KR101857024B1 - 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 먼저 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 납 전구체가 분산된 전구체용액을 준비하는 단계; 상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계; 표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시켜 상기 기판에 페로브스카이트 구조를 갖는 박막을 형성하는 단계; 상기 박막을 건조 및 열처리하는 단계; 및 건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지용 페로브스카이트 필름은 전극층; 상기 전극층의 상부에 적층되는 광흡수층; 상기 광흡수층의 상부에 형성되는 ZnO박막층; 및 상기 ZnO박막층의 상부에 적층되는 페로브스카이트 박막층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트(perovskite) 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 연속흡착반응공정을 이용하여 대면적 페로브스카이트 필름을 저렴한 비용으로 단시간 대량생산할 수 있으며 특히, 디메틸포름아미드(dimethylformamide)와 같은 유독성 용매를 사용하지 않아 환경친화적이면서 전력변환효율이 우수한 태양전지용 페로브스카이트 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
제한된 에너지원 및 환경 문제로 인해 연료는 점진적으로 연료 전지, 바이오매스 에너지, 또는 태양광 등의 대체 재생에너지로 교체되고 있고 환경 친화적이고 재생 가능하며 풍부한 대체 에너지원의 개발에 관한 광범위한 연구가 진행되고 있다.
그러나 전력 발생용 태양전지 모듈의 제조 비용이 높아 이는 태양에너지를 주요 에너지원으로 하는데 장애가 되어 왔다.
이후, 저비용 유기 또는 폴리머 태양전지의 사용으로 전력 변환에 관련된 비용을 절감시켰으나 낮은 전력변환효율(PCE)은 상용화에 장애물이 되었다.
이에 대해 최근 유기-무기 하이브리드 광흡수 재료를 사용하는 고효율의 초박형 페로브스카이트 태양전지가 유기 또는 폴리머 태양전지에 대한 가능한 대안으로 광범위하게 연구되어 왔다.
한편, 페로브스카이트에 기반한 태양전지는 높은 광흡수계수, 장거리 균형 캐리어 확산 길이, 높은 결정성 및 우수한 전하 캐리어 이동도와 같은 독특한 특징들로 인해서 최근 5년간 전례 없이 빠르게 개선되어왔다.
게다가 페로브스카이트 태양전지는 저온에서 저렴한 용액 가공 단계에 의해서 제조될 수 있으며, 2009년 코지마와 그의 동료들에 의해 개발된 3.8%의 페로브스카이트 태양전지에 대한 최초 보고 이후, 가장 최근에는 20.1%의 기록적인 효율이 검증되었으며 페로브스카이트 태양전지의 전력변환효율(PCE)은 최신 단결정 Si 태양전지의 수준인 25% 이상까지 더 증가 될 것으로 예상되었다.
한편, 상술한 바와 같이 종래 페로브스카이트 태양전지는 용액 가공 단계를 통해 제조되었으며, 이때 사용되는 용액은 디메틸포름아미드(dimethylformamide)와같은 독성물질이 사용되었다.
아울러, 종래 페로브스카이트 태양전지의 가공방법으로는 대면적 기판을 제조하는데 한계가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 연속흡착반응공정을 이용하여 대면적 페로브스카이트 필름을 저렴한 비용으로 단시간 대량생산할 수 있으며 특히, 디메틸포름아미드(dimethylformamide)와 같은 유독성 용매를 사용하지 않아 환경친화적이면서 전력변환효율이 우수한 태양전지용 페로브스카이트 필름 및 이의 제조방법 제공을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 납 전구체가 분산된 전구체용액을 준비하는 단계, 상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계, 표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시켜 상기 기판에 페로브스카이트 구조를 갖는 박막을 형성하는 단계, 상기 박막을 건조 및 열처리하는 단계 및 건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 납 전구체는 Pb(NO3)2 이며, 상기 전구체용액은 상기 납 전구체가 물과 에탄올의 혼합액에 분산될 수 있다.
바람직하게는 상기 기판은 전극층인 FTO 기판상에 광흡수층인 c-TiO2와 m-TiO2가 순차적으로 적층될 수 있다.
바람직하게는 상기 m-TiO2의 상부에는 ZnO 박막층이 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 페로브스카이트 구조를 갖는 박막은 CH3NH3PbI3 박막일 수 있으며, 상기 건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계는 상온에서 10분 동안 수행될 수 있다.
바람직하게는 상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계 및 표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시키는 단계는 순차적으로 반복 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지용 페로브스카이트 필름은 전극층, 상기 전극층의 상부에 적층되는 광흡수층, 상기 광흡수층의 상부에 형성되는 ZnO박막층 및 상기 ZnO박막층의 상부에 적층되는 페로브스카이트 박막층을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 전극층은 FTO 기판이며, 상기 광흡수층은 c-TiO2와 m-TiO2가 순차적으로 적층될 수 있으며, 상기 페로브스카이트 박막층은 CH3NH3PbI3 박막일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름 및 이의 제조방법은 연속흡착반응공정을 이용하여 대면적 페로브스카이트 필름을 저렴한 비용으로 단시간 대량생산할 수 있으며 특히, 디메틸포름아미드(dimethylformamide)와 같은 유독성 용매를 사용하지 않아 환경친화적이면서 전력변환효율이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름 제조방법의 전체 공정도다.
도 2는 납 전구체 흡착된 기판을 MAI용액에 침지시키는 연속단계에 따라 제조된 페로브스카이트 필름이 적용된 태양전지의 광전류밀도 그래프이며, 도 3은 전구체의 종류에 따른 태양전지의 광전류밀도를 비교한 그래프다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 페로브스카이트 필름이 적용된 태양전지 납 전구체의 연속흡착반응공정의 횟수에 따른 히스테리시스 거동을 보여주는 그래프다.(도 4a는 1회, 도 4b는 2회 및 도 4c는 3회 이상을 의미함)
도 2는 납 전구체 흡착된 기판을 MAI용액에 침지시키는 연속단계에 따라 제조된 페로브스카이트 필름이 적용된 태양전지의 광전류밀도 그래프이며, 도 3은 전구체의 종류에 따른 태양전지의 광전류밀도를 비교한 그래프다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 페로브스카이트 필름이 적용된 태양전지 납 전구체의 연속흡착반응공정의 횟수에 따른 히스테리시스 거동을 보여주는 그래프다.(도 4a는 1회, 도 4b는 2회 및 도 4c는 3회 이상을 의미함)
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
이와 관련하여 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름 제조방법의 전체 공정도, 도 2는 납 전구체 흡착된 기판을 MAI용액에 침지시키는 연속단계에 따라 제조된 페로브스카이트 필름이 적용된 태양전지의 광전류밀도 그래프, 도 3은 전구체의 종류에 따른 태양전지의 광전류밀도를 비교한 그래프이며, 도 4a 내지 4c는 본 발명의 일실시 예에 따라 제조된 페로브스카이트 필름이 적용된 태양전지 납 전구체의 연속흡착반응공정의 횟수에 따른 히스테리시스 거동을 보여주는 그래프다.(도 4a는 1회, 도 4b는 2회 및 도 4c는 3회 이상을 의미함)
상기 도 1 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 납 전구체가 분산된 전구체용액을 준비하는 단계(S100)를 포함한다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법에서 상기 납 전구체는 납 나이트레이트(nitrate)( Pb(NO3)2) 이며, 상기 전구체용액은 상기 납 전구체가 물과 에탄올의 혼합액에 분산된 용액이다.
이때, 상기 물과 에탄올은 1:1의 부피비로 혼합되며, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 상술한 바와 같이 납 전구체의 용매로 디메틸포름아미드(dimethylformamide)와 같은 유독성 물질이 아닌 물과 에탄올을 혼합액을 사용함으로써 환경친화적이다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계(S200)를 포함한다.
이때, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 기판은 전극층인 FTO(Fluorine-doped tin oxide) 기판상에 광흡수층인 c-TiO2(compact-TiO2)와 m-TiO2(mesoporous-TiO2)가 순차적으로 적층된 것이다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 상기 m-TiO2의 상부에 ZnO 박막층이 형성된다.
이때, 상기 ZnO 박막층을 형성하는 이유는 상기 납 전구체(Pb(NO3)2) 입자가 상술한 기판상에 빠르게 흡착되도록 유도하기 위함이다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시켜 상기 기판에 페로브스카이트 구조를 갖는 박막을 형성하는 단계(S300)를 포함한다.
이때, 상기 페로브스카이트 구조를 갖는 박막은 CH3NH3PbI3 박막이다.
아울러, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 상기 박막을 건조, 열처리하는 단계(S400) 및 건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계(S500)를 포함한다.
이때, 상기 건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계(S500)는 상온에서 10분 동안 수행된다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법은 상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계(S200) 및 표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시키는 단계(S300)는 순차적으로 반복 수행된다.
이때, 반복 수행 정도는 필요에 따라 다양한 횟수로 수행될 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름은 전극층, 상기 전극층의 상부에 적층되는 광흡수층, 상기 광흡수층의 상부에 형성되는 ZnO박막층 및 상기 ZnO박막층의 상부에 적층되는 페로브스카이트 박막층을 포함한다.
이때, 상기 전극층은 FTO 기ㅊ판이며, 상기 광흡수층은 c-TiO2와 m-TiO2가 순차적으로 적층되며, 상기 페로브스카이트 박막층은 CH3NH3PbI3 박막이다.
이때, 상기 ZnO박막층은 상술한 바와 같이 상기 납 전구체(Pb(NO3)2) 입자가 상술한 기판상에 빠르게 흡착되도록 유도하기 위한 구성이다.
결과적으로 본 발명의 실시 예들에 따른 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름 및 이의 제조방법은 상술한 기술적 구성들을 통해 연속흡착반응공정을 이용하여 대면적 페로브스카이트 필름을 저렴한 비용으로 단시간 대량생산할 수 있으며 특히, 디메틸포름아미드(dimethylformamide)와 같은 유독성 용매를 사용하지 않아 환경친화적이면서 전력변환효율이 우수한 효과가 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.
Claims (10)
- 납 전구체가 분산된 전구체용액을 준비하는 단계;
상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계;
표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시켜 상기 기판에 페로브스카이트 구조를 갖는 박막을 형성하는 단계;
상기 박막을 건조 및 열처리하는 단계; 및
건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계를 포함하되,
상기 납 전구체는 납 나이트레이트(Pb(NO3)2) 이며, 상기 전구체용액은 상기 납 전구체가 물과 에탄올의 혼합액에 분산되고,
상기 기판은 전극층인 FTO 기판상에 광흡수층인 c-TiO2와 상부에 ZnO 박막층이 형성된 m-TiO2가 순차적으로 적층되며,
상기 납 전구체를 표면에 흡착시키기 위하여 상기 전구체용액에 준비된 기판을 침지시키는 단계 및 표면에 상기 납 전구체가 흡착된 기판을 MAI(Methylammonium Iodide : CH3NH3I3)용액에 침지시키는 단계는 순차적으로 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 구조를 갖는 박막은 CH3NH3PbI3 박막인 것을 특징으로 하는 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 건조 및 열처리 된 상기 박막을 어닐링하는 단계는 상온에서 10분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 연속흡착반응공정을 이용한 태양전지용 페로브스카이트 필름의 제조방법.
- 제 1 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하되,
FTO 기판으로 이루어진 전극층;
상기 전극층의 상부에 적층되며 c-TiO2와 m-TiO2가 순차적으로 적층된 광흡수층;
상기 광흡수층의 상부에 형성되는 ZnO박막층; 및
상기 ZnO박막층의 상부에 적층되는 페로브스카이트 박막층을 포함하되,
상기 페로브스카이트 박막층은 CH3NH3PbI3 박막인 것을 특징으로 하는 태양전지용 페로브스카이트 필름.
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|---|---|---|---|---|
| WO2020196588A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 積水化学工業株式会社 | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法及び太陽電池 |
| CN112735955A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 五邑大学 | 使用绿色溶剂制备CsPbBr3钙钛矿薄膜的方法和器件 |
| CN113785408A (zh) * | 2019-06-03 | 2021-12-10 | 马卡罗有限公司 | 基于化学气相沉积法的钙钛矿太阳能电池吸收层的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101707050B1 (ko) * | 2015-11-03 | 2017-02-17 | 재단법인대구경북과학기술원 | 페로브스카이트계 광흡수층의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 광흡수층을 포함하는 페로브스카이트계 태양전지 |
-
2017
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| KR101707050B1 (ko) * | 2015-11-03 | 2017-02-17 | 재단법인대구경북과학기술원 | 페로브스카이트계 광흡수층의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 광흡수층을 포함하는 페로브스카이트계 태양전지 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020196588A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 積水化学工業株式会社 | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法及び太陽電池 |
| CN113785408A (zh) * | 2019-06-03 | 2021-12-10 | 马卡罗有限公司 | 基于化学气相沉积法的钙钛矿太阳能电池吸收层的制备方法 |
| CN112735955A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 五邑大学 | 使用绿色溶剂制备CsPbBr3钙钛矿薄膜的方法和器件 |
| CN112735955B (zh) * | 2020-12-28 | 2023-04-11 | 五邑大学 | 使用绿色溶剂制备CsPbBr3钙钛矿薄膜的方法和器件 |
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