광소자 내 양이온 또는 음이온을 포획하는 패시베이션용 화합물 및 이를 포함하는 페로브스카이트 태양전지
Passivation compound for capturing positive or negative ions in optical devices and perovskite solar cell comprising the same
특허 요약
본 발명은 광소자 내 양이온 또는 음이온 포획용 화합물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는, 광소자 내 양이온 또는 음이온을 포획하는 것을 특징으로 하는, 패시베이션용 화합물에 관한 것이다: [화학식 1] A-B (단, A는 벤조기이고, B는 크라운 에테르, 크라운 에테르 유사체 또는 크라운 에테르 유도체인 크라운 에테르 화합물이다.) 본 발명의 광소자 내 양이온 또는 음이온 포획용 화합물에 따르면 페로브스카이트 태양전지의 페로브스카이트층과 정공수송층 사이에 계면을 코팅하여 페로브스카이트층에서 누출되는 납을 포획하는 효과가 있다. 계면처리 된 페로브스카이트층에서 누출되는 납을 포획할 수 있으며, 광활성층이 수분에 의해 분해되는 것을 방지함과 동시에 광특성을 조절할 수 있다.
청구항
번호청구항
5

제1 항에 있어,상기 양이온은 납 이온인 것을 특징으로 하는, 화합물.

1

하기 화학식 1로 표시되는, 광소자 내 양이온 또는 음이온을 포획하는 것을 특징으로 하는, 패시베이션용 화합물:[화학식 1]A-B(단, A는 벤조기이고, B는 크라운 에테르, 크라운 에테르 유사체 또는 크라운 에테르 유도체인 크라운 에테르 화합물이다.)

2

제1 항에 있어서,상기 크라운 에테르 유사체는 크라운 에테르의 적어도 하나의 산소(O)가 질소(N), 황(S), 인(P), 붕소(B)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 치환된 것이고, 상기 크라운 에테르 유도체는 하이드록시기, 카르복시기, 술폰산기, 아민기, 싸이올기, 카보닐기, 아세틸기, 아마이드기로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 작용기를 갖는 크라운 에테르이거나, 또는 이온 결합 혹은 공유 결합을 통해 적어도 하나의 탄화수소 화합물과 결합된 크라운 에테르인 것을 특징으로 하는, 패시베이션용 화합물.

3

제1 항에 있어서,상기 화합물은 하기 화학식 2를 갖는 것을 특징으로 하는, 패시베이션용 화합물:[화학식 2](단, n은 1 내지 20인 정수이고, R은 H, NH2, CH3CO, COOH, NO2 중에서 선택되는 어느 하나이다)

4

제1 항에 있어서,상기 광소자는 페로브스카이트 태양전지인 것을 특징으로 하는, 화합물.

6

제1 전극;상기 제1 전극 상에 형성되는 정공 수송층;상기 정공 수송층 상에 형성되는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성층;상기 광활성층 상에 형성되고, 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 패시베이션용 화합물을 포함하는 패시베이션층; 및상기 패시베이션층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하고,상기 패시베이션층은, 상기 패시베이션용 화합물이 페로브스카이트의 납 이온과 복합체를 형성함으로써 상기 광활성층을 부동태화하는 것을 특징으로 하는, 페로브스카이트 태양전지.

7

제6 항에 있어서,상기 패시베이션층은 접촉각이 적어도 80°인 것을 특징으로 하는, 페로브스카이트 태양전지.

8

제6 항에 있어서,상기 페로브스카이트 태양전지는, 300 시간의 구동에서 광전효율이 60 % 이상인 것인, 페로브스카이트 태양전지.

9

제6 항에 있어서,상기 제1 전극은, 유연 투명 전극 기판, 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 알루미늄 징크 옥사이드(AZO), 보론 도핑된 징크 옥사이 드(BZO), 니오븀 티타늄 옥사이드(NTO), 징크 틴 옥사이드(ZTO) 및 인듐 징크 틴 옥사이드(IZTO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,상기 제2 전극은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd) 및 탄소(C)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 페로브스카이트 태양전지.

10

제6 항에 있어서, 상기 전자 수송층은, ZnO, ZnO:Al, ZnO:B, ZnO:Ga, ZnO:N, SnO, SnO2, ITO, TiO2, Cs2CO3, 6,6-페닐-C61-부틸릭엑시드메틸에스터(PCBM(C61)), PCBM(C60), PCBM(C70), PCBM(C71), PCBM(C76), PCBM(C80), PCBM(C82), indene-C60 bisadduct(ICBA) 및 6,6-페닐-C61-부틸릭엑시드콜레스테릴에스터(PCBCR) 중에서 선택되는 플러렌 유도체, 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 페릴렌(perylene), poly[N,N'-bis(2-octyldodecyl)-napthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6- diyl]-alt-5,5'-(2,2'-bithiophene), naphthalene diimide(NDI)- selenophene copolymer(PNDIS-HD), poly[(E)-2,7-bis(2-decyltetradecyl)-4- methyl-9-(5-(2-(5-methylthiophen-2-yl)vinyl)thiophen-2-yl)benzo[lmn][3,8] phenanthroline-1,3,6,8(2H, 7H)-tetraone] (PNDI-TVT), poly[[N,N′-bis(2- hexyldecyl)naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,5′- thiophene] (PNDI2HD-T), NiOx 및 P형 산화물 반도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 정공 수송층은, Spiro-OMeTAL, PTAA (poly(triarylamine), poly[bis(4- phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]), PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenediocythiophene doped with poly(styrenesulfonic acid), 사이클로펜타- [2,1-b;3,4-b']-디티오펜 (cyclopenta-[2,1-b;3,4-b']-dithiophene), 벤조티아디아졸 (benzothiadiazole), 디케토피롤로피롤 (diketopyrrolopyrrole), 티에노[3,4-b] 티오펜(thieno[3,4-b]thiophene), 벤조디티오펜 (benzodithiophene), 카르바졸 (carbazole), 플루오렌 (fluorene), PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PS-PAA (polystyrene-polyacrylic acid block copolymer), poly-TPD(Poly(4-butylphenyl-diphenyl-amine)), PPV (polypheylene vinylene), PVP (polyvinylpyrrolidone), NiOx 및 p형 산화물 소재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 페로브스카이트 태양전지.

도면대표도면