페로브스카이트 나노결정 잉크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 광전소자
Perovskite nanocrystal ink, manufacturing method thereof, and optoelectronic devices using the same
특허 요약
본 발명은 페로브스카이트 잉크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 페로브스카이트 잉크는 페로브스카이트 나노결정, 상기 페로브스카이트 나노결정을 커버하는 유기 리간드 및 유기용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 두개의 방향족 고리를 함유함으로써 리간드 움직임을 제한하여 효과적인 캡슐 효과를 나타내므로, 페로브스카이트 나노결정 내부로의 수분 침투를 차단할 수 있다. 또한, 상기 페로브스카이트 잉크를 사용하여 박막을 제조할 시 단일 단계로 활성층을 형성할 수 있어서 간단하다. 따라서, 상기 페로브스카이트 잉크를 사용하여 제조한 페로브스카이트 박막은 우수한 수분 차단 효과가 있어 외부 환경 자극에 대해 안정하며 이를 광전변환소자로 적용할 시 장기간 성능 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
청구항
번호청구항
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페로브스카이트 나노결정을 구비하는 단계;상기 페로브스카이트 나노결정을 유기용매에 분산하고, 하기 화학식 2로 나타낸 암모늄 이온과 할라이드 음이온을 포함하는 리간드염과 톨루엔과 1-부탄올의 혼합물인 용매를 포함하는 리간드염 용액을 첨가하여 용액상 리간드 치환 반응을 수행하여 상기 암모늄 이온으로 부동태화된 페로브스카이트 나노결정이 포함된 용액을 얻는 단계;상기 부동태화된 페로브스카이트 나노결정이 포함된 용액 내에 극성 용매를 추가한 후 원심분리하여 상기 부동태화된 페로브스카이트 나노결정을 정제하는 단계; 및상기 정제되고 부동태화된 페로브스카이트 나노결정을 톨루엔, 클로로벤젠, 클로로포름 및 이들의 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 용매 중으로 분산하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 나노결정 잉크의 제조방법:[화학식 2]상기 화학식 2에서, R4 내지 R6은 서로에 관계없이 수소 또는 C1 내지 C3의 알킬기(alkyl group)이고, n은 1 내지 10의 정수이다.

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제7항에 있어서, 상기 리간드염 용액의 제조방법은, DPA(3,3-Diphenylpropylamine) 및 극성용매를 혼합한 혼합용액을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 혼합용액에 과량의 할로겐화 수소를 첨가하며 반응하여 리간드염을 제조하는 단계; 및상기 리간드염을 건조하고, 상기 톨루엔과 상기 1-부탄올의 혼합물인 용매를 혼합하여 상기 리간드염 용액을 제조하는 단계;를 포함하는 페로브스카이트 나노결정 잉크의 제조방법.

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제10항에 있어서, 상기 할로겐화 수소는 HF, HCl, HBr, HI 또는 이들의 혼합물인 페로브스카이트 나노결정 잉크의 제조방법.

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청구항 7, 10, 또는 11에 의해 제조된 페로브스카이트 나노결정 잉크를 기판 상에 코팅하여 페로브스카이트 나노결정 박막을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조방법.

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제13항에 있어서, 상기 페로브스카이트 나노결정 박막은 상기 코팅을 1회 수행하여 얻는 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조방법.

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제14항에 있어서, 상기 코팅을 1회 수행하여 얻는 페로브스카이트 나노결정 박막의 두께는 100 내지 1,000 nm인 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조방법.

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제1 전극;상기 제1 전극 상에 배치된 제1 전하수송층;상기 제1 전하수송층 상에 배치되고, 청구항 7, 10, 또는 11에 의해 제조된 페로브스카이트 나노결정 잉크를 코팅하여 얻어지는 페로브스카이트 나노결정을 포함하는 광전변환층;상기 광전변환층 상에 배치된 제2 전하수송층; 및상기 제2 전하수송층 상에 배치된 제2 전극;을 포함하는 페로브스카이트 광전변환소자.

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