130.0, 127.0, 116.5, 115.6, 49.5, 27.2.
<화합물 2-1 구조식>
Figure pat00016
제조예2-2 : Diethyl (2-(3,7-dibromo-10 H -phenothiazin-10-yl)ethyl)phosphonate의 제조
화합물 2-1 (0.46 g, 0.99 mmol)를 트라이에틸 포스파이트 (3.6 mL, 21 mmol)에 녹인 후 18시간 동안 환류 교반시키고, 반응이 완결되면 트라이에틸 포스파이트를 회전증발농축기를 이용하여 증발시킨 후, 컬럼 크로마토그래피로 (용리제: 헥세인/아세트산 에틸 100/0 에서 10/90) 정제하여 화합물 2-2 (0.48 g, 91%)을 제조하였다.
1H NMR (ppm, 400 MHz, CDCl3) δ 7.28-7.23 (m, 4H), 6.72 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 4.17-4.06 (m, 6H), 2.27-2.18 (m, 2H), 1.34 (t, J = 7.1 Hz, 6H); 13C NMR (ppm, 101 MHz, CDCl3) δ 143.4, 130.5, 130.0, 126.6, 116.5, 115.5, 62.1 (d, J = 6.5 Hz), 41.6, 24.3 (d, J = 138.2 Hz), 16.6 (d, J = 6.1 Hz); 31P NMR (ppm, 162 MHz, CDCl3) δ 28.56; HRMS m/z calcd for C18H20Br2NO3PS [M + Na]+ 543.9141, found 543.9139 (Δ = 0.4 ppm).
<화합물 2-2 구조식>
Figure pat00017
제조예2-3 : (2-(3,7-Dibromo-10 H -phenothiazin-10-yl)ethyl)phosphonic acid의 제조
화합물 2-2 (1.55 g, 2.97 mmol)를 아르곤 가스 하에서 1,4-다이옥세인에 녹인 후, 브로모트라이메틸실레인 (4.0 mL, 30 mmol)을 반응 용액에 천천히 첨가한 후 24시간 동안 교반시키고, 반응이 완결되면 용매를 회전증발농축기로 증발시켰다.
고체 잔여물을 메탄올에 녹이고 용액이 불투명해질 때까지 증류수를 천천히 넣고 15시간 동안 교반시켰고, 침전물을 물로 여과하여 화합물 2-3 (0.80 g, 57%)를 얻었다.
1H NMR (ppm, 400 MHz, (CD3)2SO) δ 7.32-7.27 (m, 4H), 6.88 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 4.00-3.94 (m, 2H), 2.07-1.97 (m, 2H); 13C NMR (ppm, 101 MHz, (CD3)2SO) δ 143.0, 130.4, 129.0, 124.9, 116.9, 114.3, 42.1, 25.5 (d, J = 131.0 Hz); 31P NMR (ppm, 162 MHz, (CD3)2SO) δ 22.48; HRMS m/z calcd for C14H12NO3PS [M - H]- 461.8569, found 461.8573 (Δ = 0.9 ppm).
<화합물 2-3 구조식>
Figure pat00018
실험예 1
제조예1, 2에서 합성한 화합물과 기 공지된 화합물을 비교예1(2-PACz) 및 비교예2 (MeO-2PACz)로 하여 각 분자의 쌍극자 모멘트(dipole moment)값을 알기위해 계산화학을 진행하였다. DFT(density functional theory) 계산은 def2-SVP basis set 과 B3LYP 방법론을 사용하여 진행하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
<2-PACz 구조식>
Figure pat00019
<MeO-2PACz 구조식>
Figure pat00020
쌍극자 모멘트(Debye) 전면 분자구조 옆면 분자구조
제조예1 2.2
Figure pat00021
Figure pat00022
제조예2 3.7
Figure pat00023
Figure pat00024
비교예1 2.0
Figure pat00025
Figure pat00026
비교예2 0.22
Figure pat00027
Figure pat00028
상기 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 따르는 제조예1, 2가 비교예들에 비해 쌍극자 모멘트의 값이 더 큰 것을 확인할 수 있으며 이를 통해 전도성 기판에 SAM으로 코팅시 전도성 기판의 일함수 (work function)을 낮추어 페로브스카이트 광흡수층에서 생성된 정공을 보다 효율적으로 수송할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 2
제조예1, 2와 비교예1, 2에 대하여 전기화학적 특성을 비교하기 위해 순환 전압-전류 측정(cyclic voltammetry)을 진행하였고 그 결과를 도 15와 아래 표 2에 나타내었다.
산화전위(V) 환원전위(V) 산화-환원전위(V)
제조예1 0.45 0.37 0.41
제조예2 0.58 0.51 0.54
비교예1 0.60 0.53 0.56
비교예2 0.47 0.39 0.43
도 15, 표 2를 참고하면, 제조예1, 2는 비교예1, 2와 거의 비슷한 산화-환원 전위를 보이고 있는데, 특히 제조예 2는 비교예 1과, 제조예 1은 비교예 2와 거의 유사한 산화-환원 전위를 나타내었다.
이는 상기 물질이 페로브스카이트 태양전지의 정공전달물질로 작용하기 위해서는 페로브스카이트 광흡수층의 원자가띠(balance band)의 에너지 준위와 같거나 약간 높은 위치에 있어야 정공의 전달이 원할히 이루어지므로 제조예1, 2는 각각 비교예2 또는 비교예 1과 비슷한 정도의 정공수송 능력을 나타냄을 알 수 있다.
실시예 1
패턴화 된 ITO(indium tin oxide) 유리 기판(25 x 25㎜, 15Ωsq-1)을 초음파 세척기에서 증류수, 아세톤, 에탄올로 15분 동안 순차적으로 세척하고, 질소분위기에서 70 ℃의 오븐에서 1 시간 동안 건조한 후 플라즈마 클리너로 10분 동안 표면을 처리하여 질소가 채워진 글로브 박스로 투입하였고, 제조예1의 SAM 용액을 초음파 처리를 통해 에탄올에 1mg/ml를 20 분 동안 용해시키고, 100μl의 SAM 용액을 세척된 ITO 기판의 중앙에 적층하여 3000rpm/30 초로 스핀코팅한 다음 핫플레이트에서 100oC / 10분에서 열처리하였다. 그리고, 페로브스카이트 전구체 용액의 제조를 위하여 디메틸포름알데이드(DMF;dimethylformamide)와 디메틸설폭사이트(DMSO;dimethylsulfoxide)를 4 : 1 부피비 용매에 PbI2 및 PbBr2를 각각 1.5M 농도로 70oC에서 24시간 교반하여 표준용액(stock solution)을 준비하고, 그런 다음 FAI(formamidinium iodide) 및 MABr(methylammonium bromide) 분말 각각에 1.5M PbI2 및 PbBr2 표준용액을 추가하여 최종 농도가 1.24M인 FAPbI3 및 MAPbBr3 용액을 제조하고, 다음으로 FAPbI3 및 MAPbBr3 용액을 5 : 1의 부피 비율로 혼합하여 혼합 양이온으로 이루어진 (FA0.83MA0.17Pb(I0.83Br0.17)3 페로브스카이트 전구체 용액을 제조하였고, 이어서 혼합 양이온 용액에 5 부피비의 1.5M 요오드화 세슘 표준용액(DMSO)을 첨가하여 삼중 양이온 Cs0.05 (FA0.83MA0.17)0.95Pb(I0.83Br0.17)3의 페로브스카이트 전구체 용액을 준비하였다. 80ul의 삼중 양이온 페로브스카이트 전구체 용액을 SAM이 코팅된 기판에 적하하여 4000pm에서 35 초 동안 회전시키며, 회전하는 동안 종료 10 초 전에 클로로벤젠 200μl를 기판 중간에 반용매로 적하하여 회전이 끝난 후 100oC에서 30 분간 핫플레이트에서 열처리하여 광흡수층을 형성하였다. 이어 냉각한 후에, 기판을 글러브 박스에서 꺼내 진공 증착기로 투입하고, 전자전달층으로 C60(두께 30nm), BCP(두께 8nm) 및 상대전극으로 Ag 전극(두께 90nm)을 순차적으로 열증착시켜 페로브스카이트 태양전지를 제조하였다.
실시예 2
페로브스카이트 태양전지 제조시 SAM 층으로 제조예2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
페로브스카이트 태양전지 제조시 SAM 층으로 2PACz를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
페로브스카이트 태양전지 제조시 SAM 층으로 MeO-2PACz를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
시험예 2
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 페로브스카이트 태양전지의 광전변환 효율을 평가하기 위하여 하기와 같은 방법으로 광전압 및 광전류를 측정하여 광전기적 특성을 관찰하고, 이를 통하여 얻어진 전류밀도(Isc), 전압(Voc), 및 충진계수(fillfactor, ff)를 이용하여 광전변환 효율(ηe)를 하기 수학식 1로 계산하였다.
이때, 광원으로는 제논 램프(Xenon lamp, Oriel)를 사용하였으며, 상기 제논 램프의 태양조건(AM 1.5)은 표준 태양전지를 사용하여 보정하였다.
<수학식 1>
광전변환효율(ηe) = (Voc × Isc × ff) / (Pine)
상기 수학식 1에서, (Pine)는 100 ㎽/㎠(1 sun)을 나타낸다.
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
정방향 역방향 정방향 역방향 정방향 역방향 정방향 역방향
전류밀도(mA/cm2) 21.20 21.17 21.23 21.28 20.88 20.95 21.77 21.81
전압(V) 1.03 1.02 1.11 1.12 1.08 1.09 1.07 1.05
충진계수(%) 0.74 0.73 0.75 0.76 0.68 0.73 0.70 0.70
광전효율(%) 16.02 15.78 17.85 18.11 15.27 16.72 16.21 16.11
상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 제조예의 물질을 이용하여 페로브스카이트 태양전지의 정공전달물질층으로 적용한 페로브스카이트태양전지는 종래 사용되었던 물질을 사용하여 제조된 페로브스카이트 태양전지와 비교하여 광전변환 효율이 향상된 것을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 정방향 변화효율과 역방향 변환효율의 차이(hysteresis index)도 크게 개선됨을 확인하였다.
이는 제조예의 물질이 비교예의 물질과 비슷한 정도의 산화-환원 전위값을 나타냄과 동시에 비교예에 비해 큰 쌍극자모멘트값을 지녀 전도성기판의 일함수를 더욱 낮추어 정공수송을 보다 원할히 하기 때문으로 판단된다.
전도성기판 100, 전도성 화합물 110, SMA,
통전층 120, 페로브스카이트층 130,
전자전달층 140, ETL, 상대전극 150.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1, 2 또는 3으로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판.
    <화학식 1>
    Figure pat00029

    <화학식 2>
    Figure pat00030

    <화학식 3>
    Figure pat00031

    Figure pat00032

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성기판과 전도성 화합물과의 사이에 증착된 통전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 화합물은 자기조립 단분자막 특성(Self-Assembled Monolayer : SAM)을 나타내는 것을 특징으로 하는 전도성기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 화합물은 정공전달물질인 것을 특징으로 하는 전도성기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 화합물은 쌍극자 모멘트의 값이 0.1 내지 6인 것을 특징으로 하는 전도성기판.
  6. 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항의 전도성기판에 페로브스카이트층을 더 적층한 것을 특징으로 하는 이용한 페로브스카이트 기판.
  7. 제 6 항의 페로브스카이트 기판을 포함하는 태양전지.
  8. 청구항 1항의 화학식 2로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판을 제조하는 방법에 있어서,
    10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)을 합성한 후 3,7-디브로모-10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(3,7-dibromo-10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)을 합성하고, 디에틸 [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산염 (diethyl [2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonate)을 합성한 후 2-4. [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산 ([2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonic acid))를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성기판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 10-(2-Bromoethyl)-10H-phenothiazine의 합성은 피노시아진과 1,2-chloroethanol로 반응 후 말단 알콜기를 브롬화시키는 것을 특징으로 하는 전도성기판의 제조방법.
  10. 청구항 1 항의 화학식 3으로 표시되는 전도성 화합물을 적층된 전도성기판을 제조하는 방법에 있어서,
    10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)를 ㅎt성합성한 후 3,7-디브로모-10-(2-브로모에틸)-10H-페노티아진(3,7-dibromo-10-(2-bromoethyl)-10H-phenothiazine)을 합성하고, 2-3. 디에틸 [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산염 (diethyl [2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonate)을 합성하고, 2-4. [2-(3,7-디브로모-10H-페노티아진-10-yl)]인산 ([2-(3,7-dibromo-10H-phenothiazin-10-yl)ethyl]phosphonic acid))를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성기판의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 10-(2-Bromoethyl)-10H-phenothiazine의 합성은 피노시아진과 1,2-chloroethanol로 반응 후 말단 알콜기를 브롬화시키는 것을 특징으로 하는 전도성기판의 제조방법.
KR1020210027146A 2021-03-02 2021-03-02 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지 KR102542962B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210027146A KR102542962B1 (ko) 2021-03-02 2021-03-02 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지
US18/548,648 US20240188428A1 (en) 2021-03-02 2021-10-29 Conductive substrate, perovskite substrate using the conductive substrate and solar cell using the perovskite substrate
PCT/KR2021/015384 WO2022186439A1 (ko) 2021-03-02 2021-10-29 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210027146A KR102542962B1 (ko) 2021-03-02 2021-03-02 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220123789A true KR20220123789A (ko) 2022-09-13
KR102542962B1 KR102542962B1 (ko) 2023-06-14

Family

ID=83154566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210027146A KR102542962B1 (ko) 2021-03-02 2021-03-02 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240188428A1 (ko)
KR (1) KR102542962B1 (ko)
WO (1) WO2022186439A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240060915A (ko) 2022-10-31 2024-05-08 고려대학교 산학협력단 자가 조립형 단일막을 활용한 고성능 실내 광전지 제조 방법 및 이에 의해 제조된 실내 광전지
KR20240070927A (ko) 2022-11-15 2024-05-22 고려대학교 산학협력단 2차원 MXene 나노시트를 이용한 효율적인 실내 광전지 및 이의 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008543025A (ja) * 2005-06-06 2008-11-27 ハイ パワー リチウム ソシエテ アノニム リチウム再充電可能電気化学セル
KR20130009141A (ko) * 2011-07-14 2013-01-23 삼성전자주식회사 광전자소자
KR101462025B1 (ko) 2013-11-29 2014-11-19 한국화학연구원 무―유기 하이브리드 광흡수체를 이용한 태양전지의 제조방법
KR101561283B1 (ko) 2014-04-17 2015-10-26 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 태양전지 광흡수체용 페로브스카이트 구조 화합물 제조를 위한 용매 및 태양전지 광흡수체용 페로브스카이트 구조 화합물의 제조방법.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008543025A (ja) * 2005-06-06 2008-11-27 ハイ パワー リチウム ソシエテ アノニム リチウム再充電可能電気化学セル
KR20130009141A (ko) * 2011-07-14 2013-01-23 삼성전자주식회사 광전자소자
KR101462025B1 (ko) 2013-11-29 2014-11-19 한국화학연구원 무―유기 하이브리드 광흡수체를 이용한 태양전지의 제조방법
KR101561283B1 (ko) 2014-04-17 2015-10-26 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 태양전지 광흡수체용 페로브스카이트 구조 화합물 제조를 위한 용매 및 태양전지 광흡수체용 페로브스카이트 구조 화합물의 제조방법.

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACS APPL. ENERGY MATER. 2019, 2, 3021_3027 *
Srikanth Revoju 외, "Structure-induced optoelectronic properties of phenothiazine-based materials", J. MATER. CHEM. C, 2020, 8, 15486_15506* *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240060915A (ko) 2022-10-31 2024-05-08 고려대학교 산학협력단 자가 조립형 단일막을 활용한 고성능 실내 광전지 제조 방법 및 이에 의해 제조된 실내 광전지
KR20240070927A (ko) 2022-11-15 2024-05-22 고려대학교 산학협력단 2차원 MXene 나노시트를 이용한 효율적인 실내 광전지 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102542962B1 (ko) 2023-06-14
WO2022186439A1 (ko) 2022-09-09
US20240188428A1 (en) 2024-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3044817B9 (en) Inverted solar cell and process for producing the same
KR101906017B1 (ko) 혼합 할라이드 페로브스카이트 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지
KR101740654B1 (ko) 유무기 하이브리드 페로브스카이트 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지
KR102046110B1 (ko) 유무기 혼합 페로브스카이트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 태양 전지
KR101856726B1 (ko) 유무기 하이브리드 페로브스카이트 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지
KR102542962B1 (ko) 전도성기판, 이를 이용한 페로브스카이트 기판 및 이를 이용한 태양전지
EP3225624A1 (en) Novel compound and use thereof as a hole-transport material
KR20190003201A (ko) 페로브스카이트 태양전지
KR20180052100A (ko) 스피로비플루오렌 화합물 및 이를 포함하는 페로브스카이트 태양전지
JP2006339199A (ja) 光電変換素子とその製造方法及び光電変換素子を用いた太陽電池
JP5351693B2 (ja) ルテニウム錯体及びそれを使用した光電部品
Akula et al. Novel thieno-imidazole salt-based hole transport material for dopant-free, efficient inverted perovskite solar cell applications
KR102087859B1 (ko) 신규 캐소드 버퍼층 소재, 및 이를 포함하는 유기 또는 유/무기 하이브리드 광전소자
US8278447B2 (en) Ruthenium complex and photoelectric component using the same
KR20200016013A (ko) 신규 화합물 및 그의 정공전달층으로의 용도
KR101976115B1 (ko) 흡수체로서 아크릴기를 포함하는 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 태양전지
US8278550B2 (en) Ruthenium complex and photoelectric component using the same
CN110167911B (zh) 用于光电子和光电化学器件的含烯胺基团的空穴传输有机分子
KR101930279B1 (ko) 용해도를 증가시킨 페나진 유도체 및 이를 이용한 유기광전변환소자용 고분자
Chang et al. Enhancing Efficiency and Stability in Perovskite Solar Cells Through Blended Hole Transporting Materials Incorporating Benzo [g] quinoxaline-Conjugated Small Molecules
JP6230051B2 (ja) 配位高分子薄膜およびそれを備えた薄膜太陽電池の製造方法
US20240081144A1 (en) A method for manufacturing a composition for use as a transport material of a device, a composition obtained by such a method, a transport layer comprising such a composition, and an electronic device comprising such a transport layer
KR20180035505A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
KR102022688B1 (ko) 흡수체로서 3-피콜리뉴밀암모늄을 포함하는 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 태양전지
KR101722003B1 (ko) 신규한 포르피린계 유도체, 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 유기염료 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right