KR102098774B1 - Perovskite Solar Cell having Improved Efficiency and Stability, and the Fabrication Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속 할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 알킬암모늄금속할라이드를 포함하며, Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함한다.The perovskite solar cell according to the present invention is located in the perovskite compound grains and grain boundaries, which are organic metal halides of the perovskite structure, and includes an alkylammonium metal halide surrounding the grain. In addition, in the X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays, a perovskite compound film in which only a crystal structure by a 3D perovskite compound grain is present is included as a light absorbing layer.

Description

향상된 효율 및 안정성을 갖는 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법{Perovskite Solar Cell having Improved Efficiency and Stability, and the Fabrication Method Thereof}Perovskite Solar Cell having Improved Efficiency and Stability, and the Fabrication Method Thereof

본 발명은 향상된 효율 및 안정성을 갖는 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 우수한 효율을 가지면서도 열, 광, 수분 및 산소를 포함하는 외부 환경에 대해 뛰어난 안정성을 갖는 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a perovskite solar cell having improved efficiency and stability, and a method for manufacturing the same, in detail, while having excellent efficiency, and having excellent stability against an external environment including heat, light, moisture, and oxygen. The present invention relates to a lobsky solar cell and a method for manufacturing the same.

현재 페로브스카이트 구조를 갖는 오가노메탈 할라이드(Organometal halide, 유기금속할로겐화물)를 광흡수체로 이용하는 페로브스카이트 태양전지는 염료감응 및 유기 태양전지를 비롯한 차세대 태양전지 중에서 가장 상용화에 근접해 있으며, 22% 이상에 이르는 효율이 보고(대한민국 등록특허 제1547870호)됨에 따라, 더욱더 관심이 높아지고 있다. Currently, perovskite solar cells using organometal halide (organometal halide) having a perovskite structure as a light absorber are closest to commercialization among next-generation solar cells, including dye-sensitized and organic solar cells. , As the efficiency of reaching 22% or more is reported (Registration No. 1547870 in Korea), interest is increasing.

그러나, 광전변환효율이 크게 개선되었음에도 불구하고, 페로브스카이트 태양전지는 작동 조건 하에서 광(빛), 열, 습기 및 산소에 대한 환경 불안정성을 가져 상용화에 큰 어려움이 있다. 습기가 있는 환경에서 페로브스카이트 태양전지의 심각한 분해는 유기 양이온의 흡습성과 약한 금속-할로겐 상호 작용에 기인한 것으로 해석되고 있다. 또한, 산소와 습기 조건 하에서 가혹한 열 응력은 유기 양이온의 휘발성으로 인한 태양전지의 분해를 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 광 전자에 의한 깊은 트랩(deep trap)의 형성 및 할로겐의 환원은 태양전지의 광안정성을 크게 떨어뜨린다. 더욱이, 페로브스카이트 화합물의 분해는 수분 또는 산소 조건에 노출 될 때 결정립계 및 표면 결함에서 시작되는 것으로 알려져 있다. However, although the photoelectric conversion efficiency has been greatly improved, the perovskite solar cell has environmental instability to light (light), heat, moisture, and oxygen under operating conditions, and thus has great difficulty in commercialization. It has been interpreted that the severe decomposition of perovskite solar cells in a humid environment is due to the hygroscopicity of organic cations and the weak metal-halogen interaction. In addition, severe thermal stress under oxygen and moisture conditions is known to promote the decomposition of solar cells due to volatility of organic cations. In addition, the formation of deep traps by photoelectrons and the reduction of halogens significantly degrade the photostability of the solar cells. Moreover, it is known that the decomposition of perovskite compounds begins at grain boundaries and surface defects when exposed to moisture or oxygen conditions.

페로브스카이트 화합물의 안정성을 향상시키고자 대한민국 등록특허 제1723824호와 같이 광흡수층 상부 또는 하부에 별도의 수분차단막을 형성하는 기술, 대한민국 등록특허 제1715253호와 같이 페로브스카이트 화합물의 물질 자체를 특화시키는 기술등이 제안된 바 있다.In order to improve the stability of the perovskite compound, the technology of forming a separate moisture barrier layer on the upper or lower portion of the light absorbing layer as in Korean Patent Registration No. 1763824, the substance itself of the perovskite compound as in Korean Patent Registration No. 1715253 Technology that specializes in has been proposed.

그러나, 이러한 기술적 발전에도 불구하고 열, 광, 수분 및 산소 모두에 대해 향상된 안정성을 담보할 수 있는 기술 개발은 아직 요원한 실정이며, 나아가, 페로브스카이트 태양전지의 실 상용화를 위해서는 광전변환효율의 희생 없이 열, 광, 수분 및 산소 모두에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. However, despite these technological advances, the development of a technology capable of ensuring improved stability against all of heat, light, moisture and oxygen is still in demand. Furthermore, in order to commercialize the perovskite solar cell, photoelectric conversion efficiency There is a need to develop a technology capable of improving stability against heat, light, moisture and oxygen without sacrificing.

대한민국 등록특허 제1547870호Republic of Korea Registered Patent No. 1547870 대한민국 등록특허 제1723824호Republic of Korea Registered Patent No. 1723824 대한민국 등록특허 제1715253호Republic of Korea Registered Patent No. 1715253

본 발명의 목적은 우수한 광전변환효율을 가지며, 열, 광, 수분 및 산소에 대해 향상된 안정성을 갖는 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다An object of the present invention is to provide a perovskite solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency and improved stability against heat, light, moisture and oxygen, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 제1 양태에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 그레인을 감싸고 C6 이상의 노말 알킬암모늄 이온을 포함하며 비-결정질인 입계층을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막;을 광흡수층으로 포함한다.The perovskite solar cell according to the first aspect of the present invention is located in the perovskite compound grain and grain boundary, which is an organometallic halide of the perovskite structure, and surrounds the grain and has a C6 or higher normal. A perovskite compound film containing an alkylammonium ion and a non-crystalline grain boundary layer; and a light absorbing layer.

본 발명의 제1 양태에 따른 일 실시예에 있어, 노말 알킬암모늄 이온의 암모늄 기는 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 무기 골격에 결합될 수 있다.In one embodiment according to the first aspect of the present invention, the ammonium group of the normal alkylammonium ion may be bonded to the metal-halogen inorganic skeleton of the perovskite compound grain.

본 발명의 제1 양태에 따른 일 실시예에 있어, 노말 알킬암모늄 이온의 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬일 수 있다.In one embodiment according to the first aspect of the present invention, the alkyl of the normal alkylammonium ion may be C8 to C12 normal alkyl.

본 발명의 제1 양태에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은 노말 알킬암모늄 이온을 0.5 내지 5몰% 함유할 수 있다.In one embodiment according to the first aspect of the present invention, the perovskite compound membrane may contain 0.5 to 5 mol% of normal alkylammonium ions.

본 발명의 제2 양태에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 그레인을 감싸는 유기 단분자막을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함한다.The perovskite solar cell according to the second aspect of the present invention is located in the perovskite compound grain and grain boundary, which is an organic metal halide of the perovskite structure, and covers the organic monomolecular film surrounding the grain. The perovskite compound film is included as a light absorbing layer.

본 발명의 제2 양태에 따른 일 실시예에 있어, 유기 단분자막의 분자는 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 무기 골격에 결합되는 -NH3 + 헤드 그룹(head group) 및 C6 이상의 알킬 체인을 갖는 단분자일 수 있다.In one embodiment according to the second aspect of the present invention, the molecule of the organic monomolecular film comprises a -NH 3 + head group and a C6 or higher alkyl chain bonded to the metal-halogen inorganic skeleton of the perovskite compound grain. It may be a single molecule.

본 발명의 제2 양태에 따른 일 실시예에 있어, C6 이상의 알킬 체인은 C8 내지 C12의 노말 알킬일 수 있다.In one embodiment according to the second aspect of the present invention, the C6 or higher alkyl chain may be C8 to C12 normal alkyl.

본 발명의 제2 양태에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은 유기 단분자를 0.5 내지 5몰% 함유할 수 있다.In one embodiment according to the second aspect of the present invention, the perovskite compound film may contain 0.5 to 5 mol% of an organic single molecule.

본 발명의 제3 양태에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속 할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 알킬암모늄금속할라이드를 포함하며, Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함한다.The perovskite solar cell according to the third aspect of the present invention is located on the perovskite compound grain and grain boundary, which is an organometal halide of the perovskite structure, and surrounds the grain with alkylammonium It includes a metal halide, and includes a perovskite compound film having only a crystal structure by a three-dimensional perovskite compound grain in an X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays as a light absorbing layer.

본 발명의 제3 양태에 따른 일 실시예에 있어, 알킬암모늄금속할라이드의 알킬은 C6 이상의 노말 알킬일 수 있다.In one embodiment according to the third aspect of the present invention, the alkyl of the alkylammonium metal halide may be C6 or higher normal alkyl.

본 발명의 제3 양태에 따른 일 실시예에 있어, 알킬암모늄금속할라이드의 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬일 수 있다.In one embodiment according to the third aspect of the present invention, the alkyl of the alkylammonium metal halide may be C8 to C12 normal alkyl.

본 발명의 제3 양태에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은 알킬암모늄금속할라이드를 0.5 내지 5몰% 함유할 수 있다.In one embodiment according to the third aspect of the present invention, the perovskite compound membrane may contain 0.5 to 5 mol% of an alkylammonium metal halide.

본 발명(제1, 제2 또는 제3 양태를 포함)에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은 막 표면 기준 평균 그레인 크기가 200 내지 700nm이며, 페로브스카이트 화합물 막 표면 기준 단위 면적 당 기공 면적의 비인 기공률은 0.05 이하일 수 있다.In one embodiment according to the present invention (including the first, second or third aspect), the perovskite compound film has an average grain size based on the membrane surface of 200 to 700 nm, and a perovskite compound film surface reference unit The porosity, which is the ratio of the pore area per area, may be 0.05 or less.

본 발명(제1, 제2 또는 제3 양태를 포함)에 따른 일 실시예에 있어, 태양전지는 제1전극; 상기 제1전극 상 위치하는 전자전달체; 및 상기 상기 전자전달체를 덮는 상기 페로브스카이트 화합물 막을 포함하는 광흡수층; 상기 광흡수층 상 위치하는 정공전달체; 및 제2전극을 포함할 수 있다.In one embodiment according to the invention (including the first, second or third aspect), the solar cell comprises a first electrode; An electron carrier positioned on the first electrode; And a light absorbing layer including the perovskite compound film covering the electron transporter. A hole transporter located on the light absorbing layer; And a second electrode.

본 발명(제1, 제2 또는 제3 양태를 포함)에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은, Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, 회절각 2θ 3.5 내지 12.0°의 범위에서 회절피크가 검출되지 않을 수 있다.In one embodiment according to the present invention (including the first, second or third aspect), the perovskite compound film is a diffraction angle of 2θ from 3.5 to 12.0 ° in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα ray. Diffraction peaks in the range of may not be detected.

본 발명(제1, 제2 또는 제3 양태를 포함)에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은, Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, (110) 면에 의한 회절 피크의 FWHM(Full Width at Half Maximum)이 0.16° 이하일 수 있다.In one embodiment according to the present invention (including the first, second or third aspect), the perovskite compound film is diffracted by the (110) plane in an X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays. The peak full width at half maximum (FWHM) may be 0.16 ° or less.

본 발명(제1, 제2 또는 제3 양태를 포함)에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.In one embodiment according to the present invention (including the first, second or third aspect), the perovskite compound membrane may satisfy the following relational expression 1.

(관계식 1)(Relationship 1)

I(110)/I0(110) ≥ 2I (110) / I 0 (110) ≥ 2

상기 관계식 1에서 I(110)은 페로브스카이트 화합물 막의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이며, I0(110)은 페로브스카이트 화합물 막과 동일한 페로브스카이트 화합물 그레인의 다결정으로 이루어진 기준 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이다.In the relational expression 1, I (110) is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the perovskite compound film, and I 0 (110) is the perovskite compound It is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of a reference light-absorbing layer made of polycrystals of the same perovskite compound grains as the film.

본 발명(제1, 제2 또는 제3 양태를 포함)에 따른 일 실시예에 있어, 페로브스카이트 화합물 막은 산란 벡터 성분 qz를 y축으로, 산란 벡터 성분 qxy를 x축으로 한 산란 강도 분포인 모노크롬 X-선을 이용한 스침각 입사 광각 X-선 산란(GIWAXS; Grazing Incidence Wide Angle X-ray Scattering) 스펙트럼 상, (110) 면의 불균일한 산란 강도를 가지며, qxy=0에서 가장 큰 산란 강도를 가질 수 있다.In one embodiment according to the present invention (including the first, second or third aspect), the perovskite compound membrane scatters with the scattering vector component q z as the y axis and the scattering vector component q xy as the x axis. Grazing Incidence Wide Angle X-ray Scattering (GIWAXS) spectrum using monochromatic X-rays, which is an intensity distribution, has a non-uniform scattering intensity on the (110) plane, and is most effective at q xy = 0. It can have a large scattering intensity.

본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법은 a) 제1전극 상 전자전달체를 형성하는 단계; b1) 상기 전자전달체 상 C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드; 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물을 구성하는 1가 유기 이온의 할로겐화물인 유기할라이드; 및 2가 금속 할라이드를 함유하는 액을 도포하여 광흡수층을 형성하는 단계; 및 c) 상기 광흡수층 상 정공전달체 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a perovskite solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) forming an electron carrier on a first electrode; b1) C6 or higher normal alkylammonium halide on the electron transporter; An organic halide which is a halide of a monovalent organic ion constituting an organometal halide having a perovskite structure; And forming a light absorbing layer by applying a liquid containing a divalent metal halide. And c) sequentially forming a hole transporter and a second electrode on the light absorbing layer.

본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법은 a) 제1전극 상 전자전달체를 형성하는 단계; b2) 상기 전자전달체 상 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물을 함유하는 액 및 C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드 및 2가 금속 할라이드를 함유하는 액을 순차적으로 도포하여 광흡수층을 형성하는 단계; 및 c) 상기 광흡수층 상 정공전달체 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a perovskite solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) forming an electron carrier on a first electrode; b2) a light-absorbing layer by sequentially applying a liquid containing a perovskite compound that is an organometallic halide of a perovskite structure on the electron transporter and a liquid containing a C6 or higher normal alkylammonium halide and a divalent metal halide. Forming; And c) sequentially forming a hole transporter and a second electrode on the light absorbing layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어, C6 이상의 노말 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬일 수 있다.In the method of manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, C6 or higher normal alkyl may be C8 to C12 normal alkyl.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 b) 단계의 액은 2가 금속 할라이드의 몰수 : C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드의 몰수가 100 : 0.5 내지 5일 수 있다.In the method of manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the liquid in step b) may have a number of moles of a divalent metal halide: a mole number of a normal alkylammonium halide of C6 or higher may be 100: 0.5 to 5 have.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 화합물 그레인이 유기 캡핑제에 의해 감싸인 구조를 가져 열, 광, 수분 및 산소를 포함한 외부 환경에 대해 현저하게 향상된 안정성을 가져, 상용성이 우수한 장점이 있다.The perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention has a structure in which the perovskite compound grain is wrapped by an organic capping agent, thereby significantly improving stability against an external environment including heat, light, moisture, and oxygen. It has the advantage of excellent compatibility.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지는 3차원의 페로브스카이트 화합물 결정(그레인)이 유기 캡핑제에 의해 감싸인 구조를 가짐에도 불구하고, 종래 순수한 페로브스카이트 화합물 다결정으로 이루어진 광흡수층이 구비된 태양전지보다도 우수한 광전변환효울을 갖는 장점이 있다.In addition, the perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, despite having a structure in which a three-dimensional perovskite compound crystal (grain) is wrapped by an organic capping agent, is a conventional pure perovskite It has an advantage of having a photoelectric conversion efficiency superior to that of a solar cell equipped with a light absorbing layer made of a compound polycrystalline.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지는, 페로브스카이트 태양전지의 가장 큰 장점인 용액도포법을 고도의 기술적 변형없이 그대로 사용하여 제조될 수 있으며, 종래의 페로브스카이트 태양전지의 제조공정에서 추가적으로 요구되는 공정이 없어, 우수한 상업성을 갖는 장점이 있다.In addition, the perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention can be manufactured by using the solution coating method, which is the greatest advantage of the perovskite solar cell, without any high technical modification, and the conventional perovskite. Since there is no additional process required in the manufacturing process of the sky solar cell, it has the advantage of having excellent commerciality.

도 1은 실시예 1, 2, 3 및 비교예 1에서 유기캡핑제-페로브스카이트 용액 제조시 사용된 페로브스카이트 분말의 시차 주사 열량(DSC) 측정 결과를 도시한 도면이며,
도 2는 비교예 1(0% OA), 실시예 1(3.3% OA), 실시예 2(4.9% OA) 및 실시예 3(9.5% OA)에서 제조에 사용된 옥틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말의 FTIR 스펙트럼을 도시한 도면이며,
도 3은 실시예 1, 2, 3 및 비교예 1에서 제조된 광흡수층의 X-선 회절 결과(도 3(a)) 및 광흡수층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 3(b), 스케일 바=500nm), GIWAXS 측정 결과(도 3(c)), TCSPC(time correlated single photon counting)로 측정한 전하 캐리어 재결합 라이프타임(도 3(d)) 및 (110)면에 의한 X-선 회절 피크의 FWHM, 회절 피크 강도 및 PL 라이프타임(도 3(e))을 도시한 도면이며,
도 4는 알킬 체인의 길이에 따른 페로브스카이트 박막의 구조를 도시한 모식도로, 도 4(a)는 옥틸암모늄(OA) 개질 페로브스카이트 박막, 도 4(b)는 부틸암모늄(BA) 개질 페로브스카이트 막 및 페네틸암모늄(PEA) 개질 페로브스카이트 막, 도 4(c)는 순수한 페로브스카이트 막의 모식도이며, 도 4(d) 내지 (g)는 50 몰% OA 함유 페로브스카이트 막(도 4(d)), 50 몰% PEA 함유 페로브스카이트 막(도 4(e)), 50 몰% BA 함유 페로브스카이트 막(도 4(f)) 및 순수한 페로브스카이트 막의 X-선 회절 결과를 도시한 도면이며,
도 5는 비교예 1(0% OA, 도 5(a), 도 5(d)), 실시예 1(3.3%, OA도 5(b), 도 5(e)) 및 실시예 3(9.5% OA, 도 5(c), 도 5(f))에서 제조된 광흡수층의 HAADF-STEM관찰 사진 및 HAADF-STEM 관찰사진에서 입계를 가로지르는 붉은색 선에서의 EDX 원소 맵핑결과를 도시한 도면이며, 도 5(g)는 실시예 1에서 제조된 광흡수층의 BF-STEM(Bright-field scanning transmission electron microscopy) 관찰 사진을 도시한 도면이며,
도 6(a)는 3.3 몰% OA를 함유하는 광흡수층이 구비된 태양전지(실시예 1)의 단면 주사전자현미경 관찰 사진(스케일 바=500nm)을 도시한 도면이며, 도 6(b)는 비교예 1(OA=0몰%), 실시예 1(OA=3.3몰%), 실시예 2(OA=4.9몰%) 및 실시예 3(OA=9.5몰%)에서 각각 20개씩 제조된 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 도시한 도면이며, 도 6(c)는 비교예 1 및 실시예 1의 태양전지의 전류밀도-전압 그래프를 도시한 도면이며, 도 6(d)는 실시예 1(3.3몰% OA)에서 제조된 태양전지의 외부양자효율(EQE) 스펙트럼을 도시한 도면이며, 도 6(e)는 실시예 1(3.3몰% OA)에서 제조된 태양전지의 안정화된 광전변환효율을 도시한 도면이며,
도 7은 비교예 1에서 제조된 태양전지 및 실시예 1에서 제조된 태양전지의 열적 안정성 테스트 결과(도 7(a)), 수분 안정성 테스트 결과(도 7(b)), 광 안정성 테스트 결과(도 7(b)), 비교예 1 및 실시예 1에서 열안정성 테스트 전 후의 광흡수층 표면을 관찰한 주사전자현미경 관찰 사진과 모식도 및 전자 빔 조사 전 후의 광흡수층 표면을 관찰한 주사전자현미경 관찰 사진과 모식도를 도시한 도면이며,
도 8은 실시예 1에서 제조된 태양전지, 비교예 1(0mol%OA), 비교예 2(3.3mol%BA) 및 비교예 3(3.3mol%PEA)에서 제조된 태양전지의 열적 안정성을 측정 도시한 도면(도 8(a)) 및 실시예 1 내지 3에서 제조된 태양전지의 열적 안정성을 측정 도시한 도면(도 8(b))이다.
1 is a view showing the differential scanning calorimetry (DSC) measurement results of the perovskite powder used in the preparation of the organic capping agent-perovskite solution in Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 1,
2 is octylammonium modified perovskite used for preparation in Comparative Example 1 (0% OA), Example 1 (3.3% OA), Example 2 (4.9% OA) and Example 3 (9.5% OA). It is a diagram showing the FTIR spectrum of the powder,
3 is an X-ray diffraction result of the light absorbing layers prepared in Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 1 (FIG. 3 (a)) and a scanning electron microscope photograph (Fig. 3 (b)) observing the surface of the light absorbing layer. , Scale bar = 500nm), GIWAXS measurement result (FIG. 3 (c)), charge carrier recombination lifetime measured by time correlated single photon counting (TCSPC) (FIG. 3 (d)) and X- by (110) plane FWHM of the line diffraction peak, diffraction peak intensity and PL life time (Fig. 3 (e)) is a diagram showing,
Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of the perovskite thin film along the length of the alkyl chain, Figure 4 (a) is an octylammonium (OA) modified perovskite thin film, Figure 4 (b) is butyl ammonium (BA ) Modified perovskite membrane and phenethylammonium (PEA) modified perovskite membrane, FIG. 4 (c) is a schematic view of a pure perovskite membrane, and FIGS. 4 (d) to (g) are 50 mol% OA Perovskite film containing (Fig. 4 (d)), perovskite film containing 50 mol% PEA (Fig. 4 (e)), perovskite film containing 50 mol% BA (Fig. 4 (f)) and A diagram showing the X-ray diffraction results of a pure perovskite film,
Figure 5 is Comparative Example 1 (0% OA, Figure 5 (a), Figure 5 (d)), Example 1 (3.3%, OA Figure 5 (b), Figure 5 (e)) and Example 3 (9.5 % OA, FIG. 5 (c), FIG. 5 (f)) shows the results of EDX element mapping in the red line across the grain boundary in the HAADF-STEM observation and HAADF-STEM observation pictures of the light absorbing layer. 5 (g) is a view showing a BF-STEM (Bright-field scanning transmission electron microscopy) observation photo of the light absorbing layer prepared in Example 1,
Figure 6 (a) is a view showing a cross-sectional scanning electron microscope observation photo (scale bar = 500nm) of a solar cell (Example 1) equipped with a light absorption layer containing 3.3 mol% OA, Figure 6 (b) Twenty pieces prepared in Comparative Example 1 (OA = 0 mol%), Example 1 (OA = 3.3 mol%), Example 2 (OA = 4.9 mol%), and Example 3 (OA = 9.5 mol%), respectively. FIG. 6 (c) is a diagram showing the current density-voltage graph of the solar cells of Comparative Example 1 and Example 1, and FIG. 6 (d) is an example. 1 (3.3 mol% OA) is a diagram showing the external quantum efficiency (EQE) spectrum of a solar cell manufactured in Figure 6 (e) is a stabilized photoelectric photovoltaic cell prepared in Example 1 (3.3 mol% OA) It is a drawing showing the conversion efficiency,
7 is a thermal stability test result of the solar cell prepared in Comparative Example 1 and the solar cell prepared in Example 1 (Fig. 7 (a)), moisture stability test results (Fig. 7 (b)), light stability test results ( 7 (b)) A scanning electron microscope observation photograph observing the surface of the light absorbing layer before and after the thermal stability test in Comparative Example 1 and Example 1, and a schematic diagram and a scanning electron microscope observation photograph observing the surface of the light absorbing layer before and after electron beam irradiation. It is a diagram showing a schematic diagram and
Figure 8 measures the thermal stability of the solar cell prepared in Example 1, Comparative Example 1 (0mol% OA), Comparative Example 2 (3.3mol% BA) and Comparative Example 3 (3.3mol% PEA) 8 (a)) and the thermal stability of the solar cells manufactured in Examples 1 to 3 (FIG. 8 (b)).

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, a perovskite solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below, and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms to be used, those skilled in the art to which this invention pertains have the meanings commonly understood, and the subject matter of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be obscured are omitted.

본 발명에 있어, 페로브스카이트 태양전지는, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물(AMX3, A=1가의 유기 양이온 또는 Cs+, M=2가의 금속, X=할로겐, 이하, 페로브스카이트 화합물)을 광흡수체로 함유하는 태양전지를 의미한다.In the present invention, the perovskite solar cell is a perovskite organic metal halide (AMX 3 , A = monovalent organic cation or Cs + , M = divalent metal, X = halogen, hereinafter, Fe Means a solar cell containing a lobsky compound) as a light absorber.

본 발명에 따른 태양전지는 페로브스카이트 화합물 막을 광 흡수층으로 포함하며, 페로브스카이트 화합물 막은 다결정체 막으로, 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 그레인을 감싸는 입계층을 포함한다.The solar cell according to the present invention includes a perovskite compound film as a light absorbing layer, and the perovskite compound film is a polycrystalline film, which is located at the perovskite compound grain and grain boundary to obtain grain. Includes a wrapping grain boundary layer.

본 발명에서 입계층의 물질은 페로브스카이트 화합물 그레인과 화학적으로 결합함에 따라, 그레인과 그레인 사이의 공간(위치)에 존재하는 물질의 관점에서 본 발명을 상술하는 제1 양태, 그레인과의 결합 상태를 고려하고 전하중성화 조건등을 만족하는 화학적으로 독립된 물질 관점에서 본 발명을 상술하는 제3 양태를 포함한다. 또한, 본 발명은 제1 양태 및 제 3양태와 함께, 입계층을 구조적 관점, 나아가, 제조방법적 관점에서 상술하는 제2 양태를 포함한다.In the present invention, as the material of the grain boundary layer is chemically bonded to the perovskite compound grain, the first aspect of the present invention detailed in terms of the material present in the space (position) between the grain and the grain, bonding with the grain The third aspect of the present invention includes the third aspect of the present invention from the viewpoint of a chemically independent material that satisfies conditions and satisfies charge neutralization conditions and the like. In addition, the present invention includes the second aspect described above with respect to the first aspect and the third aspect, from the structural point of view and further from the manufacturing method point of view.

본 발명의 제1 양태에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 상기 그레인을 감싸고 C6 이상의 노말 알킬암모늄 이온을 포함하며 비-결정질인 입계층을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막;을 광흡수층으로 포함한다.The perovskite solar cell according to the first aspect of the present invention is located in the perovskite compound grain and grain boundary, which is an organometallic halide of the perovskite structure, and surrounds the grain and is C6 or higher. A perovskite compound film containing a normal alkylammonium ion and a non-crystalline grain boundary layer; and a light absorbing layer.

본 발명의 제 3양태에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속 할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 상기 그레인을 감싸는 알킬암모늄금속할라이드를 포함하며, Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함한다.The perovskite solar cell according to the third aspect of the present invention is located on the perovskite compound grain and grain boundary, which is an organometal halide of the perovskite structure, and is an alkyl surrounding the grain. It includes an ammonium metal halide, and includes a perovskite compound film having only a crystal structure by a three-dimensional perovskite compound grain in an X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays as a light absorbing layer.

본 발명의 제2 양태에 따른 태양전지는 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 상기 그레인을 감싸는 유기 단분자막을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함한다.The solar cell according to the second aspect of the present invention comprises a perovskite compound perovskite compound grain and a grain boundary layer located at a grain boundary and an organic monomolecular film surrounding the grain. The lobsky compound film is included as a light absorbing layer.

페로브스카이트 화합물 그레인과의 화학적 결합을 고려한 입계층의 물질 관점(제3양태), 물리적으로 그레인과 그레인 사이에 위치하는 입계층의 물질 관점(제1양태), 및 입계층의 구조적 관점(제3양태)은 모두 본 발명에 따른 태양전지에 포함되는 페로브스카이트 화합물 막을 주된 관점을 달리하여 상술한 것임에 따라, 아래의 상세한 설명에서 특별히 어느 한 양태(제1양태등)로 한정하며 어떠한 구성에 대해 기재되지 않는 한, 이하 제시되는 모든 내용은 제1, 제2 및 제3양태 각각에 모두 포함됨은 물론이다.The material viewpoint of the grain boundary layer considering the chemical bond with the perovskite compound grain (the third aspect), the material viewpoint of the grain boundary layer physically located between the grain and the grain (the first embodiment), and the structural viewpoint of the grain boundary layer ( All of the third aspect) are those described above with different main viewpoints of the perovskite compound membranes included in the solar cell according to the present invention, and are specifically limited to any one aspect (first aspect, etc.) in the detailed description below. Needless to say, unless otherwise stated, all of the contents presented below are included in each of the first, second, and third aspects.

일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 광흡수층으로 포함되는 페로브스카이트 화합물 막은 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 알킬암모늄금속할라이드를 포함하며, Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재할 수 있다. 이때, 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재한다 함은, 알킬암모늄금속할라이드 또는 알킬암모늄금속할라이드에서 유래된 알킬암모늄이온과 페로브스카이트 화합물간의 반응에 의해 3차원의 그레인을 이루는 페로브스카이트 화합물과 상이한 결정질, 구체예로 2차원 결정이 생성되지 않음을 의미하는 것이다. 즉, 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 광흡수층으로 포함되는 페로브스카이트 화합물 막은 그레인 바운더리에 2차원 결정을 포함한 결정질이 존재하지 않아, Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 2차원 구조에 의한 피이크(회절 피크)가 존재하지 않으며 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재할 수 있다. In the solar cell according to an embodiment, the perovskite compound film included as the light absorbing layer includes perovskite compound grain and grain boundary and includes an alkylammonium metal halide surrounding the grain. , In the X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays, only the crystal structure by the 3D perovskite compound grain may exist. At this time, the fact that only the crystal structure by the three-dimensional perovskite compound grain exists is a three-dimensional grain by reaction between an alkylammonium metal halide or an alkylammonium ion derived from an alkylammonium metal halide and a perovskite compound. It means that a crystalline different from the perovskite compound constituting the 2D crystal is not generated. That is, in the solar cell according to an embodiment, the perovskite compound film included as the light absorbing layer does not have crystallinity including two-dimensional crystals in the grain boundary, and is two-dimensional in an X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays. There are no peaks (diffraction peaks) due to the structure, and only a crystal structure by the three-dimensional perovskite compound grain may be present.

구체적으로, 페로브스카이트 화합물 막은 페로브스카이트 화합물 그레인 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 1차원(의) 알킬암모늄금속할라이드를 포함할 수 있다. 이때, 1차원(의) 알킬암모늄금속할라이드는 알킬암모늄금속할라이드가 단일층(monolayer)의 형태로 페로브스카이트 화합물 그레인(3차원 결정)을 감싸는 것을 의미할 수 있다. 즉, 1차원 알킬암모늄금속할라이드는 단일층의 알킬암모늄금속할라이드를 의미할 수 있다. Specifically, the perovskite compound film may include a perovskite compound grain and a one-dimensional () alkylalkyl metal halide located on a grain boundary and surrounding the grain. At this time, the one-dimensional (()) alkyl ammonium metal halide may mean that the alkyl ammonium metal halide wraps the perovskite compound grain (three-dimensional crystal) in the form of a monolayer. That is, the 1-dimensional alkyl ammonium metal halide may mean a single layer of alkyl ammonium metal halide.

일 실시예에 따른 태양전지는 3차원 입체(3D)인 페로브스카이트 화합물 결정(그레인)이 1차원 알킬암모늄금속할라이드에 의해 감싸인 구조를 가짐에 따라, 열, 광, 수분 및 산소를 포함하는 외부 환경에 대해 놀랍도록 향상된 안정성을 가질 수 있다. The solar cell according to an embodiment includes heat, light, moisture, and oxygen as the perovskite compound crystal (grain), which is a three-dimensional solid (3D), has a structure surrounded by a one-dimensional alkylammonium metal halide. It can have surprisingly improved stability against the external environment.

일 실시예에 따른 태양전지에서, 페로브스카이트 화합물 막은 3차원 구조(3D)를 가진 페로브스카이트 화합물 그레인(3차원 결정)이 1차원 알킬암모늄금속할라이드에 의해 감싸인 구조를 가지면서, 페로브스카이트 화합물 혹은 그레인 이외의 별도의 결정상을 함유하지 않는다. 즉, 페로브스카이트 화합물 막은 Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴상에서 2차원 구조에 의한 피이크는 없으며, 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재할 수 있다. 이는, 그레인 바운더리에 알킬암모늄금속할라이드가 위치하되, 알킬암모늄금속할라이드와 페로브스카이트 화합물간의 반응에 의해 계면에서 층상 페로브스카이트 구조(layered perovskite structure)와 같은 별도의 결정상이 형성되지 않음을 의미한다. 즉, 입계층은 별도의 결정상을 형성하지 않는 비-결정질이다. In the solar cell according to an embodiment, the perovskite compound film has a structure in which a perovskite compound grain (three-dimensional crystal) having a three-dimensional structure (3D) is wrapped by a one-dimensional alkylammonium metal halide, It does not contain a separate crystalline phase other than perovskite compounds or grains. That is, the perovskite compound film does not have a peak due to a two-dimensional structure on an X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays, and only a crystal structure by a three-dimensional perovskite compound grain may exist. This means that an alkylammonium metal halide is located in the grain boundary, but a separate crystal phase such as a layered perovskite structure is not formed at the interface by reaction between the alkylammonium metal halide and the perovskite compound. it means. That is, the grain boundary layer is non-crystalline, which does not form a separate crystal phase.

이러한 결정 구조적 특징에 의해, 페로브스카이트 화합물 막은, Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, 회절각 2θ 3.5 내지 12.0°의 범위에서 회절피크가 검출되지 않을 수 있다. 2θ 3.5 내지 12.0°의 범위는 층상 페로브스카이트 구조(layered perovskite structure)와 같은 별도의 결정상에 의한 회절 피크가 나타나는 2θ 범위이다.Due to these crystal structural characteristics, the perovskite compound film may not detect diffraction peaks in the range of diffraction angles 2θ 3.5 to 12.0 ° in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays. The range of 2θ 3.5 to 12.0 ° is a 2θ range in which diffraction peaks due to separate crystal phases such as a layered perovskite structure appear.

이를 달리 상술하면, 페로브스카이트 화합물 막은, Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, 2차원 구조에 의한 피이크는 없으며, 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인의 페로브스카이트 구조에 기인한 회절 피크 이외의 다른 피크가 존재하지 않을 수 있으며, 페로브스카이트 화합물 그레인(들)으로 이루어진 막의 X-선 회절 패턴과 실질적으로 동일한 회절 패턴을 가질 수 있다. 이때, 실질적으로 동일하다 함은 회절 패턴에서 피크 중심의 미약한 이동이나 피크 브로드닝(broadening)등을 감안하여야 함을 의미하는 것이다.Specifically, the perovskite compound film has no peak due to a two-dimensional structure in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays, and is attributed to the perovskite structure of the three-dimensional perovskite compound grain. A peak other than one diffraction peak may not be present, and may have a diffraction pattern substantially the same as the X-ray diffraction pattern of the film made of perovskite compound grain (s). At this time, substantially the same means that the weak shift of the peak center or the peak broadening should be considered in the diffraction pattern.

유리하게, 알킬암모늄금속할라이드의 알킬은 C6 이상의 노말 알킬일 수 있다. 즉, 유리한 예로, 알킬암모늄금속할라이드는 C6 이상의 노말 알킬암모늄금속할라이드일 수 있다. Advantageously, the alkyl of the alkylammonium metal halide may be C6 or higher normal alkyl. That is, in an advantageous example, the alkylammonium metal halide may be a C6 or higher normal alkylammonium metal halide.

C6 이상, 구체적으로 C6 내지 C12의 알킬암모늄금속할라이드는 페로브스카이트 화합물의 각 그레인 바운더리와 표면 결함에 위치하며 3차원적으로 페로브스카이트 화합물 그레인 각각을 감쌀 수 있으며, 페로브스카이트 화합물 그레인으로부터 유래하는 페로브스카이트 구조 이외의 별도의 결정상(일 예로, 층상 페로브스카이트 구조)을 형성하지 않고 그레인 각각을 감쌀 수 있다. C6 or more, specifically C6 to C12 alkyl ammonium metal halide is located on each grain boundary and surface defects of the perovskite compound and can wrap each perovskite compound grain in three dimensions, perovskite compound Each grain may be wrapped without forming a separate crystal phase (eg, a layered perovskite structure) other than the perovskite structure derived from the grain.

알킬암모늄금속할라이드가 별도의 결정상을 형성하지 않고 그레인 각각을 감싸는 경우 열, 광, 수분 및 산소 모두에 대한 안정성이 현저하게 향상될 수 있다. 또한, C6 이상의 노말 알킬이라는 긴 체인에 의해, 체인 간의 반 데르 발스 힘에 의한 강한 상호 작용이 발생하며, 암모늄 작용기(-NH3 +)와 페로브스카이트 무기 골격 사이의 수소 결합이 형성되고, 알킬 체인이 금속-할로겐 종결 표면에 부착됨으로써, 놀랍도록 우수한 열 및 광 안정성을 가질 수 있으며, 이와 함께, 결함 장소에서의 비 방사 재결합을 방지하고, 막 내 페로브스카이트 화합물 그레인들이 고도의 우선 배향성을 갖도록 야기하여, 그레인들이 1차원 알킬암모늄금속할라이드에 의해 캡핑된 상태임에도 불구하고 태양전지의 전지 효율이 크게 향상될 수 있다.When the alkyl ammonium metal halide wraps each grain without forming a separate crystal phase, stability to heat, light, moisture, and oxygen may be significantly improved. In addition, by a long chain of normal alkyl of C6 or more, strong interactions are caused by van der Waals forces between the chains, and a hydrogen bond between the ammonium functional group (-NH 3 + ) and the perovskite inorganic skeleton is formed, By attaching the alkyl chain to the metal-halogen termination surface, it can have surprisingly good thermal and light stability, together with preventing non-radiative recombination at the defect sites, and perovskite compound grains in the membrane are highly preferred. Caused to have an orientation, even if the grains are capped by a one-dimensional alkylammonium metal halide, the cell efficiency of the solar cell can be greatly improved.

알킬암모늄금속할라이드에 의해 페로브스카이트 화합물 그레인들이 감싸여 열 및 광에 대해 향상된 안정성을 가지며, 알킬암모늄금속할라이드에 의해 페로브스카이트 화합물 그레인들이 감싸인 상태에서도 원활한 광전류의 흐름이 담보될 수 있고, 보다 강한 우선 배향성을 가지며 조대한 그레인들 형성될 수 있도록, 알킬암모늄금속할라이드의 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬일 수 있으며, 보다 더 유리하게 C8 내지 C10의 노말 알킬일 수 있다. 이러한 C8 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 유리하게는 C8 내지 C10의 노말 알킬암모늄금속할라이드에 의해, 85℃의 열적 환경 및 432 시간 노출 시점에서 초기 효율 기준 85%이상의 효율이 유지되는 우수한 열적 안정성을 가질 수 있으며, 상온 AM1.5G의 연속 태양광(UV 포함) 조사시 75 시간 조사 시점에서 초기 효율 기준 70% 이상의 효율이 유지되는 우수한 광 안정성을 가질 수 있고, 65% 상대습도하 570시간 노출 시점에서 초기 효율 대비 85%이상의 효율이 유지되는 우수한 수분 안정성을 가질 수 있으며, 조대한 그레인 크기 및 강한 우선 배향성에 의해, 종래 순수한 페로브스카이트 그레인으로 이루어지는 태양전지 대비 18%이상 향상된 광전변환효율, 구체적으로 20% 이상의 광전변환효율을 가질 수 있다.The perovskite compound grains are wrapped with an alkylammonium metal halide to have improved stability against heat and light, and a smooth flow of photocurrent can be guaranteed even when the perovskite compound grains are wrapped with an alkylammonium metal halide. The alkyl of the alkylammonium metal halide may be C8 to C12 normal alkyl, and even more advantageously C8 to C10 normal alkyl, so as to have a stronger preferential orientation and to form coarse grains. Excellent thermal stability that maintains an efficiency of at least 85% based on the initial efficiency at a thermal environment of 85 ° C. and at a time point of exposure to 432 hours by the C8 to C12 normal alkylammonium metal halide, advantageously the C8 to C10 normal alkylammonium metal halide. In case of continuous sunlight (including UV) irradiation at room temperature AM1.5G, it can have excellent light stability that maintains an efficiency of 70% or higher based on the initial efficiency at the time of 75 hours irradiation, and exposes 570 hours under 65% relative humidity At the time point, it can have excellent moisture stability, which maintains an efficiency of 85% or more compared to the initial efficiency, and has improved photoelectric conversion efficiency by 18% or more compared to a solar cell made of a conventional pure perovskite grain by coarse grain size and strong priority orientation. , Specifically, may have a photoelectric conversion efficiency of 20% or more.

상술한 바와 같이, C6 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 유리하게는 C8 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 보다 유리하게는 C8 내지 C10의 노말 알킬암모늄금속할라이드는 광흡수층에 매우 강한 우선 배향성을 야기할 수 있다.As described above, the C6 to C12 normal alkylammonium metal halide, advantageously the C8 to C12 normal alkylammonium metal halide, and more advantageously the C8 to C10 normal alkylammonium metal halide has a very strong preferential orientation to the light absorbing layer. Can cause.

상세하게, C6 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 유리하게는 C8 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 보다 유리하게는 C8 내지 C10의 노말 알킬암모늄금속할라이드에 의해, 페로브스카이트 화합물 막은 하기 관계식 1, 구체적으로 관계식 1-1을 만족하는 우선 배향성을 가질 수 있다.In detail, the perovskite compound membrane is formed by a C6 to C12 normal alkylammonium metal halide, advantageously a C8 to C12 normal alkylammonium metal halide, and more advantageously a C8 to C10 normal alkylammonium metal halide. 1, specifically, may have a preferred orientation that satisfies relational expression 1-1.

(관계식 1)(Relationship 1)

I(110)/I0(110) ≥ 2I (110) / I 0 (110) ≥ 2

상기 관계식 1에서 I(110)은 페로브스카이트 화합물 막의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이며, I0(110)은 페로브스카이트 화합물 막과 동일한 페로브스카이트 화합물 그레인의 다결정으로 이루어진 기준 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이다. 이때, I(110)와 I0(110)이 측정되는 광흡수층(페로브스카이트 화합물 막)의 두께가 실질적으로 서로 동일할 수 있음은 물론이며, 액의 도포 및 건조라는 동일 방법 및 동일 공정 조건에서 제조될 수 있음은 물론이다. In the relational expression 1, I (110) is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the perovskite compound film, and I 0 (110) is the perovskite compound It is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of a reference light-absorbing layer made of polycrystals of the same perovskite compound grains as the film. At this time, the thickness of the light absorbing layer (perovskite compound film) in which I (110) and I 0 (110) are measured may be substantially the same, as well as the same method and the same process of coating and drying the liquid. Of course, it can be manufactured under conditions.

(관계식 1-1)(Relationship 1-1)

I(110)/I0(110) ≥ 2.7I (110) / I 0 (110) ≥ 2.7

관계식 1-1에서 I(110) 및 I0(110)은 관계식 1의 정의와 동일하다. In relation 1-1, I (110) and I 0 (110) are the same as the definition of relation 1.

다른 측면에서, C6 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 유리하게는 C8 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 보다 유리하게는 C8 내지 C10의 노말 알킬암모늄금속할라이드에 의해, 광흡수층은 산란 벡터 성분 qz를 y축으로, 산란 벡터 성분 qxy를 x축으로 한 산란 강도 분포인 모노크롬 X-선을 이용한 스침각 입사 광각 X-선 산란(GIWAXS; Grazing Incidence Wide Angle X-ray Scattering) 스펙트럼 상, (110) 면의 불균일한(불연속적인) 산란 강도를 가지며, qxy=0에서 가장 큰 산란 강도를 가질 수 있다. qxy=0에서 매우 큰 산란 강도를 가짐에 따라, 광흡수층에 함유된 페로브스카이트 화합물 그레인들의 대부분이 (110)면이 광흡수층의 표면과 평행하게 배열되는 배향성을 가짐을 의미하며, 이러한 (110)면의 배향성에 의해 태양전지 효율이 현저하게 향상될 수 있다. In another aspect, the C6 to C12 normal alkylammonium metal halide, advantageously a C8 to C12 normal alkylammonium metal halide, more advantageously a C8 to C10 normal alkylammonium metal halide, the light absorbing layer is a scattering vector component q Grazing Incidence Wide Angle X-ray Scattering (GIWAXS) spectrum using monochrome X-rays, which is a scattering intensity distribution with z as the y-axis and scattering vector component q xy as the x-axis, ( 110) It has a non-uniform (discontinuous) scattering intensity of the surface, and may have the largest scattering intensity at q xy = 0. As q xy = 0 has a very large scattering intensity, it means that most of the perovskite compound grains contained in the light absorbing layer have an orientation in which the (110) plane is arranged parallel to the surface of the light absorbing layer. The solar cell efficiency can be remarkably improved by the orientation of the (110) plane.

나아가, C6 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 유리하게는 C8 내지 C12의 노말 알킬암모늄금속할라이드, 보다 유리하게는 C8 내지 C10의 노말 알킬암모늄금속할라이드는, 매우 조대하고 우수한 결정성을 갖는 페로브스카이트 화합물 그레인의 형성을 가능하게 하여, 태양전지 효율을 보다 더 향상시킬 수 있다.Furthermore, the C6 to C12 normal alkylammonium metal halide, advantageously the C8 to C12 normal alkylammonium metal halide, and more advantageously the C8 to C10 normal alkylammonium metal halide, is a very coarse and excellent crystallinity perovskite. By enabling the formation of skyt compound grains, solar cell efficiency can be further improved.

페로브스카이트 화합물 막 내 페로브스카이트 화합물 그레인의 결정성은 X-선 회절 패턴에서 피크의 브로드닝을 이용하여 평가될 수 있다. 페로브스카이트 화합물 막은, 하기 관계식 2를 만족할 수 있으며, 실질적으로, 페로브스카이트 화합물 막의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, (110) 면에 의한 회절 피크의 FWHM(Full Width at Half Maximum)이 0.16° 이하, 보다 실질적으로 0.15° 이하일 수 있다.The crystallinity of the perovskite compound grains in the perovskite compound film can be evaluated using the broadening of the peaks in the X-ray diffraction pattern. The perovskite compound film may satisfy the following relational expression (2), and substantially, in the X-ray diffraction measurement using Cu-Kα ray of the perovskite compound film, FWHM (Full Width) of the diffraction peak by the (110) plane at Half Maximum) may be 0.16 ° or less, and more substantially 0.15 ° or less.

(관계식 2)(Relational formula 2)

FWHM(110)/FWHM0(110) x 100 ≤ 90FWHM (110) / FWHM 0 (110) x 100 ≤ 90

관계식 2에서 FWHM(110)은 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110) 면에 의한 회절 피크의 FWHM이며, FWHM0(110)은 광흡수층과 동일한 두께를 가지며 동일한 페로브스카이트 화합물 그레인의 다결정으로 이루어진 기준 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 FWHM이다.In relation 2, FWHM 110 is the FWHM of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the light absorbing layer, and FWHM 0 (110) has the same thickness as the light absorbing layer and has the same thickness. It is the FWHM of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα ray of the reference light-absorption layer made of polycrystalline of the grain of the Lobsky compound.

구체적으로, 상술한 관계식 2를 만족하는 고결정성과 함께, 페로브스카이트 화합물 막의 평균 그레인 사이즈는 200 내지 700nm, 보다 구체적으로, 300 내지 700nm일 수 있으며, 페로브스카이트 화합물 막 표면 기준 단위 면적 당 기공 면적의 비인 기공률이 0.05 이하, 구체적으로 0.01 이하인 치밀막일 수 있다. 이때, 평균 그레인 사이즈는 페로브스카이트 화합물 막의 표면을 주사전자현미경으로 관찰하여, 표면에 노출된 그레인들의 크기를 측정하여 산출된 평균 크기일 수 있으며, 기공률 또한 페로브스카이트 화합물 막의 표면을 주사전자현미경으로 관찰하여, 관찰하는 표면의 전체 면적에서 트리플 포인트등에 트랩(trap)된 기공(들)이 차지하는 면적의 비를 산출한 것일 수 있다.Specifically, with high crystallinity satisfying the above-mentioned relational expression 2, the average grain size of the perovskite compound film may be 200 to 700 nm, more specifically, 300 to 700 nm, and the unit area based on the surface of the perovskite compound film It may be a dense film having a porosity of 0.05 or less, specifically 0.01 or less, which is a ratio of the sugar pore area. At this time, the average grain size may be the average size calculated by measuring the size of the grains exposed on the surface by observing the surface of the perovskite compound film with a scanning electron microscope, and porosity is also scanned by the surface of the perovskite compound film Observing with an electron microscope, the ratio of the area occupied by the pore (s) trapped in a triple point or the like may be calculated from the total area of the surface to be observed.

유리하게, 페로브스카이트 화합물 막은 0.5 내지 5몰%의 알킬암모늄금속할라이드를 함유할 수 있다. 페로브스카이트 화합물 막이 0.5몰% 미만의 알킬암모늄금속할라이드를 함유하는 경우, 알킬암모늄금속할라이드에 의한 열 및 광 안정성 향상 효과, 우선 배향성 형성 효과가 발현되기 어려울 수 있으며, 5몰%를 초과하는 알킬암모늄금속할라이드를 함유하는 경우, 단일막으로 감싸는 구조가 형성되기 어려워, 페로브스카이트 화합물 그레인의 결정화도가 크게 감소하고 결정 성장이 매우 억제됨과 동시에 (110)면의 우선 배향성 또한 크게 감소하고 전하 재결합 라이프 타임 또한 현저하게 감소하여, 페로브스카이트 화합물 그레인으로 이루어진 기준 광흡수층이 구비된 태양전지보다 태양전지의 효율이 크게 감소할 수 있으며, 과도한 알킬암모늄금속할라이드에 의해 광 및 열 안정성을 저해될 수 있다. 이에, 광흡수층은 0.5 내지 5몰%, 보다 유리하게는 0.5 내지 4몰%, 보다 유리하게 0.1 내지 4몰%의 알킬암모늄금속할라이드를 함유하는 것이 좋다.Advantageously, the perovskite compound membrane may contain 0.5 to 5 mole percent alkylammonium metal halide. When the perovskite compound film contains less than 0.5 mol% of alkyl ammonium metal halide, the thermal and light stability improvement effect by the alkyl ammonium metal halide may be difficult to express, firstly, the orientation-forming effect may be exhibited, and it exceeds 5 mol%. In the case of containing an alkylammonium metal halide, the structure wrapped with a single film is difficult to form, the crystallinity of the perovskite compound grains is greatly reduced, crystal growth is very suppressed, and at the same time, the preferential orientation of the (110) plane is also greatly reduced and charge The recombination life time is also significantly reduced, so that the efficiency of a solar cell can be significantly reduced compared to a solar cell equipped with a reference light absorbing layer made of perovskite compound grains, and light and thermal stability are inhibited by excessive alkylammonium metal halide. Can be. Accordingly, the light absorbing layer preferably contains 0.5 to 5 mol%, more preferably 0.5 to 4 mol%, and more advantageously 0.1 to 4 mol% of an alkylammonium metal halide.

알킬암모늄금속할라이드의 금속은 2가의 금속 이온일 수 있으며, 구체적으로 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, 유리하게 그레인을 이루는 페로브스카이트 화합물의 금속과 동일할 수 있다. 또한, 알킬암모늄금속할라이드의 할로겐은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, 유리하게 그레인의 페로브스카이트 화합물의 할로겐과 동일할 수 있다. The metal of the alkyl ammonium metal halide may be a divalent metal ion, specifically Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Cr 2+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Ge 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ and Yb 2+ may be one or two or more, and may be advantageously the same as the metal of the perovskite compound forming a grain. Further, the halogen of the metal alkyl ammonium halide is I -, Br -, F - and Cl - can be alone or in combination of two or more selected from, can advantageously be equal to the perovskite compound in the grain halogen.

알킬암모늄금속할라이드가 그레인의 페로브스카이트 화합물과 동일한 금속 및 할로겐을 함유하는 경우, 알킬암모늄금속할라이드의 금속과 할로겐은 페로브스카이트 화합물 그레인의 종료 표면(terminated surface)을 형성하는 금속-할로겐에 대응할 수 있다. 즉, 그레인이 1차원 알킬암모늄금속할라이드에 감싸인 구조는, 그레인(페로브스카이트 화합물의 3차원 결정)이 금속-할로겐으로 터미네이션(termination)되며 터미네이션된 그레인(결정) 표면에 알킬암모늄 이온이 결합되며 그레인(페로브스카이트 화합물의 3차원 결정)을 감싸는 단일한 알킬암모늄 층을 형성하는 구조에 상응할 수 있다.When the alkyl ammonium metal halide contains the same metal and halogen as the grain perovskite compound, the metal and halogen of the alkyl ammonium metal halide form a metal-halogen forming the terminated surface of the perovskite compound grain. Can respond to. That is, the structure in which the grain is wrapped in a one-dimensional alkyl ammonium metal halide, the grain (three-dimensional crystal of the perovskite compound) is terminated with a metal-halogen (alkyl), and the alkyl ammonium ion is on the surface of the terminated grain (crystal). It may correspond to a structure that forms a single alkylammonium layer that binds and surrounds the grain (three-dimensional crystal of perovskite compound).

상술한 바와 같이, 알킬암모늄금속할라이드의 금속-할로겐이 페로브스카이트 화합물 결정(grain)의 금속-할로겐 무기 골격에 속하는 것으로 볼 수 있으며, 페로브스카이트 화합물 결정의 종료 표면인 금속-할로겐에 속하는 것으로 볼 수 있고, 페로브스카이트 화합물 결정과 페로브스카이트 화합물 결정 사이의 영역인 입계(grain boundary)에는 알킬암모늄 이온이 위치하는 것으로 볼 수 있다. As described above, it can be seen that the metal-halogen of the alkylammonium metal halide belongs to the metal-halogen inorganic skeleton of the grain of perovskite compound, and the metal-halogen which is the end surface of the perovskite compound crystal. It can be regarded as belonging, and it can be seen that an alkylammonium ion is located at a grain boundary, which is a region between the perovskite compound crystal and the perovskite compound crystal.

이에 따라, 유리한 일 예에 있어, 페로브스카이트 구조의 유기금속 할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 C6 이상의 노말알킬암모늄금속할라이드를 포함하며 Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재하는 페로브스카이트 화합물 막은, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인 및 입계에 위치하여 그레인을 감싸고 C6 이상의 노말 알킬암모늄 이온을 포함하며 비-결정질인 입계층을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막에 상응할 수 있다.Accordingly, in one advantageous example, the perovskite compound perovskite compound is a perovskite compound grain and a grain boundary located at a grain boundary, and the C6 or higher normal alkyl ammonium metal halide surrounding the grain A perovskite compound film containing only a crystal structure by a three-dimensional perovskite compound grain in an X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays, perovskite is an organometallic halide of perovskite structure It may correspond to a perovskite compound membrane that is located at a grain boundary and a grain boundary, surrounds the grain, contains a C6 or higher normal alkylammonium ion, and includes a non-crystalline grain boundary layer.

이때, 입계층의 노말 알킬암모늄 이온의 암모늄 기(-NH3 +)는 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 무기 골격에 결합, 구체적으로 화학 결합, 보다 구체적으로 수소 결합된 상태일 수 있다. 이를 달리 표현하면, 입계층의 노말 알킬암모늄 이온의 암모늄 기(-NH3 +)는 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 종료 표면에 결합, 구체적으로 화학 결합, 보다 구체적으로 수소 결합된 상태일 수 있다.At this time, the ammonium group (-NH 3 + ) of the normal alkylammonium ion of the grain boundary layer may be bound to the metal-halogen inorganic skeleton of the perovskite compound grain, specifically a chemical bond, more specifically a hydrogen bond. In other words, the ammonium group (-NH 3 + ) of the normal alkylammonium ion of the grain boundary layer is bound to the metal-halogen termination surface of the perovskite compound grain, specifically a chemical bond, more specifically a hydrogen bond. You can.

이를, 용액도포법을 이용한 페로브스카이트 화합물 막의 제조방법 측면에서 살피면, 용해된 페로브스카이트 화합물이 결정화(핵생성) 및 성장하고, 페로브스카이트 화합물 결정 표면이 알킬암모늄 이온에 의해 금속-할로겐으로 터미네이션되며 알킬암모늄이 터미네이션된 표면에 자기조립(self-assembled)되어, 알킬 체인이 페로브스카이트 화합물의 3차원 결정(그레인)을 감싸는 구조를 형성하는 것이다. 또한, 일 그레인(그레인 A)의 알킬 체인과 일 그레인(그레인 A)과 입계를 형성하는 다른 일 그레인(그레인 B)의 알킬 체인의 체인간 상호 작용에 의해 두 그레인 모두에서 유래한 알킬 체인이 체인간의 강한 상호작용에 의해 하나의 정렬된 단분자막(mono layer)을 형성하며 상술한 그레인들의 강한 우선 배향성을 야기할 수 있다.In view of this, in view of the method of manufacturing a perovskite compound membrane using a solution coating method, the dissolved perovskite compound crystallizes (nucleates) and grows, and the perovskite compound crystal surface is metal by alkylammonium ions. -It is terminated with halogen and self-assembled on the surface of the alkyl ammonium to form a structure in which the alkyl chain wraps the three-dimensional crystal (grain) of the perovskite compound. In addition, the chain of alkyl chains derived from both grains is caused by the interchain interaction of the alkyl chain of one grain (grain A) and the alkyl chain of another grain (grain B) forming a grain boundary with one grain (grain A). The strong interaction of the liver forms one aligned monolayer and may cause strong preferential orientation of the aforementioned grains.

즉, 페로브스카이트 화합물의 핵 생성 및 성장 과정에서 알킬암모늄 이온의 암모늄 기가 자발적으로 페로브스카이트 화합물 결정의 금속-할로겐 종료 표면에 결합하며 알킬암모늄 이온의 알킬 체인(chain)이 페로브스카이트 화합물 결정을 둘러싼 구조의 페로브스카이트 화합물 막이 형성될 수 있다. 이때, C6 이상의 노말 알킬 체인은 체인간의 반-데르 발스 힘에 의해 SAM(self-assembled monoyer)와 실질적으로 유사한 단분자 막 구조를 형성할 수 있다. 또한, C12 이하의 노말 알킬 체인은 강한 반-데르 발스 힘 및 적절한 체인 길이에 의해, 입계를 형성하는 두 그레인 각각에 알킬 체인의 단분자 막을 형성하는 것이 아닌, 입계를 형성하는 두 그레인에 속하는 알킬 체인(chain)들이 서로 간 상호 침투하며 체인간의 반-데르 발스 힘에 의해 단일한 분자막을 형성할 수 있다. That is, during the nucleation and growth of the perovskite compound, the ammonium group of the alkylammonium ion spontaneously binds to the metal-halogen termination surface of the perovskite compound crystal, and the alkyl chain of the alkylammonium ion is perovskite. A perovskite compound film having a structure surrounding the crystal of the compound may be formed. At this time, the normal alkyl chain of C6 or more may form a monomolecular membrane structure substantially similar to a self-assembled monoyer (SAM) by the anti-Dervals force between the chains. In addition, normal alkyl chains of C12 or lower, due to strong van der Waals force and proper chain length, do not form a monomolecular film of the alkyl chain in each of the two grains forming the grain boundary, but rather belong to the two grains forming the grain boundary. Chains penetrate each other and can form a single molecular film by the anti-Der Waals force between the chains.

이에 따라, 페로브스카이트 화합물 그레인 및 그레인 바운더리에 위치하며 그레인을 감싸는 1차원 알킬암모늄금속할라이드는 페로브스카이트 화합물 그레인에 자기조립된 알킬암모늄의 단분자 막으로 해석될 수 있다. Accordingly, the one-dimensional alkylammonium metal halide, which is located in the perovskite compound grain and grain boundary and surrounds the grain, can be interpreted as a monomolecular film of alkylammonium self-assembled in the perovskite compound grain.

이러한 구조적 측면에서, 유리한 일 예에 따른, 페로브스카이트 구조의 유기금속 할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 C6 이상의 노말알킬암모늄금속할라이드를 포함하며 Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재하는 페로브스카이트 화합물 막은, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 그레인을 감싸는 유기 단분자막을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막에 상응할 수 있다. 이때, 유기 단분자막의 분자는 알킬암모늄금속할라이드의 알킬암모늄 이온에 상응할 수 있다. 즉, 유기 단분자막의 분자는 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 무기 골격에 결합되는 -NH3 + 헤드 그룹(head group) 및 C6 이상의 알킬 체인을 갖는 알킬암모늄 이온일 수 있다.In this structural aspect, according to an advantageous example, the perovskite compound perovskite compound is a perovskite compound grain and grain boundary located on the grain boundary and the C6 or higher normal alkyl ammonium metal surrounding the grain A perovskite compound film containing a halide and having only a crystal structure by perovskite compound grains in an X-ray diffraction pattern using Cu Kα rays is perovskite, an organometal halide of perovskite structure. It may correspond to a perovskite compound film including an organic monomolecular film that is located at the grain and grain boundaries and surrounds the grain. At this time, the molecule of the organic monomolecular film may correspond to the alkylammonium ion of the alkylammonium metal halide. That is, the molecule of the organic monomolecular film may be an alkylammonium ion having a -NH 3 + head group and a C6 or higher alkyl chain bonded to the metal-halogen inorganic skeleton of the perovskite compound grain.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 광흡수체인 페로브스카이트 화합물은 화학식 1을 만족하는 유기금속할로겐화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광을 흡수하여 광전자와 광정공을 생성하는 광흡수체로 사용되는 것으로 알려진 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물이면 어떠한 물질이든 무방하다. In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the perovskite compound, which is a light absorber, may be an organometal halide that satisfies Formula 1, but is not limited thereto. Any material may be any organic metal halide having a perovskite structure known to be used as a light absorber to be produced.

(화학식 1)(Formula 1)

AMX3 AMX 3

화학식 1에서, A는 1가의 유기 양이온 또는 Cs+이며, M는 2가의 금속 이온이며, X는 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 2가의 금속 이온인 M의 예로, Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. A는 아미디니움계(amidinium group) 이온, 유기 암모늄 이온 또는 아미디니움계 이온과 유기 암모늄 이온일 수 있다. 유기 암모늄 이온은 (R1-NH3 +)(R1은 C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴)의 화학식 또는 (R2-C3H3N2 +-R3)(R2는 C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이며, R3은 수소 또는 C1-C24의 알킬)의 화학식을 만족할 수 있다. 비 한정적이며 구체적인 일 예로, R1은 C1-C24의 알킬, 좋게는 C1-C5 알킬, 보다 좋게는 메틸일 수 있다. R2는 C1-C24의 알킬일 수 있고 R3는 수소 또는 C1-C24의 알킬일 수 있으며, 좋게는 R2는 C1-C5 알킬일 수 있고 R3는 수소 또는 C1-C5 알킬일 수 있으며, 보다 좋게는 R2는 메틸일 수 있고 R3는 수소일 수 있다. In formula 1, A is a monovalent organic cation, or Cs +, M is a divalent metal ion, X is I -, Br -, F - and Cl - can be alone or in combination of two or more selected from the. Examples of the bivalent metal ion M, Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Cr 2+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Ge 2+ , Sn 2+ , Pb 1+ or 2 or more selected from 2+ and Yb 2+ , but are not limited thereto. A may be an amidinium group ion, an organic ammonium ion, or an amidinium group ion and an organic ammonium ion. The organic ammonium ion is of the formula (R 1 -NH 3 + ) (R 1 is C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl) or (R 2 -C 3 H 3 N 2 + - R 3 ) (R 2 is C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl, and R 3 is hydrogen or C1-C24 alkyl). In one non-limiting and specific example, R 1 may be C 1 -C 24 alkyl, preferably C 1 -C 5 alkyl, more preferably methyl. R 2 may be C1-C24 alkyl and R 3 may be hydrogen or C1-C24 alkyl, preferably R 2 may be C1-C5 alkyl and R 3 may be hydrogen or C1-C5 alkyl, More preferably R 2 can be methyl and R 3 can be hydrogen.

아미디니움계 이온은 하기 화학식 2를 만족할 수 있다.The amidinium-based ion may satisfy Formula 2 below.

(화학식 2)(Formula 2)

Figure 112018081247038-pat00001
Figure 112018081247038-pat00001

이때, 화학식 2에서 R4 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이다. 태양광의 흡수를 고려한, 비 한정적이며 구체적인 일 예로, R4 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 아미노 또는 C1-C24의 알킬, 구체적으로, 수소, 아미노 또는 C1-C5 알킬, 보다 구체적으로 수소, 아미노 또는 메틸일 수 있다. 보다 더 구체적으로 R4가 수소, 아미노 또는 메틸이고 R5 내지 R8가 수소일 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 아미디니움계 이온은 포름아미디니움(formamidinium, NH2CH=NH2 +) 이온, 아세트아미디니움(acetamidinium, NH2C(CH3)=NH2 +) 또는 구아미디니움(Guamidinium, NH2C(NH2)=NH2 +)을 들 수 있다. At this time, in the formula (2) R 4 to R 8 are independently of each other, hydrogen, C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl. Non-limiting and specific examples, taking into account the absorption of sunlight, R 4 to R 8 are independently of each other, hydrogen, amino or C1-C24 alkyl, specifically hydrogen, amino or C1-C5 alkyl, more specifically hydrogen, It can be amino or methyl. Even more specifically, R 4 may be hydrogen, amino or methyl and R 5 to R 8 may be hydrogen. As a specific and non-limiting example, the amidinium-based ion is formamidinium (NH 2 CH = NH 2 + ) ion, acetamidinium (NH 2 C (CH 3 ) = NH 2 + ) Or a guamidinium (Guamidinium, NH 2 C (NH 2 ) = NH 2 + ).

상술한 바와 같이, 유기금속할로겐화물의 1가의 유기이온(A)은 상술한 R1-NH3 + 또는 R2-C3H3N2 +-R3인 1가의 유기 암모늄 이온, 화학식을 기반으로 상술한 아미디니움계 이온, 또는 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온일 수 있다. As described above, the monovalent organic ion (A) of the organometal halide is a monovalent organic ammonium ion of R 1 -NH 3 + or R 2 -C 3 H 3 N 2 + -R 3 described above, based on the formula As described above, the amidinium-based ion, or the organic ammonium ion and the amidinium-based ion may be used.

1가의 유기이온이 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온을 모두 포함하는 경우, 유기할로겐화물은 A' 1-xAx(A는 상술한 1가의 유기 암모늄 이온이며, A'는 상술한 아미디니움계 이온이고, X는 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 할로겐 이온이며, x는 0<x<1인 실수, 좋게는 0.05≤x≤의0.3인 실수)화학식을 만족할 수 있다. 1가 유기 양이온의 총 몰수를 1로 하여, 0.7 내지 0.95의 아미디니움계 이온 및 0.3 내지 0.05의 유기암모늄 이온을 함유하는 경우, 매우 넓은 파장 대역의 광을 흡수할 수 있으면서도 보다 빠른 엑시톤(exciton)의 이동 및 분리, 보다 빠른 광전자 및 광정공의 이동이 가능하여 유리하다.When the monovalent organic ion contains both the organic ammonium ion and the amidinium-based ion, the organohalide is A ' 1-x A x (A is the monovalent organic ammonium ion described above, and A ' is the aforementioned amididi Needle umgye ion, x is I -, Br -, F - and Cl - is a halogen ion that is one or two or more selected from, x is a real number 0 <x <1, preferably from 0.3 mistake 0.05≤x≤) The formula can be satisfied. When the total number of moles of monovalent organic cations is 1, and contains amidinium ions of 0.7 to 0.95 and organoammonium ions of 0.3 to 0.05, it is possible to absorb light in a very wide wavelength band, but is faster exciton (exciton) ) Is advantageous because it enables the movement and separation, and the faster movement of photoelectrons and holes.

일 실시예에 따른 태양전지는, 제1전극; 상기 제1전극 상 위치하는 전자전달체; 및 상기 상기 전자전달체를 덮는 상술한 페로브스카이트 화합물 막을 포함하는 광흡수층; 상기 광흡수층 상 위치하는 정공전달체; 및 제2전극을 포함할 수 있다.A solar cell according to an embodiment includes a first electrode; An electron carrier positioned on the first electrode; And the above-described perovskite compound film covering the electron transporter. Light absorbing layer; A hole transporter located on the light absorbing layer; And a second electrode.

광흡수층의 페로브스카이트 화합물 막은 전자전달체를 덮은 층 형상일 수 있으며, 구체적으로, 전자전달체가 다공막등을 포함하는 다공 구조인 경우, 전자전달체의 열린 기공을 채우며 전자전달체를 덮은 층일 수 있다. 광흡수층의 두께는 100 내지 800nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The perovskite compound film of the light absorbing layer may be in the form of a layer covering the electron transporter. Specifically, in the case where the electron transporter is a porous structure including a porous film or the like, it may be a layer covering the electron transporter while filling the open pores of the electron transporter. . The thickness of the light absorbing layer may be 100 to 800 nm, but is not limited thereto.

전자전달체는 다공성 층(다공막)이거나 치밀층(치밀막) 또는 치밀층과 다공성 층이 적층된 적층체일 수 있다. 다공막은 금속산화물 입자들을 포함하는 다공막을 들 수 있다. 전자전달체가 금속산화물 다공막을 포함하는 경우, 다공막의 기공을 채우는 광흡수체가 직접적으로 전극에 접촉하는 것을 방지할 수 있도록 다공막의 하부에 금속산화물의 치밀막이 위치하는 것이 유리하다. 이때, 다공막의 금속산화물과 치밀막의 금속산화물은 동종 또는 이종의 물질일 수 있다. 전자전달체의 금속산화물은 통상의 양자점 기반 태양전지, 염료 감응형 태양전지 또는 페로브스카이트계 태양전지에서, 전자 전달을 위해 사용되는 금속산화물이면 무방하다. 구체적인 일 예로, 금속산화물은, 타이타늄 산화물, 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 텅스텐 산화물, 니오븀 산화물, 몰리브데넘 산화물, 마그네슘 산화물, 바륨 산화물, 지르코늄 산화물, 스트론튬 산화물, 란타늄 산화물, 바나듐 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물, 사마륨 산화물, 갈륨 산화물 및 스트론튬-타이타늄 산화물에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 들 수 있으며, 이들의 혼합물 또는 이들의 복합체(고용체를 포함함)를 들 수 있다. 금속산화물 다공막의 두께는 50nm 내지 10μm, 구체적으로는 50nm 내지 1000nm일 수 있다. 다공막인 경우 그 비표면적은 10 내지 100 m2/g일 수 있으며, 다공막의 금속산화물 입자의 평균 입경은 5 내지 500 nm일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 전자전달체가 금속산화물 다공막을 포함하는 경우, 다공막 하부에는 금속산화물의 치밀막이 더 구비될 수 있다. 금속산화물의 치밀막은 광흡수체와 전극간 접촉을 방지하는 역할을 함과 동시에 전자를 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 금속산화물의 치밀막의 두께는 실질적으로 10nm 이상, 보다 실질적으로 10nm 내지 100nm, 보다 더 실질적으로 50nm 내지 100nm일 수 있다.The electron transporting body may be a porous layer (porous membrane) or a dense layer (density membrane) or a laminate in which a dense layer and a porous layer are stacked. The porous membrane may be a porous membrane including metal oxide particles. When the electron transporting body includes a porous metal oxide film, it is advantageous to place a dense metal oxide film on the lower portion of the porous film to prevent the light absorber filling the pores of the porous film from directly contacting the electrode. At this time, the metal oxide of the porous membrane and the metal oxide of the dense membrane may be the same or different materials. The metal oxide of the electron transporting body may be any metal oxide used for electron transfer in a conventional quantum dot-based solar cell, dye-sensitized solar cell, or perovskite-based solar cell. As a specific example, the metal oxide is titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, tungsten oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, magnesium oxide, barium oxide, zirconium oxide, strontium oxide, lanthanum oxide, vanadium oxide, aluminum Oxides, yttrium oxides, scandium oxides, samarium oxides, gallium oxides and strontium-titanium oxides, and mixtures thereof or mixtures thereof (including solids). The thickness of the porous metal oxide film may be 50 nm to 10 μm, specifically 50 nm to 1000 nm. In the case of the porous membrane, the specific surface area may be 10 to 100 m 2 / g, and the average particle diameter of the metal oxide particles of the porous membrane may be 5 to 500 nm, but is not limited thereto. As described above, when the electron transporting body includes a porous metal oxide film, a dense metal oxide film may be further provided under the porous film. The dense film of the metal oxide serves to prevent contact between the light absorber and the electrode, and at the same time, it can serve to transfer electrons. The thickness of the dense film of the metal oxide may be substantially 10 nm or more, more substantially 10 nm to 100 nm, and even more substantially 50 nm to 100 nm.

전자전달체의 하부에는 제1전극이 위치할 수 있다. 이때, 제1전극은 지지체인 기판 상 위치할 수 있음은 물론이다. 제1기판은 딱딱한 기판 또는 플렉시블 기판일 수 있다. 구체적인 일 예로, 제1기판은 유리 기판을 포함하는 딱딱한(rigid) 기판 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN): 폴리이미드(PI); 폴리카보네이트(PC); 폴리프로필렌(PP); 트리아세틸셀룰로오스(TAC); 폴리에테르술폰(PES) 등을 포함하는 유연한(flexible) 기판일 수 있다. 그러나, 본 발명이 기판의 종류에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. A first electrode may be positioned under the electron transport body. In this case, it is needless to say that the first electrode may be located on the substrate as a support. The first substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate. As a specific example, the first substrate may include a rigid substrate including a glass substrate or polyethylene terephthalate (PET); Polyethylene naphthalate (PEN): polyimide (PI); Polycarbonate (PC); Polypropylene (PP); Triacetyl cellulose (TAC); It may be a flexible (flexible) substrate including a polyether sulfone (PES). However, it goes without saying that the present invention cannot be limited by the type of substrate.

제1전극은 전자전달체와 오믹 접합되는 전도성 전극이면 무방하며, 태양전지에서 전면전극 또는 후면전극의 전극물질로 통상적으로 사용되는 물질이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제1전극이 후면전극의 전극물질인 경우, 제1전극은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 탄소, 황화코발트, 황화구리, 산화니켈 및 이들의 복합물에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 제1전극이 투명전극일 경우, 제1전극은 불소 함유 산화주석(FTO; Fouorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide), ZnO, CNT(카본 나노튜브), 그래핀(Graphene)등과 같은 무기계 전도성 전극일 수 있으며, PEDOT:PSS와 같은 유기계 전도성 전극일 수 있다. The first electrode may be any conductive electrode that is ohmic-bonded with the electron transporting body, and may be used as long as it is a material commonly used as an electrode material for a front electrode or a back electrode in a solar cell. In one non-limiting example, when the first electrode is an electrode material of the back electrode, the first electrode is one of gold, silver, platinum, palladium, copper, aluminum, carbon, cobalt sulfide, copper sulfide, nickel oxide, and combinations thereof. It may be a material selected above. In a non-limiting example, when the first electrode is a transparent electrode, the first electrode is a fluorine-containing tin oxide (FTO), an indium-doped tin oxide (ITO), ZnO, CNT (carbon Nanotubes), graphene (Graphene), or the like, or inorganic conductive electrodes, such as PEDOT: PSS, or organic conductive electrodes.

정공전달체는 유기 정공전달체, 무기 정공전달체 또는 이들의 적층체일 수 있으며, 구체예로, 용액 공정으로 제조 가능하며, 정공 이동 특성이 우수한 유기 정공전달체일 수 있다. The hole transporter may be an organic hole transporter, an inorganic hole transporter, or a laminate thereof, and in particular, it may be manufactured by a solution process, and may be an organic hole transporter having excellent hole transport properties.

유기 정공 전달체는 유기 정공전달물질, 구체적으로 단분자 내지 고분자 유기 정공전달물질(정공전도성 유기물)을 포함할 수 있다. 유기 정공전달물질은 무기 반도체 양자점을 염료로 사용하는 통상의 무기 반도체 기반 태양전지 또는 페로브스카이트계 태양전지에서 사용되는 유기 정공전달물질이면 사용 가능하다. The organic hole transporter may include an organic hole transport material, specifically, a single molecule to a polymer organic hole transport material (hole conducting organic material). The organic hole transport material may be used as long as it is an organic hole transport material used in a conventional inorganic semiconductor-based solar cell or perovskite-based solar cell using an inorganic semiconductor quantum dot as a dye.

유기 정공전달물질의 비 한정적인 일 예로, 펜타센(pentacene), 쿠마린 6(coumarin 6, 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin), ZnPC(zinc phthalocyanine), CuPC(copper phthalocyanine), TiOPC(titanium oxide phthalocyanine), Spiro-MeOTAD(2,2,2',7,7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenyl amine)-9,9,9'-spirobi fluorene), F16CuPC(copper(II) 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H,31H-phthalocyanine), SubPc(boron subphthalocyanine chloride), N3(cis-di(thiocyanato)-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid)-ruthenium(II)),P3HT(poly[3-hexylthiophene]), MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3',7'- dimethyloctyloxyl)]-1,4-phenylene vinylene), MEH-PPV(poly[2-methoxy -5-(2''-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene]), P3OT(poly(3-octyl thiophene)), POT( poly(octyl thiophene)), P3DT(poly(3-decyl thiophene)), P3DDT(poly(3-dodecyl thiophene), PPV(poly(p-phenylene vinylene)), TFB(poly(9,9'-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenyl amine), Polyaniline, Spiro-MeOTAD ([2,22′,7,77′-tetrkis (N,N-di-p-methoxyphenyl amine)-9,9,9′-spirobi fluorine]), PCPDTBT(Poly[2,1,3-benzothiadiazole- 4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl-4H- cyclopenta [2,1-b:3,4-b']dithiophene-2,6-diyl]], Si-PCPDTBT(poly[(4,4′-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole)-2,6-diyl-alt-(2,1,3-benzothiadiazole)-4,7-diyl]), PBDTTPD(poly((4,8-diethylhexyloxyl) benzo([1,2-b:4,5-b']dithiophene)-2,6-diyl)-alt-((5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)-1,3-diyl)), PFDTBT(poly[2,7-(9-(2-ethylhexyl)-9-hexyl-fluorene)-alt-5,5-(4', 7, -di-2-thienyl-2',1', 3'-benzothiadiazole)]), PFO-DBT(poly[2,7-.9,9-(dioctyl-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-.thienyl-2', 1', 3'-benzothiadiazole)]), PSiFDTBT(poly[(2,7-dioctylsilafluorene)-2,7-diyl-alt-(4,7-bis(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole)-5,5′-diyl]), PSBTBT(poly[(4,4′-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole)-2,6-diyl-alt-(2,1,3-benzothiadiazole)-4,7-diyl]), PCDTBT(Poly [[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl -2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]), PFB(poly(9,9′-dioctylfluorene-co-bis(N,N′-(4,butylphenyl))bis(N,N′-phenyl-1,4-phenylene)diamine), F8BT(poly(9,9′-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole), PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)), PTAA (poly(triarylamine)), Poly(4-butylphenyl-diphenyl-amine) 및 이들의 공중합체에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 들 수 있다. 비 한정적이며 구체적인 일 예로, 정공전달체는 유기 정공전달물질의 막일 수 있으며, 막의 두께는 10 nm 내지 500 nm일 수 있다. 통상적으로, 유기물 기반 정공전달체는 전도도 향상과 같은 특성 향상을 위해 TBP(tertiary butyl pyridine), LiTFSI(Lithium Bis(Trifluoro methanesulfonyl)Imide) 및 Tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)pyridine)cobalt(III)등과 같은 첨가제를 함유할 수 있다. Non-limiting examples of organic hole transport materials, pentacene, coumarin 6, 3- (2-benzothiazolyl) -7- (diethylamino) coumarin), ZnPC (zinc phthalocyanine), CuPC (copper phthalocyanine) , TiOPC (titanium oxide phthalocyanine), Spiro-MeOTAD (2,2,2 ', 7,7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenyl amine) -9,9,9'-spirobi fluorene) , F16CuPC (copper (II) 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H-phthalocyanine), SubPc ( boron subphthalocyanine chloride), N3 (cis-di (thiocyanato) -bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid) -ruthenium (II)), P3HT (poly [3-hexylthiophene]), MDMO- PPV (poly [2-methoxy-5- (3 ', 7'-dimethyloctyloxyl)]-1,4-phenylene vinylene), MEH-PPV (poly [2-methoxy-5- (2' '-ethylhexyloxy) -p -phenylene vinylene]), P3OT (poly (3-octyl thiophene)), POT (poly (octyl thiophene)), P3DT (poly (3-decyl thiophene)), P3DDT (poly (3-dodecyl thiophene), PPV (poly (p-phenylene vinylene)), TFB (poly (9,9'-dioctylfluorene-co-N- (4-butylphenyl) diphenyl amine), Polyaniline, Spiro-MeOTAD ([2,22 ' , 7,77′-tetrkis (N, N-di-p-methoxyphenyl amine) -9,9,9′-spirobi fluorine]), PCPDTBT (Poly [2,1,3-benzothiadiazole- 4,7-diyl [ 4,4-bis (2-ethylhexyl-4H-cyclopenta [2,1-b: 3,4-b '] dithiophene-2,6-diyl]], Si-PCPDTBT (poly [(4,4′-bis (2-ethylhexyl) dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] silole) -2,6-diyl-alt- (2,1,3-benzothiadiazole) -4,7-diyl]), PBDTTPD (poly ((4,8-diethylhexyloxyl) benzo ([1,2-b: 4,5-b '] dithiophene) -2,6-diyl) -alt-((5-octylthieno [3,4-c ] pyrrole-4,6-dione) -1,3-diyl)), PFDTBT (poly [2,7- (9- (2-ethylhexyl) -9-hexyl-fluorene) -alt-5,5- (4 ', 7, -di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)]), PFO-DBT (poly [2,7-.9,9- (dioctyl-fluorene) -alt-5, 5- (4 ', 7'-di-2-.thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)]), PSiFDTBT (poly [(2,7-dioctylsilafluorene) -2,7-diyl-alt- (4,7-bis (2-thienyl) -2,1,3-benzothiadiazole) -5,5′-diyl]), PSBTBT (poly [(4,4′-bis (2-ethylhexyl) dithieno [3, 2-b: 2 ′, 3′-d] silole) -2,6-diyl-alt- (2,1,3-benzothiadiazole) -4,7-diyl]), PCDTBT (Poly [[9- (1 -octylnonyl) -9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl -2,1,3-benzothiadia zole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]), PFB (poly (9,9′-dioctylfluorene-co-bis (N, N ′-(4, butylphenyl))) bis (N, N′-phenyl -1,4-phenylene) diamine), F8BT (poly (9,9′-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole), PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT: PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonate)), PTAA (poly (triarylamine)), poly (4-butylphenyl-diphenyl-amine), and one or more materials selected from these copolymers. As a non-limiting and specific example, the hole transporter may be a film of an organic hole transporting material, and the thickness of the film may be 10 nm to 500 nm. Typically, the organic material-based hole transporter has tertiary butyl pyridine (BPB), lithium bis (trifluoro methanesulfonyl) imide), and tris (2- (1H-pyrazol-1-yl) pyridine) cobalt to improve properties such as conductivity improvement. (III) and the like.

태양전지는 정공전달체 상부에 위치하는 제2전극을 더 포함할 수 있으며, 제2전극이 제1전극의 대향전극임은 물론이다. 제2전극은 정공전달체와 오믹 접합되는 전도성 전극이면 무방하며, 태양전지에서 전면전극 또는 후면전극의 전극물질로 통상적으로 사용되는 물질이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제2전극이 후면전극의 전극물질인 경우, 제2전극은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 탄소, 황화코발트, 황화구리, 산화니켈 및 이들의 복합물에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 제2전극이 투명전극일 경우, 제2전극은 불소 함유 산화주석(FTO; Fouorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide), ZnO, CNT(카본 나노튜브), 그래핀(Graphene)과 같은 무기계 전도성 전극일 수 있으며, PEDOT:PSS와 같은 유기계 전도성 전극일 수 있다. The solar cell may further include a second electrode positioned on the hole transporter, and the second electrode is a counter electrode of the first electrode. The second electrode may be any conductive electrode that is ohmic-bonded with the hole transporter, and may be used as long as it is a material commonly used as an electrode material for a front electrode or a back electrode in a solar cell. As a non-limiting example, when the second electrode is an electrode material of the back electrode, the second electrode is one of gold, silver, platinum, palladium, copper, aluminum, carbon, cobalt sulfide, copper sulfide, nickel oxide, and combinations thereof. It may be a material selected above. In a non-limiting example, when the second electrode is a transparent electrode, the second electrode is fluorine-containing tin oxide (FTO), indium-doped tin oxide (ITO), ZnO, CNT (carbon Nanotube), graphene (Graphene), or an inorganic conductive electrode, and may be an organic conductive electrode such as PEDOT: PSS.

본 발명은 상술한 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 포함한다. 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 상술함에 있어, 페로브스카이트 화합물 막의 물질, 페로브스카이트 화합물 막의 결정성, 페로브스카이트 화합물 막의 배향성, 페로브스카이트 화합물 막의 구조, 전자전달체와 정공전달체의 물질 및 구조, 제1전극 및 제2전극의 물질등은 페로브스카이트 태양전지에서 상술한 바와 유사 내지 동일하다. 이에 따라, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법은 앞서 상술한 페로브스카이트 태양전지에 기재된 모든 내용을 포함한다.The present invention includes a method of manufacturing the above-described perovskite solar cell. In detailing the manufacturing method of the perovskite solar cell, the material of the perovskite compound film, the crystallinity of the perovskite compound film, the orientation of the perovskite compound film, the structure of the perovskite compound film, the electron transporter and The material and structure of the hole carrier, the materials of the first electrode and the second electrode, etc. are similar or the same as described above in the perovskite solar cell. Accordingly, the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present invention includes all the contents described in the perovskite solar cell described above.

본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법은 a) 제1전극 상 전자전달체를 형성하는 단계; b) 상기 전자전달체 상 C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드; 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물을 구성하는 1가 유기 이온의 할로겐화물인 유기할라이드; 및 2가 금속 할라이드를 함유하는 액(이하, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액)을 도포하여 광흡수층을 형성하는 단계; 및 c) 상기 광흡수층 상 정공전달체 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함한다. A method of manufacturing a perovskite solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) forming an electron carrier on a first electrode; b) C6 or higher normal alkylammonium halide on the electron transporter; An organic halide which is a halide of a monovalent organic ion constituting an organometal halide having a perovskite structure; And forming a light absorbing layer by applying a liquid containing a divalent metal halide (hereinafter, an organic capping agent-perovskite solution); And c) sequentially forming a hole transporter and a second electrode on the light absorbing layer.

유기캡핑제-페로브스카이트 용액이 알킬암모늄 할라이드, 유기 할라이드 및 금속 할라이드를 함유함은, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액이 알킬암모늄금속할라이드 및 페로브스카이트 화합물을 함유하는 것으로도 해석될 수 있다. 이는 알킬암모늄금속할라이드가 용해된 상태는 알킬암모늄할라이드 및 금속할라이드가 용해된 상태에 상응하며, 페로브스카이트 화합물이 용해된 상태는 유기할라이드 및 금속할라이드가 용해된 상태에 상응하기 때문이다.The organic capping agent-perovskite solution contains an alkylammonium halide, an organic halide, and a metal halide. It is also interpreted that the organic capping agent-perovskite solution contains an alkylammonium metal halide and a perovskite compound. Can be. This is because the state in which the alkyl ammonium metal halide is dissolved corresponds to the state in which the alkyl ammonium halide and metal halide are dissolved, and the state in which the perovskite compound is dissolved corresponds to the state in which the organic halide and metal halide are dissolved.

또한, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액이 알킬암모늄 할라이드, 유기 할라이드 및 금속 할라이드를 함유함은, 알킬암모늄 이온 소스 및 페로브스카이트 화합물을 함유하는 것으로도 해석될 수 있으며, 이와 달리, 유기 단분자 소스 및 페로브스카이트 화합물을 함유하는 것으로도 해석될 수 있다.Further, that the organic capping agent-perovskite solution contains an alkylammonium halide, an organic halide, and a metal halide can also be interpreted as containing an alkylammonium ion source and a perovskite compound. Alternatively, the organic It can also be interpreted as containing a monomolecular source and a perovskite compound.

알킬암모늄 할라이드는 C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드일 수 있으며, 좋게는 C6 내지 C12의 노말 알킬암모늄 할라이드, 보다 좋게는 C8 내지 C12의 노말 알킬암모늄 할라이드, 보다 더 좋게는 C8 내지 C10의 노말 알킬암모늄 할라이드일 수 있다.The alkylammonium halide may be a C6 or higher normal alkylammonium halide, preferably a C6 to C12 normal alkylammonium halide, more preferably a C8 to C12 normal alkylammonium halide, and even more preferably a C8 to C10 normal alkylammonium halide. You can.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 별도의 추가 공정이나 고도로 제어된 공정 조건이 요구되지 않으며, 종래 확립된 용액 도포법을 그대로 이용하되, 단지 종래 페로브스카이트 화합물이 용해된 용액 대신, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 사용하는 것만으로 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 그레인을 감싸는 1차원 알킬암모늄금속할라이드를 포함하는 광흡수층, 또는 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 상기 그레인을 감싸는 유기 단분자막을 포함하는 광흡수층, 또는 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 상기 그레인을 감싸고 C6 이상의 노말 알킬암모늄 이온을 포함하며 비-결정질인 입계층을 포함하는 광흡수층을 제조할 수 있다.As described above, the manufacturing method according to the present invention does not require a separate additional process or highly controlled process conditions, and uses a conventionally established solution application method as it is, but instead of a solution in which a conventional perovskite compound is dissolved. , An organic capping agent-a light-absorbing layer comprising a one-dimensional alkylammonium metal halide which is located on the grain and grain boundary of the perovskite compound only by using the perovskite solution, or Perovskite compound grain (grain) and the grain boundary (grain boundary) located in the light absorbing layer including an organic monomolecular film surrounding the grain, or perovskite compound grain (grain) and located in the grain boundary (grain) A light absorbing layer including a grain boundary layer that is non-crystalline and contains a normal alkylammonium ion having a C6 or higher covering the grains may be prepared. You can.

유기캡핑제-페로브스카이트 용액내 알킬암모늄 할라이드의 함량에 의해 페로브스카이트 그레인을 감싸는 알킬암모늄금속할라이드 함량이 제어될 수 있다. 이에, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액에서 금속 할라이드의 몰수 : 알킬암모늄 할라이드의 몰수의 비는 100 : 0.5 내지 5, 좋게는 0.5 내지 4, 보다 좋게는 1 내지 4일 수 있다. 이에 의해, 알킬암모늄금속할라이드를 0.5 내지 5몰%, 좋게는 0.5 내지 4몰%, 보다 좋게는 1 내지 4몰% 함유하는 광흡수층, 달리 표현하면, 유기 단분자를 0.5 내지 5몰%, 좋게는 0.5 내지 4몰%, 보다 좋게는 1 내지 4몰% 함유하는 광흡수층, 또 달리 표현하면 알킬암모늄 이온을 0.5 내지 5몰%, 좋게는 0.5 내지 4몰%, 보다 좋게는 1 내지 4몰% 함유하는 광흡수층이 제조될 수 있다. The content of the alkyl ammonium metal halide surrounding the perovskite grain can be controlled by the content of the alkyl ammonium halide in the organic capping agent-perovskite solution. Accordingly, the ratio of the number of moles of the metal halide to the number of moles of the alkylammonium halide in the organic capping agent-perovskite solution may be 100: 0.5 to 5, preferably 0.5 to 4, and more preferably 1 to 4. Thereby, the light absorbing layer containing 0.5 to 5 mol% of alkyl ammonium metal halide, preferably 0.5 to 4 mol%, more preferably 1 to 4 mol%, in other words, 0.5 to 5 mol% of organic single molecule, preferably Is a light absorbing layer containing 0.5 to 4 mol%, more preferably 1 to 4 mol%, or in other words, 0.5 to 5 mol%, preferably 0.5 to 4 mol%, more preferably 1 to 4 mol% of alkylammonium ions. A light absorbing layer containing can be prepared.

또한, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액은, 적어도, 용액 내 금속 할라이드의 몰수에서 알킬암모늄 할라이드의 몰수를 뺀 몰수의 금속 할라이드와 결합하여 페로브스카이트 화합물을 형성할 수 있는 몰수의 유기 할라이드를 함유할 수 있다. 즉, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액은 적어도 금속 할라이드의 몰수인 M1에서 알킬암모늄 할라이드의 몰수인 M2를 뺀 M1-M2의 몰수의 유기 할라이드를 함유할 수 있다. 실질적인 일 예로, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액에서 금속 할라이드의 몰수 : 알킬 암모늄 할라이드의 몰수 : 유기 할라이드의 몰수의 비는 100 : 0.5 내지 5 : 95 내지 99.5일 수 있다.In addition, the organic capping agent-perovskite solution, at least, a mole number of organic halides capable of forming a perovskite compound by combining with a mole number of metal halides minus the number of moles of the alkyl ammonium halide minus the number of moles of metal halide in the solution. It may contain. That is, the organic capping agent-perovskite solution may contain at least M1-M2 moles of organic halides minus M2, which is moles of alkyl ammonium halide, from M1 which is the moles of metal halide. As a practical example, the ratio of the number of moles of the metal halide to the number of moles of the alkyl ammonium halide: the number of moles of the organic halide in the organic capping agent-perovskite solution may be 100: 0.5 to 5:95 to 99.5.

전자전달체 형성 단계(a) 단계)는 제1전극 상, 금속산화물 치밀막, 금속산화물 다공막 또는 금속산화물 치밀막상 금속산화물 다공막이 적층된 적층체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속산화물 치밀막은 물리적 증착 또는 화학적 증착 등의 증착 공정을 통해 금속산화물의 치밀성 막을 형성하여 제조될 수 있으며, 금속산화물 다공막은 금속산화물 입자를 함유한 슬러리를 도포하고, 도포된 슬러리층을 건조 및 열처리하여 제조될 수 있다. 슬러리의 도포는 스크린 프린팅(screen printing), 스핀코팅 (spin coating), 바-코팅(bar coating), 그라비아-코팅(gravure coating), 블레이드 코팅(blade coating) 및 롤-코팅(roll coating) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속산화물 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 500 ㎚일 수 있으며, 열처리는 공기 중에서 200 내지 600 ℃로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속산화물 다공막 형성시, 도포된 슬러리가 건조된 후 열처리되어 제조되는 금속산화물 다공막의 두께는 예를 들어, 50 ㎚ 내지 10 ㎛, 보다 좋게는 50 ㎚ 내지 5 ㎛, 보다 더 좋게는 50 ㎚ 내지 1 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속산화물 치밀막상 금속산화물 다공막이 적층된 적층체는 금속산화물 치밀막을 형성한 후, 금속산화물 치밀막 상 금속산화물 다공막을 형성함으로써 제조될 수 있으며, 금속산화물 치밀막의 제조방법 및 금속산화물 다공막의 제조방법은 상술한 바와 동일 내지 유사하다. The step (a) of forming the electron transporting body may include forming a stacked body on which a metal oxide porous film is stacked on a first electrode, a dense metal oxide film, a porous metal oxide film, or a dense metal oxide film. Specifically, the metal oxide dense film may be manufactured by forming a dense film of metal oxide through a deposition process such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition, and the porous metal oxide membrane is coated with a slurry containing metal oxide particles, and the applied slurry layer It can be prepared by drying and heat treatment. The slurry can be selected from screen printing, spin coating, bar coating, gravure coating, blade coating, and roll coating. It can be performed by any one or more methods, but is not limited thereto. The average particle size of the metal oxide particles may be 5 to 500 nm, and the heat treatment may be performed in air at 200 to 600 ° C, but is not limited thereto. When forming the metal oxide porous film, the thickness of the metal oxide porous film produced by drying the coated slurry after being dried is, for example, 50 nm to 10 μm, more preferably 50 nm to 5 μm, even more preferably 50 nm It may be from 1 μm, but is not limited thereto. A laminate in which a metal oxide porous film-like metal oxide porous film is stacked can be produced by forming a metal oxide dense film and then forming a metal oxide porous film on a metal oxide dense film, a method of manufacturing a metal oxide dense film and a metal oxide porous film. The manufacturing method is the same or similar to that described above.

b) 단계의 유기캡핑제-페로브스카이트 용액은, b1) 알킬암모늄 할라이드, 유기할라이드 및 금속 할라이드를 제1용매에 투입하고 가열하여 알킬암모늄금속할라이드로 개질된 페로브스카이트 분말을 수득하는 단계; 및 알킬암모늄금속할라이드로 개질된 페로브스카이트 분말을 제2용매에 용해시켜 유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때, b1) 단계에서 알킬암모늄 할라이드, 유기할라이드 및 금속 할라이드는 앞서 유기캡핑제-페로브스카이트 용액에서 상술한 몰비를 만족할 수 있음은 물론이다. The organic capping agent-perovskite solution of step b), b1) the alkylammonium halide, the organic halide and the metal halide are added to the first solvent and heated to obtain a perovskite powder modified with an alkylammonium metal halide. step; And dissolving the perovskite powder modified with an alkylammonium metal halide in a second solvent to prepare an organic capping agent-perovskite solution. At this time, the alkylammonium halide, the organic halide, and the metal halide in step b1) may satisfy the above-described molar ratio in the organic capping agent-perovskite solution.

구체적으로, b1) 단계는 제1용매에 알킬암모늄금속할라이드의 화학양론비를 만족하는 알킬암모늄할라이드 및 금속할라이드와, 페로브스카이트 화합물의 화학양론비를 만족하는 유기할라이드(ex. AX(화학식 1에서 규정된 A와 X)) 및 금속할라이드(MX2(화학식 1에서 규정된 M과 X))를 투입하는 것일 수 있다.Specifically, in step b1), the alkyl ammonium halide and the metal halide satisfying the stoichiometric ratio of the alkylammonium metal halide in the first solvent, and the organic halide satisfying the stoichiometric ratio of the perovskite compound (ex. AX (chemical formula) A and X specified in 1)) and metal halide (MX 2 (M and X defined in Chemical Formula 1)) may be added.

또한, 앞서, 태양전지에서 상술한 바와 같이, 알킬암모늄금속할라이드의 금속과 할로겐이 페로브스카이트의 금속 및 할로겐과 동일한 경우, b1) 단계에서 수득되는 알킬암모늄금속할라이드로 개질된 페로브스카이트 분말은 알킬암모늄 이온으로 개질된 페로브스카이트 분말 또는 유기 단분자막으로 개질된 페로브스카이트 분말에 상할 수 있음은 물론이다.In addition, as described above in the solar cell, when the metal and halogen of the alkylammonium metal halide are the same as the metal and halogen of the perovskite, the perovskite modified with the alkylammonium metal halide obtained in step b1) It goes without saying that the powder may be damaged by perovskite powder modified with an alkylammonium ion or perovskite powder modified with an organic monomolecular film.

제1용매 및 제2용매는 서로 독립적으로, 종래 페로브스카이트 화합물을 용해하는 용매로 사용되는 비수계 극성 유기 용매이면 무방하다. 일 구체예로 비수계 극성 유기용매는 감마-부티로락톤, 포름아마이드, N,N-다이메틸포름아마이드, 다이포름아마이드, 아세토나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 다이메틸설폭사이드, 다이에틸렌글리콜, 1-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세트아미드, 아세톤, α-터피네올, β-터피네올, 다이하이드로 터피네올, 2-메톡시 에탄올, 아세틸아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The first solvent and the second solvent are independent of each other and may be any non-aqueous polar organic solvent used as a solvent for dissolving the perovskite compound. In one embodiment, the non-aqueous polar organic solvent is gamma-butyrolactone, formamide, N, N-dimethylformamide, diformamide, acetonitrile, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol, 1 -Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, acetone, α-terpineol, β-terpineol, dihydro terpineol, 2-methoxy ethanol, acetylacetone, methanol, ethanol , Propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, ketone, methyl isobutyl ketone, or the like, but is not limited thereto.

b1) 단계의 가열은 제1용매의 끓는점(Tb)을 기준으로 0.7 내지 0.85Tb의 온도로 가열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The heating in step b1) may be heated to a temperature of 0.7 to 0.85T b based on the boiling point (T b ) of the first solvent, but is not limited thereto.

b2) 단계에서, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액은 알킬암모늄금속할라이드로 개질된 페로브스카이트 분말을 0.9mM 내지 1.6mM의 몰농도로 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광흡수층의 구체 형성 방법 및 구체 태양전지 용도에 의해 유기캡핑제-페로브스카이트 용액의 농도가 적절히 변경될 수 있음은 물론이다. In step b2), the organic capping agent-perovskite solution may contain a perovskite powder modified with an alkylammonium metal halide at a molar concentration of 0.9 mM to 1.6 mM, but is not limited thereto, and the light absorbing layer Needless to say, the concentration of the organic capping agent-perovskite solution may be appropriately changed by the method of forming the sphere and the use of the sphere solar cell.

유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 이용한 광흡수층 형성 단계(b) 단계)는 종래 페로브스카이트 태양전지에서 통상적으로 사용하는 용액도포법을 이용하여 수행될 수 있다. 다만, 매끈한 표면의 치밀층으로 광흡수층이 제조될 수 있도록, 광흡수층 형성 단계는 유기캡핑제-페로브스카이트 용액과 비용매를 순차적으로 도포하는 용매-비용매 도포법(2-step 도포법)을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 용매-비용매 도포법은 대한민국 등록특허 제10-1547877호 또는 제10-1547870호를 참고하여 수행할 수 있다. 구체적으로, b) 단계는 전자전달체 상부로 유기캡핑제-페로브스카이트 용액 및 페로브스카이트 화합물의 비용매를 순차적으로 도포하는 단계;를 포함할 수 있으며, 페로브스카이트 화합물의 비용매로 펜타인, 헥센, 사이크로헥센, 1,4-다이옥센, 벤젠, 톨루엔, 트리에틸 아민, 클로로벤젠, 에틸아민, 에틸에테르, 클로로폼등과 같은 비극성 유기 용매를 들 수 있다. b) 단계의 도포는 액상이나 분산상의 도포에 통상적으로 사용되는 도포 방법으로 수행되면 무방하며, 일 예로, 딥코팅, 스핀 코팅, 캐스팅, 스프레이, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 정전수력학 프린팅, 마이크로 컨택 프린팅, 임프린팅, 그라비아 프린팅, 리버스옵셋 프린팅 또는 그라비옵셋 프린팅등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 필요시 b) 단계의 도포 후 80 내지 150℃에서 열처리가 수행될 수 있으나, 본 발명이 열처리 유무나 열처리 조건에 의해 한정되는 것은 아니다. The step (b) of forming the light absorbing layer using the organic capping agent-perovskite solution) may be performed using a solution coating method commonly used in a conventional perovskite solar cell. However, in order for the light absorbing layer to be manufactured with a dense layer having a smooth surface, the light absorbing layer forming step is a solvent-nonsolvent coating method (2-step coating method) sequentially applying an organic capping agent-perovskite solution and a non-solvent. ). The solvent-non-solvent coating method may be performed with reference to Korean Patent Registration No. 10-1547877 or No. 10-1547870. Specifically, step b) may include the step of sequentially applying a non-solvent of an organic capping agent-perovskite solution and a perovskite compound onto the electron transporter; and may include a non-solvent of the perovskite compound. And non-polar organic solvents such as pentane, hexene, cyclohexene, 1,4-dioxene, benzene, toluene, triethyl amine, chlorobenzene, ethylamine, ethyl ether, and chloroform. The application of step b) may be carried out by an application method commonly used for application in liquid or dispersed phases, for example, dip coating, spin coating, casting, spraying, screen printing, inkjet printing, electrostatic hydraulic printing, micro contact Printing, imprinting, gravure printing, reverse offset printing or gravure offset printing, but are not limited thereto. In addition, if necessary, heat treatment may be performed at 80 to 150 ° C. after application of step b), but the present invention is not limited by the presence or absence of heat treatment or heat treatment conditions.

그러나, 본 발명에 있어, 광흡수층 형성 방법(즉, b) 단계가)이 알킬암모늄 할라이드, 유기할라이드 및 금속 할라이드를 함유하는 액의 도포로 한정되는 것은 아니며, 페로브스카이트 화합물을 함유하는 액(제1액)과 알킬암모늄금속할라이드를 함유하는 액(제2액)을 순차적으로 도포하여 광흡수층이 형성될 수도 있다.However, in the present invention, the method for forming the light absorbing layer (i.e., step b)) is not limited to the application of a liquid containing an alkylammonium halide, an organic halide, and a metal halide, and a liquid containing a perovskite compound The light absorbing layer may be formed by sequentially applying (first liquid) and a liquid containing an alkylammonium metal halide (second liquid).

즉, 다른 일 양태에 따른 본 발명에 따른 제조방법은 a) 제1전극 상 전자전달체를 형성하는 단계; b) 전자전달체 상 페로브스카이트 화합물을 함유하는 액 및 알킬암모늄금속할라이드(알킬암모늄 할라이드 및 2가 금속 할라이드)를 함유하는 액을 순차적으로 도포하여 광흡수층을 형성하는 단계; 및 c) 광흡수층 상 정공전달체 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함한다. 다만, 제1액과 제2액의 순차적 도포시 도포된 제1액의 용매가 휘발제거되기 전 제2액이 도포되는 것이 유리하며, 이러한 경우 유기캡핑제-페로브스카이트 용액인 단일액의 도포 시와 실질적으로 동일한 특성 및 구조의 광흡수층이 형성될 수 있다. 제1액과 제2액의 도포는 서로 독립적으로 딥코팅, 스핀 코팅, 캐스팅, 스프레이, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 정전수력학 프린팅, 마이크로 컨택 프린팅, 임프린팅, 그라비아 프린팅, 리버스옵셋 프린팅 또는 그라비옵셋 프린팅등으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.That is, the manufacturing method according to the present invention according to another aspect includes a) forming an electron carrier on a first electrode; b) forming a light absorbing layer by sequentially applying a liquid containing a perovskite compound on the electron transporter and a liquid containing an alkylammonium metal halide (alkylammonium halide and divalent metal halide); And c) sequentially forming a hole transporter and a second electrode on the light absorbing layer. However, when sequentially applying the first liquid and the second liquid, it is advantageous that the second liquid is applied before the solvent of the first liquid applied is volatilized, and in this case, the organic capping agent-perovskite solution of a single liquid A light absorbing layer having substantially the same characteristics and structure as when applied may be formed. Application of the first and second solutions is independent of each other by dip coating, spin coating, casting, spraying, screen printing, inkjet printing, electrostatic hydraulic printing, micro contact printing, imprinting, gravure printing, reverse offset printing or gravure It may be performed by offset printing, but is not limited thereto.

광흡수층 형성 후, 광흡수층 상부로, 정공전달체 및 제2전극의 형성 단계가 수행될 수 있다. 정공전달체 형성 단계는 광흡수층 상부를 덮도록 유기 정공전달물질을 함유하는 용액인 유기 정공전달 용액을 도포 및 건조하여 수행될 수 있다. 정공전달체 형성을 위해 사용되는 용매는 유기 정공전달물질이 용해되며, 광흡수층과 반응하지 않는 용매이면 무방하다. 일 예로, 정공전달체 형성을 위해 사용되는 용매는 무극성 용매일 수 있으며, 실질적인 일 예로, 톨루엔(toluene), 클로로폼(chloroform), 클로로벤젠(chlorobenzene), 다이클로로벤젠(dichlorobenzene), 아니솔(anisole), 자일렌(xylene) 및 6 내지 14의 탄소수를 가지는 탄화수소계 용매로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. After forming the light absorbing layer, a step of forming a hole transporter and a second electrode may be performed on the light absorbing layer. The step of forming a hole transporter may be performed by applying and drying an organic hole transport solution, which is a solution containing an organic hole transport material, so as to cover the upper portion of the light absorbing layer. The solvent used for forming the hole transporter is an organic hole transporting material, and any solvent that does not react with the light absorbing layer may be used. For example, the solvent used for forming the hole transporter may be a non-polar solvent, and as a practical example, toluene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole ), Xylene and any one or two or more selected from hydrocarbon-based solvents having 6 to 14 carbon atoms.

제2전극은 반도체 공정에서 사용되는 통상의 금속 증착 방법을 통해 형성되면 족하다. 일 예로, 제2전극은 물리적 증착 또는 화학적 증착 등의 증착 공정을 통해 형성될 수 있으며, 구체적으로 열 증착에 의해 형성될 수 있다. It is sufficient if the second electrode is formed through a conventional metal deposition method used in a semiconductor process. For example, the second electrode may be formed through a vapor deposition process such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition, and may be specifically formed by thermal vapor deposition.

(제조예)(Production example)

n-옥틸암모늄 아이오다이드(OAI; Octylammonium iodide)의 합성Synthesis of n-octylammonium iodide (OAI)

아이스 배스내 옥틸아민(37.6 mL, 227 mmol)과 에탄올 5 mL의 혼합물을 격렬하게 교반하며 요오드화 수소산 수용액(HI, 30 mL, 227 mmol)을 점적한 후, 추가로 2시간 동안 교반하였다. 이후 용매를 진공하에서 제거하고, 침전물을 에탄올에 용해시키고, 디에틸에테르에서 재결정시켰다. 재결정화 공정에 의해 얻어진 n-옥틸암모늄 아이오다이드(OAI) 백색 플레이크를 진공하 60℃에서 밤새 건조시켰다. A mixture of octylamine (37.6 mL, 227 mmol) and 5 mL of ethanol in an ice bath was stirred vigorously and a drop of an aqueous hydroiodic acid solution (HI, 30 mL, 227 mmol) was added, followed by stirring for an additional 2 hours. The solvent was then removed under vacuum, and the precipitate was dissolved in ethanol and recrystallized from diethyl ether. The white flakes of n-octylammonium iodide (OAI) obtained by the recrystallization process were dried overnight at 60 ° C under vacuum.

옥틸아민 대신 메틸아민, 부틸아민 또는 페네틸아민을 사용한 것을 제외하고 옥틸암모늄 요오드화물 제조와 동일한 방법으로, 메틸암모늄 아이오다이드 (MAI; Methylammonium iodide), 부틸암모늄 아이오다이드(BAI; butylammonium iodide) 또는 페네틸암모늄 아이오다이드(PEAI; phenethylammonium iodide)를 제조하였다.Methylammonium iodide (MAI), butylammonium iodide (BAI) in the same way as octylammonium iodide production, except that methylamine, butylamine or phenethylamine was used instead of octylamine Or phenethylammonium iodide (PEAI) was prepared.

(실시예)(Example)

표 1에서와 같이 2-메톡시에탄올에 MAI, PbI2 및 OAI를 투입하여, 옥틸암모늄(OA)이 3.3몰%(실시예 1), 4.9몰%(실시예 2), 또는 9.5몰%(실시예 3) 함유된 용액을 제조하고 100℃에서 30분간 교반하여 침전물을 형성시켰다. 형성된 침전물을 흡입 여과에 의해 수집하고 진공하에 밤새 건조시켜 옥틸암모늄 개질(otylammonium modified) 페로브스카이트 분말을 제조하였다.As shown in Table 1, by adding MAI, PbI 2 and OAI to 2-methoxyethanol, octylammonium (OA) is 3.3 mol% (Example 1), 4.9 mol% (Example 2), or 9.5 mol% ( Example 3) A solution was prepared and stirred at 100 ° C. for 30 minutes to form a precipitate. The formed precipitate was collected by suction filtration and dried under vacuum overnight to prepare an otylammonium modified perovskite powder.

(표 1)(Table 1)

Figure 112018081247038-pat00002
Figure 112018081247038-pat00002

불소 도핑 산화주석(FTO; Fluorine-doped tin oxide) 코팅 유리(Pilkington, TEC8, 이하 FTO 기판)를 30분 동안 세척제, 아세톤 및 에탄올을 사용하여 초음파 욕조에서 세정하였다. Fluorine-doped tin oxide (FTO) coated glass (Pilkington, TEC8, FTO substrate) was cleaned in an ultrasonic bath for 30 minutes using detergent, acetone and ethanol.

세척된 FTO 기판에 50 nm 두께의 TiO2 치밀막(bl-TiO2)을 분무 열분해법으로 제조하였다. 분무 열분해는 티타늄 디이소프로폭사이드 비스(아세틸 아세토네이트)(Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate)): 에탄올(1:10 v/v%) 용액을 450℃의 FTO 기판에 분사하여 수행되었다. A 50 nm thick TiO 2 dense film (bl-TiO 2 ) was prepared on the washed FTO substrate by spray pyrolysis. Spray pyrolysis was performed by spraying a solution of titanium diisopropoxide bis (acetylacetonate): ethanol (1:10 v / v%) onto an FTO substrate at 450 ° C.

TiO2 치밀막이 형성된 FTO 기판상 50 nm의 평균 입자 크기를 갖는 TiO2 페이스트를 1500 rpm에서 50 초 동안 스핀 코팅한 후, 기판을 500℃에서 1시간 동안 어닐링하여 200 nm 두께의 다공성 TiO2층(mp-TiO2)을 제조하였다. After spin coating the TiO 2 paste having an average particle size of 50 nm on the FTO substrate on which the TiO 2 dense film was formed for 50 seconds at 1500 rpm, the substrate was annealed at 500 ° C. for 1 hour to form a 200 nm thick porous TiO 2 layer ( mp-TiO 2 ) was prepared.

N-N-디메틸 포름 아미드(DMF) : 디메틸 술폭시드(DMSO)가 4 :1의 부피비로 혼합된 혼합 용매 1ml 당 옥틸암모늄 개질(OA modified) 페로브스카이트 분말 0.7g을 투입하고 60℃에서 교반하여 용액을 제조한 후, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 시린지 필터(0.2 ㎛)를 이용하여 제조된 용액을 여과하여 유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 제조하였다.  NN-Dimethyl formamide (DMF): 0.7 g of octylammonium modified perovskite powder per 1 ml of a mixed solvent in which dimethyl sulfoxide (DMSO) is mixed at a volume ratio of 4: 1 is added and stirred at 60 ° C. After preparing the solution, an organic capping agent-perovskite solution was prepared by filtering the solution prepared using a PTFE (Polytetrafluoroethylene) syringe filter (0.2 μm).

다공성 TiO2층이 형성된 기판에 여과된 유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 1000 rpm(300 rpm/sec의 상승 속도)에서 15 초 동안 스핀 코팅하고 연속해서 5000 rpm(1300 rpm/sec의 상승 속도) 20초 동안 스핀 코팅하되, 5000 rpm의 스핀 코팅이 10초 수행된 시점에서 톨루엔 1 mL를 주입하여 스핀 코팅을 수행하였다. 이후 스핀코팅에 의해 형성된 페로브스카이트 화합물 막을 100℃에서 10분 동안 핫 플레이트에서 열처리하여 약 300nm 두께의 광흡수층을 제조하였다.The organic capping agent-perovskite solution filtered on the substrate on which the porous TiO 2 layer was formed was spin coated for 15 seconds at 1000 rpm (a rising speed of 300 rpm / sec) and subsequently 5000 rpm (a rising speed of 1300 rpm / sec) ) Spin coating was performed for 20 seconds, and spin coating was performed by injecting 1 mL of toluene at a time when spin coating at 5000 rpm was performed for 10 seconds. Thereafter, the perovskite compound film formed by spin coating was heat-treated on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes to prepare a light absorbing layer having a thickness of about 300 nm.

정공전달층을 형성하기 위해 폴리(비스(4-페닐) (2,4,6-트리메틸페닐) 아민) (PTAA; poly(bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine)) 용액(톨루엔 1 ㎖에 10 ㎎의 PTAA)에 7.5μL의 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)아마이드(Li-TFSI; lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide))의 아세토니트릴 용액(170mg/mL)과 7.5 μL의 4-tert-부틸 피리딘(tBP; 4-tert-butylpyridine)을 혼합한 혼합 용액을 광흡수층이 형성된 기판에 30 초 동안 3000 rpm으로 스핀 코팅하였다. 마지막으로 열 증발기를 사용하여 정공전달층상에 금층을 증착하여 대전극을 형성하였다.Poly (bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine) (PTAA; poly (bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine)) to form a hole transport layer) 7.5 μL of acetic nitrile solution (170 mg / mL) and 7.5 μL of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Li-TFSI) in a solution (10 mg PTAA in 1 mL toluene) The mixed solution of 4-Lt 4-butylt-pyridine (tBP) was spin-coated on the substrate on which the light absorbing layer was formed at 3000 rpm for 30 seconds. Finally, a gold electrode was deposited on the hole transport layer using a thermal evaporator to form a counter electrode.

(비교예)(Comparative example)

실시예와 동일하게 수행하되, 2-메톡시에탄올에 OAI를 투입하지 않고 미개질 페로브스카이트 분말(비교예 1, 표 1의 0몰% OA mixed perovskite)을 제조하거나, 2-메톡시에탄올에 OAI 대신 제조예에서 합성된 BAI 또는 PEAI를 투입하여 부틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말(비교예 2) 또는 페네틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말(비교예 3)을 제조하고, 유기캡핑제-페로브스카이트 용액 제조시 옥틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말 대신 미개질 페로브스카이트 분말, 부틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말 또는 페네틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말을 사용한 것을 제외하고, 실시예와 동일하게 페로브스카이트 태양전지를 제조하였다.Performed in the same manner as in Example, without preparing OAI into 2-methoxyethanol, to prepare unmodified perovskite powder (Comparative Example 1, 0 mol% OA mixed perovskite in Table 1), or 2-methoxyethanol BAI or PEAI synthesized in Preparation Example instead of OAI was added to prepare butylammonium modified perovskite powder (Comparative Example 2) or phenethylammonium modified perovskite powder (Comparative Example 3), and an organic capping agent- Examples except for using unmodified perovskite powder, butylammonium modified perovskite powder or phenethylammonium modified perovskite powder instead of octylammonium modified perovskite powder in preparing perovskite solution Perovskite solar cells were manufactured in the same manner as.

실시예 및 비교예에서 제조된 광흡수층의 형태는 5 kV에서 작동하는 주사 전자 현미경(Tescan Mira 3 LMU FEG)을 사용하여 관찰하였다. The shape of the light absorbing layer prepared in Examples and Comparative Examples was observed using a scanning electron microscope (Tescan Mira 3 LMU FEG) operated at 5 kV.

결정 구조는 X-선 회절 측정기(Rigaku SmartLab)를 사용하여 분석하였으며, GIWAXS(Grading incidence wide angle X-ray scattering) 측정은 포항 가속기 연구소(PAL)의 빔라인 6D(파장: 1.0688 Å)를 이용하여 수행되었다. GIWAXS 측정시 입사각은 0.3°였으며 샘플-검출기 거리는 약 246.4mm였다.The crystal structure was analyzed using an X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) .Grading incidence wide angle X-ray scattering (GIWAXS) measurements were performed using Pohang Accelerator Laboratory (PAL) beamline 6D (wavelength: 1.0688 Å). Became. When measuring GIWAXS, the incident angle was 0.3 ° and the sample-detector distance was about 246.4 mm.

페로브스카이트 분말의 구조 상 전이 거동은 시차 주사 열량계 (TA Instruments Q200)를 사용하여 수행되었으며, 5℃/min의 상승 속도로 30℃에서 120℃까지의 온도 범위에서, 50 ml/min의 질소 유속에서 수행되었다. Structural transition behavior of the perovskite powder was performed using a differential scanning calorimeter (TA Instruments Q200), nitrogen at 50 ml / min, in a temperature range from 30 ° C to 120 ° C with an ascent rate of 5 ° C / min It was carried out at a flow rate.

페로브스카이트 분말에 대한 열 중량 분석(TGA)은 TA Instruments Q500을 사용하여, 공기 중에서 10℃/min의 상승 속도로 30℃ 내지 500℃에서 수행되었다.Thermal gravimetric analysis (TGA) for perovskite powders was performed at 30 ° C. to 500 ° C. with a rise rate of 10 ° C./min in air, using TA Instruments Q500.

시간-분해 광 발광(TRPL; Time-resolved photoluminescence) 측정은 형광 분광계(Edinburgh Instruments, FL920)를 사용하여 수행되었다. TRPL 감쇠 프로파일은 최대 평균 출력이 5mW에서 470nm의 파장으로 여기된 샘플에 대해 개별 PL(photoluminescence) 방출 최대값을 통해 산출되었다. PL 방출 감쇠 곡선(photoluminescence emission decay curve)은 Y = A1exp(-t/τ1) + A2exp(-t/τ2) ( Y는 시간에 따른 방출 강도(emission intensity), A1 및 A2는 상대 진폭, τ1과 τ2는 피트(fit) PL 감쇠 시간)의 방정식을 사용하여 피팅되었다. 이 방정식은 결함 장소에서의 비 방사 재결합과 벌크 페로브스카이트 필름에서의 방사 재결합의 조합에 의해 전하 캐리어 다이나믹을 기술한 것이며, 각각 빠른 성분과 느린 성분으로 τ1과 τ2로 할당된 것이다.Time-resolved photoluminescence (TRPL) measurements were performed using a fluorescence spectrometer (Edinburgh Instruments, FL920). The TRPL attenuation profile was calculated through the individual maximum photoluminescence (PL) emission for samples where the maximum average power was excited at a wavelength of 470 nm at 5 mW. The photoluminescence emission decay curve is Y = A1exp (-t / τ1) + A2exp (-t / τ2) (Y is emission intensity over time, A1 and A2 are relative amplitudes, τ1 and τ2 was fit using the equation of fit PL decay time). This equation describes the charge carrier dynamics by a combination of non-radiative recombination at the defect site and radiation recombination at the bulk perovskite film, assigned τ1 and τ2 as fast and slow components, respectively.

전류밀도-전압(J-V) 특성은 AM 1.5 및 100 mWcm-2의 조사 강도를 갖는 태양 시뮬레이터(Newport, Oriel Sol3A Class AAA) 및 Keithley 2420 소스 미터를 사용하여 측정되었다. 활성 영역은 0.096cm2이었다. J-V 스캔은 역방향(Voc -> Vo) 및 정방향 (Vo -> Voc) 방향에서 100ms의 지연 시간 및 10 mV 스텝으로 수행되었다. 외부 양자 효율(EQE)은 100W 크세논 램프 조사 하에서 IQE 200B 시스템 (ORIEL Instruments)을 사용하여 측정되었다. Current density-voltage (JV) properties were measured using a solar simulator (Newport, Oriel Sol3A Class AAA) with an AM 1.5 and 100 mWcm -2 irradiation intensity and a Keithley 2420 source meter. The active area was 0.096 cm 2 . The JV scan was performed with a delay time of 100 ms and 10 mV steps in the reverse (V oc- > V o ) and forward (V o- > V oc ) directions. External quantum efficiency (EQE) was measured using an IQE 200B system (ORIEL Instruments) under 100W xenon lamp irradiation.

열안정성 테스트는 캡슐화되지 않은, 제조된 상태 그대로의 페로브스카이트 태양전지(bare perovskite solar cell)를 빛이 차단된 상태로 대기중 85℃로 가열하여 수행되었다. 광안정성 테스트는 제조된 상태 그대로의 페로브스카이트 태양전지를 질소 충진식 챔버에 장입하고, AM 1.5 및 100 mWcm-2의 조사 강도를 갖는 태양 시뮬레이터(Newport, Oriel Sol3A Class AAA)를 이용하여 UV가 차단되지 않은 연속 광을 조사함으로써 수행되었다. 수분 안정성 테스트는 캡슐화되지 않은 페로브스카이트 태양전지 소자를 25℃, 85% RH 조건으로 설정한 항온항습 챔버에 보관하여 수행하였다. The thermal stability test was performed by heating an unencapsulated, bare perovskite solar cell in the manufactured state to 85 ° C. in the air with light blocked. The photo-stability test is carried out by inserting a perovskite solar cell as it is manufactured into a nitrogen-filled chamber and using a solar simulator (Newport, Oriel Sol3A Class AAA) having an irradiation intensity of 1.5 and 100 mWcm -2 . Was performed by irradiating unblocked continuous light. The moisture stability test was performed by storing the unencapsulated perovskite solar cell device in a constant temperature and humidity chamber set at 25 ° C and 85% RH.

도 1은 실시예 1(표 1의 3.3몰% OA mixed perovskite), 2(표 1의 4.9몰% OA mixed perovskite), 3(표 1의 9.5몰% OA mixed perovskite) 및 비교예 1(표 1의 0몰% OA mixed perovskite)에서 유기캡핑제-페로브스카이트 용액 제조시 사용된 페로브스카이트 분말의 시차 주사 열량(DSC) 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 1에서 옥틸암모늄(이하, OA) 함량이 0몰%인 비교예 1의 분말 결과는 흑색으로, OA 함량이 3.3몰%인 실시예 1의 분말 결과는 청색으로, OA 함량이 4.9몰%인 실시예 2의 분말 결과는 적색으로, OA 함량이 9.5몰%인 실시예 3의 분말 결과는 녹색으로 도시하였다. 도 1에서 알 수 있듯이, 정방정 구조에서 입방 구조로의 상전이 온도는 가열 및 냉각 과정에서 각각 약 58.8 ℃ 및 56.6 ℃에서 발생하였으며, 이는 OA가 0몰%인 순수한 페로브스카이트 화합물과 실질적으로 동일하다. 이러한 열분석 결과는 옥틸암모늄 양이온으로 수식된 상태가 페로브스카이트 화합물의 결정 상전이에 영향을 미치지 않음을 보이는 결과이다. 1 is Example 1 (3.3 mol% OA mixed perovskite in Table 1), 2 (4.9 mol% OA mixed perovskite in Table 1), 3 (9.5 mol% OA mixed perovskite in Table 1) and Comparative Example 1 (Table 1) It is a diagram showing the results of differential scanning calorimetry (DSC) measurement of perovskite powder used in preparing the organic capping agent-perovskite solution at 0 mol% OA mixed perovskite). In FIG. 1, the powder result of Comparative Example 1 having an octylammonium (hereinafter, OA) content of 0 mol% is black, and the powder result of Example 1 having an OA content of 3.3 mol% is blue, and the OA content is 4.9 mol%. The powder result of Example 2 is shown in red, and the powder result of Example 3 with an OA content of 9.5 mol% is shown in green. As can be seen in FIG. 1, the phase transition temperature from the tetragonal structure to the cubic structure occurred at about 58.8 ° C. and 56.6 ° C., respectively, during the heating and cooling process, which is substantially the same as the pure perovskite compound having 0 mol% OA. same. The results of the thermal analysis show that the state modified with the octylammonium cation does not affect the crystal phase transition of the perovskite compound.

도 2는 비교예 1(0% OA), 실시예 1(3.3% OA), 실시예 2(4.9% OA) 및 실시예 3(9.5% OA)에서 제조에 사용된 옥틸암모늄 개질 페로브스카이트 분말의 FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy) 스펙트럼을 도시한 도면이며, 이와 함께 비교를 위해, 옥틸암모늄 아이오다이드(도 2의 OAI)와 메틸암모늄 아이오다이드(도 2의 MAI)의 스펙트럼을 함께 도시한 것이다. 2 is octylammonium modified perovskite used for preparation in Comparative Example 1 (0% OA), Example 1 (3.3% OA), Example 2 (4.9% OA) and Example 3 (9.5% OA). It shows the FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) spectrum of the powder, and for comparison, the spectra of octylammonium iodide (OAI in FIG. 2) and methylammonium iodide (MAI in FIG. 2) are shown together. It is done.

도 2에서 알 수 있듯이, -CH2 대칭 및 비대칭 진동 모드의 2858 cm-1 및 2927cm-1에서 피크가 존재함을 알 수 있으며, -CH3 대칭 진동 모드의 2958 cm-1에서도 피크가 존재함을 알 수 있다. 또한, 옥틸암모늄의 함량이 증가할수록 피크의 강도가 증가함을 알 수 있다. 도 2의 FTIR 스펙트럼 결과로부터 옥틸암모늄으로 개질된 페로브스카이트 분말이 제조됨을 확인할 수 있다.As can be seen in Figure 2, at 2858 cm -1 and 2927cm -1 of -CH 2 symmetric and asymmetric mode vibrations it can be seen that the peaks are present, that the peak at 2958 cm -1 of the symmetric oscillation mode exists -CH 3 Can be seen. In addition, it can be seen that the intensity of the peak increases as the content of octylammonium increases. It can be seen from the FTIR spectrum results of FIG. 2 that perovskite powder modified with octylammonium is prepared.

도 3은 실시예 1, 2, 3 및 비교예 1에서 제조된 광흡수층의 X-선 회절 결과(도 3(a)) 및 광흡수층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 3(b), 스케일 바=500nm), GIWAXS 측정 결과(도 3(c)), TCSPC(time correlated single photon counting)로 측정한 전하 캐리어 재결합 라이프타임(도 3(d)) 및 (110)면에 의한 X-선 회절 피크의 FWHM, 회절 피크 강도 및 PL 라이프타임(도 3(e))을 도시한 도면이다. 도 3에서 0%, 3.3%, 4.9% 및 9.5%는 비교예 1에서 제조된 광흡수층, 실시예 1에서 제조된 광흡수층, 실시예 2에서 제조된 광흡수층 및 실시예 3에서 제조된 광흡수층의 결과를 의미하며, 광흡수층에 함유된 옥틸암모늄 양이온의 함량(몰%)을 의미한다.3 is an X-ray diffraction result of the light absorbing layers prepared in Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 1 (FIG. 3 (a)) and a scanning electron microscope photograph (Fig. 3 (b)) observing the surface of the light absorbing layer. , Scale bar = 500nm), GIWAXS measurement result (FIG. 3 (c)), charge carrier recombination lifetime measured by time correlated single photon counting (TCSPC) (FIG. 3 (d)) and X- by (110) plane FWHM of the line diffraction peak, diffraction peak intensity and PL life time (FIG. 3 (e)). 3, 0%, 3.3%, 4.9% and 9.5% are light absorbing layers prepared in Comparative Example 1, light absorbing layers prepared in Example 1, light absorbing layers prepared in Example 2, and light absorbing layers prepared in Example 3 It means the result of, and the content (mol%) of octylammonium cation contained in the light absorbing layer.

도 3(a) 및 (e)를 통해 알 수 있듯이, (110)면에 대응하는 약 2θ = 14.3 °에서의 XRD 피크의 FWHM를 살피면, OA 함유량이 3.3 몰 % 및 4.9 몰 %로 낮은 경우, FWHM은 순수한 페로브스카이트 막의 FWHM인 0.17°보다 좁은 0.15°임을 알 수 있으며, 9.5몰%로 OA 함유량이 커지는 경우 FWHM은 약 0.21°로 오히려 넓어짐을 알 수 있다. 높은 OA 함유량 영역에서 FWHM의 넓이는 페로브스카이트 막의 결정 입경 및 결정성이 감소되는 것을 의미하는 것이며, 많은 양의 OA가 도입되는 경우 페로브스카이트의 결정 성장이 억제됨을 시사하는 것이다. 3 (a) and (e), when looking at the FWHM of the XRD peak at about 2θ = 14.3 ° corresponding to the (110) plane, the OA content is as low as 3.3 mol% and 4.9 mol%, It can be seen that FWHM is 0.15 °, which is narrower than 0.17 °, which is FWHM of the pure perovskite film, and when the OA content is increased to 9.5 mol%, FWHM is rather widened to about 0.21 °. The area of FWHM in the high OA content region means that the crystal grain size and crystallinity of the perovskite film are reduced, suggesting that the crystal growth of perovskite is suppressed when a large amount of OA is introduced.

이러한 결과는 도 3(b)의 주사전자현미경 관찰 결과와 일치하는 것으로, 높은 OA 함량(9.5 몰%)을 광흡수층의 입도는 순수한 페로브스카이트의 광흡수층(비교예 1)이나 낮은 OA 함량(3.3 몰 % 및 4.9 몰 %)을 갖는 광흡수층과 비교할 때 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 낮은 OA 함량(3.3 몰 % 및 4.9 몰 %)을 갖는 광흡수층의 경우, 순수한 페로브스카이트 광흡수층과 거의 동등한 크기(200-500nm 수준)의 그레인들이 형성되는 것을 확인할 수 있으며, 기공이 거의 존재하지 않는 치밀막의 광흡수층이 형성되는 것을 확인할 수 있다.These results are consistent with the scanning electron microscope observation results of FIG. 3 (b), and the particle size of the light absorbing layer with a high OA content (9.5 mol%) is a light absorbing layer of pure perovskite (Comparative Example 1) or a low OA content. (3.3 mol% and 4.9 mol%) compared to the light absorbing layer having a decrease. In addition, in the case of the light absorbing layer having a low OA content (3.3 mol% and 4.9 mol%), it can be seen that grains having a size almost equal to that of the pure perovskite light absorbing layer (200-500 nm level) are formed. It can be confirmed that the light absorbing layer of the dense film which is hardly present is formed.

또한, 도 3(a) 및 도 3(e)의 (110) 회절 피크의 강도 변화를 살피면, OA 양이온 첨가에 의한 그레인 크기 변화 이외에, OA 함유량이 3.3 및 4.9 몰%인 광흡수층의 (110) 회절 피크 강도가 OA 비함유 막(비교예 1)보다 3.9 및 2.7 배 높게 나타난 것을 알 수 있다. 제조된 모든 태양전지 샘플의 광흡수층 두께가 실질적으로 동일함에 따라, XRD 피크 강도의 상승은 OA 개질된 페로브스카이트 막에서 (110)면의 배향성이 증가함을 알 수 있다. In addition, looking at the intensity change of the (110) diffraction peaks of FIGS. 3 (a) and 3 (e), in addition to the change in grain size due to the addition of OA cations, the (110) of the light absorbing layers having OA contents of 3.3 and 4.9 mol% It can be seen that the diffraction peak intensity was 3.9 and 2.7 times higher than the OA-free film (Comparative Example 1). It can be seen that as the light absorbing layer thicknesses of all the produced solar cell samples were substantially the same, the increase in XRD peak intensity increased the orientation of the (110) plane in the OA modified perovskite film.

이러한 우선 배향성(preferred orientation)의 증가는 도 3(c)의 GIWAXS 측정 결과를 통해서도 알 수 있다. 도 3(c)는 페로브스카이트 구조의 (110) 평면에 해당하는 q = 1Å-1에서 산란 링을 나타낸 것이다. 도 3(c)에서 알 수 있듯이, OA 비함유 막(비교예 1)은 q = 1Å-1에서 방위각을 따라 균일한 강도 분포를 나타내어 결정 방향의 배향성이 거의 존재하지 않음을 알 수 있다. 반면, 3.3 및 4.9 몰%로 낮은 OA 함유량을 갖는 경우, 90°의 방위각에서 매우 강한 산란 강도를 가짐을 알 수 있으며, 이는 결정 평면이 기판와 평행하게 고도로 배향됨을 의미하는 것이며, 이에 의해 향상된 전하 수송 특성을 가짐을 의미하는 것이다. 반면, 9.5몰%의 높은 OA 함유량에서는 결정화도가 크게 감소함과 동시에 (110)면의 우선 배향성 또한 크게 감소함을 알 수 있다. This increase in the preferred orientation (preferred orientation) can also be seen through the GIWAXS measurement results of Figure 3 (c). Figure 3 (c) shows a scattering ring at q = 1Å -1 corresponding to the (110) plane of the perovskite structure. As can be seen from FIG. 3 (c), it can be seen that the OA-free film (Comparative Example 1) exhibits a uniform intensity distribution along the azimuth angle at q = 1 mm −1 , so that there is almost no orientation in the crystal direction. On the other hand, if the OA content is low at 3.3 and 4.9 mol%, it can be seen that it has a very strong scattering strength at an azimuth of 90 °, which means that the crystal plane is highly oriented parallel to the substrate, thereby improving charge transport. It means to have characteristics. On the other hand, it can be seen that at a high OA content of 9.5 mol%, the crystallinity is greatly reduced and the preferred orientation of the (110) plane is also greatly reduced.

도 3(d) 및 도 3(e)를 통해 알 수 있듯이, 3.3 및 4.9 몰%로 낮은 OA 함유량을 갖는 경우, OA 비함유 막(비교예 1)의 37nsec보다 훨씬 긴 157nsec 및 118nsec의 전하 재결합 라이프 타임을 가짐을 알 수 있으며, 9.5 몰%의 OA 함유량을 갖는 경우 70nsec의 전하 재결합 라이프 타임을 가짐을 알 수 있다. 향상된 전하 재결합 라이프 타임은 고도의 우선 배향성에 기인한 비 - 방사 재결합의 현저한 감소를 의미한다.3 (d) and 3 (e), the charge recombination of 157nsec and 118nsec is much longer than 37nsec of the OA-free film (Comparative Example 1) when the OA content is low at 3.3 and 4.9 mol%. It can be seen that it has a life time, and when it has an OA content of 9.5 mol%, it can be seen that it has a charge recombination life time of 70 nsec. The improved charge recombination life time means a significant reduction in non-radiative recombination due to the highly preferential orientation.

도 4는 알킬 체인의 길이에 따른 페로브스카이트 박막의 구조를 도시한 모식도로, 도 4(a)는 옥틸암모늄(OA) 개질 페로브스카이트 박막, 도 4(b)는 부틸암모늄(BA) 개질 페로브스카이트 막 및 페네틸암모늄(PEA) 개질 페로브스카이트 막, 도 4(c)는 순수한 페로브스카이트 막의 모식도이며, 도 4(d) 내지 (g)는 50 몰% OA 함유 페로브스카이트 막(도 4(d)), 50 몰% PEA 함유 페로브스카이트 막(도 4(e)), 50 몰% BA 함유 페로브스카이트 막(도 4(f)) 및 순수한 페로브스카이트 막의 X-선 회절 결과를 도시한 도면이다. 도 4의 X-선 회절 결과에서, 3.8°, 6.8°, 10.3°, 및 12.0°의 회절 피크는 BA 또는 PEA 개질된 페로브스카이트에서, BA 또는 PEA에 의해 층상 페로브스카이트 구조가 형성됨에 따라 나타나는 피크이며, 층상 페로브스카이트 구조에서 층수(n) 3의 (020), (040), (060), 및 (080) 면에 의한 회절 피크이다. 그러나, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, OA 개질된 페로브스카이트의 경우 순수한 페로브스카이트와 실질적으로 동일한 회절 패턴이 검출됨을 알 수 있다. 도 1의 DSC 분석 결과 및 도 3의 XRD, GIWAXS 및 PL 분광특성, 도 4의 X-선 회절 분석 결과를 통해, 도 4(a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 긴 노말 알킬 체인을 갖는 옥틸암모늄 양이온이 도입된 경우, 도 4(b)와 같은 층상 페로브스카이트 구조(layered perovskite structure)를 형성하지 않고, 옥틸암모늄 양이온이 그레인 바운더리와 표면 결함에 위치하며 개별적인 3차원적 페로브스카이트 결정립 각각을 감싸며, 고도의 우선 배향성을 야기함을 알 수 있다. 이러한 고도의 우선 배향성은 긴 알킬 체인간의 반 데르 발스 힘, 암모늄 작용기와 페로브스카이트 무기 골격 사이의 수소 결합 및 알킬 체인의 금속-할로겐(페로브스카이트의 금속-할로겐) 종결 표면에의 부착으로부터 유래한 것으로 해석될 수 있다. 후술하는 안정성 테스트 결과와 같이, 이러한 반 데르 발스 힘, 수소 결합 및 흡착은 태양전지의 안정성을 현저하게 향상시킬 수 있다.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of the perovskite thin film along the length of the alkyl chain, Figure 4 (a) is an octylammonium (OA) modified perovskite thin film, Figure 4 (b) is butyl ammonium (BA ) Modified perovskite membrane and phenethylammonium (PEA) modified perovskite membrane, FIG. 4 (c) is a schematic view of a pure perovskite membrane, and FIGS. 4 (d) to (g) are 50 mol% OA Perovskite film containing (Fig. 4 (d)), perovskite film containing 50 mol% PEA (Fig. 4 (e)), perovskite film containing 50 mol% BA (Fig. 4 (f)) and This is a diagram showing the X-ray diffraction results of a pure perovskite film. In the X-ray diffraction results of FIG. 4, the diffraction peaks of 3.8 °, 6.8 °, 10.3 °, and 12.0 ° are formed in a BA or PEA modified perovskite, and a layered perovskite structure is formed by BA or PEA. It is a peak appearing according to and is a diffraction peak by (020), (040), (060), and (080) planes of the number of layers (n) 3 in the layered perovskite structure. However, as shown in FIG. 4 (d), it can be seen that in the case of OA-modified perovskite, a diffraction pattern substantially the same as that of pure perovskite is detected. Through the DSC analysis results of FIG. 1 and the XRD, GIWAXS and PL spectral characteristics of FIG. 3, and the X-ray diffraction analysis results of FIG. 4, as shown in FIGS. 4 (a) to (c), a long normal alkyl chain When the octylammonium cation having is introduced, the layered perovskite structure as shown in Fig. 4 (b) is not formed, and the octylammonium cation is located in the grain boundary and surface defects, and individual three-dimensional perovskites It can be seen that it encloses each of the skye grains and causes a high degree of preferential orientation. This high degree of preferential orientation results in van der Waals forces between long alkyl chains, hydrogen bonds between ammonium functional groups and perovskite inorganic skeletons, and adhesion of the alkyl chain to the metal-halogen (metal-halogen of perovskite) termination surface. It can be interpreted as derived from. As shown in the stability test results described below, such van der Waals forces, hydrogen bonding and adsorption can significantly improve the stability of the solar cell.

도 5는 비교예 1(0% OA, 도 5(a), 도 5(d)), 실시예 1(3.3%, OA도 5(b), 도 5(e)) 및 실시예 3(9.5% OA, 도 5(c), 도 5(f))에서 제조된 광흡수층의 HAADF-STEM(Cross sectional high angle annular dark field-scanning transmission electron microscopy) 관찰 사진(스케일 바=20nm) 및 HAADF-STEM 관찰사진에서 입계를 가로지르는 붉은색 선에서의 Pb, I 및 C에 대한 EDX 원소 맵핑결과를 함께 도시한 도면 및 도 5(g)는 실시예 1에서 제조된 광흡수층의 BF-STEM(Bright-field scanning transmission electron microscopy) 관찰 사진을 도시한 도면이다. 도 5에서 알 수 있듯이 입계에 옥틸암모늄이 도입됨에 따라 순수한 페로브스카이트 화합물의 입계보다 입계의 폭이 넓어짐을 직접적으로 확인할 수 있으며, 도 5(g)를 통해 입계에 옥틸암모늄의 유기물이 위치함을 직접적으로 확인할 수 있다. Figure 5 is Comparative Example 1 (0% OA, Figure 5 (a), Figure 5 (d)), Example 1 (3.3%, OA Figure 5 (b), Figure 5 (e)) and Example 3 (9.5 % OA, Cross sectional high angle annular dark field-scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM) observation photo (scale bar = 20 nm) and HAADF-STEM of the light absorbing layer prepared in FIGS. 5 (c) and 5 (f)) FIG. 5 (g) shows the EDX element mapping results for Pb, I, and C in the red line across the grain boundary in the observation photograph, and FIG. 5 (g) shows BF-STEM (Bright- of the light absorbing layer prepared in Example 1). Field scanning transmission electron microscopy. As can be seen in FIG. 5, it can be directly confirmed that the width of the grain boundary is wider than that of the pure perovskite compound as octyl ammonium is introduced at the grain boundary, and the organic material of octyl ammonium is located at the grain boundary through FIG. 5 (g). Can be directly checked.

도 6(a)는 3.3 몰% OA를 함유하는 광흡수층이 구비된 태양전지(실시예 1)의 단면 주사전자현미경 관찰 사진(스케일 바=500nm)을 도시한 도면이며, 도 6(b)는 비교예 1(OA=0몰%), 실시예 1(OA=3.3몰%), 실시예 2(OA=4.9몰%) 및 실시예 3(OA=9.5몰%)에서 각각 20개씩 제조된 태양전지의 광전변환효율(PCE)을 도시한 도면이며, 도 6(c)는 비교예 1 및 실시예 1의 태양전지의 전류밀도-전압 그래프를 도시한 도면이며, 도 6(d)는 실시예 1(3.3몰% OA)에서 제조된 태양전지의 외부양자효율(EQE) 스펙트럼을 도시한 도면이며, 도 6(e)는 실시예 1(3.3몰% OA)에서 제조된 태양전의 100mW/cm2의 1SUN 및 0.92V 조건에서 안정화된 파워 아웃풋을 도시한 도면이다.Figure 6 (a) is a view showing a cross-sectional scanning electron microscope observation photo (scale bar = 500nm) of a solar cell (Example 1) equipped with a light absorption layer containing 3.3 mol% OA, Figure 6 (b) 20 examples prepared in Comparative Example 1 (OA = 0 mol%), Example 1 (OA = 3.3 mol%), Example 2 (OA = 4.9 mol%), and Example 3 (OA = 9.5 mol%), respectively. FIG. 6 (c) is a diagram showing the current density-voltage graph of the solar cells of Comparative Example 1 and Example 1, and FIG. 6 (d) is an example. 1 (3.3 mol% OA) is a diagram showing the external quantum efficiency (EQE) spectrum of a solar cell manufactured in FIG. 6 (e) is 100 mW / cm 2 of the solar cell manufactured in Example 1 (3.3 mol% OA) It shows the power output stabilized at 1SUN and 0.92V conditions.

도 6(b)의 통계적 분포를 보이는 PCE 히스토그램을 살피면, OA를 함유하지 않는 비교예 1의 태양전지의 평균 효율은 17.4%로, 낮은 함량(3.3 및 4.9 몰%)의 OA가 도입되며 태양전지의 성능이 크게 향상됨을 알 수 있으며, 특히 3.3몰%의 OA를 함유하는 경우, 최대 효율이 20.6%로 비교예 1에 따른 종래의 태양전지 대비 18%에 이르는 현저한 효율 향상이 발생함을 알 수 있다. 이러한 효율 향상은 고도의 우선 배향성과 광흡수층 내 비-방사 재결합의 감소 모두에 기인한 것으로 해석할 수 있으며, 배향성이 떨어지고 결정성이 떨어지는 9.5몰% OA 함유 광흡수층이 구비된 태양전지의 경우 평균 효율이 16.7%로 감소된 것 또한 이를 지지하는 결과이다. Looking at the PCE histogram showing the statistical distribution of FIG. 6 (b), the average efficiency of the solar cell of Comparative Example 1 that does not contain OA is 17.4%, and low content (3.3 and 4.9 mol%) of OA is introduced and the solar cell is introduced. It can be seen that the performance is greatly improved, and in particular, when it contains 3.3 mol% of OA, the maximum efficiency is 20.6%, and it can be seen that a significant efficiency improvement of up to 18% compared to the conventional solar cell according to Comparative Example 1 occurs. have. This improvement in efficiency can be interpreted as a result of both a high priority orientation and a decrease in non-radiative recombination in the light absorbing layer, and an average in the case of a solar cell equipped with a light absorbing layer containing 9.5 mol% OA having poor orientation and poor crystallinity The reduction in efficiency to 16.7% is also a result of supporting this.

도 6(c)의 비교예 1 및 실시예 1의 태양전지의 전류밀도-전압 특성 결과 및 비교예 1 및 실시예 1의 태양전지 특성(최대 효율 기준)을 정리 도시한 표 2에서 알 수 있듯이, 소량의 OA가 도입된 페로브스카이트 태양전지의 경우 단락전류밀도(Jsc), 필팩터(FF), 개방회로전압(Voc)가 모두 증가함을 알 수 있다. 개방회로전압 및 필팩터의 증가는 강한 우선 배향성에 의해 비-방사 전하 캐리어 재조합의 감소에 기인한 것이며, 단락전류밀도의 증가 또한 강한 우선 배향성에 의한 우수한 전하 수송 특성으로부터 기인한 것이다. As shown in Table 2, which shows the current density-voltage characteristic results of the solar cells of Comparative Example 1 and Example 1 of FIG. 6 (c) and the solar cell characteristics (based on maximum efficiency) of Comparative Example 1 and Example 1, respectively. , In the case of a perovskite solar cell in which a small amount of OA is introduced, it can be seen that the short circuit current density (Jsc), fill factor (FF), and open circuit voltage (Voc) all increase. The increase in open circuit voltage and fill factor is due to the decrease in non-radiative charge carrier recombination due to the strong preferential orientation, and the increase in short-circuit current density is also due to the excellent charge transport properties due to the strong preferential orientation.

(표 2)(Table 2)

Figure 112018081247038-pat00003
Figure 112018081247038-pat00003

도 6(d)의 외부 양자 효율 그래프로부터 산출된 누적 전류밀도(integrated Jsc) 값은 21.7mAcm-2으로, 이는 도 6(c)의 J-V 곡선으로부 측정된 Jsc(22.6 mA cm-2)와 대략 4.0%의 차이가 있음을 알 수 있으며, 정방향 및 역방향 스캔시의 히스테리시스 또한 OA 개질에 의해 크게 감소함을 확인하였다. 역방향 및 순방향 스캐닝에서 히스테리시스 거동을 배제하고 광전지 효율을 평가하기 위해, J-V 곡선에서 대략 최대 전력 점에 해당하는 0.92V의 정전압에서 안정화된 PCE를 측정하였으며, 도 6(e)에 도시한 바와 같이, 안정화된 PCE값이 20.1 %에 이름을 확인하였다. The cumulative current density (integrated Jsc) value calculated from the external quantum efficiency graph of FIG. 6 (d) is 21.7mAcm -2 , which is the Jsc (22.6 mA cm -2 ) measured from the JV curve of FIG. 6 (c). It can be seen that there is a difference of approximately 4.0%, and it is confirmed that hysteresis during forward and reverse scans is also greatly reduced by OA modification. In order to exclude the hysteresis behavior in reverse and forward scanning and evaluate the photovoltaic efficiency, the stabilized PCE was measured at a constant voltage of 0.92 V corresponding to the approximately maximum power point in the JV curve, as shown in FIG. 6 (e), The stabilized PCE value was confirmed to be 20.1%.

도 7은 비교예 1에서 제조된 태양전지 및 실시예 1에서 제조된 태양전지의 85℃에서 수행된 열적 안정성 테스트 결과(도 7(a)), 25℃ 상대습도(RH) 65%에서 수행된 습도 안정성 테스트 결과(도 7(b)), AM 1.5G 100mW/cm2의 조건에서 UV 필터링이 수행되지 않은 광을 조사하여 수행된 광 안정성 테스트 결과(도 7(c))를 도시한 도면, 실시예 1에서 제조된 광흡수층의 제조직후 표면 및 85℃에서 4일 동안 노출된 후의 광흡수층 표면((도 7(d))을 관찰한 주사전자현미경 사진과 모식도, 비교예 1에서 제조된 광흡수층의 제조직후 표면 및 85℃에서 4일 동안 노출된 후의 광흡수층 표면((도 7(e))을 관찰한 주사전자현미경 사진과 모식도, 실시예 1에서 제조된 광흡수층의 제조직후 표면 및 60초 동안 전자 빔 조사 후의 광흡수층 표면((도 7(f))을 관찰한 주사전자현미경 사진과 모식도, 비교예 1에서 제조된 광흡수층의 제조직후 표면 및 60초 동안 전자 빔 조사 후의 광흡수층 표면((도 7(g))을 관찰한 주사전자현미경 사진과 모식도를 도시한 도면이다. 도 7에서 광전변환효율, 단락전류밀도, 개방회로전압 및 필팩터는 제조직후 값으로 평준화(normalization)되었다.7 is a thermal stability test results performed at 85 ℃ of the solar cell prepared in Comparative Example 1 and the solar cell prepared in Example 1 (Fig. 7 (a)), 25 ℃ relative humidity (RH) performed at 65% Humidity stability test result (FIG. 7 (b)), a diagram showing a light stability test result (FIG. 7 (c)) performed by irradiating light with no UV filtering under AM 1.5G 100 mW / cm 2 , Scanning electron micrographs and schematic diagrams of the surface immediately after preparation of the light absorbing layer prepared in Example 1 and the surface of the light absorbing layer ((FIG. 7 (d)) after being exposed at 85 ° C. for 4 days), light prepared in Comparative Example 1 Scanning Electron Micrograph and Schematic View of the Surface Immediately After Preparation of the Absorption Layer and the Surface of the Light Absorption Layer ((FIG. 7 (e)) after 4 days of exposure at 85 ° C.) Scanning electron micrograph and schematic view of the surface of the light absorbing layer ((FIG. 7 (f)) after electron beam irradiation for seconds) , A view showing a scanning electron microscope photograph and a schematic view of the surface of the light absorbing layer prepared in Comparative Example 1 immediately after manufacture and the surface of the light absorbing layer ((FIG. 7 (g)) after electron beam irradiation for 60 seconds). The photoelectric conversion efficiency, short circuit current density, open circuit voltage and fill factor were normalized to the values immediately after manufacturing.

도 7(a)에서 알 수 있듯이, 비교예 1에서 제조된 종래의 페로브스카이트 태양전지의 경우 432 시간 시점에서의 효율이 초기 효율의 약 40.0 %로 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나, OA 개질된 페로브스카이트 태양전지의 경우 동일 시점에서 초기 효율 87.5 %를 유지하는 우수한 열적 안정성을 가짐을 확인할 수 있다. 나아가, 안정성 테스트 768 시간이 흐른 시점에서 초기 효율의 80.0 % 이상이 유지됨을 알 수 있으며, 캡슐화 없이 공기중 85℃의 가혹한 열 조건 하에서 768 시간이 흐른 시점에서 초기 효율의 80.0 % 이상이 유지는 열적 안정성은 현재까지 보고된 바 없는 극히 우수한 장기 안정성이다. 또한 도 7의 주사전자현미경 관찰 사진을 통해 알 수 있듯이, 종래 페로브스카이트 화합물 막의 경우 열이나 전자빔에 의해 막의 열화가 발생하며 특히 입계에서 그 열화가 시작됨을 확인할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 페로브스카이트 화합물 막의 경우 열이나 전자빔 조사 후에도 막의 열화가 발생하지 않음을 확인할 수 있으며, 입계에 존재하는 OA가 열에 대한 보호 피복재의 역할을 수행함을 확인할 수 있다.As can be seen in Figure 7 (a), in the case of the conventional perovskite solar cell prepared in Comparative Example 1, it can be seen that the efficiency at 432 hours is reduced to about 40.0% of the initial efficiency. However, it can be confirmed that the OA-modified perovskite solar cell has excellent thermal stability that maintains an initial efficiency of 87.5% at the same time point. Furthermore, it can be seen that 80.0% or more of the initial efficiency is maintained at the time of 768 hours of stability test, and 80.0% or more of the initial efficiency is maintained at the time of 768 hours under the severe thermal conditions of 85 ° C in the air without encapsulation. Stability is an extremely good long-term stability that has not been reported to date. In addition, as can be seen through the scanning electron microscope observation picture of FIG. 7, it can be confirmed that in the case of the conventional perovskite compound film, the film is deteriorated by heat or an electron beam, and particularly, the deterioration starts at the grain boundary. However, in the case of the perovskite compound film according to the present invention, it can be confirmed that the film does not deteriorate even after irradiation with heat or electron beam, and it can be confirmed that OA present at the grain boundary serves as a protective coating material for heat.

또한, 상온과 65% 상대습도하에서 페로브스카이트 태양전지 소자의 수분 안정성 평가를 진행하였다. 우수한 내열성 외에도, 도 7(b)에서 알 수 있듯이, 비교예 1에서 제조된 페로브스카이트 화합물 막의 경우, 상대 습도 (RH) 65 % 및 25℃에서 심각한 열화가 발생하였다. 이는 흡습성이 강한 메틸 암모늄이 수분과 반응하여 페로브스카이트의 분해가 촉진된 것으로 해석할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물 막의 경우 430 시간의 시험 동안에도 초기 효율의 90% 이상이 유지되는 우수한 습도 안정성을 가짐을 알 수 있다. 이러한 향상된 습도 안정성은 입계에 위치하는 알킬 체인의 소수성으로 인해 수분에 대해 강한 저항성을 나타내는 것으로 해석할 수 있다.In addition, water stability evaluation of the perovskite solar cell device was performed at room temperature and 65% relative humidity. In addition to the excellent heat resistance, as can be seen in Figure 7 (b), the perovskite compound membrane prepared in Comparative Example 1, the relative humidity (RH) 65% and severe deterioration occurred at 25 ℃. It can be interpreted that methyl ammonium having strong hygroscopicity reacts with moisture to accelerate the decomposition of perovskite. However, it can be seen that the perovskite compound membrane according to an embodiment of the present invention has excellent humidity stability that maintains 90% or more of the initial efficiency even during a test for 430 hours. This improved humidity stability can be interpreted as exhibiting strong resistance to moisture due to the hydrophobicity of the alkyl chain located at the grain boundary.

도 8(a)는 실시예 1에서 제조된 태양전지, 비교예 1(0mol%OA), 비교예 2(3.3mol%BA) 및 비교예 3(3.3mol%PEA)에서 제조된 태양전지의 열적 안정성을 측정 도시한 도면이며, 도 8(b)는 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에서 제조된 태양전지의 열적 안정성을 측정 도시한 도면이다. 도 8에서 알 수 있듯이, 비교예 2 및 비교예 3에서 제조된 태양전지의 경우 서로 거의 유사한 열적 안정성을 가짐을 알 수 있으며, 768 시간 시점에서 초기 효율의 약 61 %를 유지하여 열적 안정성이 상대적으로 떨어짐을 알 수 있다. Figure 8 (a) is a solar cell prepared in Example 1, Comparative Example 1 (0mol% OA), Comparative Example 2 (3.3mol% BA) and Comparative Example 3 (3.3mol% PEA) thermal of the solar cell prepared in It is a diagram showing the measurement of stability, and FIG. 8 (b) is a diagram showing the measurement of thermal stability of the solar cell manufactured in Example 1, Example 2 and Example 3. As can be seen in Figure 8, it can be seen that the solar cells prepared in Comparative Example 2 and Comparative Example 3 have almost similar thermal stability to each other, and thermal stability is relatively maintained by maintaining about 61% of the initial efficiency at 768 hours. It can be seen that it falls.

실시예에서 제조된 태양전지의 우수한 열적 안정성은 페로브스카이트 그레인 각각이 OA의 긴 알킬 체인간의 반데르발스힘에 의한 강한 상호작용, 암모늄 작용기와 페로브스카이트 무기 골격 사이의 수소 결합 및 알킬 체인의 금속-할로겐(페로브스카이트의 금속-할로겐) 종결 표면에의 부착에 기인한 것이며, 이와 함께 OA 자체의 낮은 휘발성(우수한 내열성)에 기인한 것으로 해석할 수 있다.The excellent thermal stability of the solar cell produced in the Examples is that each of the perovskite grains has strong interactions due to van der Waals forces between the long alkyl chains of OA, hydrogen bonds between the ammonium functional groups and perovskite inorganic skeletons, and alkyl. It can be interpreted as being due to the adhesion of the chain to the metal-halogen (perovskite metal-halogen) termination surface, and also to the low volatility (excellent heat resistance) of the OA itself.

또한, 질소 대기에서 자외선 차단 필터를 사용하지 않고 상온 AM1.5G에서 수행된 광 안정성 테스트 결과(도 7(c))를 통해, 비교예 1에서 제조된 종래의 페로브스카이트 태양전지의 경우 3 시간 만에 초기 값의 20 %까지 효율이 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나, 실시예에서 제조된 페로브스카이트 태양전지의 경우 75 시간이 지난 후에도 초기 효율의 70%를 유지함을 알 수 있다. 이러한 우수한 광 안정성은 페로브스카이트 그레인을 감싸는 OA가 장벽을 형성하여, 각각의 페로브스카이트 그레인들을 외부 환경으로부터 보호하는 것으로부터 기인함을 알 수 있으며, 나아가, 알킬 체인이 금속-할로겐(페로브스카이트의 금속-할로겐) 종결 표면에 부착됨으로써, 페로브스카이트의 물질 분해가 효과적으로 방지됨을 알 수 있다. In addition, in the case of the conventional perovskite solar cell prepared in Comparative Example 1 through the light stability test results (FIG. 7 (c)) performed at room temperature AM1.5G without using a UV filter in a nitrogen atmosphere 3 It can be seen that the efficiency decreases rapidly to 20% of the initial value in only a short time. However, it can be seen that in the case of the perovskite solar cell manufactured in the example, 70% of the initial efficiency is maintained even after 75 hours have passed. It can be seen that this excellent light stability is caused by the OA surrounding the perovskite grain forming a barrier, protecting each perovskite grain from the external environment, and furthermore, the alkyl chain is a metal-halogen ( By attaching to the metal-halogen) termination surface of the perovskite, it can be seen that the material decomposition of the perovskite is effectively prevented.

알려진 바와 같이 광에 의한 분해는 TiO2에 의해 할로겐 음이온에서 전자가 추출되고 할로겐이 할로겐 분자로 환원되며 발생하며, 또한, TiO2와 페로브스카이트 화합물의 계면에서 광 정공과 산소와의 반응에 의한 깊은 트랩(deep trap) 형성에 의해 발생한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물 막은 유기 단분자가 입계 뿐만 아니라 그레인 전체를 둘러싸고 있음에 따라 페로브스카이트 그레인과 TiO2 사이에도 유기 단분자막이 존재하여 광 안정성이 현저하게 향상될 수 있다.As is known, decomposition by light occurs when electrons are extracted from halogen anions by TiO 2 and halogens are reduced to halogen molecules. In addition, at the interface between TiO 2 and perovskite compound, light holes and oxygen react. Caused by the formation of deep traps. However, in the perovskite compound film according to an embodiment of the present invention, as the organic single molecule surrounds not only the grain boundary but also the entire grain, an organic monomolecular film exists between the perovskite grain and TiO 2 to significantly improve light stability. Can be improved.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, it has been described by specific matters and limited embodiments and drawings, which are provided only to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Various modifications and variations can be made by those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the spirit of the invention. .

Claims (22)

페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 상기 그레인을 감싸고 C6 이상의 노말 알킬암모늄 이온을 포함하며 비-결정질인 입계층을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막;을 광흡수층으로 포함하며, 상기 페로브스카이트 화합물 막은 하기 관계식 1을 만족하는 페로브스카이트 태양전지.
(관계식 1)
I(110)/I0(110) ≥ 2
(상기 관계식 1에서 I(110)은 페로브스카이트 화합물 막의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이며, I0(110)은 페로브스카이트 화합물 막과 동일한 페로브스카이트 화합물 그레인의 다결정으로 이루어진 기준 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이다)
The perovskite compound perovskite structure is a perovskite compound grain and a grain boundary located at a grain boundary, covering the grain, including C6 or higher normal alkylammonium ions, and including a non-crystalline grain boundary layer The perovskite compound film; includes a light absorbing layer, the perovskite compound film perovskite solar cell satisfies the following relational expression 1.
(Relationship 1)
I (110) / I 0 (110) ≥ 2
(In the relational expression 1, I (110) is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the perovskite compound film, and I 0 (110) is the perovskite The intensity of the diffraction peak by the (110) plane in the X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the reference light-absorbing layer made of polycrystals of the same perovskite compound grain as the compound film)
제 1항에 있어서,
상기 노말 알킬암모늄 이온의 암모늄 기는 상기 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 무기 골격에 결합된 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The ammonium group of the normal alkylammonium ion is a perovskite solar cell bonded to the metal-halogen inorganic skeleton of the perovskite compound grain.
제 1항에 있어서,
상기 노말 알킬암모늄 이온의 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬인 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The alkyl of the normal alkylammonium ion is a C8 to C12 normal alkyl perovskite solar cell.
페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 입계(grain boundary)에 위치하여 상기 그레인을 감싸는 유기 단분자막을 포함하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함하며, 상기 페로브스카이트 화합물 막은 하기 관계식 1을 만족하는 페로브스카이트 태양전지.
(관계식 1)
I(110)/I0(110) ≥ 2
(상기 관계식 1에서 I(110)은 페로브스카이트 화합물 막의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이며, I0(110)은 페로브스카이트 화합물 막과 동일한 페로브스카이트 화합물 그레인의 다결정으로 이루어진 기준 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이다)
The perovskite compound perovskite compound is a perovskite compound grain located on a grain and a grain boundary, and includes a perovskite compound film including an organic monomolecular film surrounding the grain as a light absorbing layer, The perovskite compound membrane is a perovskite solar cell that satisfies the following relationship (1).
(Relationship 1)
I (110) / I 0 (110) ≥ 2
(In the relational expression 1, I (110) is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the perovskite compound film, and I 0 (110) is the perovskite The intensity of the diffraction peak by the (110) plane in the X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the reference light-absorbing layer made of polycrystals of the same perovskite compound grain as the compound film)
제 4항에 있어서,
상기 유기 단분자막의 분자는 상기 페로브스카이트 화합물 그레인의 금속-할로겐 무기 골격에 결합되는 -NH3 + 헤드 그룹(head group) 및 C6 이상의 알킬 체인을 갖는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 4,
The molecule of the organic monomolecular film is a perovskite solar cell having a -NH 3 + head group and a C6 or higher alkyl chain bonded to a metal-halogen inorganic skeleton of the perovskite compound grain.
제 5항에 있어서,
상기 알킬 체인은 C8 내지 C12의 노말 알킬인 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 5,
The alkyl chain is a C8 to C12 normal alkyl perovskite solar cell.
페로브스카이트 구조의 유기금속 할로겐화물인 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 및 그레인 바운더리(grain boundary)에 위치하며 상기 그레인을 감싸는 알킬암모늄금속할라이드를 포함하며, Cu Kα선을 이용한 X-선 회절 패턴에서 3차원 페로브스카이트 화합물 그레인에 의한 결정 구조만이 존재하는 페로브스카이트 화합물 막을 광흡수층으로 포함하며, 상기 페로브스카이트 화합물 막은 하기 관계식 1을 만족하는 페로브스카이트 태양전지.
(관계식 1)
I(110)/I0(110) ≥ 2
(상기 관계식 1에서 I(110)은 페로브스카이트 화합물 막의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이며, I0(110)은 페로브스카이트 화합물 막과 동일한 페로브스카이트 화합물 그레인의 다결정으로 이루어진 기준 광흡수층의 Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서 (110)면에 의한 회절 피크의 강도이다)
An organic metal halide of a perovskite structure is a perovskite compound grain and a grain boundary, and includes an alkylammonium metal halide surrounding the grain, X-ray using Cu Kα ray In the diffraction pattern, a perovskite compound film containing only a crystal structure by a three-dimensional perovskite compound grain is included as a light absorbing layer, and the perovskite compound film satisfies the following relation 1 .
(Relationship 1)
I (110) / I 0 (110) ≥ 2
(In the relational expression 1, I (110) is the intensity of the diffraction peak by the (110) plane in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the perovskite compound film, and I 0 (110) is the perovskite The intensity of the diffraction peak by the (110) plane in the X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays of the reference light-absorbing layer made of polycrystals of the same perovskite compound grain as the compound film)
제 7항에 있어서,
상기 알킬암모늄금속할라이드의 알킬은 C6 이상의 노말 알킬인 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 7,
The alkyl of the alkyl ammonium metal halide is C6 or more normal alkyl perovskite solar cell.
제 8항에 있어서,
상기 알킬암모늄금속할라이드의 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬인 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 8,
The alkyl of the alkyl ammonium metal halide is a C8 to C12 normal alkyl perovskite solar cell.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은 막 표면 기준 평균 그레인 크기가 200 내지 700nm이며, 페로브스카이트 화합물 막 표면 기준 단위 면적 당 기공 면적의 비인 기공률은 0.05 이하인 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The perovskite compound membrane has an average grain size of 200 to 700 nm based on the surface of the membrane, and a perovskite solar cell having a porosity of 0.05 to less than the pore area per unit area based on the perovskite compound membrane surface.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양전지는 제1전극; 상기 제1전극 상 위치하는 전자전달체; 및 상기 전자전달체를 덮는 상기 페로브스카이트 화합물 막을 포함하는 광흡수층; 상기 광흡수층 상 위치하는 정공전달체; 및 제2전극을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The solar cell includes a first electrode; An electron carrier positioned on the first electrode; And a light absorbing layer including the perovskite compound film covering the electron transporter. A hole transporter located on the light absorbing layer; And a second electrode.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은, Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, 회절각 2θ 3.5 내지 12.0°의 범위에서 회절피크가 검출되지 않는 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The perovskite compound film is a perovskite solar cell in which diffraction peaks are not detected in a range of diffraction angles 2θ 3.5 to 12.0 ° in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은, Cu-Kα선을 이용한 X-선 회절 측정에서, (110) 면에 의한 회절 피크의 FWHM(Full Width at Half Maximum)이 0.16° 이하인 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The perovskite compound film is a perovskite solar cell having an FWHM (Full Width at Half Maximum) of a diffraction peak by the (110) plane of 0.16 ° or less in X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays.
삭제delete 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은 산란 벡터 성분 qz를 y축으로, 산란 벡터 성분 qxy를 x축으로 한 산란 강도 분포인 모노크롬 X-선을 이용한 스침각 입사 광각 X-선 산란(GIWAXS; Grazing Incidence Wide Angle X-ray Scattering) 스펙트럼 상, (110) 면의 불균일한 산란 강도를 가지며, qxy=0에서 가장 큰 산란 강도를 갖는 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The perovskite compound membrane is a grazing incidence wide angle X-ray scattering (GIWAXS; Grazing Incidence) using a monochromatic X-ray, which is a scattering intensity distribution in which the scattering vector component q z is the y-axis and the scattering vector component q xy is the x-axis. Wide Angle X-ray Scattering) A perovskite solar cell that has a non-uniform scattering intensity on the (110) plane and has the largest scattering intensity at q xy = 0.
제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은 상기 알킬암모늄금속할라이드를 0.5 내지 5몰% 함유하는 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 7 to 9,
The perovskite compound membrane is a perovskite solar cell containing 0.5 to 5 mol% of the alkylammonium metal halide.
제 4항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은 유기 단분자를 0.5 내지 5몰% 함유하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 4,
The perovskite compound film is a perovskite solar cell containing 0.5 to 5 mol% of an organic single molecule.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물 막은 노말 알킬암모늄 이온을 0.5 내지 5몰% 함유하는 페로브스카이트 태양전지.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The perovskite compound membrane is a perovskite solar cell containing 0.5 to 5 mol% of normal alkylammonium ions.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법으로,
a) 제1전극 상 전자전달체를 형성하는 단계;
b1) C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드, 유기할라이드 및 2가 금속 할라이드를 제1용매에 투입하고 가열하여 알킬암모늄 이온으로 개질된 페로브스카이트 분말을 수득하는 단계; 및 알킬암모늄 이온으로 개질된 페로브스카이트 분말을 제2용매에 용해시켜 유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 제조하는 단계;
b2) 상기 전자전달체 상 유기캡핑제-페로브스카이트 용액을 도포하여 광흡수층을 형성하는 단계; 및
c) 상기 광흡수층 상 정공전달체 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 단계;
를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
A method for manufacturing a perovskite solar cell according to any one of claims 1 to 9,
a) forming an electron carrier on the first electrode;
b1) adding C6 or higher normal alkylammonium halide, organic halide and divalent metal halide to the first solvent and heating to obtain a perovskite powder modified with alkylammonium ion; And dissolving the perovskite powder modified with an alkylammonium ion in a second solvent to prepare an organic capping agent-perovskite solution;
b2) forming a light absorbing layer by applying an organic capping agent-perovskite solution on the electron carrier; And
c) sequentially forming a hole transporter and a second electrode on the light absorbing layer;
Method of manufacturing a perovskite solar cell comprising a.
삭제delete 제 19항에 있어서,
상기 C6 이상의 노말 알킬은 C8 내지 C12의 노말 알킬인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
The method of claim 19,
The method of manufacturing a perovskite solar cell wherein the C6 or higher normal alkyl is C8 to C12 normal alkyl.
제 19항에 있어서,
상기 b1) 단계에서 제1용매에 투입되는 2가 금속 할라이드의 몰수 : C6 이상의 노말 알킬암모늄 할라이드의 몰수가 100 : 0.5 내지 5인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
The method of claim 19,
A method of manufacturing a perovskite solar cell having a mole number of divalent metal halides input to the first solvent in step b1): C6 or higher of a normal alkylammonium halide of 100: 0.5 to 5.
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