IJPEM-GT
Dry Transfer Printed Hole Transport Layer for Hysteresis-Free Colloidal Quantum Dot Solar Cells
친환경 공정 기반 고성능 양자점막 제조
심형철, 정소희/한국기계연구원
- 본 논문은 양자점 태양전지 제작에 있어 신규 공정을 개발한 사례인데, 양자점(quantum dot)막 제조에 있어 기존에 적용되었던 층별(Layer-by-Layer) 리간드(ligand) 교환 공정대신 기판의 표면 에너지 제어에 따른 건식 전사 방법을 통해 기존 공정에 적용되었던 유해한 유기용매 활용을 최소화하고, 균일한 고밀도의 양자점막을 빠르고 쉽게 제조할 수 있었다.
- 전하 흐름이 원할한 양자점 박막을 제조하는데 있어 양자점 표면을 둘러싼 올레산(oleic acid) 같은 길이가 긴 리간드를 길이가 짧은 리간드로 교환하는 리간드 교환 공정이 필수적으로 수반되는데, 이는 “양자점 코팅→리간드 교환용 유기용매처리→세척”의 단위 공정을 무수히 반복하는 과정을 포함하고 있기 때문에 많은 양의 유해한 유기용매 소모를 전제로 한다.
- 더군다나, 리간드로 인한 양자점간 척력으로 인해 층별 리간드 교환 공정은 양자점 박막의 제조 가능 두께에 상당한 제약을 갖고 있는 방법인데 반하여 본 논문에서 개발한 건식 전사 방법은 기판의 표면 에너지를 제어하여 전사 횟수에 따라 양자점 박막 두께를 쉽게 제어하여 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 내부 결함을 최소화한 치밀한 구조의 양자점막 제조가 가능하다.
- 이러한, 치밀하고 내부 결함이 최소화된 양자점 박막은 높은 광전류 밀도를 지닌 광흡수층 제조를 가능하게 하였을 뿐만 아니라 단략전류밀도-개방회로 전압 곡선에서 이력현상이 최소화된 태양전지를 구현 가능하게 하였기에 소자의 안정한 출력 특성을 도모할 수 있었다. 또한, 유해한 유기용매 소모를 최소화한 제조 접근법으로 인해 친환경 공정에 기여할 수 있다.
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