KR101112701B1 - 금속염과 금속탄산염이 도입된 유무기 하이브리드 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

금속염과 금속탄산염이 도입된 유무기 하이브리드 태양전지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 금속염과 금속탄산염이 동시에 도입된 유무기 하이브드리 태양전지 및 그 제조방법을 기술한다.

Description

금속염과 금속탄산염이 도입된 유무기 하이브리드 태양전지 및 그 제조방법{Organic-Inorganic Hybrid Solar Cell with Metal Salt and Metal Carbonate, and Method therefor}
본 명세서는 유무기 하이브드리 태양전지 및 그 제조방법을 기술한다.
석유, 석탄 및 천연가스와 같은 화석연료고갈의 위기감, 교토의정서의 기후변화 협약 발효, 신흥 개도국들(BRICs)의 경제성장에 따른 폭발적인 에너지 수요 등 기존 에너지와 차원이 다른 청정 무제한의 에너지가 요구되고 있으며, 국가적인 차원에서 신재생에너지의 기술개발이 진행되고 있다. 신재생 에너지 중에서 태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자이며, 현재 우주에서부터 가정에 이르기까지 전원공급용으로 광범위하게 활용되고 있다. 태양전지가 처음 만들어진 초기에는 주로 우주용으로 사용되었으나, 1970년대 2차례의 석유파동을 겪으면서 지상용 전원으로 활용하기 위한 가능성에 주목을 받게 되었고, 활발한 연구개발에 의해 1980년대부터 제한적으로 지상발전용으로 사용이 시작되었다. 최근에는 항공, 기상, 통신분야에 까지 사용되고 있으며, 태양광자동차, 태양광에어콘 등도 주목받고 있다. 이러한 태양전지는 주로 실리콘을 이용하고 있으나, 이들은 반도체 소자 제작공정으로 제조되기 때문에 제조단가가 높으며, 또한 실리콘 원자재의 수급에 어려움을 겪고 있다. 이러한 상황에서 실리콘 소재를 전혀 사용하지 않는 유-무기 하이브리드 태양전지(Organic-Inorganic Hybrid Solar Cell)가 본격 연구되기 시작하였고, 프린팅 방식에 의해 저가공정이 가능하며, 모양에 구애받지 않는 유연 태양전지 제조가 가능하여 현재 많은 주목을 받고 있다.
유-무기 하이브리드 태양전지는 실리콘 태양 전지와는 달리 가시광선을 흡수하여 전자-정공 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자, 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양 전지이다. 지금까지 알려진 유-무기 하이브리드 태양전지 중에서 대표적인 예로는 1991년 스위스의 그라첼 등에 의해 발표된 것이 있다. 그라첼 등에 의한 태양 전지는 투명전극, 염료 분자가 입혀진 나노크기의 이산화티탄으로 이루어지는 반도체층, 대향전극(백금 전극) 및 그 사이에 채워진 전해질로 구성되어 있다. 이 전지는 기존의 실리콘 전지에 비하여 전력당 제조원가가 저렴하기 때문에 기존의 태양 전지를 대체할 수 있는 가능성이 있다는 점에서 주목을 받아왔다.
그러나 종래 태양전지는 광전변환 효율이 낮고 제조공정이 복잡하고 공정시간이 길고 별도의 공정이 필요한 문제점이 있었다.
본 발명은 광전변화 효율이 높고 제조공정이 간단한 태양전지 및 그 제조방법을 제공한다.
위 과제를 해결하기 위해, 일측면으로, 본 발명은, 제1기판 상에 제1전극을 형성하는 단계; 제1전극 상에 이산화티탄을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층을 금속탄산염 및 산성혼합물을 포함하는 침적용액에 침적하여 상기 반도체층의 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 염료를 도입하는 단계; 상기 제2기판 상에 상기 제1전극에 대향하여 제2전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1전극과 상시 제2전극 사이에 전해질을 도입하는 단계를 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법을 제공한다.
다른 측면으로, 본 발명은 제1기판 상에 형성된 제1전극; 제1전극 상에 형성된, 이산화티탄을 포함하는 반도체층; 상기 반도체층을 금속탄산염 및 산성혼합물을 포함하는 침적용액에 침적하여 상기 반도체층의 표면에 형성된 금속염과 금속탄산염; 상기 반도체층 상에 형성된 염료; 상기 제2기판 상에 상기 제1전극에 대향하여 형성된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상시 제2전극 사이에 도입된 전해질을 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지를 제공한다.
다른 측면으로, 본 발명은 용매에 금속탄산염을 가한 후 산성화합물을 첨가하여 침적용액을 제조하는 단계; 상기 침적용액에 이산화티탄을 포함하는 반도체층이 형성된 기판을 침적시켜 상기 이산화티탄 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 코팅하는 단계를 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지의 반도체층 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 태양전지는 광전변화 효율이 높고 제조공정이 간단한 효과가 있다.
도 1은 일실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 단면도이다.
도 2는 도 2의 일부 확대도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 단면도이다.
도 4는 도 3의 일부 확대도이다.
도 5은 또다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법의 흐름도이다.
도 6은 비교예 1에 의한 태양전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 3에 의한 태양전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 5에 의한 태양전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 단면도를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 2의 일부 확대도이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지(100)는 제1기판(110), 제1전극(120), 제1전극(120) 상에 형성되는 광 흡수층(130), 광 흡수층(130)이 형성된 제1전극(120)에 대향하여 배치되는 제2전극(140) 및 제1전극(120)과 제2전극(140) 사이의 공간에 개재된 전해질(150), 제2기판(160)을 포함한다.
제1기판(110)은 투명한 기판일 수 있다. 제1기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 제1기판(110)은 유리, 고분자 재료 예를 들어 플라스틱, 금속호일일 수 있다.
제1전극(120)은 투명 또는 반투명전극일 수 있다. 제1전극(120)은 F-doped SnO2(FTO), ITO(인듐틴옥사이드), IZO(인듐진크옥사이드; indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3를 재료로 사용한 투명전극일 수 있다.
위에서 설명한 제1기판(110)과 제2전극(120)은 별도로 존재하는 것이 아니라 기판의 표면이 도전성을 띠는 전도성 기판과 같이 하나의 몸체로 존재할 수도 있다. 이때 전도성 기판은 유리 또는 투명한 고분자 재료의 기판의 표면에 인듐, 불소, 안티몬을 도포한 산화주석 등의 도전성 금속산화물이나 강, 은, 금 등의 금속 박막을 형성한 것을 이용할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 흡수층(130)은 제1전극(120) 상에 형성되어 있다. 광 흡수층(130)은 금속염(134) 및 금속탄산염(135)이 동시에 코딩된 반도체층(132)과 반도체층(132) 상에 형성된 염료(136)을 포함할 수 있다. 이때 금속염(134), 금속탄산염(135)과 반도체층(132), 유기염료(136)는 도 2에 도시한 바와 같이 명확하게 구분될 수도 있지만 서로 같은 층을 공유할 수도 있다.
반도체층(132)은 다공성 산화물 반도체의 미립자를 포함하는 층일 수 있다. 반도체층(132)은 반도체화합물로 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트륨, 니오브, 탄탈, 바나듐의 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들어 반도체층(132)은 반도체화합물로 이산화티탄(TiO2)을 사용하여 형성될 수 있다. 반도체층(132)은 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하거나 반도체의 표면에 코팅시켜서 사용할 수도 있다. 반도체층(132)은 다공성 산화물 미립자로써 큰 입경의 것과 작은 입경의 것을 혼합하여 사용하거나, 다층을 이루어 사용할 수 있다.
반도체층(132)을 형성하는 방법으로는 닥터블레이드 코팅, 스크린프린팅, 플렉소그라피(Flexography)방식, 그라비아 프린팅 방식이 이용될 수 있다.
금속염(134)은 반도체층(132)에 코팅되어 있을 수 있다. 금속염(134)는 예를 들어 Ca(OCOCH3)2, Mg(OCOCH3)2, Ba(OCOCH3)2, Na(OCOCH3), Li(OCOCH3), K(OCOCH3), Cs(OCOCH3)이 반도체층(132), 예를 들어 다공성의 이산화티탄 표면에 흡착되어 있을 수 있다.
금속염(134)과 금속탄산염(135)은 도 3을 참조하여 후술하는 바와 같이 금속탄산염을 용매에 가한 후 산성화합물을 첨가하여 침적용액을 제조하고 여기에 이산화티탄의 반도체층(132)이 형성된 제1기판(110)을 침적시켜 금속염(134)과 금속탄산염(135)을 동시에 이산화티탄의 반도체층(132) 표면에 도입시킬 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 금속염과 금속탄산염을 동시에 이산화티탄의 반도체층(132) 표면에 도입시킨다는 것의 의미는 동일한 시간뿐만 아니라 순차적으로 금속염과 금속탄산염을 이산화티탄의 반도체층(132) 표면에 도입시키는 것도 포함될 수 있다(이하 동일).
염료(136)는 금속염(134)과 금속탄산염(135)이 동시에 흡착된 반도체층(132)에 형성될 수 있다. 염료(136)는 광을 흡수함으로써 기저상태에서 여기상태로 전자 전이하여 전자-홀 쌍을 이루게 되며, 여기상태의 전자는 반도체층(132), 예를 들어 이산화티탄의 전도대로 주입된 후 제1전극(120)으로 이동하여 기전력을 발생하게 된다.
염료(136)는 루테늄 착물[N719 dye ; bis(tetrabutylammonium)-cis-(dithiocyanato)-N,N'-bis(4-carboxylato-4'-carboxylic acid-2,2'-bipyridine)ruthenium(II), N3 dye ; cis-bis(4,4-dicarboxy-2,2-bipyridine)dithiocyanato ruthenium(II), Black dye ; triisothiocyanato-(2,2':6',6''terpyridyl-4,4',4''tricarboxylato) ruthenium(II) tris(tetra-butylammonium)]일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
염료(136)는 전하 분리기능을 갖고 감응 작용을 나타낼 수 있다. 염료(136)는 루테늄 착물 뿐만 아니라 로다민 B, 로즈벤갈, 에오신, 에리스로신 등의 크산틴계 색소, 퀴노시아닌, 크립토시아닌 등의 시아닌계 색소, 페노사프라닌, 카르비블루, 티오신, 메틸렌블루 등의 염기성 염료, 클로로필, 아연 포르피린, 마그네슘 포르피린 등의 포르피린계 화합물, 기타 아조 색소, 프탈로시아닌 화합물, Ru 트리스비피리딜 등의 착화합물, 안트라퀴논계 색소, 다환퀴논계 색소, 유기계 염료 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 두가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
염료(136)의 염료 분자는 가시광선을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하는 역할을 하고, 반도체층(132)의 반도체화합물은 생성된 전자를 전달하는 역할을 한다.
제2전극(140)은 광 흡수층(130)이 형성된 제1전극(120)에 대향하여 배치된다. 제2전극(140)은 투명 또는 반투명전극일 수 있다. 제2전극(140)은 F-doped SnO2(FTO), ITO(인듐틴옥사이드), IZO(인듐진크옥사이드; indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3를 재료로 사용한 투명전극일 수 있다.
전해질(150)은 제1전극(120)과 제2전극(140) 사이의 공간에 개재되어 있다.
전해질(150)에 사용되는 산화환원 전해질로서는 할로겐 이온을 대이온으로 하는 할로겐 화합물 및 할로겐 분자로 구성되는 할로겐 산화환원제 전해질, 페로시안산염이나 페로센-페리시늄 이온, 코발트 착체 등의 금속착체 등의 금속 산화환원계 전해질, 알킬티올-알킬디설피드, 비올로겐 염료, 하이드로퀴논-퀴논 등의 유기산화 환원계 전해질 등을 사용할 수 있으며, 할로겐 산화환원계 전해질일 수 있다. 또한, 전해질(150)에 사용되는 산화환원 전해질로서는 요오드 분자일 수도 있다. 또한 할로겐 이온을 대이온으로 하는 할로겐 화합물로서는 LiI, NaI, KI, CaI2, CuI등의 할로겐화 금속염 또는 테트라알킬암모늄요오드, 이미다졸리움요오드, 피리디움요오드 등의 할로겐의 유기 암모늄염, 또는 I2를 사용할 수 있다.
전해질(150)은 0.8M의 1,2-디메틸-3-옥틸-이미다졸륨 아이오다이드(1,2-dimethyl-3-octyl-imimdazolium iodide)와 40 mM의 I2(iodine)을 3-메톡시프로피오니트릴(3-methoxypropionitile)에 용해시킨 I3 -/I-를 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 전해질(150)은 정공 전도 기능이 있는 유기반도체 소재(전도성 고분자)라면 제한없이 사용할 수 있다.
제2기판(160)은 투명한 기판일 수 있다. 제2기판(160)은 플렉서블 기판일 수 있다. 제2기판(160)은 유리, 고분자 재료 예를 들어 플라스틱, 금속호일일 수도 있다.
위에서 설명한 제2기판(160)과 제2전극(140)은 별도로 존재하는 것이 아니라 기판의 표면이 도전성을 띠는 전도성 기판과 같이 하나의 몸체로 존재할 수도 있다. 이때 전도성 기판은 유리 또는 투명한 고분자 재료의 기판의 표면에 인듐, 불소, 안티몬을 도포한 산화주석 등의 도전성 금속산화물이나 강, 은, 금 등의 금속 박막을 형성한 것을 이용할 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 단면도이다. 도 4는 도 3의 일부 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지(300)는 제1기판(310), 제1전극(320), 제1전극(320) 상에 형성되는 광 흡수층(330), 광 흡수층(330)이 형성된 제1전극(320)에 대향하여 배치되는 제2전극(340) 및 제1전극(320)과 제2전극(340) 사이의 공간에 개재된 전해질(350), 제2기판(360)을 포함한다.
제1기판(310), 제1전극(320), 제2전극(340), 전해질(350) 및 제2기판(360)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 유무기 하이브리드 태양전지(100)와 동일 또는 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다. 다만, 도 3에서 제2전극(340)과 전기적으로 연결된 대향전극(345)를 도시하였으나 대향전극(345)은 제2전극(340)과 동일한 구성이되 제1기판(310)의 다른 구성요소들과 대향하도록 제2전극(340)이 형성된 것으로 이해할 수 있다.
아울러, 다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지(300)는 제1기판(310), 제1전극(320), 광 흡수층(330), 제2전극(340) 및 제2기판(360)이 형성된 상태에서 전해질(350)을 주입하고 봉지하기 위해 격벽(370)을 포함하고 있다. 이때 태양전지(300)에 전해질(350)을 주입한 후 봉지하기 위해 격벽(370) 이외에 다른 어떠한 밀봉수단 또는 봉지수단일 수도 있다.
광 흡수층(330)은 금속염(334)과 금속탄산염(335)이 동시에 코딩된 반도체층(332), 반도체층(332) 상에 형성된 염료(336), 반도체층(332)과 제1전극(320) 사이 형성된 재결합 차단층(338), 금속염(334)과 금속탄산염(335)이 동시에 코팅된 반도체층(332)과 전해질(350) 사이에 형성된 산란층(339)을 포함할 수 있다. 금속염(334)과 금속탄산염(335)이 동시에 코딩된 반도체층(332), 반도체층(332) 상에 형성된 염료(336)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 유무기 하이브리드 태양전지(100)와 동일 또는 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
재결합 차단층(338)은 반도체층(332)과 제1전극(320) 사이 형성되어 있다. 다시말해 재결합 차단층(338)은 제1전극(320) 상에 형성되어 있다. 반도체층(332)을 구성하는 반도체화합물(주로 이산화티탄) 나노입자들과 제1전극(320)과의 사이에 접촉상태에 따라 태양빛에 의해 여기된 염료들(336)이 반도체층(332)을 구성하는 반도체화합물(주로 이산화티탄)에 주입한 전자들의 일부가 제1전극과 반도체화합물이 접촉되어 있지 않고 전해질 용액에 노출되어 있는 부분을 통해 전해질로 다시 사라지게 된다. 이러한 현상을 재결합(recombination)이라하며, 광전변환효율을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 재결합 현상을 최소화하기 위하여 재결합차단층(338)을 형성할 수 있다.
광산란층(339)는 위에서 설명한 바와 같이 금속염(334)과 금속탄산염(335)이 동시에 코팅된 반도체층(332)과 전해질(350) 사이에 형성되어 있다. 외부로부터 도달된 태양광이 반도체층(332)에서 완전히 흡수되지 못하고 반도체층(332)을 통과해 버리는 광이 존재할 수 있다. 광산란층(339)는 반도체층(332)을 통과하는 광을 차단시키기 위하여 광산란을 유도하고, 산란된 광이 다시 염료(336)에 흡수되도록 형성될 수 있다.
이때 광 흡수층(330)의 여러 구성요소들은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 명확하게 구분될 수도 있지만 서로 같은 층을 공유할 수도 있다.
유무기 하이브리드 태양전지(300)는 하판의 구조가 제1기판(310)/제1전극(320)/재결합차단층(338)/반도체층(332)/광산란층(339)를 포함할 수 있으나, 재결합차단층(338) 및 광산란층(339)은 유무기 하이브리드 태양전지(330)의 광전변환효율을 향상시킬 목적으로 형성시킨 것이기 때문에 재결합 차단층(338)이나 광산란층(339) 중 어느 한 층 또는 두 층 모두 존재하지 않을 수도 있다.
유무기 하이브리드 태양전지(300)의 작동을 설명하면 아래와 같다.
외부 태양광은 제1기판(310), 제1전극(320), 재결합차단층(338)을 거쳐 반도체층(332)에 도달하게 되며, 반도체층(332) 표면에 존재하는 염료(336)에 의해 태양광이 흡수된다. 태양광을 흡수한 염료(336)는 전자-홀 쌍을 형성한다. 태양광에 의해 염료(336)의 여기된 염료들이 전자를 반도체층(332)의 반도체화합물(주로 이산화티탄)의 전도대에 주입한다. 그 주입된 전자들은 반도체화합물을 통과하여 제1전극(320)에 도달하여 외부회로로 전달된다. 재결합 차단층(338)은 주입된 전자들 중 일부가 전해질(350)으로 재결합되는 것을 방지할 수 있다. 힌편, 광산란층(339)는 태양광이 반도체층(332)를 통과하는 광의 광산란을 유도하여 다시 반도체층(332)에 흡수되도록 한다.
반도체층(332)의 반도체화합물(주로 이산화티탄) 표면에 코팅된 금속염(334) 및 금속탄산염(335) 미립자는 염료(336)의 흡착량을 증가시키고, 염료(336)에서 반도체화합물로 주입된 전자가 전해질(350)에 의해 재결합되는 것을 방지하여 광전변환효율을 향상시킨다.
염료(336)에 의해 형성된 정공은 전해질(350)의 산화환원 반응을 통하여 대향전극(345)으로 전달되고, 제2전극(340)을 통하여 외부회로로 전달된다.
도 5은 또다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 또다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법(500)는 제1전극 형성단계(S510), 반도체층 형성단계(S520), 금속염과 금속탄산염 코딩단계(S530), 염료 도입단계(S540), 제2전극 형성단계(S550) 및 전해질 주입 및 봉지단계(S560)을 포함한다.
도 5를 주로 참조하되 도 1 및 도 3을 같이 참조하면, 제1기판 상에 제1전극을 형성한다(S510). 제1기판 상에 형성된 제1전극을 아세톤, 에탄올, 증류수 혹은 이들의 혼합용액에 담근 후 초음파 세정을 실시한다. 제1기판으로는 유리, 플라스틱, 금속호일 등이 사용될 수 있다. 제1전극으로는 FTO 외에도 ITO(인듐틴옥사이드), IZO(인듐진크옥사이드; indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등과 같이 투명전극이 이용될 수 있다.
다음으로, 제1전극 상에 반도체층을 형성한다(S520). 이때 반도체층을 형성하기 전후에 재결합차단층과 광산란층을 형성할 수 있다. 구체적으로 세정된 기판을 전구체용액(TiCl4)에 침적시킨 후, 평균입경이 20nm인 이산화티탄(TiO2)을 포함하는 페이스트를 재결합차단층 위에 코팅하여 박막을 형성한다. 이어서, 평균입경이 300~400nm 입경의 이산화티탄(TiO2)을 포함하는 페이스트를 20nm인 이산화티탄(TiO2) 박막 상부에 코팅시키고, 공기 중 또는 산소 분위기에서 약 30~60분간 열처리(450~550)를 실시하여, 재결합차단층, 반도체층 및 광산란층이 형성되도록 하여, 하판제조를 완성한다.
경우에 따라서 제조된 하판을 TiCl4 용액에 침적시킨 후, 열처리(450~550)를 실시하여 추가적인 효율향상을 유도할 수 있다. 이산화티탄 박막을 형성하는 방법으로는 닥터블레이드 코팅, 스크린프린팅, 플렉소그라피(Flexography)방식, 그라비아 프린팅 방식 등이 이용될 수 있다.
이때 유-무기 하이브리드 태양전지의 하판은 제1기판/제1전극/재결합차단층/반도체층/광산란층을 포함하나, 재결합차단층 및 광산란층은 유-무기 하이브리드 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 목적으로 형성시킨 것이기 때문에 재결합방지층이나 광산란층 중 어느 한 층 또는 두 층 모두 없을 수도 있다.
다음으로 반도체층 상에 금속염과 금속탄산염을 도입한다(S540). 구체적으로 반도체층의 반도체화합물인 이산화티탄 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 도입시키기 위해, 금속탄산염을 용매에 가한 후 산성화합물을 첨가하여 침적용액을 제조하고 여기에 이산화티탄 박막이 형성된 하판을 침적시켜, 금속염과 금속탄산염을 동시에 이산화티탄 표면에 도입시킬 수 있다. 이때 금속염과 금속탄산염을 동시에 이산화티탄 표면에 도입하기 위해서는 반드시 금속탄산염의 함량(몰수)가 산성화합물의 함량(몰수)보다 많아야 한다. 이 때, 침적시간은 1~20분일 수 있다.
침적이 끝난 뒤 증류수 및 알콜류의 용매를 이용하여 세정을 실시하고, 이를 60~70정도의 온도에서 10~20분 정도 건조하여, 이산화티탄 표면에 금속염과 금속탄산염이 동시에 코팅된 이산화티탄 박막을 제조한다.
금속탄산염으로는 CaCO3, MgCO3, BaCO3, Na2CO3 , Li2CO3 , K2CO3 및 Cs2CO3 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 산성화합물은 HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH, HCOOH, C2H5COOH 등이 이용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 용매로는 물이 이용되지만, 물과 쉽게 혼합될 수 있는 에탄올, 메탄올, 아세톤, 이소프로필 알콜 및 메틸에틸케톤 등과 같은 유기용매가 소량 첨가된 혼합용매일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
금속탄산염의 일부는 산성화합물과 용매 존재 하에서 다음과 같은 반응이 진행되며, 생성된 금속염은 다공성의 이산화티탄 표면에 흡착하게 된다. 또한, 산성화합물과 반응하지 않고 남은 금속탄산염은 이산화티탄 표면에 흡착되어 금속염과 금속탄산염이 동시에 이산화티탄 표면에 도입될 수 있다. 따라서 본 발명에 있어서 금속염과 금속탄산염을 동시에 코팅시키기 위해서는 금속탄탄염이 산성화합물보다 과량 사용되어야 함을 당연한 일이다. 여기서는 산성화합물이 CH3COOH인 경우를 예로 들어 화학반응식을 설명하며, 반응 후 남아 있는 잉여의 금속탄산염은 하기 반응식에는 별도로 표시하지 않는다.
[반응식 1]
CaCO3 + 2CH3COOH Ca(OCOCH3)2 (aq) + H2O(l) + CO2(g)
[반응식 2]
MgCO3 + 2CH3COOH Mg(OCOCH3)2 (aq) + H2O(l) + CO2(g)
[반응식 3]
BaCO3 + 2CH3COOH Ba(OCOCH3)2 (aq) + H2O(l) + CO2(g)
[반응식 4]
Na2CO3 + 2CH3COOH 2Na(OCOCH3) (aq) + H2O(l) + CO2(g)
[반응식 5]
Li2CO3 + 2CH3COOH 2Li(OCOCH3) (aq) + H2O(l) + CO2(g)
[반응식 6]
K2CO3 + 2CH3COOH 2K(OCOCH3) (aq) + H2O(l) + CO2(g)
[반응식 7]
Cs2CO3 + 2CH3COOH 2Cs(OCOCH3) (aq) + H2O(l) + CO2(g)
이상과 같은 반응에 의해 금속염[Ca(OCOCH3)2, Mg(OCOCH3)2, Ba(OCOCH3)2, Na(OCOCH3), Li(OCOCH3), K(OCOCH3), Cs(OCOCH3)]이 용액 내에 형성이 되고, 이들은 다공성의 이산화티탄 표면에 흡착된다. 또한, 잉여의 금속탄산염은 다공성의 이산화티탄 표면에 흡착된다. 이와같이 금속염과 금속탄산염을 동시에 코팅시키기 위해서는 금속탄산염은 산성화합물 대비 과량으로 사용하여야 한다.
다음으로 금속염 및 금속탄산염이 흡착된 반도체층의 반도체화합물의 표면에 염료가 도입된다(S54)). 이와 같은 염료는 광을 흡수함으로써 기저상태에서 여기상태로 전자 전이하여 전자-홀 쌍을 이루게 되며, 여기상태의 전자는 상기 이산화티탄의 전도대로 주입된 후 전극으로 이동하여 기전력을 발생하게 된다.
이때 사용되는 염료는 루테늄 착물[N719 dye ; bis(tetrabutylammonium)-cis-(dithiocyanato)-N,N'-bis(4-carboxylato-4'-carboxylic acid-2,2'-bipyridine)ruthenium(II), N3 dye ; cis-bis(4,4-dicarboxy-2,2-bipyridine)dithiocyanato ruthenium(II), Black dye ; triisothiocyanato-(2,2':6',6''terpyridyl-4,4',4''tricarboxylato) ruthenium(II) tris(tetra-butylammonium)]일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
또한 염료는 전하 분리기능을 갖고 감응 작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 루테늄 착물 이외에도 로다민 B, 로즈벤갈, 에오신, 에리스로신 등의 크산틴계 색소, 퀴노시아닌, 크립토시아닌 등의 시아닌계 색소, 페노사프라닌, 카르비블루, 티오신, 메틸렌블루 등의 염기성 염료, 클로로필, 아연 포르피린, 마그네슘 포르피린 등의 포르피린계 화합물, 기타 아조 색소, 프탈로시아닌 화합물, Ru 트리스비피리딜 등의 착화합물, 안트라퀴논계 색소, 다환퀴논계 색소, 유기계 염료 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 두가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이러한 염료의 용매로서는 터셔리부틸알콜, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란, 에탄올, 이소프로필알콜 또는 이들의 혼합물이 이용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
구체적으로 금속염과 금속탄산염이 동시에 흡착된 이산화티탄 박막을 갖는 하판을 1시간 ~ 72시간 동안 염료용액에 담궈서 이산화티탄 표면에 염료를 도입시킬 수 있다. 이때 산란층용 이산화티탄 표면에도 염료가 도입될 수 있으며, 재결합차단층용 반도체화합물에는 염료의 침투가 어렵기 때문에 극미량의 염료만 도입되거나, 거의 도입이 일어나지 않게 된다.
염료의 도입이 끝나게 되면 반도체 표면에 묻어있는 염료를 알콜류 등의 용매로 세척한 뒤, 건조한다.
다음으로 제2기판 상에 제2전극 또는 대향전극을 형성한다(S550). 제2전극 또는 대향전극은 도전성 물질이면 어느 것이나 제한 없이 사용될 수 있다. 제2전극 또는 대향전극은 백금, 금 및 카본 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 대향전극은 스퍼트 등을 이용한 진공증착으로 형성할 수도 있으며, 페이스트 상태의 도전성물질 전구체를 제2전극/제2기판에 코팅, 소성하여 사용할 수도 있다.
제2기판으로는 유리, 플라스틱, 금속호일 등이 사용될 수 있으며, 제2전극으로는 FTO, ITO(인듐틴옥사이드), IZO(인듐진크옥사이드; indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등이 이용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음으로 전해질을 주입하고 봉지한다(S560). 전해질은 0.8M의 1,2-디메틸-3-옥틸-이미다졸륨 아이오다이드(1,2-dimethyl-3-octyl-imimdazolium iodide)와 40 mM의 I2(iodine)을 3-메톡시프로피오니트릴(3-methoxypropionitile)에 용해시킨 I3 -/I-를 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 홀 전도 기능이 있는 유기반도체 소재(전도성 고분자) 등 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있다.
제2기판/제2전극/대향전극의 특정부위에 전해질 주입을 위해 1 mm 내외의 직경을 갖는 구멍을 형성시킨다. 이러한 상판(제2기판/제2전극/대향전극)과 하판(제1기판/제1전극/이산화티탄) 사이에 격벽(두께 약 40 μm 내외)을 배치시키고, 100 내지 140 의 가열판 상에서 약 1 내지 3 기압으로 하판과 상판을 밀착시켜 봉지공정을 완성한다.
다음으로 대향전극의 표면에 형성된 미세 구멍을 통하여 두 판 사이의 공간에 전해질 용액을 충진하고 구멍을 밀봉시킴으로서 유무기 하이브리드 태양전지가 완성된다. 격벽재료로는 에폭시 수지 또는 자외선(UV) 경화제 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이 또다른 실시예에 따른 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법은 금속탄산염과 산성화합물 및 용매로 구성되는 침적용액에 이산화티탄(TiO2) 박막을 포함하는 하판을 침적시켜 이산화티탄 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 코팅할 수 있다. 이와 같이 침적법으로 태양전지를 제조하므로 매우 간단히 이산화티탄 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 형성할 수 있다.
이하 유-무기 하이브리드 태양전지의 제조예를 설명하고 다른 태양전지와 비교하여 설명하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
비교예 1
세정된 FTO 기판을 40 mM의 TiCl4 수용액(70)에 30분간 침적시켜 재결합방지층을 형성하였다. 이어서 상용TiO2 페이스트(TiO2 입경: 20 nm) 를 닥터 브레드(doctor blade) 방법으로 코팅한 후, 평균입경 400 nm의 TiO2를 포함하는 페이스트를 이용하여 산란층용 박막을 형성하였다. 이상의 공정을 거친 FTO 기판을 500에서 60분간 소성하여 재결합차단층, 이산화티탄 반도체화합물층 및 이산화티탄 산란층을 형성시켰다. 소성된 기판을 염료용액(acetronitrile+tert-butylalcohol에 0.5 mM의 농도 용해)에 24시간 동안 침적시켜 TiO2 porous 내로 염료가 충분히 침투하도록 하였다. Pt 페이스트를 세정된 FTO 기판상에 코팅한 후 400에서 30분간 소성하여 대향전극을 형성시킴으로서 상판을 제조하였다. Pt 페이스트를 코팅하기 전에 전해질 주입을 위해 두개의 구멍을 미리 뚫어 두었다. 염료가 도입된 상판과 하판을 상호 대향하도록 배치시키고 그 사이에 격벽재료인 밀봉재(두께 약 60 μm)을 설치하였다. 이를 120 의 가열판 상에 올린 상태에서 상부로부터 압력을 가하여 상판과 하판을 밀착시켰다. 열과 압력에 의하여 격벽재료는 두 상하판 표면에 강하게 부착된다. 이어서, 상판에 미리 형성시킨 구멍을 통하여 상판과 하판사이에 전해질을 채워 넣는다. 이때 사용된 전해질은 I-/I3 -redox couple을 사용하였다. 전해질 용액이 모두 채워지면 상판에 형성시킨 구멍을 봉지시키면 태양전지 소자제작이 완성된다.
완성된 소자의 광전변환효율은 solar simulator 및 I-V measurement 장비를 이용하였다. 제작된 태양전지 소자에 AM 1.5 조건(100mW/cm2)의 빛을 소자에 조사한 후, I-V curve를 확보하였고, 이로부터 측정결과를 도 6에 나타내었다.
V OC (Open circuit voltage)는 0.64V, J SC (short circuit current density)는 14.66 mA/cm2 및 Fill Factor는 67.45%를 나타내었으며 이로서 6.33%의 광전변환 효율을 나타내었다.
실시예 1
비교예 1에서 제시한 태양전지 제조과정에 의해 얻어진 하판을 염료에 침적시키기 전에 0.05M의 칼슘카보네이트(CaCO3), 0.05M의 아세트산(CH3COOH) 및 물(용매)로 구성되는 침적용액에 2분 침적시키는 추가공정을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 하여 유무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다. 이때 아세트산은 칼슘카보네이트(CaCO3) 보다 낮은 농도로 포함되도록 하였고, 이로서 금속염과 금속탄산염을 동시에 이산화티탄 표면에 도입시켰다.
여기서 침적액의 제조는 다음과 같이 진행하였다. 먼저, 유리비이커에 증류수 100 ml를 넣고, 여기에 칼슘카보네이트(CaCO3)를 0.05M 농도로 가하여 30분 교반을 진행하였다. 이 혼합액에 아세트산을 소량 가하였으며, 이때 용해되지 않았던 칼슘카보네이트가 아세트산과 반응하여 일부 용해되었으며, 동시에 이산화탄소가 기체로 발생됨을 확인할 수 있었다.
태양전지 소자는 비교예1과 동일한 동일한 장비 및 방법으로 광전변환 효율을 측정하였다. V OC 는 0.64V, J SC 는 19.06 mA/cm2 및 Fill Factor는 67.95%를 나타내었으며 이로서 8.30%의 광전변환 효율을 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 제시한 태양전지 제조과정 중에서 금속탄산염을 CaCO3 대신에 BaCO3를 사용하였고, 아세트산 대신에 염산을 사용하였으며, 용매로는 물과 에탄올 혼합용매(95:5의 부피비)를 사용한 것을 제외하고는 모두 동일하게 하여 유무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다.
이때 측정결과는 V OC 는 0.64V, J SC 는 19.93 mA/cm2 및 Fill Factor는 68.00%를 나타내었으며 이로서 광전변환 효율은 8.70%를 나타내었다.
실시예 3
실시예 1에서 제시한 태양전지 제조과정 중에서 침적을 CaCO3 대신에 Li2CO3를 사용하였고, 아세트산 대신에 질산을 사용하였으며, 용매로는 물과 이소프로필알콜 혼합용매(90:10의 부피비)를 사용한 것을 제외하고는 모두 동일하게 하여 유-무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다. 이때 질산은 Li2CO3 보다 낮은 농도로 포함되도록 하였고, 이로서 금속염과 금속탄산염을 동시에 이산화티탄 표면에 도입시켰다. 이때 측정결과를 도 7에 나타내었다.
V OC 는 0.64V, J SC 는 20.17 mA/cm2 및 Fill Factor는 68.01%를 나타내었으며 이로서 광전변환 효율은 8.78%를 나타내었다.
실시예 4
실시예 1에서 제시한 태양전지 제조과정 중에서 CaCO3 대신에 Cs2CO3를 사용한 것을 제외하고는 모두 동일하게 하여 유무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다.
이때 측정결과는 V OC 는 0.77V, J SC 는 17.92 mA/cm2 및 Fill Factor는 61.0%를 나타내었으며 이로서 광전변환 효율은 8.4%를 나타내었다.
실시예 5
비교예 1에서 제시한 방법으로 제조된 태양전지 하판을 40 mM의 TiCl4 수용액(70)에 30분간 침적시키고, 이를 500에서 30분간 소성하여 상기 하판을 후처리하였다. 후처리된 하판을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 금속염과 금속탄산염을 동시에 도입하고 유-무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다. 이때 측정결과를 도 8에 나타내었다.
V OC 는 0.64V, J SC 는 20.20 mA/cm2 및 Fill Factor는 69.55%를 나타내었으며 이로서 광전변환 효율은 8.99%를 나타내었다.
실시예 6
실시예 1에서 제시한 태양전지 제조과정 중에서 금속탄산염을 CaCO3 대신에 MgCO3를 사용하였고, 아세트산 대신에 HCOOH를 사용하였으며, 용매로는 물과 아세톤 혼합용매(90:10의 부피비)를 사용한 것을 제외하고는 모두 동일하게 하여 유-무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다.
이때 측정결과는 V OC 는 0.68V, J SC 는 19.33 mA/cm2 및 Fill Factor는 66%를 나타내었으며 이로서 광전변환 효율은 8.6%를 나타내었다.
실시예 7
실시예 5에서 제시한 태양전지 제조과정 중에서 금속탄산염을 CaCO3 대신에 K2CO3를 사용하였고, 아세트산 대신에 황산을 사용한 것을 제외하고는 모두 동일하게 하여 유-무기 하이브리드 태양전지를 제조하였다.
이때 측정결과는 V OC 는 0.64V, J SC 는 20.19 mA/cm2 및 Fill Factor는 69.46%를 나타내었으며 이로서 광전변환 효율은 8.98%를 나타내었다.
V OC (V) J SC (mA/cm2) Fill Factor(%) 광전변환 효율(%)
비교예1 0.64 14.66 67.45 6.33
실시예1 0.64 19.06 67.95 8.30
실시예2 0.64 19.93 68.00 8.70
실시예3 0.64 20.17 68.01 8.78
실시예4 0.77 17.92 61.0 8.4
실시예5 0.64 20.20 69.55 8.99
실시예6 0.68 19.33 66 8.6
실시예7 0.64 20.19 69.64 8.98
표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 비교예1과 비교할 때 실시예 1 내지 7은 광전변환 효율이 1.97~2.66% 향상된 것을 알 수 있다. 이와 같이 이산화티탄 반도체화합물 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 코팅하여 전해질로 손실(재결합)되는 전자를 막아줌으로써 유-무기 하이브리드 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 이산화티탄 반도체화합물 표면에 금속염과 금속탄산염을 동시에 코팅하여 전해질로 손실(재결합)되는 전자를 막아줌으로써 유무기 하이브리드 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 금속탄산염, 산성화합물 및 용매를 포함하는 침적용액에 이산화티탄 반도체층을 침적시키는 간단한 방법으로 이산화티탄 표면에 절연코팅(금속염 및 금속탄산염 동시 코팅)이 가능하며 유무기 하이브리드 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 이와 명시적으로 상반되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 제1기판 상에 제1전극을 형성하는 단계;
    제1전극 상에 이산화티탄을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층을, 물과 유기용매의 혼합용매를 사용하고 금속탄산염 및 산성화합물을 포함하는 침적용액에 침적하여 상기 반도체층의 표면에 금속탄산염과 금속염을 동시에 도입하는 단계, 여기서 상기 혼합용매 내 유기용매는 혼합용매 전체 부피의 0~10 부피%임;
    금속탄산염과 금속염이 동시에 도입된 상기 반도체층에 염료를 도입하는 단계;
    제2기판 상에 상기 제1전극에 대향하여 제2전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 전해질을 도입하는 단계;
    를 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속탄산염은 CaCO3, MgCO3, BaCO3, Na2CO3 , Li2CO3 , K2CO3 및 Cs2CO3 로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산성화합물은 HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH, HCOOH, C2H5COOH 으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속염은 Ca(OCOCH3)2, Mg(OCOCH3)2, Ba(OCOCH3)2, Na(OCOCH3), Li(OCOCH3), K(OCOCH3), Cs(OCOCH3) 중 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 반도체층 사이에 재결합 방지층과, 상기 반도체층과 상기 전해질 사이에 광산란층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지의 제조방법.
  6. 제1기판 상에 형성된 제1전극;
    제1전극 상에 형성된, 이산화티탄을 포함하는 반도체층;
    상기 반도체층을 금속탄산염 및 산성화합물을 포함하는 침적용액에 침적하여 상기 반도체층의 표면에 동시에 도입된 금속염과 금속탄산염;
    금속염과 금속탄산염이 동시에 도입된 상기 반도체층에 도입된 염료;
    제2기판 상에 상기 제1전극에 대향하여 형성된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 도입된 전해질;
    을 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속염은 Ca(OCOCH3)2, Mg(OCOCH3)2, Ba(OCOCH3)2, Na(OCOCH3), Li(OCOCH3), K(OCOCH3), Cs(OCOCH3) 중 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 반도체층 사이에 형성된 재결합 방지층을 추가로 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 반도체층과 상기 전해질 사이에 형성된 광산란층을 추가로 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지.
  10. 물과 유기용매의 혼합용매에 금속탄산염을 가한 후 산성화합물을 첨가하여 침적용액을 제조하는 단계, 여기서 상기 혼합용매 내 유기용매는 혼합용매 전체 부피의 0~10 부피%임; 및
    상기 침적용액에 이산화티탄을 포함하는 반도체층이 형성된 기판을 침적시켜 상기 이산화티탄 표면에 금속염 및 금속탄산염을 동시에 코팅하는 단계;
    를 포함하는 유무기 하이브리드 태양전지의 반도체층 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속탄산염은 CaCO3, MgCO3, BaCO3, Na2CO3 , Li2CO3 , K2CO3 및 Cs2CO3 로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지의 반도체층 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 산성화합물은 HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH, HCOOH, C2H5COOH 으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지의 반도체층 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 금속염은 Ca(OCOCH3)2, Mg(OCOCH3)2, Ba(OCOCH3)2, Na(OCOCH3), Li(OCOCH3), K(OCOCH3), Cs(OCOCH3) 중 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 태양전지의 반도체층 제조방법.
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