KR101906071B1 - Preparation method of antimony chalcohalide photoactive layer and solar cell comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a photoactive layer of antimony chalcohalide and a solar cell comprising the same.
화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생 가능하며, 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 태양 빛으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 여기서 태양전지란 태양빛으로부터 광 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성하는 전지를 의미한다.Research on renewable and clean alternative energy sources such as solar energy, wind power, and hydro power is actively being conducted to solve the global environmental problems caused by depletion of fossil energy and its use. Among these, there is a great interest in solar cells that change electric energy directly from sunlight. Here, a solar cell refers to a cell that generates a current-voltage by utilizing a photovoltaic effect that absorbs light energy from sunlight to generate electrons and holes.
현재 광전변환효율이 20 %가 넘는 n-p 다이오드형 실리콘(Si) 단결정 기반 태양전지의 제조가 가능하여 실제 태양광 발전에 사용되고 있으며, 이보다 더 광전변환효율이 우수한 갈륨아세나이드(GaAs)와 같은 화합물 반도체를 이용한 태양전지도 있다. 그러나 이러한 무기 반도체 기반의 태양전지는 고효율화를 위하여 매우 고순도로 정제한 소재가 필요하므로 원소재의 정제에 많은 에너지가 소비되고, 또한 원소재를 이용하여 단결정 혹은 박막화 하는 과정에 고가의 공정 장비가 요구되어 태양전지의 제조비용을 낮게 하는 데에는 한계가 있어 대규모적인 활용에 걸림돌이 되어왔다.Currently, np diode-type silicon (Si) single crystal based solar cells with a photoelectric conversion efficiency of more than 20% can be manufactured and used in actual solar power generation. Compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs) There is also solar cell using. However, since inorganic semiconductor-based solar cells require highly refined materials for high efficiency, a large amount of energy is consumed in the purification of raw materials, and expensive processes are required in the process of making single crystals or thin films using raw materials And the manufacturing cost of the solar cell can not be lowered, which has been a hindrance to a large-scale utilization.
이에 따라 태양전지를 저가로 제조하기 위해서는 태양전지에 핵심으로 사용되는 소재 혹은 제조 공정의 비용을 대폭 감소시킬 필요가 있으며, 무기 반도체 기반 태양전지의 대안으로 저가의 소재와 공정으로 제조가 가능한 염료감응형 태양전지와 유기 태양전지가 활발히 연구되고 있다.Accordingly, in order to manufacture a solar cell at a low cost, it is necessary to drastically reduce the cost of the material or manufacturing process used as a core of the solar cell. As an alternative to the inorganic semiconductor-based solar cell, Type solar cells and organic solar cells have been actively studied.
그러나, 전도성 고분자를 사용한 유기 태양전지의 경우 광전변환효율이 8 % 대(Advanced Materials, 23 (2011) 4636)에 머물고 있고, 염료감응형 태양전지의 경우에도 액체 전해질을 사용한 경우 광전변환효율은 최대 12 내지 13 % 대(Science 334, (2011) 629), 고체형 홀전도체를 사용한 경우에는 7 내지 8 %로 여전히 낮다. 무기반도체 나노입자와 홀전도성 고분자를 염료감응형 태양전지 구조에 결합한 형태의 유ㆍ무기 하이브리드 태양전지도 그 효율이 아직 8 % 미만의 효율(Advanced Functional Materials, 24 (2014) 3587)을 보이고 있는 상황이다. 이에 따라, 종래의 실리콘 단결정 기반 태양전지를 대체할 수 있을 정도로 우수한 효율을 가질 수 있는 태양전지의 개발이 절실한 상황이다.However, in the case of an organic solar cell using a conductive polymer, the photoelectric conversion efficiency stays at 8% (Advanced Materials, 23 (2011) 4636). In the case of a dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion efficiency (Science 334, (2011) 629), and in the case of using a solid type hole conductor, it is still low to 7 to 8%. Organic-inorganic hybrid solar cells, which combine inorganic semiconductor nanoparticles and hole conductive polymers with dye-sensitized solar cell structures, show efficiencies of less than 8% (Advanced Functional Materials, 24 (2014) 3587) to be. Accordingly, there is an urgent need to develop a solar cell capable of having a sufficiently high efficiency to replace a conventional silicon single crystal based solar cell.
이에, 염료 감응형 태양전지의 효율을 향상시키기 위해서 기존 유기 염료 물질 대신 PbS, Sb2S3 등의 다양한 흡광계수가 높은 무기물질을 도입하였지만, 큰 효율 증가를 볼 수 없었다. 최근 유기물/무기물이 혼합된 하이브리드 재료인 페로브스카이트(ABX3) 물질을 광활성층으로 사용하는 새로운 태양전지가 주목을 받고 있다. CH3NH3PbI3(MAPbI3) 또는 CH(NH2)2PbI3(FAPbI3)와 같은 ABX3 분자식에서 A 사이트는 무기 및 유기 양이온, B 사이트는 금속양이온, X 사이트는 할로겐 음이온으로 이루어진 유무기 하이브리드 구조의 페로브스카이트는 격자구조 및 광전기적 특성으로 태양전지의 광활성층으로 사용시 높은 광전 효율을 보이고 있다. In order to improve the efficiency of the dye-sensitized solar cell, an inorganic material having various extinction coefficients such as PbS and Sb 2 S 3 was introduced instead of the existing organic dye material, but no increase in efficiency was observed. Recently, a new solar cell using a perovskite (ABX 3 ) material, which is a hybrid material mixed with an organic material and an inorganic material, as a photoactive layer is attracting attention. CH 3 NH 3 ABX 3, such as PbI 3 (MAPbI 3) or CH (NH 2) 2 PbI 3 (FAPbI 3) In the molecular formula, perovskite with organic or inorganic hybrid structure of inorganic and organic cations at A site, metal cation at B site, and halogen anion at X site, has high photovoltaic efficiency when used as photoactive layer of solar cell due to its lattice structure and photoelectric characteristics. It is showing.
하지만 납(Pb) 기반의 페로브스카이트 태양전지는 친환경적이지 못하며 인체내에 중독성이 있고, 특히 RoHS 항목에 포함되기 때문에 납을 대체하는 연구가 필요하다. However, lead (Pb) -based perovskite solar cells are not environmentally friendly and are addictive in the human body.
이에 대한 종래의 기술로, 대한민국 공개특허 제10-2015-0028607호에서는 페로브스카이트 태양전지, 및 상기 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에 대해 개시한 바 있으며, 상세하게는, 전도성 투명 기재를 포함하는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 형성된 중간층; 상기 중간층 상에 형성된 정공 전달층; 및 상기 정공 전달층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 광흡수층은 반도체층 및 CnH2n +1NH3MX3(M은 Pb, Sn, Ge, Ti, Nb, Zr, Ce, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것)염료를 포함하고, 상기 중간층은 p-형 반도체 물질을 포함하고, 상기 정공 전달층은 p-형 반도체 물질 및 탄소나노튜브를 포함하는 페로브스카이트 태양전지를 개시한 바 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0028607 discloses a perovskite solar cell and a method for manufacturing the perovskite solar cell. In detail, the conductive transparent substrate A first electrode comprising a first electrode; A light absorbing layer formed on the first electrode; An intermediate layer formed on the light absorbing layer; A hole transport layer formed on the intermediate layer; And a second electrode formed on the hole transporting layer, wherein the light absorption layer comprises a semiconductor layer and at least one of C n H 2n + 1NH 3 MX 3 (M is Pb, Sn, Ge, Ti, Nb, Zr, Wherein the intermediate layer comprises a p-type semiconductor material, the hole transporting layer comprising a perovskite solar cell comprising a p-type semiconductor material and carbon nanotubes, Battery.
한편, 안티몬(Sb) 기반 칼코할라이드(chalcohalide) 물질은 우수한 반도체 성질 및 적절한 밴드갭으로 인해 광전물질(photovoltaic material)로 주목받고 있다.On the other hand, antimony (Sb) -based chalcohalide materials are attracting attention as photovoltaic materials due to their excellent semiconductor properties and appropriate bandgap.
본 발명의 목적은SUMMARY OF THE INVENTION
안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지를 제공하는 데 있다.A method for producing the antimony chalcone halide photoactive layer and a solar cell including the same.
상기 목적을 달성하기 위해 To achieve the above object
본 발명의 일 실시예는One embodiment of the present invention
기판상에 안티몬 칼코게나이드 화합물을 형성하는 단계(단계 1);Forming an antimony chalcogenide compound on the substrate (step 1);
상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계(단계 2); 및Spin coating a solution containing antimony halide on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to deposit antimony halide on the antimony chalcogenide compound (step 2); And
상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법을 제공한다.And heating the substrate on which the antimony halide antimony and antimony chalcogenide compounds are deposited to form an antimony chalchalide photoactive layer (step 3).
또한, 본 발명의 일 실시예는In addition, one embodiment of the present invention
기판;Board;
제1전극;A first electrode;
안티몬 칼코할라이드 광활성층; 및Antimony chalcone halide photoactive layer; And
제2전극;을 포함하는 태양전지를 제공한다.And a second electrode.
또한, 본 발명의 일 실시예는In addition, one embodiment of the present invention
기판상에 제1 전극을 형성하는 단계;Forming a first electrode on the substrate;
상기 증착된 제1 전극상에 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계; 및Forming an antimony chalcone halide photoactive layer on the deposited first electrode; And
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,And forming a second electrode on the antimony chalcone halide photoactive layer,
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계는,The step of forming the antimony chalcone halide photoactive layer comprises:
기판상에 안티몬 칼코게나이드 화합물을 형성하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계(단계 2); 및 상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.Forming an antimony chalcogenide compound on the substrate (step 1); Spin coating a solution containing antimony halide on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to deposit antimony halide on the antimony chalcogenide compound (step 2); And heating the substrate on which the antimony halide and antimony chalcogenide compound are deposited to form an antimony chalcohalide photoactive layer (step 3).
본원 발명의 광활성층 제조방법은 용액 공정으로만 이루어져 보다 용이하게 광활성층을 제조할 수 있으며, 안티몬 칼코할라이드(antimony chalcohalide)의 전하 캐리어가 낮은 유효 질량 특성으로 인해 높은 전하 이동도가 나타남으로써 현저히 우수한 광전 효과를 나타낸다. The method of manufacturing the photoactive layer of the present invention can be more easily performed by a solution process, and the charge carrier of the antimony chalcohalide exhibits a high charge mobility due to its low effective mass characteristic, Photoelectric effect.
이에, 본 발명의 제조방법으로 제조된 광활성은 태양전지에 적용될 수 있다.Thus, the photoactive material prepared by the method of the present invention can be applied to a solar cell.
또한, SbSI, SbSBr, SbSeBr, 및 SbSeI를 포함하는 안티몬 칼코할라이드(antimony chalcohalide)물질은 1.8 내지 2.3 eV의 밴드갭을 가지며, 포함되는 칼코게나이드 또는 할라이드 물질을 변경함으로써 밴드갭을 조절할 수 있어, 용이하게 선택적으로 광을 흡수할 수 있다.In addition, the antimony chalcohalide material including SbSI, SbSBr, SbSeBr, and SbSeI has a band gap of 1.8 to 2.3 eV and can control the band gap by changing the chalcogenide or halide material contained therein, The light can be easily and selectively absorbed.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법을 개략적으로 나타낸 그림이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광활성층 제조방법에서, 가열 온도에 따라 형성되는 광활성층의 상을 확인하기 위하여 수행한 X-선 회절분석(X-Ray Diffraction, XRD) 결과 그래프이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Sb2S3 및 SbSI의 색을 비교한 사진이고,
도 4는 가열 온도에 따라 제조된 본 발명의 광활성층의 색을 비교한 사진이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a method for producing a photoactive layer of antimony chalcohalide according to an embodiment of the present invention,
2 is a graph of an X-ray diffraction (XRD) result obtained in order to confirm the phase of the photoactive layer formed according to the heating temperature in the photoactive layer production method according to the embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a graph showing the Sb 2 S 3 And SbSI, respectively,
4 is a photograph showing the color of the photoactive layer of the present invention prepared according to the heating temperature.
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The objects and effects of the present invention can be understood or clarified naturally by the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited by the following description. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
본 발명의 일 실시예는One embodiment of the present invention
기판상에 안티몬 칼코게나이드 화합물을 형성하는 단계(단계 1);Forming an antimony chalcogenide compound on the substrate (step 1);
상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계(단계 2); 및Spin coating a solution containing antimony halide on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to deposit antimony halide on the antimony chalcogenide compound (step 2); And
상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법을 제공한다.And heating the substrate on which the antimony halide antimony and antimony chalcogenide compounds are deposited to form an antimony chalchalide photoactive layer (step 3).
본 발명의 실시예에 따른 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법은 전 공정이 용액 공정으로, 보다 용이하게 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 제조할 수 있다. 이때, 상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층은 SbSI, SbSBr, SbSeBr, 및 SbSeI 광활성층 중 하나일 수 있으며, SbSI 광활성층인 것이 보다 바람직하다.The method for producing the antimony chalcogenide photoactive layer according to the embodiment of the present invention can easily produce the antimony chalcohalide photoactive layer by the solution process in the previous step. At this time, the antimony chalcone halide photoactive layer may be one of SbSI, SbSBr, SbSeBr, and SbSeI photoactive layers, and more preferably a SbSI photoactive layer.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a method for producing a photoactive layer of antimony chalcohalide according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광활성층의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a photoactive layer according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 실시예에 따른 광활성층의 제조방법에 있어 단계 1은 기판상에 안티몬 칼코게나이드 화합물을 형성하는 단계이다.In the method of manufacturing a photoactive layer according to an embodiment of the present invention, step 1 is a step of forming an antimony chalcogenide compound on a substrate.
이때, 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물은 Sb2S3 또는 Sb2Se3인 것이 바람직하며, 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물은 비정질 형태일 수 있다.At this time, the antimony chalcogenide compound is Sb 2 S 3 Or Sb 2 Se 3 , and the antimony chalcogenide compound may be in an amorphous form.
또한, 상기 기판은 유리기판을 비롯하여 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 투명성을 갖고 있는 석영 및 유리와 같은 투명 무기 기판이거나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌설포네이트(PES), 폴리옥시메틸렌(POM), AS수지, ABS수지로 구성되는 군에서 선택되는 투명 플라스틱 기판일 수 있으며, 투명전극이 코팅된 유리기판, 예를 들어, 불소 함유 산화주석(Fluorine doped SnO2, FTO) 또는 인듐 주석 산화물(indium-tin oxide, ITO)가 코팅된 기판일 수 있으며, 도 1에서 나타낸 바와 같이 FTO상에 산화티타늄 전자차단층(TiO2 blocking layer, BL) 및 메조포러스 산화티타늄(mesoporous TiO2, mp-TiO2)이 형성된, mp-TiO2/BL/FTO 기판일 수 있다. The substrate may be a glass substrate, a plastic substrate, or the like. For example, the substrate may be a transparent inorganic substrate such as quartz and glass having transparency, or a transparent inorganic substrate such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polypropylene , A transparent plastic substrate selected from the group consisting of polyimide (PI), polyethylene sulfonate (PES), polyoxymethylene (POM), AS resin and ABS resin, For example, a substrate coated with fluorine-doped SnO 2 (FTO) or indium-tin oxide (ITO) may be used. As shown in FIG. 1, a titanium oxide electron blocking layer 2 blocking layer, it may be in BL) and mesoporous titania (mesoporous TiO 2, mp-TiO 2), mp-TiO 2 / BL / FTO substrate is formed.
또한, 상기 기판은 형태의 제한 없이 곡면, 구면 등의 다양한 형태의 기판이 사용될 수 있다.In addition, various types of substrates such as a curved surface, a spherical surface, and the like can be used for the substrate without limitation of the form.
상기 단계 1에서, 안티몬 칼코게나이드 화합물은 상기 기판상에 용액 공정으로 형성하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 화학용액증착법(Chemical bath deposition, CBD) 또는 분자용액공정(Molecular solution processing)으로 형성될 수 있다. In step 1, the antimony chalcogenide compound is preferably formed by a solution process on the substrate, and may be formed by, for example, chemical bath deposition (CBD) or molecular solution processing .
상기 단계 1에서, 안티몬 칼코게나이드 화합물은 상기 기판상에 약 500 nm 내지 약 1,000 nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. In step 1, the antimony chalcogenide compound is preferably formed on the substrate to a thickness of about 500 nm to about 1,000 nm.
이는 효과적인 광흡수 및 전자/홀 이동을 용이하도록 하기 위한 것으로, 만약, 상기 Sb2S3층이 500 nm 미만의 두께로 형성될 경우, 최종적으로 형성되는 안티몬 칼코할라이드의 광흡수가 효과적으로 일어나지 못하는 문제가 발생될 수 있고, 상기 Sb2S3층이 1,000 nm를 초과하는 두께로 형성될 경우, 안티몬 칼코할라이드 형성이 부분적으로 이루어지는 문제가 발생될 수 있다.This is to facilitate effective light absorption and electron / hole migration. If the Sb 2 S 3 layer is formed to a thickness of less than 500 nm, the light absorption of the ultimately formed antimony chalcohalide can not be effectively performed And when the Sb 2 S 3 layer is formed to a thickness exceeding 1,000 nm, the formation of antimony chalcohalide may partially occur.
본 발명의 실시예에 따른 광활성층의 제조방법에 있어 단계 2는 상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계이다.In step 2 of the method for manufacturing a photoactive layer according to an embodiment of the present invention, a solution containing antimony halide is spin-coated on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to form antimony halide on the antimony chalcogenide compound .
상기 스핀코팅 방법을 채용함으로써 공정이 간단해질 수 있고, 안티몬 칼코게나이드 화합물과 할로겐화안티몬 간의 직접적인 반응을 유도할 수 있으며, 반응하는 용액의 농도를 통하여 상기 할로겐화안티몬의 양을 용이하기 조절할 수 있는 장점이 있을 수 있다.By employing the spin coating method, the process can be simplified, a direct reaction between the antimony chalcogenide compound and the antimony halide can be induced, and the amount of the antimony halide can be easily controlled through the concentration of the reaction solution This can be.
상기 단계 2에서 할로겐화안티몬 (SbX3, 이때, X는 할로겐 원소)은 SbI3 또는 SbBr3일 수 있으며, 상기 할로겐화안티몬의 종류를 달리하여 이후 제조되는 안티모티 칼코할라이드의 밴드갭을 조절함으로써, 제조되는 광활성층에서 흡수하는 광의 파장을 보다 용이하게 조절할 수 있다. In step 2, antimony halide (SbX 3 , where X is a halogen element) is SbI 3 Or SbBr 3. By controlling the bandgap of the antimotikalochal halide prepared later by changing the kind of the antimony halide, the wavelength of the light absorbed by the photoactive layer can be more easily controlled.
상기 단계 2는 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화 안티몬 을 증착하는 단계로, 이때, 상기 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 유기용매에 녹인 후, 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 떨어뜨려 스핀코팅하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 상기 유기용매는 디메틸설폭사이드일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다. Step 2 is a step of depositing antimony halide on the antimony chalcogenide compound. In this case, the solution containing the antimony halide is dissolved in an organic solvent, and then the antimony chalcogenide compound is spin-coated on the antimony chalcogenide compound More preferable. At this time, the organic solvent may be dimethylsulfoxide, but is not limited thereto.
상기 단계 2에서, 상기 할로겐화안티몬을 도포하기 위한 용액의 농도는 약 0.5 M 내지 약 1.0 M의 농도로 증착하는 것이 바람직하다. In step 2, the concentration of the solution for applying the antimony halide is preferably deposited at a concentration of about 0.5 M to about 1.0 M.
이는 안티몬 칼코할라이드의 완벽한 형성을 위한 것으로, 만약, 상기 할로겐화안티몬 용액이 0.5 M 미만의 농도로 증착될 경우, 반응이 적절하게 일어나지 않아 반응이 일어나지 못한 안티몬 칼코할라이드가 남아 있는 문제가 발생될 수 있고, 상기 할로겐화안티몬 용액의 농도가 1.0 M을 초과하는 농도로 증착될 경우, 할로겐화안티몬이 표면에 남게 되는 문제가 발생될 수 있다.This is for the perfect formation of the antimony chalcohalide. If the antimony halide solution is deposited at a concentration of less than 0.5 M, the reaction may not occur properly and the problem may arise that the antimony chalcohalide remains unreacted , When the concentration of the antimony halide solution is higher than 1.0 M, a problem that the antimony halide remains on the surface may occur.
본 발명의 실시예에 따른 광활성층의 제조방법에 있어 단계 3은 상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계이다.In the method for manufacturing a photoactive layer according to an embodiment of the present invention, step 3 is a step of forming an antimony chalchalide photoactive layer by heating the substrate on which the antimony halide and antimony chalcogenide compound are deposited.
상기 단계 3은 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물을 반응시켜 안티몬 칼코할라이드를 형성하는 단계로, 상기 안티몬 칼코할라이드는 SbSI, SbSBr, SbSeBr, 및 SbSeI 중 하나일 수 있으나 SbSI인 것이 보다 바람직하다.Step 3 is a step of reacting antimony halide and antimony chalcogenide compound to form antimony chalcohalide. The antimony chalcohalide may be one of SbSI, SbSBr, SbSeBr, and SbSeI, but is more preferably SbSI.
이때, 상기 가열은 150 내지 200℃에서 수행하는 것이 바람직하다.At this time, the heating is preferably performed at 150 to 200 ° C.
이는, 상기 가열을 통해 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드가 완전히 반응하여 안티몬 칼코할라이드를 형성하기 위한 것으로, 만약, 상기 가열을 150℃ 미만의 온도에서 수행하는 경우, 상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드가 완전히 반응하지 않아 안티몬 칼코할라이드가 완벽하게 형성되지 않는 문제가 발생될 수 있고, 상기 가열을 200℃를 초과하는 온도에서 수행하는 경우, 안티몬 칼코할라이드 상이 감소하고 안티몬 칼코게나이드상이 다시 형성되, 안티몬 칼코할라이드 및 안티몬 칼코게나이드상이 혼합되어 있는 문제가 발생될 수 있고, 상기 가열을 250℃를 초과하는 온도에서 수행하는 경우, 안티몬 칼코할라이드 상이 사라져 안티몬 칼코게나이드상만 존재하게 될 수 있다. This is because the antimony halide and antimony chalcogenide are completely reacted through the heating to form antimony chalcohalide. If the heating is carried out at a temperature lower than 150 ° C, the antimony halide and antimony chalcogenide There is a problem in that the antimony chalcogenide phase is not completely formed, and when the heating is performed at a temperature higher than 200 캜, the antimony chalcohalide phase is reduced and the antimony chalcogenide phase is formed again, The halide and antimony chalcogenide phases may be mixed. When the heating is carried out at a temperature exceeding 250 ° C., the antimony chalcohalide phase disappears and only the antimony chalcogenide phase may be present.
또한, 이때, 상기 가열은 5 내지 20분 동안 수행하는 것이 바람직하다.Also, at this time, the heating is preferably performed for 5 to 20 minutes.
이는, 상기 가열을 통해 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드가 완전히 반응하여 안티몬 칼코할라이드를 형성하기 위한 것으로, 만약, 상기 가열을 5분 미만의 시간동안 수행하는 경우, 상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드가 완전히 반응하지 않아 할로겐화안티몬, 안티몬 칼코게나이드 및 안티몬 칼코할라이드가 혼합되어 있는 상태로 광활성층이 형성될 수 있고, 상기 가열을 20분을 초과하는 시간동안 수행하는 경우, 열에 의해 응집(agglomeration)이 일어나 광활성층의 평평하게 형성되지 않고 뭉쳐 형성되는 문제가 발생될 수 있다. This is because the antimony halide and antimony chalcogenide are completely reacted through the heating to form antimony chalcohalide. If the heating is performed for less than 5 minutes, the antimony halide and antimony chalcogenide The photoactive layer may be formed in a state in which antimony halide antimony, antimony chalcogenide and antimony chalcohalide are mixed, and if the heating is performed for more than 20 minutes, agglomeration is caused by heat There may arise a problem that the photoactive layer is not formed flat and is formed as a solid.
또한, 이때, 상기 가열은 불활성 분위기에서 수행될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다. Also, at this time, the heating may be performed in an inert atmosphere, but is not limited thereto.
상기 단계 3에서, 상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층은 약 500 nm 내지 약 1,000 nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. In step 3, the antimony chalcone halide photoactive layer is preferably formed to a thickness of about 500 nm to about 1,000 nm.
이는 고효율 태양전지를 구현하기 위한 것으로, 만약, 상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층이 500 nm 미만의 두께로 형성될 경우, 광흡수가 약해져 태양전지의 short-circuit current density (Jsc) 값이 낮아지는 문제가 발생될 수 있고, 상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층이 1,000 nm를 초과하는 두께로 형성될 경우, 전자/홀 이동이 어려워져 태양전지 성능이 저해되는 문제가 발생될 수 있다.This is for realizing a high efficiency solar cell. If the antimony chalcone halide photoactive layer is formed to a thickness of less than 500 nm, the problem that the light absorption becomes weak and the short-circuit current density (Jsc) value of the solar cell is lowered And if the antimony chalcone halide photoactive layer is formed to a thickness exceeding 1,000 nm, the electron / hole movement becomes difficult, and the solar cell performance may be impaired.
또한, 본 발명의 일 실시예는In addition, one embodiment of the present invention
기판;Board;
제1전극;A first electrode;
안티몬 칼코할라이드 광활성층; 및Antimony chalcone halide photoactive layer; And
제2전극;을 포함하는 태양전지를 제공한다.And a second electrode.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 상세히 설명한다.Hereinafter, a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 기판을 포함한다.A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate.
상기 기판은 유리기판을 비롯하여 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 투명성을 갖고 있는 석영 및 유리와 같은 투명 무기 기판이거나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌설포네이트(PES), 폴리옥시메틸렌(POM), AS수지, ABS수지로 구성되는 군에서 선택되는 투명 플라스틱 기판일 수 있다.The substrate may be a glass substrate, a plastic substrate, or the like. For example, the substrate may be a transparent inorganic substrate such as quartz and glass having transparency, or a transparent inorganic substrate such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polypropylene , A polyimide (PI), a polyethylene sulfonate (PES), a polyoxymethylene (POM), an AS resin, and an ABS resin.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 제1 전극을 포함한다.A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a first electrode.
상기 제1 전극은 투명 도전 산화막일 수 있다. 이때, 상기 투명 도전 산화막은 ITO(indium-tin oxide), FTO(Fluorine doped tin oxide), ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), SnO2-Sb2O3 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다. The first electrode may be a transparent conductive oxide film. At this time, the transparent conductive oxide film may be any one or more selected from indium tin oxide (ITO), fluorine doped tin oxide (FTO), ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), and SnO 2 -Sb 2 O 3 But is not limited thereto.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 포함한다. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a antimony chalcone halide photoactive layer.
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층은 SbSI, SbSBr, SbSeBr, 및 SbSeI 광활성층 중 하나일 수 있으나, SbSI 광활성층인 것이 보다 바람직하다.The antimony chalcone halide photoactive layer may be one of SbSI, SbSBr, SbSeBr, and SbSeI photoactive layers, but is more preferably an SbSI photoactive layer.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 제2 전극을 포함한다.A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a second electrode.
상기 제2 전극은 금속 또는 전도성 고분자일 수 있다. The second electrode may be a metal or a conductive polymer.
이때, 상기 금속은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 니켈(Ni), 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.At this time, the metal may be at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Al, Pt, W, Cu, Mo, Au, Ni, And palladium (Pd), but the present invention is not limited thereto.
상기 전도성 고분자는 티오펜계; 파라페닐렌비닐렌계, 카바졸계 또는 트리페닐아민계에서 선택될 수 있으나, 전도성 물질이라면 이에 한정하지 않으며, 예를들어, P3HT(poly[3-hexylthiophene])일 수 있다.The conductive polymer may be a thiophene type; Parabolene-vinylene-based, carbazole-based, or triphenylamine-based materials. However, the conductive material is not limited thereto, and may be, for example, poly [3-hexylthiophene] (P3HT).
한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 상기 제1 전극 및 제 2 전극 사이에 정공주입층(Hole injection layer), 정공수송층(Hole Transport Layer, HTL), 전자차단층(Electron Blocking layer), 전자수송층(Electron Transport Layer, ETL) 및 전자주입층(Electron injection layer)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 층을 더 포함할 수 있다. A solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention includes a hole injection layer, a hole transport layer (HTL), an electron blocking layer, and a light emitting layer between the first electrode and the second electrode. An electron transport layer (ETL), and an electron injection layer (electron injection layer).
또한, 본 발명의 일 실시예는In addition, one embodiment of the present invention
기판상에 제1 전극을 형성하는 단계;Forming a first electrode on the substrate;
상기 증착된 제1 전극상에 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계; 및Forming an antimony chalcone halide photoactive layer on the deposited first electrode; And
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,And forming a second electrode on the antimony chalcone halide photoactive layer,
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계는,The step of forming the antimony chalcone halide photoactive layer comprises:
기판상에 안티몬 칼코게나이드 화합물을 형성하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계(단계 2); 및 상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.Forming an antimony chalcogenide compound on the substrate (step 1); Spin coating a solution containing antimony halide on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to deposit antimony halide on the antimony chalcogenide compound (step 2); And heating the substrate on which the antimony halide and antimony chalcogenide compound are deposited to form an antimony chalcohalide photoactive layer (step 3).
본 발명의 태양전지의 제조방법에 있어, 기판상에 제1 전극의 형성 및 상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층 상에 제2 전극의 형성은 스핀 코팅의 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 박막 형성 방법을 이용할 수 있다.In the manufacturing method of the solar cell of the present invention, the formation of the first electrode on the substrate and the formation of the second electrode on the antimony chalchalide photoactive layer may be performed by a spin coating method, but the present invention is not limited thereto, Forming method can be used.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은, 상기 제1 전극을 형성하는 단계 및 광활성층을 형성하는 단계 사이에 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 광활성층을 형성하는 단계 및 제2 전극을 형성하는 단계 사이에 전자 차단층(electron Blocking layer)과 전자 주입층(electron injection layer)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니며, 종래 기술에 알려져 있는 어느 방법이나 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 각층을 형성함에 있어서 스핀 코팅의 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 박막 형성 방법을 이용할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention may further include the step of forming a hole transport layer (HTL) between the step of forming the first electrode and the step of forming the photoactive layer And forming an electron blocking layer and an electron injection layer between the step of forming the photoactive layer and the step of forming the second electrode. This is not particularly limited in the present invention, and any method known in the prior art can be used without limitation. In addition, the respective layers can be formed by a spin coating method, but the present invention is not limited thereto and various thin film forming methods can be used.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following Examples.
<실시예 1> 광활성층의 제조(1)≪ Example 1 > Production of photoactive layer (1)
단계 1: 약 3000 rpm의 속도로 회전하는 스핀코터를 이용하여, FTO상에 약 100 nm 두께의 산화티타늄 전자차단층(TiO2 blocking layer, BL) 및 약 1 μm 두께의 메조포러스 산화티타늄(mesoporous TiO2, mp-TiO2)이 형성된, mp-TiO2/BL/FTO 기판상에 디메틸포름알데히드(DMF)용매에 1 mmol SbCl3 및 2 mmol의 싸이오요소(thiourea, TU)를 혼합한, SbCl3-2TU 용액를 스핀코팅한 후, 핫 플레이트를 이용하여 질소(N2) 분위기 및 200 ℃온도에서 약 5분간 가열하여 비정질 SbS3 박막을 형성하였다.Step 1: Using a spin coater rotating at a speed of about 3000 rpm, a TiO 2 blocking layer (BL) of about 100 nm thickness and a mesoporous titanium oxide layer of about 1 μm thick a mixture of TiO 2, mp-TiO 2) is formed, mp-TiO 2 / BL / FTO dimethyl formaldehyde (DMF) 1 mmol SbCl 3 and arylthio elements of 2 mmol in a solvent on a substrate (thiourea, TU), SbCl 3 -2TU solution was spin-coated and then heated in a nitrogen (N 2 ) atmosphere and a 200 ° C temperature for about 5 minutes using a hot plate to form an amorphous SbS 3 thin film.
단계 2: 상기 SbS3 박막상에 디메틸설폭사이드(DMSO) 용매에 녹인 SbI3 용액을 스핀코팅하여 SbI3를 증착하였다.Step 2: SbI 3 was deposited on the SbS 3 thin film by spin coating SbI 3 solution dissolved in dimethylsulfoxide (DMSO) solvent.
이때, 상기 스핀코팅은 단계1과 같은 조건으로 수행하여 SbI3를 증착하였다.At this time, the spin coating was performed under the same conditions as in step 1 to deposit SbI 3 .
단계 3: 상기 Sb2S3 박막상에 SbI3가 스핀코팅된 기판을 N2 와 같은 비활성 기체 분위기, 150℃에서 약 5분간 가열하여 광활성층을 형성하였다.Step 3: The substrate on which SbI 3 was spin-coated on the Sb 2 S 3 thin film was heated in an inert gas atmosphere such as N 2 at 150 ° C for about 5 minutes to form a photoactive layer.
<실시예 2> 광활성층의 제조(2)≪ Example 2 > Production of photoactive layer (2)
상기 실시예 1의 단계 3에서 가열하는 온도를 200℃로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광활성층을 형성하였다.A photoactive layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the temperature for heating in Step 3 of Example 1 was changed to 200 占 폚.
<실시예 3> 광활성층의 제조(3)≪ Example 3 > Production of photoactive layer (3)
상기 실시예 1의 단계 3에서 가열하는 온도를 100℃로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광활성층을 형성하였다.A photoactive layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the temperature for heating in step 3 of Example 1 was changed to 100 캜.
<실시예 4> 광활성층의 제조(4)≪ Example 4 > Production of photoactive layer (4)
상기 실시예 1의 단계 3에서 가열하는 온도를 250℃로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광활성층을 형성하였다.A photoactive layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the temperature for heating in Step 3 of Example 1 was changed to 250 캜.
<실시예 5> 광활성층의 제조(5)≪ Example 5 > Production of photoactive layer (5)
상기 실시예 1의 단계 3에서 가열하는 온도를 300℃로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광활성층을 형성하였다.The photoactive layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the temperature for heating in step 3 of Example 1 was changed to 300 캜.
<실시예 6> 광활성층의 제조(6)Example 6 Production of photoactive layer (6)
상기 실시예 1의 단계 3에서 가열하는 시간을 10분으로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광활성층을 형성하였다.A photoactive layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the heating time in Step 3 of Example 1 was changed to 10 minutes.
<실시예 7> 광활성층의 제조(7)Example 7 Production of photoactive layer (7)
상기 실시예 1의 단계 3에서 가열하는 시간을 20분으로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광활성층을 형성하였다.The photoactive layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the time for heating in Step 3 of Example 1 was changed to 20 minutes.
<실험예 1> XRD 상 분석<Experimental Example 1> XRD phase analysis
본 발명의 실시예에 따른 제조방법에 있어, 가열온도에 따라 형성된 상(phase)를 확인하기 위하여 이하와 같은 실험을 수행하였다.In the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the following experiment was conducted to confirm the phase formed according to the heating temperature.
실시예 1 내지 5에서 제조된 광활성층에 대해, X-선 회절분석(XRD)를 수행하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.X-ray diffraction analysis (XRD) was performed on the photoactive layers prepared in Examples 1 to 5, and the results are shown in FIG.
도 2에 나타난 바와 같이, XRD 분석 결과, 실시예 1, 2 및 3에 의해 제조된 광활성층의 경우, SbSI상만 형성된 것을 확인할 수 있다. 하지만, 실시예 3에 의해 제조된 광활설층의 경우, SbSI상 형성이 부분적으로 이루어진 것을 확인할 수 있다. 반면, 실시예 4에 의해 제조된 광활성층의 경우, SbSI상과 Sb2S3상이 혼합되어 형성된 것을 확인할 수 있으며, 실시예 5에 의해 제조된 광활성층의 경우, Sb2S3상만 형성된 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, as a result of XRD analysis, it was confirmed that the photoactive layer prepared in Examples 1, 2, and 3 was formed only on SbSI. However, it can be confirmed that the SbSI phase was partially formed in the case of the light-activated layer produced in Example 3. [ On the other hand, in the case of the photoactive layer prepared in Example 4, it can be seen that the SbSI phase and the Sb 2 S 3 phase were mixedly formed, and in the case of the photoactive layer prepared in Example 5, only the Sb 2 S 3 phase was formed .
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 광활성층 제조방법에서, 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물을 150 내지 200℃에서 가열할 경우, 안티몬 칼코할라이드 광활성층이 형성되는 반면, 200℃를 초과하는 온도에서 가열할 경우, 안티몬 칼코할라이드 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 혼합된 광활성층이 형성되거나 또는 안티몬 칼코할라이드 광활성층이 형성되지 않는 것을 알 수 있다. 또한 150℃ 미만의 온도에서 가열할 경우, 안티몬 칼코할라이드 광활성층이 부분적으로 형성된 것을 알 수 있다. 즉, 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하기 위해서는 150 내지 200℃에서 가열하는 것이 바람직함을 알 수 있다.Thus, in the method of manufacturing a photoactive layer according to an embodiment of the present invention, when antimony halide and antimony chalcogenide compound are heated at 150 to 200 ° C, a photoactive layer of antimony chalcohalide is formed, It can be seen that a photoactive layer in which antimony chalcohalide and antimony chalcogenide compound are mixed is formed, or an antimony chalcohalide photoactive layer is not formed. It is also understood that, when heated at a temperature lower than 150 캜, the antimony chalcone halide photoactive layer is partially formed. That is, in order to form the antimony chalcone halide photoactive layer, it is preferable to heat at 150 to 200 ° C.
<실험예 2> 색상비교≪ Experimental Example 2 > Color comparison
본 발명의 제조방법에 의해, 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 형성 여부를 육안으로 확인하기 위하여 이하와 같은 실험을 수행하였다.In order to visually confirm whether or not the antimony chalcohalide photoactive layer was formed by the production method of the present invention, the following experiment was conducted.
상기 실험예 1을 통해 SbSI가 형성되는 것이 확인된 실시예 1 및 실시예 6 및 7의 단계 1에서 형성한 비정질의 Sb2S3 및 단계 3에서 형성한 SbSI의 색상을 비교하였으여 그 결과를 도 3에 나타내고, 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 광활성층의 색상을 비교하여 도 4에 나타내었다.The color of the SbSI formed in the amorphous Sb 2 S 3 and the amorphous SbSI formed in the step 1 of Example 1, Examples 6 and 7, which were confirmed to form SbSI through Experimental Example 1, was compared, FIG. 3 shows the comparison of the hue of the photoactive layer prepared in Examples 1 to 5 and is shown in FIG.
도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 6 및 7의 단계 1에서 형성한 비정질 Sb2S3의 색상은 주황색을 띄는 반면, 단계 3에서 형성한 SbSI의 색상은 이보다 붉은 분홍색을 띄는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, SbSI가 형성된 경우, 육안으로 확인하였을 때 분홍색을 띌 것으로 예상해볼 수 있다. As shown in FIG. 3, the color of the amorphous Sb 2 S 3 formed in step 1 of Examples 1, 6, and 7 is orange, while the color of SbSI formed in step 3 is reddish pink have. In this case, when SbSI is formed, it can be expected that pink is observed when it is visually confirmed.
도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 광활성층의 색상을 비교한 결과, 실시예 1 및 2에 의해 제조된 광활성층의 경우, 동일한 색상의 분홍색을 띄는 반면, 실험예 1에서 SbSI 및 결정질 Sb2S3가 혼합된 것으로 확인된 실시예 4에 의해 제조된 광활성층이 경우, 보다 어두운 색상을 띄며, 실험예 1에서 비결정질 Sb2S3만 형성된 것으로 확인된 실시예 5에 의해 제조된 광활성층의 경우, 더욱 어두운 색을 띄는 것을 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 4, the color of the photoactive layer prepared in Examples 1 to 5 was compared with that of the photoactive layer prepared in Examples 1 and 2, In Example 5 where it was confirmed that amorphous Sb 2 S 3 alone was formed in Experimental Example 1, and the photoactive layer prepared in Example 4 in which SbSI and crystalline Sb 2 S 3 were mixed in It can be seen that the photoactive layer produced by this method has a darker color.
이를 통해, 본 발명의 광활성층 제조방법에 있어, 150 내지 200℃에서 가열하는 경우, 안티몬 칼코할라이드상만 존재하는 광활성층이 형성됨을 알 수 있다.As a result, it can be seen that when the photoactive layer is heated at 150 to 200 ° C., the photoactive layer existing only on the antimony chalcohalide is formed.
Claims (8)
상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계(단계 2); 및
상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 150 내지 200 ℃에서 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법.
Forming an antimony chalcogenide compound on the substrate (step 1);
Spin coating a solution containing antimony halide on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to deposit antimony halide on the antimony chalcogenide compound (step 2); And
And heating the substrate on which the antimony halide and antimony chalcogenide compounds are deposited at 150 to 200 ° C to form an antimony chalcone halide photoactive layer (step 3).
상기 안티몬 칼코할라이드는 SbSI인 것을 특징으로 하는 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the antimony chalcohalide is SbSI.
상기 단계 2에서 상기 할로겐화안티몬을 포함하는 용액은 유기용매에 녹인 후 안티몬 칼코게나이드 화합물 상에 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 안티몬 칼코할라이드 광활성층의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the solution containing the antimony halide in step 2 is dissolved in an organic solvent and dropped on the antimony chalcogenide compound.
상기 제1 전극상에 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계; 및
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계는,
기판상에 안티몬 칼코게나이드 화합물을 형성하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 형성된 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 포함하는 용액을 스핀코팅하여 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물상에 할로겐화안티몬을 증착하는 단계(단계 2); 및 상기 할로겐화안티몬 및 안티몬 칼코게나이드 화합물이 증착된 기판을 150 내지 200 ℃에서 가열하여 안티몬 칼코할라이드 광활성층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
Forming a first electrode on the substrate;
Forming an antimony chalcone halide photoactive layer on the first electrode; And
And forming a second electrode on the antimony chalcone halide photoactive layer,
The step of forming the antimony chalcone halide photoactive layer comprises:
Forming an antimony chalcogenide compound on the substrate (step 1); Spin coating a solution containing antimony halide on the antimony chalcogenide compound formed in step 1 to deposit antimony halide on the antimony chalcogenide compound (step 2); And heating the substrate on which the antimony halide and antimony chalcogenide compound are deposited at 150 to 200 ° C to form an antimony chalcohalide photoactive layer (Step 3).
상기 할로겐화안티몬을 포함하는 용액은 유기용매에 녹인 후 상기 안티몬 칼코게나이드 화합물 상에 증착하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the solution containing antimony halide is dissolved in an organic solvent and then deposited on the antimony chalcogenide compound.
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