KR102123421B1 - Chalcogenized organic-inorganic hybrid perovskites compound and Fabrication Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법은 a) A성분으로, 1가 유기 양이온의 할로겐화물; B성분으로, 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물; C성분으로, 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자; 및 A 성분과 B 성분을 용해하는 용매;를 포함하는 전구체 용액을 도포하여, 전구물질을 형성하는 단계; 및b) 상기 전구물질을 열처리하여 양이온으로, 1가 유기 양이온 및 상기 B성분으로부터 유래한 2 내지 4가의 금속 이온과 상기 C성분으로부터 유래한 2 내지 4가의 금속 이온을 함유하며, 음이온으로, 상기 A 성분과 상기 B 성분으로부터 유래한 할로겐 음이온 및 상기 C 성분으로부터 유래한 칼코젠 음이온을 함유하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물을 제조하는 단계;를 포함한다.The method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to the present invention includes a) a component A, a halide of a monovalent organic cation; As the B component, a metal halide selected from one or more of halide of tetravalent metal, halide of trivalent metal, and halide of divalent metal; As C component, nanoparticles which are chalcogenides of 2 to 4 metals; And a solvent for dissolving components A and B; forming a precursor by applying a precursor solution comprising; And b) heat-treating the precursor to contain cations, monovalent organic cations and bivalent to tetravalent metal ions derived from the B component and bivalent to tetravalent metal ions derived from the C component. And producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound containing a halogen anion derived from component A and the component B and a chalcogen anion derived from component C.

Description

칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물 및 이의 제조방법{Chalcogenized organic-inorganic hybrid perovskites compound and Fabrication Method thereof}Chalcogenized organic-inorganic perovskite compound and its manufacturing method {Chalcogenized organic-inorganic hybrid perovskites compound and Fabrication Method thereof}

본 발명은 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 강한 이온결합에 의해 물질 안정성이 현저하게 향상된 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound, and to a method for preparing an organic-inorganic perovskite compound in which material stability is significantly improved by strong ion bonding.

오가노메탈 할라이드 페로브스카이트 화합물(Organometal halide perovskite compound)로도 지칭되는 유무기 페로브스카이트 화합물은 유기 양이온(A), 금속 양이온(M) 및 할로겐 음이온(X)으로 이루어지며, 페로브스카이트 구조를 갖는 AMX3의 화학식으로 대표되는 물질이다. 상세하게, AMX3의 화학식으로 대표되는 유무기 페로브스카이트 화합물은 MX6 옥타헤드론(octahedron)이 코너-쉐어링(corner-shearing)된 3차원 네트워크에 A 유기 양이온이 중간에 위치한 형태이다. The organic-inorganic perovskite compound, also referred to as an organometal halide perovskite compound, consists of organic cations (A), metal cations (M) and halogen anions (X), and perovskites It is a material represented by the chemical formula of AMX 3 having a structure. In detail, the organic-inorganic perovskite compound represented by the chemical formula of AMX 3 is a form in which A organic cations are located in the middle in a three-dimensional network in which the MX 6 octahedron is corner-sheared.

이러한 유무기 페로브스카이트 화합물은 소재 가격이 매우 낮고, 저온 공정이나 저가의 용액 공정이 가능하여 상업성이 우수하며, 발광소자, 메모리소자, 센서, 광발전소자등 다양한 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있으며, 유무기 페로브스카이트 화합물을 광흡수체로 사용한 페로브스카이트계 태양전지에서 20%에 이르는 효율이 보고(대한민국 공개특허 제2014-0035284호)되며, 더욱더 유무기 페로브스카이트 화합물에 대한 관심이 높아지고 있다.These organic-inorganic perovskite compounds have very low material prices, excellent low-temperature process or low-cost solution process, and are excellent in commerciality. Active research has been conducted in various fields such as light emitting devices, memory devices, sensors, and photovoltaic devices. In addition, efficiency of up to 20% in perovskite-based solar cells using an organic-inorganic perovskite compound as a light absorber is reported (Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0035284), more and more for organic-inorganic perovskite compounds Interest is growing.

그러나, 유무기 페로브스카이트 화합물 소재는 쉽게 분해되거나 열화되는 등, 그 안정성이 떨어져 실 사용에 어려움이 있다. 이러한 낮은 안정성은 1가의 할로겐 음이온이 1가의 유기 양이온과 2가의 금속 양이온과 결합하는 유무기 페로브스카이트 화합물의 약한 이온결합 강도에 기인한다.However, organic/inorganic perovskite compound materials, such as easily decomposed or deteriorated, have poor stability and have difficulty in yarn use. This low stability is due to the weak ionic bond strength of the organic-inorganic perovskite compound in which the monovalent halogen anion binds the monovalent organic cation and the divalent metal cation.

대한민국 공개특허 제2014-0035284호Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0035284

본 발명은 유무기 페로브스카이트 화합물의 강점인 용액 도포법 및 고상 확산법을 이용하여, 강한 이온 결합에 의해 물질의 안정성이 현저하게 향상된 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for preparing an organic-inorganic perovskite compound using a solution coating method and a solid-phase diffusion method, which are the strengths of the organic-inorganic perovskite compound, and the stability of the material is significantly improved by strong ion bonding.

본 발명에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법은 a) A성분으로, 1가 유기 양이온의 할로겐화물; B성분으로, 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물; C성분으로, 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자; 및 적어도 A 성분과 B 성분을 용해하는 용매;를 포함하는 전구체 용액을 도포하여, 전구물질을 형성하는 단계; 및 b) 전구물질을 열처리하여 양이온으로, 1가 유기 양이온 및 B성분으로부터 유래한 2 내지 4가의 금속 이온과 C성분으로부터 유래한 2 내지 4가의 금속 이온을 함유하며, 음이온으로, A 성분과 B 성분으로부터 유래한 할로겐 음이온 및 C 성분으로부터 유래한 칼코젠 음이온을 함유하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물을 제조하는 단계;를 포함한다.The method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to the present invention includes a) a component A, a halide of a monovalent organic cation; As the B component, a metal halide selected from one or more of halide of tetravalent metal, halide of trivalent metal, and halide of divalent metal; As C component, nanoparticles which are chalcogenides of 2 to 4 metals; And a solvent for dissolving at least components A and B; forming a precursor by applying a precursor solution comprising; And b) heat-treating the precursor to contain cations, monovalent organic cations, and bivalent to tetravalent metal ions derived from component B and bivalent to tetravalent metal ions derived from component C. As anions, components A and B And producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound containing a halogen anion derived from a component and a chalcogen anion derived from a C component.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, a) 단계의 전구체 용액은 B성분-C성분으로, 하기 I) 내지 X)의 물질 세트 중 어느 하나 이상을 함유할 수 있다.In the method for preparing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution of step a) is a component B-C component, and any one of the following I) to X) substance sets It may contain the above.

I) 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자I) Halogens of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals

II) 2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자II) Halides of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

III) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자III) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals

IV) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자IV) Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

V) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자V) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals

VI) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자VI) Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

VII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자VII) Halides of divalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals

VIII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자VIII) Halides of divalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

IX) 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물IX) Halides of trivalent metals-Chalcogenides of trivalent metals

X) 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물X) Halides of tetravalent metals-Chalcogenides of tetravalent metals

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은 A 성분으로부터 유래한 1가 유기 양이온 : B성분으로부터 유래한 금속할로겐화물의 금속 및 C성분으로부터 유래한 금속의 칼코젠화물의 금속의 몰비가 1 : 1일 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution is a monovalent organic cation derived from component A: metal and C component of metal halide derived from component B The molar ratio of the metal of the chalcogenide of the metal derived from may be 1:1.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은 C성분으로 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 4가 금속의 할로겐화물과 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 4가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자로부터 유래하는 칼코젠의 몰비가 1 : 2일 수 있다.In the method for preparing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a tetravalent metal as a C component or a tetravalent metal as a B component Contains halide or contains halide of tetravalent metal and chalcogenide nanoparticles of tetravalent metal as component B and C, and is derived from component B, component C or component B and component C in the precursor solution. A valence metal: a molar ratio of chalcogen derived from chalcogenide nanoparticles of a 2 to 4 valent metal of the C component may be 1:2.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은 C성분으로 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 3가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 3가 금속의 할로겐화물과 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 3가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자로부터 유래하는 칼코젠의 몰비가 1 : 1일 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a trivalent metal as a C component, or a trivalent metal as a B component. Contains halide, or contains the halide of a trivalent metal and the chalcogenide nanoparticles of a trivalent metal as components B and C, and is derived from components B, C, or B and C in the precursor solution. A valence metal: The molar ratio of chalcogen derived from the chalcogenide nanoparticles of the C to C tetravalent metal may be 1:1.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은 칼코젠 소스(source); 및 적어도 칼코젠 소스를 용해하는 용매;를 더 함유할 수 있다.In the method of manufacturing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution is a chalcogen source (source); And at least a solvent for dissolving the chalcogen source.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 칼코젠 소스는 S, Se 및 Te에서 하나 이상 선택되는 칼코젠 또는 칼코젠간의 화합물일 수 있다.In the method for preparing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the chalcogen source may be a chalcogen or a chalcogen compound selected from S, Se, and Te.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 적어도 칼코젠 소스를 용해하는 용매는 하이드라진계 용매일 수 있다.In the method of manufacturing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, at least a solvent dissolving the chalcogen source may be a hydrazine-based solvent.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 하이드라진계 용매는, 무수 하이드라진, 하이드라진 수화물, 하이드라진 유도체, 하이드라진 유도체 수화물 또는 이들의 조합일 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the hydrazine-based solvent may be anhydrous hydrazine, hydrazine hydrate, hydrazine derivative, hydrazine derivative hydrate, or a combination thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 하이드라진 유도체 또는 수화물 상태의 하이드라진 유도체는, 메틸 하이드라진(methyl hydrazine), 디메틸 하이드라진(dimethyl hydrazine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 1,3-디아미노프로판(1,3-diaminopropane), 페닐렌디아민(phenylenediamine), 에틸아민(ethylamine), 프로필아민(propylamine), 디에틸아민(diethylamine), 또는 이들의 조합일 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the hydrazine derivative or the hydrazine derivative in a hydrate state is methyl hydrazine, dimethyl hydrazine, and ethylenediamine (ethylenediamine), 1,3-diaminopropane, phenylenediamine, ethylamine, propylamine, diethylamine, or combinations thereof Can be.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은 C성분으로 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 4가 금속의 할로겐화물과 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 4가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자 및 칼코젠 소스로부터 유래하는 칼코젠의 몰비가 1 : 2를 만족할 수 있다.In the method for preparing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a tetravalent metal as a C component or a tetravalent metal as a B component Contains halide or contains halide of tetravalent metal and chalcogenide nanoparticles of tetravalent metal as component B and C, and is derived from component B, component C or component B and component C in the precursor solution. Valence metal: The molar ratio of chalcogenide nanoparticles of chalcogenide nanoparticles and chalcogenide sources of 2 to 4 of the C component may satisfy 1:1.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은 C성분으로 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 3가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 3가 금속의 할로겐화물과 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 3가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자 및 칼코젠 소스로부터 유래하는 칼코젠의 몰비가 1 : 1을 만족할 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a trivalent metal as a C component, or a trivalent metal as a B component. Contains halide, or contains the halide of a trivalent metal and the chalcogenide nanoparticles of a trivalent metal as components B and C, and is derived from components B, C, or B and C in the precursor solution. Valence metal: The molar ratio of chalcogenide nanoparticles of chalcogenide nanoparticles and chalcogenide sources of the C to 2 tetravalent metal may satisfy 1:1.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, B성분에서, 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물의 금속은 서로 상이한 금속이며, 4가 금속의 할로겐화물은 티타늄(Ti), 주석(Sn), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물이고, 3가 금속의 할로겐화물은 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 세륨(Ce), 철(Fe), 루테늄(Ru), 크로뮴(Cr), 바나듐(V) 및 타이타늄(Ti)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물이며, B 성분에서, 2가 금속의 할로겐화물은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크로뮴(Cr), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb) 및 이터븀(Yb)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물일 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, in component B, a metal of a tetravalent metal halide, a trivalent metal halide, and a divalent metal halide metal Silver is a metal that is different from each other, and the halide of the tetravalent metal is a metal selected from one or more of titanium (Ti), tin (Sn), cerium (Ce), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), and tungsten (W). Halide of the trivalent metal, and antimony (Sb), bismuth (Bi), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), scandium (Sc), yttrium ( Y), Lanthanum (La), Cerium (Ce), Iron (Fe), Ruthenium (Ru), Chromium (Cr), Vanadium (V) and Titanium (Ti). In the B component, the halide of the divalent metal is copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), palladium (Pd), cadmium (Cd) ), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), and ytterbium (Yb).

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, C 성분에서, 2가 금속의 칼코젠화물, 3가 금속의 칼코젠화물 및 4가 금속의 칼코젠화물은 서로 상이한 금속의 칼코젠화물이며, 2가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 1을 만족하고, 3가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 2를 만족하며, 4가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 3을 만족할 수 있다.In the method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, in the C component, a chalcogenide of a divalent metal, a chalcogenide of a trivalent metal, and a chalcogen of a tetravalent metal The cargo is a chalcogenide of different metals, the chalcogenide of the divalent metal satisfies the following formula (1), the chalcogenide of the trivalent metal satisfies the following formula (2), and the chalcogenide of the tetravalent metal: Formula 3 may be satisfied.

(화학식 1)(Formula 1)

MaChalMaChal

화학식 1에서, Ma는 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 2가 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다.In Formula 1, Ma is Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Cr 2+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Ge 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ and in Yb 2+, and one or a divalent metal ion selected two or more, Chal is S - a knife kojen anion is selected from at least one or both -, Se -, and Te.

(화학식 2)(Formula 2)

Mb2Chal3 Mb 2 Chal 3

화학식 2에서, Mb는 Sb3+, Bi3+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Sc3+, Y3+, La3+, Ce3+, Fe3+, Ru3+, Cr3+, V3+ 및 Ti3+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 3가의 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다.In Formula 2, Mb is Sb 3+ , Bi 3+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 3+ , Fe 3+ , Ru 3+, Cr 3+, V and trivalent metal ions 3+ and select at least one or two in Ti 3+, Chal is S - a knife kojen anion is selected from at least one or both -, Se -, and Te.

(화학식 3)(Formula 3)

McChal2 McChal 2

화학식 3에서, Mc는 Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 4가의 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다.In formula 3, Mc is Ti 4+, Sn 4+, Ce 4+ , Zr 4+, Mo , and one or metal ions, tetravalent selected two or more in the 4+ and W 4+, Chal is S -, Se -, and Te - is a chalcogenide anion selected from one or two or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, C성분인 나노입자의 평균 직경은 0.5nm 내지 20nm일 수 있다.In the method of manufacturing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the average diameter of the C component nanoparticles may be 0.5 nm to 20 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, b) 단계의 열처리는 100 내지 250℃에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the heat treatment in step b) may be performed at 100 to 250°C.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, b) 단계의 열처리는 불활성 분위기 또는 수소 분위기에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the heat treatment in step b) may be performed in an inert atmosphere or a hydrogen atmosphere.

본 발명에 따른 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 제조방법은 상업성이 우수한 용액 공정에 기반하여 250℃ 이하의 저온 열처리를 통한 고상 반응에 의해 할로겐 음이온 대비 강한 결합력을 갖는 칼코젠 음이온을 함유하여, 물질의 열적, 화학적, 광학적 안정성이 현저하게 향상된 칼코젠화 페로브스카이트 화합물을 제조할 수 있는 장점이 있다. The method for producing a chalcogenated perovskite compound according to the present invention contains a chalcogen anion having a strong binding strength compared to a halogen anion by solid-phase reaction through low-temperature heat treatment at 250° C. or less based on a solution process excellent in commerciality, There is an advantage in that a chalcogenated perovskite compound having significantly improved thermal, chemical, and optical stability of a material can be prepared.

이하 본 발명의 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법을 상세히 설명한다. 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 method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound of the present invention will be described in detail. At this time, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms to be used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and the accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be obscured are omitted.

본 발명에 있어, 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물(이하, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물)은 음이온으로 2가의 칼코젠 음이온을 함유하는 유무기 페로브스카이트 화합물을 의미한다. 구체적으로, 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물은 유기 양이온(A), 금속 양이온(M) 및 음이온(X)으로 이루어지며, 페로브스카이트 구조를 갖는 AMX3의 화학식을 만족하는 화합물 기준, MX6 옥타헤드론의 X(음이온)의 자리에 칼코젠 음이온과 할로겐 음이온이 위치하는 화합물을 의미할 수 있다.In the present invention, the chalcogenated organic-inorganic perovskite compound (hereinafter, the chalcogenated perovskite compound) means an organic-inorganic perovskite compound containing a divalent chalcogenide anion as an anion. Specifically, the chalcogenated organic-inorganic perovskite compound is composed of an organic cation (A), a metal cation (M) and an anion (X), based on a compound that satisfies the formula of AMX 3 having a perovskite structure , MX 6 octahedron may represent a compound in which a chalcogen anion and a halogen anion are located in the place of X (anion).

본 발명에 따른 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 제조방법은 a) A성분으로, 1가 유기 양이온의 할로겐화물; B성분으로, 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물; C성분으로, 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자; 및 A 성분과 B 성분을 용해하는 용매(이하, 할로겐화물용 용매);를 포함하는 전구체 용액을 도포하여, 전구물질을 형성하는 단계; 및 b) 전구물질을 열처리하여 양이온으로, 1가 유기 양이온 및 B성분으로부터 유래한 2 내지 4가의 금속 이온과 C성분으로부터 유래한 2 내지 4가의 금속 이온을 함유하며, 음이온으로, A 성분과 B 성분으로부터 유래한 할로겐 음이온 및 C 성분으로부터 유래한 칼코젠 음이온을 함유하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물을 제조하는 단계;를 포함한다.The method for producing a chalcogenated perovskite compound according to the present invention includes a) a component A, a halide of a monovalent organic cation; As the B component, a metal halide selected from one or more of halide of tetravalent metal, halide of trivalent metal, and halide of divalent metal; As C component, nanoparticles which are chalcogenides of 2 to 4 metals; And a solvent for dissolving components A and B (hereinafter, a solvent for a halide); forming a precursor by applying a precursor solution comprising; And b) heat-treating the precursor to contain cations, monovalent organic cations, and bivalent to tetravalent metal ions derived from component B and bivalent to tetravalent metal ions derived from component C. As anions, components A and B And producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound containing a halogen anion derived from a component and a chalcogen anion derived from a C component.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 전구체 용액의 도포 및 열처리에 의한 고상 확산에 의해, 양이온으로 1가 유기 양이온과 함께, 4가의 금속 이온 및/또는 3가의 금속 이온을 함유하며, 음이온으로 할로겐 음이온 및 칼코젠 음이온을 함유하는 칼코젠화물을 제조할 수 있다. b) 단계에서 제조되는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물은 2가의 음이온인 칼코젠 음이온을 함유에 따라, 음이온과 양이온간의 이온 결합력이 크게 증가하여, 음이온으로 할로겐 음이온만을 함유하는 종래 페로브스카이트 구조의 오가노메탈 할라이드 대비 물질의 안정성이 크게 향상된 장점이 있다. 나아가, 2가의 칼코젠 음이온과 함께 3가 내지 4가의 금속 이온 또한 함유함에 따라, 그 안정성이 더욱 더 향상될 수 있다.As described above, the manufacturing method according to the present invention contains a tetravalent metal ion and/or a trivalent metal ion, together with a monovalent organic cation as a cation, by solid phase diffusion by application and heat treatment of a precursor solution, and anion As a result, a chalcogenide containing a halogen anion and a chalcogen anion can be prepared. The chalcogenated organic-inorganic perovskite compound prepared in step b) contains a chalcogen anion, which is a divalent anion, so that the ionic bond between anions and cations is greatly increased, and the conventional perovskite contains only halogen anions as anions. It has the advantage that the stability of the material is significantly improved compared to the organometal halide of the skye structure. Furthermore, as it also contains a trivalent to tetravalent metal ion together with a divalent chalcogen anion, its stability can be further improved.

본 발명에 따른 칼코젠화물 제조방법에 있어, A 성분은 페로브스카이트 구조를 이루는 1가의 유기 양이온의 공급원일 수 있다. 또한, A성분이 1가 유기 양이온의 할로겐화물임에 따라, A 성분은 페로브스카이트 구조를 이루는 할로겐 음이온의 공급원을 겸할 수 있다. In the method for producing a chalcogenide according to the present invention, component A may be a source of monovalent organic cations constituting a perovskite structure. In addition, as component A is a halide of a monovalent organic cation, component A can serve as a source of halogen anions forming a perovskite structure.

B 성분은 페로브스카이트 구조를 이루는 금속 이온의 공급원일 수 있다. 구체적으로, B 성분은 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물임에 따라, B 성분은 2 내지 4가 금속 이온(2가 금속 이온, 3가 금속 이온 및 4가 금속 이온에서 선택되는 1종 이상의 금속 이온)의 공급원일 수 있다. 또한, B 성분이 2 내지 4가 금속의 할로겐화물(4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물)임에 따라, B 성분은 페로브스카이트 구조를 이루는 할로겐 음이온이 다른 공급원을 겸할 수 있다.Component B may be a source of metal ions that make up the perovskite structure. Specifically, since the B component is a metal halide selected from one or more of a halide of a tetravalent metal, a halide of a trivalent metal, and a halide of a divalent metal, the B component has 2 to 4 metal ions (2 It may be a source of one or more metal ions selected from valence metal ions, trivalent metal ions, and tetravalent metal ions. In addition, since the B component is a halide of a divalent to tetravalent metal (a halide of a tetravalent metal, a halide of a trivalent metal and a halide of a divalent metal, a metal halide selected from one or more), the B component The halogen anion forming the silver perovskite structure may serve as another source.

C 성분은 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자로, 페로브스카이트 구조에서 MX6(M=금속 이온, X=음이온) 옥타헤드론의 X(음이온)의 자리에 위치하는 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다. 구체적으로, a) 단계의 전구물질은 b) 단계의 열처리 시 고상 확산 반응을 통해 칼코젠 음이온을 공급하는 공급원일 수 있다. 이러한 고상 확산 반응에 의해, MX6(M=금속 이온, X=음이온) 옥타헤드론의 X(음이온)의 자리에 칼코젠 음이온이 공급되어, 칼코젠화물이 제조될 수 있다. 또한, 나노입자인 C 성분은 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물임에 따라, C 성분은 페로브스카이트 구조를 이루는 2 내지 4가 금속 이온(2가 금속 이온, 3가 금속 이온 및 4가 금속 이온에서 선택되는 1종 이상의 금속 이온)의 다른 공급원을 겸할 수 있다. The C component is a nanoparticle that is a chalcogenide of a 2-4 tetravalent metal, and is a chalcogen located at the position of X (anion) of MX 6 (M=metal ion, X=anion) octahedron in the perovskite structure. It can be a source of negative ions. Specifically, the precursor of step a) may be a source for supplying the chalcogen anion through a solid phase diffusion reaction during the heat treatment of step b). By this solid phase diffusion reaction, a chalcogen anion is supplied to the site of X (anion) of MX 6 (M=metal ion, X=anion) octahedron, and chalcogenide can be prepared. In addition, as the nanoparticle C component is a chalcogenide of a 2-4 tetravalent metal, the C component is a 2-4 tetravalent metal ion (divalent metal ion, trivalent metal ion, and tetravalent metal) forming a perovskite structure. Other sources of one or more metal ions selected from metal ions).

상술한 바와 같이, A 성분은 1가 유기 양이온 및 할로겐 음이온의 공급원일 수 있고, B 성분은 2 내지 4가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원일 수 있으며, C 성분은 칼코젠 음이온의 공급원 및 2 내지 4가 금속 이온의 다른 공급원일 수 있다.As described above, component A can be a source of monovalent organic cations and halogen anions, component B can be a source of 2-4 tetravalent metal ions and other sources of halogen anions, and component C is a source of chalcogen anions. And other sources of bivalent metal ions.

구체적인 일 예로, a) 단계의 전구체 용액은 B성분-C성분의 물질 짝으로, 하기 I) 내지 X)의 물질 세트 중 어느 하나 이상을 함유할 수 있다.As a specific example, the precursor solution of step a) is a material pair of component B-C, and may contain any one or more of the following material sets of I) to X).

I) 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자I) Halogens of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals

II) 2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자II) Halides of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

III) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자III) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals

IV) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자IV) Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

V) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자V) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals

VI) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자VI) Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

VII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자VII) Halides of divalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals

VIII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자VIII) Halides of divalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals

IX) 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물IX) Halides of trivalent metals-Chalcogenides of trivalent metals

X) 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물X) Halides of tetravalent metals-Chalcogenides of tetravalent metals

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 I)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 4가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.When the precursor solution contains a substance set of I) as a substance pair of component B-C (halogen of divalent metal-nanoparticle which is a chalcogenide of tetravalent metal), component B is a source of divalent metal ions And other sources of halogen anions, and component C can be a source of tetravalent metal ions and a source of chalcogen anions.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 II)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 3가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.When the precursor solution contains the substance set of II) as a substance pair of the component B-C (halogen of a divalent metal-nanoparticle which is a chalcogenide of a trivalent metal), the component B is a source of divalent metal ions And other sources of halogen anions, and component C may be a source of trivalent metal ions and a chalcogen anion.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 III)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온과 4가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 4가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.When the precursor solution contains a substance set of III) as a substance pair of component B-C (halogen of a divalent metal and halide of a tetravalent metal-a nanoparticle that is a chalcogenide of a tetravalent metal), component B Silver is a source of divalent metal ions and tetravalent metal ions and other sources of halogen anions, and the C component can be a source of tetravalent metal ions and a source of chalcogen anions.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 IV)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온과 3가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 3가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.When the precursor solution contains a substance set of IV) as a substance pair of component B-C (halogen of a divalent metal and halide of a trivalent metal-a nanoparticle that is a chalcogenide of a trivalent metal), component B Silver is a source of divalent metal ions and trivalent metal ions and other sources of halogen anions, and component C can be a source of trivalent metal ions and a source of chalcogen anions.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 V)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온과 4가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 2가 금속 이온과 4가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.Precursor solution is a substance set of B component-C component V (halogen of divalent metal and halide of tetravalent metal-nanoparticles which are chalcogenides of divalent metals and chalcogenides of tetravalent metals) Phosphorus nanoparticles), component B is a source of divalent metal ions and tetravalent metal ions and other sources of halogen anions, and component C is a source of divalent metal ions and tetravalent metal ions and chalcogen anions. It can be a source.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 VI)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온과 3가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 2가 금속 이온과 3가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.Nanoparticles and trivalent metal chalcogenides where the precursor solution is a B-C-VI substance pair (halide of divalent metal and halide of trivalent metal-chalcogenide of divalent metal) Phosphorus nanoparticles), component B is a source of divalent metal ions and trivalent metal ions and other sources of halogen anions, and component C is a source of divalent metal ions and trivalent metal ions and chalcogen anions. It can be a source.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 VII)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 2가 금속 이온과 4가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.The precursor solution contains a substance set of VII) (halogens of divalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals) as a substance pair of component B-C. In case, the B component is a source of divalent metal ions and other sources of halogen anions, and the C component can be a source of divalent metal ions and tetravalent metal ions and a source of chalcogen anions.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 VIII)의 물질 세트(2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자)를 함유하는 경우, B성분은 2가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 2가 금속 이온과 3가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.The precursor solution contains the substance set of VIII) as a substance pair of component B-C (halogen of a divalent metal-nanoparticle which is a chalcogenide of a divalent metal and nanoparticle that is a chalcogenide of a trivalent metal) In case, the B component is a source of divalent metal ions and other sources of halogen anions, and the C component can be a source of divalent metal ions and trivalent metal ions and a source of chalcogen anions.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 IX)의 물질 세트(3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물)를 함유하는 경우, B성분은 3가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 3가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.When the precursor solution contains a substance set (halide of a trivalent metal-chalcogenide of a trivalent metal) as a substance pair of component B-C, component B is a source of trivalent metal ions and halogen anion Is a different source, and the C component can be a source of trivalent metal ions and a source of chalcogen anions.

전구체 용액이 B성분-C성분의 물질 짝으로 X)의 물질 세트(4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물)를 함유하는 경우, B성분은 4가 금속 이온의 공급원 및 할로겐 음이온의 다른 공급원이며, C 성분은 4가 금속 이온의 공급원 및 칼코젠 음이온의 공급원일 수 있다.When the precursor solution contains a substance set (X halide of tetravalent metal-chalcogenide of tetravalent metal) as a substance pair of component B-C, component B is a source of tetravalent metal ions and halogen anion Is a different source, and the C component can be a source of tetravalent metal ions and a source of chalcogen anions.

이때, B성분-C성분의 물질 짝을 기반으로 상술한 바와 같이, 전구체 용액은 B성분으로 3 내지 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, 및/또는 C성분으로 3 내지 4가 금속의 칼코젠화물을 함유할 수 있다. 이는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 2가의 칼코젠 음이온을 함유함에 따라, 전하 중성화를 안정적으로 확보하기 위한 것이다. At this time, as described above based on the material pair of component B-C, the precursor solution contains a halide of a 3-4 tetravalent metal as a B component, and/or a chalcogen of a 3-4 tetravalent metal as a C component May contain cargo. This is for stably securing charge neutralization as the chalcogenated perovskite compound contains a divalent chalcogen anion.

이하, 전구체 용액에 함유되는 각 성분을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, each component contained in the precursor solution will be described in more detail.

A 성분인 1가 유기 양이온의 할로겐화물(이하, 유기할로겐화물)은 1가의 유기 양이온(A)과 할로겐 음이온(X)의 화합물을 의미할 수 있다.The halide of the monovalent organic cation as component A (hereinafter, an organic halide) may mean a compound of a monovalent organic cation (A) and a halogen anion (X).

구체적으로, 유기할로겐화물은 하기 화학식 4일 수 있다.Specifically, the organic halide may be the following Chemical Formula 4.

(화학식 4)(Formula 4)

AHalAHal

화학식 4에서, A는 1가의 양이온으로, A는 유기 암모늄 이온, 아미디니움계(amidinium group) 이온 또는 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온이며, Hal은 할로겐 이온이다. 화학식 4에서, Hal은 Cl-, Br-, F- 및 I-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 할로겐 음이온일 수 있다.In the formula (4), A is a monovalent cation, A is an organic ammonium ion, amidinium group ion or organic ammonium ion and amidinium ion, and Hal is a halogen ion. In formula 4, Hal is Cl - may be one or two or more kinds selected from a halogen anion -, Br -, F -, and I.

화학식 4에서, A는 하기 화학식 5 내지 7에 속하는 1종의 유기 양이온 또는 화학식 5 내지 7에 속하며 서로 상이한 2종의 유기 양이온일 수 있다. 화학식 5 내지 6은 1가의 양이온이 1가의 유기 암모늄 이온인 경우에 해당하며, 화학식 7은 1가의 양이온이 아미디니움계(amidinium group) 이온인 경우에 해당한다.In Chemical Formula 4, A may be one organic cation belonging to the following Chemical Formulas 5 to 7 or two organic cations belonging to the Chemical Formulas 5 to 7 and different from each other. Formulas 5 to 6 correspond to the case where the monovalent cation is a monovalent organic ammonium ion, and Formula 7 corresponds to the case where the monovalent cation is an amidinium group ion.

(화학식 5)(Formula 5)

R1-NH3 + R 1 -NH 3 +

화학식 5에서 R1은 C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이다. In Formula 5, R 1 is C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl.

(화학식 6)(Formula 6)

R2-C3H3N2 +-R3 R 2 -C 3 H 3 N 2 + -R 3

화학식 6에서 R2는 C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이며, R3은 수소 또는 C1-C24의 알킬이다.In Formula 6, R 2 is C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl, and R 3 is hydrogen or C1-C24 alkyl.

(화학식 7) (Formula 7)

Figure 112017009537444-pat00001
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화학식 7에서, R4 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 아미노, C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이다. 화학식 7에서 R4 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 아미노 또는 C1-C24의 알킬, 구체적으로, 수소, 아미노 또는 C1-C7 알킬, 보다 구체적으로 수소, 아미노 또는 메틸일 수 있으며, 보다 더 구체적으로 R4가 수소, 아미노 또는 메틸이고 R5 내지 R8가 각각 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 +)등을 들 수 있다. In the formula (7), R 4 to R 8 are, independently of each other, hydrogen, amino, C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl. R 4 to R 8 in the formula (7) independently of each other may be hydrogen, amino or C1-C24 alkyl, specifically hydrogen, amino or C1-C7 alkyl, more specifically hydrogen, amino or methyl, and more specifically R 4 is hydrogen, amino or methyl, and R 5 to R 8 may each 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 Guamidinium (NH 2 C(NH 2 )=NH 2 + ).

이때, 화학식 5 내지 7에 속하며 서로 상이한 2종의 유기 양이온이라 함은, 화학식 5 내지 7에서 서로 상이한 화학식에 속하는 유기 양이온만으로 한정되어 해석될 수 없으며, 동일한 화학식(화학식 5, 화학식 6 또는 화학식 7)에 속하되, 서로 상이한 유기 리간드(화학식 5의 경우 R1, 화학식 6의 경우 R2 및/또는 R3, 화학식 7의 경우 R4, R5, R6, R7 및/또는 R8)를 갖는 유기 양이온 또한 포함하는 의미로 해석되어야 한다. In this case, the two types of organic cations belonging to the formulas 5 to 7 and different from each other may not be interpreted as being limited to only organic cations belonging to the different formulas in the formulas 5 to 7, and the same formula (Formula 5, Formula 6, or Formula 7) ), but different organic ligands (R 1 for Formula 5, R 2 and/or R 3 for Formula 6 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and/or R 8 for Formula 7) It should be interpreted as including the organic cation having.

서로 상이한 2종의 유기 양이온을 함유하는 경우, 화학식 4에서, A는 A1 (1-k)A2 k(0<k<1인 실수, A1 및 A2는 화학식 5 내지 7에 속하며 서로 상이한 2종의 유기 양이온)일 수 있다. When two different organic cations are contained, in Formula 4, A is A 1 (1-k) A 2 k (real number where 0<k<1, A 1 and A 2 belong to Formulas 5 to 7, and Different two kinds of organic cations).

이때, 화학식 5 내지 6에 속하는 유기 양이온인 유기 암모늄 이온과 화학식 7에 속하는 아미디니움계 이온을 모두 함유하는 경우, 전하 이동에 보다 유리하다. 유기 양이온이 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온을 모두 함유하는 경우, 1가 유기 양이온의 총 몰수를 1로 하여, 0.7 내지 0.95의 아미디니움계 이온 및 0.3 내지 0.05의 유기암모늄 이온을 함유할 수 있다. 즉, 화학식 4에서, A는 A1 (1-k)A2 k일 수 있으며, 이때, A1는 아미디니움계 이온이고, A2는 유기 암모늄 이온이며, k는 0.3 내지 0.05의 실수일 수 있다. In this case, when both the organic ammonium ion which is the organic cation belonging to the formula 5 to 6 and the amidinium-based ion belonging to the formula 7 are contained, it is more advantageous for charge transfer. When the organic cation contains both the organic ammonium ion and the amidinium-based ion, the total number of moles of the monovalent organic cation is 1, which will contain 0.7 to 0.95 amidinium-based ions and 0.3 to 0.05 organic ammonium ions. Can be. That is, in Formula 4, A may be A 1 (1-k) A 2 k , wherein A 1 is an amidinium-based ion, A 2 is an organic ammonium ion, and k is a real day of 0.3 to 0.05. Can be.

유무기 페로브스카이트 화합물의 용도를 고려하여, 1가 유기 양이온이 적절히 변경될 수 있으나, 반도체 소자나 광소자의 용도를 고려할 때, 화학식 4에서, A가 유기 암모늄 이온을 함유하는 경우, 유기 암모늄 이온은 R1-NH3 +일 수 있고, R1은 C1-C24의 알킬, 좋게는 C1-C7 알킬, 보다 좋게는 메틸일 수 있다. Considering the use of the organic-inorganic perovskite compound, the monovalent organic cation may be appropriately changed, but when considering the use of a semiconductor device or an optical device, in Formula 4, when A contains an organic ammonium ion, organic ammonium The ions may be R 1 -NH 3 + , and R 1 may be C 1 -C 24 alkyl, preferably C 1 -C 7 alkyl, more preferably methyl.

B성분은 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물일 수 있다. 이때, 4가 금속의 할로겐화물에서 4가 금속, 3가 금속의 할로겐화물에서 3가 금속 또는 2가 금속의 할로겐화물에서 2가 금속이, 단지 4가의 산화수(oxidation state만을 갖는 금속, 단지 3가의 산화수만을 갖는 금속 또는 단지 2가의 산화수만을 갖는 금속으로 한정되어 해석될 수 없음은 물론이다. 4가 금속은 3가 내지 4가의 산화수, 2가 내지 4가의 산화수, 2가 내지 5가의 산화수, 3가 내지 5가의 산화수등과 같이 둘 이상의 산화수를 갖되, 적어도 4가의 산화수를 갖는 전이금속, 전이후금속 또는 준금속의 할로겐화물을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, 3가 금속은 3가 내지 4가의 산화수, 2가 내지 3가의 산화수, 2가 내지 4가의 산화수, 3가 내지 5가의 산화수등과 같이 둘 이상의 산화수를 갖되, 적어도 3가의 산화수를 갖는 전이금속, 전이후금속 또는 준금속의 할로겐화물을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, 2가 금속은 2가 내지 4가의 산화수, 2가 내지 3가의 산화수, 2가 내지 5가의 산화수등과 같이 둘 이상의 산화수를 갖되, 적어도 2가의 산화수를 갖는 전이금속, 전이후금속 또는 준금속의 할로겐화물을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.The component B may be a metal halide selected from at least one of a halide of a tetravalent metal, a halide of a trivalent metal, and a halide of a divalent metal. At this time, the tetravalent metal in the halide of the tetravalent metal, the trivalent metal in the halide of the trivalent metal, or the divalent metal in the halide of the divalent metal, a metal having only a tetravalent oxidation state (only a trivalent metal Of course, it cannot be interpreted as being limited to a metal having only oxidized water or a metal having only divalent oxidized water: tetravalent metals are trivalent to tetravalent oxidized water, divalent to tetravalent oxidized water, divalent to pentavalent oxidized water, trivalent It should be construed to mean a halide of a transition metal, post-transition metal or metalloid having two or more oxidation numbers, such as an oxidation number of 5 to 5, but having at least a tetravalent oxidation number. Halides of transition metals, post-transition metals, or metalloids having at least two oxidation numbers, such as valent oxidation numbers, divalent to trivalent oxidation numbers, divalent to tetravalent oxidation numbers, trivalent to pentavalent oxidation numbers, etc. Similarly, a divalent metal has two or more oxidation numbers, such as divalent to tetravalent oxidation number, divalent to trivalent oxidation number, divalent to pentavalent oxidation number, etc., but having at least divalent oxidation number It should be construed to mean a halide of a transition metal, post-transition metal or metalloid.

이에 따라, B성분이 2가 금속의 할로겐화물을 함유하는 경우, 2가 금속의 할로겐화물이 다이할로겐화물로 한정되어 해석되어서는 안 되며, 3가 금속의 할로겐화물이 트라이할로겐화물로 한정되어 해석되어서는 안 되고, 4가 금속의 할로겐화물이 테트라할로겐화물로 한정되어 해석되어서는 안 된다. 구체적으로, B 성분인 2 내지 4가 금속의 할로겐화물은, 해당 금속의 알려진 산화수에 상응하는 수의 할로겐화 결합한 할로겐화물일 수 있다. 실질적인 일 예로, B 성분이 4가 금속의 할로겐화물을 포함하는 경우, 4가 금속의 할로겐화물은 테트라할로겐화물(MHal4, M은 4가 금속, Hal은 할로겐) 뿐만 아니라, 4가 금속의 알려진 산화수에 따라 다이할로겐화물(MHal2, M은 4가 금속, Hal은 할로겐) 또한 포함할 수 있다. Accordingly, when the B component contains a halide of a divalent metal, the halide of the divalent metal should not be interpreted as being limited to a dihalide, and a halide of the trivalent metal is limited to a trihalide analysis. It should not be, and the halides of tetravalent metals should not be interpreted as being limited to tetrahalides. Specifically, the halide of the B-4 divalent metal, which is a component B, may be a halogenated bond of a number corresponding to a known oxidation number of the metal. As a practical example, when the component B contains a halide of a tetravalent metal, the halide of the tetravalent metal is not only a tetrahalide (MHal 4 , M is a tetravalent metal, Hal is a halogen), but also known Depending on the oxidation number, dihalides (MHal 2 , M is a tetravalent metal, Hal is halogen) may also be included.

상술한 바와 같이, B 성분은 4가 금속의 할로겐화물, 3가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 또는 2종 이상 선택되는 금속할로겐화물일 수 있다. As described above, the component B may be a metal halide selected from one or two or more halides of a tetravalent metal, a halide of a trivalent metal, and a halide of a divalent metal.

4가 금속의 할로겐화물은 티타늄(Ti), 주석(Sn), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물일 수 있다. 3가 금속의 할로겐화물은 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 세륨(Ce), 철(Fe), 루테늄(Ru), 크로뮴(Cr), 바나듐(V) 및 타이타늄(Ti)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물일 수 있다. 2가 금속의 할로겐화물은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크로뮴(Cr), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb) 및 이터븀(Yb)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물일 수 있다.The halide of the tetravalent metal may be a metal halide selected from one or more of titanium (Ti), tin (Sn), cerium (Ce), zirconium (Zr), molybdenum (Mo) and tungsten (W). . Halides of trivalent metals are antimony (Sb), bismuth (Bi), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum It may be a metal halide selected from (La), cerium (Ce), iron (Fe), ruthenium (Ru), chromium (Cr), vanadium (V) and titanium (Ti). Halides of divalent metals are copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), palladium (Pd), cadmium (Cd), germanium ( Ge), tin (Sn), lead (Pb), and ytterbium (Yb).

이에 따라, B 성분은 티타늄할로겐화물, 주석할로겐화물, 세륨할로겐화물, 지르코늄할로겐화물, 몰리브덴할로겐화물, 텅스텐할로겐화물, 안티모니할로겐화물, 비스무트할로겐화물, 알루미늄할로겐화물, 갈륨할로겐화물, 인듐할로겐화물, 탈륨할로겐화물, 스칸듐할로겐화물, 이트륨할로겐화물, 란타넘할로겐화물, 철할로겐화물, 루테늄할로겐화물, 크로뮴할로겐화물, 바나듐할로겐화물, 타이타늄할로겐화물, 구리할로겐화물, 니켈할로겐화물, 코발트할로겐화물, 망간할로겐화물, 크로뮴할로겐화물, 팔라듐할로겐화물, 카드뮴할로겐화물, 저마늄할로겐화물, 납할로겐화물 및 이터븀할로겐화물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 할로겐화물일 수 있다. 이때, 할로겐화물의 할로겐은 I, Br, F 및 Cl에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, B 성분이 2가 금속의 할로겐화물만을 함유하는 경우, C 성분은 3가 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하는 것이 유리하다.Accordingly, the B component is titanium halide, tin halide, cerium halide, zirconium halide, molybdenum halide, tungsten halide, antimony halide, bismuth halide, aluminum halide, gallium halide, indium halide , Thallium halide, scandium halide, yttrium halide, lanthanum halide, iron halide, ruthenium halide, chromium halide, vanadium halide, titanium halide, copper halide, nickel halide, cobalt halide, It may be one or two or more halides selected from manganese halide, chromium halide, palladium halide, cadmium halide, germanium halide, lead halide, and ytterbium halide. At this time, the halogen of the halide may be one or two or more selected from I, Br, F and Cl. However, as described above, when the B component contains only a halide of a divalent metal, it is advantageous that the C component contains chalcogenide nanoparticles of a trivalent to tetravalent metal.

C 성분은 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자를 포함할 수 있다. 상세하게, 2가 금속의 칼코젠화물, 3가 금속의 칼코젠화물 및 4가 금속의 칼코젠화물은 서로 상이한 금속의 칼코젠화물이며, 2가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 1을 만족하고, 3가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 2를 만족하며, 4가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 3을 만족할 수 있다.Component C may include nanoparticles that are chalcogenides of divalent or tetravalent metals. Specifically, the chalcogenide of the divalent metal, the chalcogenide of the trivalent metal, and the chalcogenide of the tetravalent metal are chalcogenides of different metals, and the chalcogenide of the divalent metal satisfies Formula 1 below. , The chalcogenide of the trivalent metal may satisfy the following formula (2), and the chalcogenide of the tetravalent metal may satisfy the following formula (3).

(화학식 1)(Formula 1)

MaChalMaChal

화학식 1에서, Ma는 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 2가 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다. 구체적으로 화학식 1에서 칼코젠 음이온인 Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.In Formula 1, Ma is Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Cr 2+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Ge 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ and in Yb 2+, and one or a divalent metal ion selected two or more, Chal is S - a knife kojen anion is selected from at least one or both -, Se -, and Te. Specifically, in the formula 1, the chalcogen anion, Chal, may be one or two or more selected from S 2 , Se 2 and Te 2 .

(화학식 2)(Formula 2)

Mb2Chal3 Mb 2 Chal 3

화학식 2에서, Mb는 Sb3+, Bi3+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Sc3+, Y3+, La3+, Ce3+, Fe3+, Ru3+, Cr3+, V3+ 및 Ti3+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 3가의 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다. 구체적으로 화학식 2에서 칼코젠 음이온인 Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.In Formula 2, Mb is Sb 3+ , Bi 3+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 3+ , Fe 3+ , Ru 3+, Cr 3+, V and trivalent metal ions 3+ and select at least one or two in Ti 3+, Chal is S - a knife kojen anion is selected from at least one or both -, Se -, and Te. Specifically, the chalcogen anion in formula 2, Chal may be one or two or more selected from S 2 , Se 2 and Te 2 .

(화학식 3)(Formula 3)

McChal2 McChal 2

화학식 3에서, Mc는 Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 4가의 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다. 구체적으로 화학식 3에서 칼코젠 음이온인 Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.In formula 3, Mc is Ti 4+, Sn 4+, Ce 4+ , Zr 4+, Mo , and one or metal ions, tetravalent selected two or more in the 4+ and W 4+, Chal is S -, Se -, and Te - is a chalcogenide anion selected from one or two or more. Specifically, in the general formula (3), the chalc which is a chalcogen anion may be one or two or more selected from S 2 , Se 2 and Te 2 .

C 성분은 화학식 1 내지 3을 만족하는 1종 또는 2종 이상의 칼코젠화물 나노입자를 포함할 수 있는데, 이때, C 성분이 2종 이상의 칼코젠화물 나노입자를 함유하는 경우, 2종 이상의 칼코젠화물은 화학식 1 내지 3에서 서로 상이한 화학식에 속하는 칼코젠화물만으로 한정되어 해석될 수 없으며, 동일한 화학식(화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3)에 속하되, 서로 상이한 2종 이상의 금속의 할로겐화물 또한 포함하는 의미로 해석되어야 한다. Component C may include one or two or more chalcogenide nanoparticles satisfying Formulas 1 to 3, wherein when the C component contains two or more chalcogenide nanoparticles, two or more chalcogenides Cargoes cannot be interpreted as being limited to chalcogenides belonging to chemical formulas different from each other in Chemical Formulas 1 to 3, and belong to the same chemical formula (Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, or Chemical Formula 3), but also include halides of two or more different metals. It should be interpreted as meaning.

전구체 용액에 C성분으로 함유되는 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자는 그 평균 직경이 0.5nm 내지 20nm일 수 있으며, 유리하게는 0.5 내지 10nm일 수 있다. 이러한 미세한 크기의 나노입자는 b) 단계의 열처리시 낮은 온도에서도 고상 확산을 통해 보다 빠르고 용이하게 칼코젠 및/또는 금속의 물질 공급원으로 작용할 수 있으며, 또한, 전구물질 내에 칼코젠 및/또는 금속의 물질 공급원인 나노입자를 보다 균질하게 분포시킬 수 있어 유리하다.Chalcogenide nanoparticles of divalent or tetravalent metals contained as C component in the precursor solution may have an average diameter of 0.5 nm to 20 nm, and advantageously 0.5 to 10 nm. These fine-sized nanoparticles can act as a material source of chalcogen and/or metal more quickly and easily through solid phase diffusion even at low temperatures during the heat treatment of step b). Also, the chalcogen and/or metal in the precursor It is advantageous because nanoparticles as a material source can be more homogeneously distributed.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화물 제조방법에 있어, 전구체 용액은 A 성분으로부터 유래한 1가 유기 양이온 : B성분으로부터 유래한 금속할로겐화물의 금속 및 C성분으로부터 유래한 금속의 칼코젠화물의 금속의 몰비가 1 : 1일 수 있다. 즉, 전구체 용액은, 전구체 용액에 함유된 A성분의 유기할로겐화물 몰수 : 전구체 용액에 함유된 B성분의 모든 금속할로겐화물로부터 기인한 금속의 몰수와 전구체 용액에 함유된 C성분의 모든 금속칼코젠화물로부터 기인한 금속의 몰수의 합이 1 : 1의 비를 만족할 수 있다. 이러한 A성분 : B성분의 금속과 C성분의 금속간의 몰비에 의해 보다 안정적으로 페로브스카이트 구조를 갖는 칼코젠화물이 제조될 수 있다. In the chalcogenide production method according to an embodiment of the present invention, the precursor solution is a monovalent organic cation derived from component A: a metal halide metal derived from component B and a metal chalcogenide derived from component C The metal may have a molar ratio of 1:1. That is, the precursor solution includes: the number of moles of the organic halide of component A contained in the precursor solution: the number of moles of metal resulting from all metal halide of component B in the precursor solution and all metal chalcogens of component C in the precursor solution. The sum of the number of moles of metal originating from the cargo can satisfy a ratio of 1:1. Such a component: a chalcogenide having a perovskite structure can be more stably manufactured by a molar ratio between a metal of component B and a metal of component C.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화물 제조방법에 있어, 전구체 용액은 C성분으로 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 4가 금속의 할로겐화물과 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유할 수 있으며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 4가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자로부터 유래하는 칼코젠(원소 기준)의 몰비가 1 : 2일 수 있다. In the method for producing a chalcogenide according to an embodiment of the present invention, the precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a tetravalent metal as component C, or a halide of a tetravalent metal as component B, or component B And a halide of a tetravalent metal and chalcogenide nanoparticles of a tetravalent metal as component C, and a tetravalent metal derived from component B, component C or component B and component C in the precursor solution: of component C The molar ratio of chalcogen (based on element) derived from chalcogenide nanoparticles of 2 to 4 valent metal may be 1:2.

상술한 바와 같이, 전구체 용액은 B성분, C 성분 또는 B성분과 C성분으로부터 기인한 4가의 금속(금속 이온)을 포함할 수 있으며, 이때, 전구체 용액에 함유된 4가의 금속의 총 몰수 : C성분의 나노입자에 함유된 칼코젠(원소 기준)의 몰수 간의 몰비는 1 : 2를 만족할 수 있다. 이러한 4가의 금속 이온과 칼코젠 음이온간의 몰비는 2가의 금속 이온 함유 여부, 및 2가의 금속 이온 함유량과 무관할 수 있으며, b) 단계에서 제조되는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 전하 중성화에 의한 몰비일 수 있다. As described above, the precursor solution may include a B component, a C component, or a tetravalent metal (metal ion) derived from the B component and the C component, wherein the total number of moles of the tetravalent metal contained in the precursor solution: C The molar ratio between the number of moles of chalcogen (based on the element) contained in the nanoparticles of the component may satisfy 1:2. The molar ratio between the tetravalent metal ion and the chalcogen anion may be independent of whether the divalent metal ion is contained, and the divalent metal ion content, and b) is caused by charge neutralization of the chalcogenated perovskite compound prepared in step It may be a molar ratio.

전구체 용액이 4가의 금속을 포함하는 B성분-C성분의 물질짝으로, 앞서 상술한, I) 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, III) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, V) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, VII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 및 X) 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물에서 하나 이상 선택되는 물질 세트를 들 수 있다.Precursor solution is a substance pair of component B-C containing a tetravalent metal, as described above, I) a halide of a divalent metal-a nanoparticle that is a chalcogenide of a tetravalent metal, III) a halogen of a divalent metal Halides of cargoes and tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals, V) halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and tetravalent metals Chalcogenide nanoparticles, VII) divalent metal halide-divalent metal chalcogenide nanoparticles and tetravalent metal chalcogenide nanoparticles and X) tetravalent metal halide-tetravalent And a set of materials selected from one or more of chalcogenides of metals.

A성분 : B성분의 금속과 C성분의 금속간의 몰비가 1 : 1을 만족하고, 즉, 전구체 용액에 함유된 유기할로겐화물의 몰수 : 전구체 용액에 함유된 총 금속(B성분으로부터 유래한 금속 이온 및 C 성분에 함유된 금속)의 몰수의 비가 1 : 1을 만족하고, 전구체 용액에 함유된 4가의 금속의 총 몰수 : C성분의 나노입자에 함유된 칼코젠(원소 기준)의 몰수 간의 몰비가 1 : 2를 만족하는 경우, b) 단계의 열처리에 의한 고상 확산 반응에 의해, 하기 화학식 8(하기 화학식 8') 또는 하기 화학식 9를 만족하는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조될 수 있다. A component: The molar ratio between the metal of component B and the metal of component C satisfies 1:1, that is, the number of organic halides contained in the precursor solution: total metal contained in the precursor solution (metal ions derived from component B) And the molar ratio of the metals contained in the C component satisfies 1:1, and the total molar number of the tetravalent metals contained in the precursor solution: the molar ratio between the moles of the chalcogen (based on the element) contained in the nanoparticles of the C component When 1:2 is satisfied, a chalcogenated perovskite compound satisfying the following formula 8 (following formula 8') or the following formula 9 may be prepared by a solid phase diffusion reaction by the heat treatment in step b). .

(화학식 8)(Formula 8)

AMIVHalChal2 AM IV HalChal 2

화학식 1에서, A는 1가의 유기 양이온이며, MIV는 4가의 금속 이온이며, Hal은 1가의 할로겐 음이온이며, Chal은 2가의 칼코젠 음이온이다. 구체적으로, 화학식 8에서, Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, Hal은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, MIV는 Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 일 수 있다.In Formula 1, A is a monovalent organic cation, M IV is a tetravalent metal ion, Hal is a monovalent halogen anion, and Chal is a divalent chalcogen anion. Specifically, in Formula 8, Chal is S 2-, Se 2- and may be alone or in combination of two or more selected from Te 2-, Hal is I - 1 kind selected from -, Br -, F - and Cl Alternatively, it may be two or more, and M IV may be one or two or more selected from Ti 4+ , Sn 4+ , Ce 4+ , Zr 4+ , Mo 4+ and W 4+ .

화학식 8의 칼코젠화 페로스브카이트 화합물이 제조될 수 있는 B성분-C성분의 물질짝으로, 앞서 상술한, X) 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물의 물질 세트를 들 수 있다.As a material pair of component B-C, in which the chalcogenated perovskite compound of Formula 8 can be prepared, the above-mentioned, X) halide of a tetravalent metal-a substance set of a chalcogenide of a tetravalent metal Can be lifted.

화학식 8에서, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 4가의 금속 이온을 함유하되, 서로 상이한 2종 이상의 4가 금속 이온을 함유하는 경우, 화학식 8은 하기 화학식 8''로 표현될 수 있다.In Chemical Formula 8, when the chalcogenated perovskite compound contains a tetravalent metal ion, but contains two or more different tetravalent metal ions, Chemical Formula 8 may be represented by the following Chemical Formula 8''.

(화학식 8'')(Formula 8'')

(1-k)(AMaIVHalChal2)/k(AMbIVHalChal2)(1-k)(AMa IV HalChal 2 )/k(AMb IV HalChal 2 )

화학식 8''에서, A는 1가의 유기 양이온이며, MaIV 및 MbIV는 서로 상이한 4가의 금속 이온이며, Hal은 1가의 할로겐 음이온이며, Chal은 2가의 칼코젠 음이온이며, k는 0<k<1인 실수, 구체적으로 0.3≤k≤0.7인 실수이다. 보다 구체적으로, 화학식 8''에서, Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, Hal은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, MaIV는 Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 선택되는 1종이며, MbIV는 MaIV과 상이하되, Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 선택되는 1종일 수 있다. 화학식 8''는 AMaIVHalChal2 AMbIVHalChal2가 단일한 페로브스카이트 구조 내에서 서로 균질하게 고용된 고용상(solid solution)의 의미뿐만 아니라, AMaIVHalChal2 AMbIVHalChal2의 두 페로브스카이트 화합물이 혼재되어 있는 복합상(소위, 이중 페로브스카이트 구조로도 통칭됨)의 의미 또한 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 화학식 8''는 AMaIV kMbIV (1-k)HalChal2로도 표기될 수 있는데, 이러한 표기 또한 앞서 상술한 바와 같이, 고용상만으로 한정되어 해석되어서는 안 된다. In Formula 8'', A is a monovalent organic cation, Ma IV and Mb IV are different tetravalent metal ions, Hal is a monovalent halogen anion, Chal is a divalent chalcogen anion, and k is 0<k <1 real number, specifically, 0.3≤k≤0.7. In more detail, the formula 8 '', Chal is S 2-, Se 2- and may be alone or in combination of two or more selected from Te 2-, Hal is I -, Br -, F - and Cl - selected from It may be one or two or more, Ma IV is one selected from Ti 4+ , Sn 4+ , Ce 4+ , Zr 4+ , Mo 4+ and W 4+ , and Mb IV is different from Ma IV However, it may be one selected from Ti 4+ , Sn 4+ , Ce 4+ , Zr 4+ , Mo 4+ and W 4+ . Formula 8'' is AMa IV HalChal 2 AMb IV HalChal 2 and AMa IV HalChal 2 , as well as the meaning of solid solutions homogeneously employed in each other within a single perovskite structure It should also be construed to include the meaning of a complex phase (so-called double perovskite structure) in which two perovskite compounds of AMb IV HalChal 2 are mixed. Formula 8'' may also be referred to as AMa IV k Mb IV (1-k) HalChal 2 , and this notation should not be construed as being limited only to the solid solution as described above.

(화학식 9)(Formula 9)

(1-x)(AMIIHal3)/x(AMIVHalChal2)(1-x)(AM II Hal 3 )/x(AM IV HalChal 2 )

화학식 9에서, A는 1가의 유기 양이온이며, MII는 2가의 금속 이온이며, MIV는 4가의 금속 이온이며, Hal은 1가의 할로겐 음이온이며, Chal은 2가의 칼코젠 음이온이며, 0<x<1의 실수이다. 구체적으로, 화학식 9에서, Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, Hal은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, MIV는 Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 일 수 있고, MII는 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.In Formula 9, A is a monovalent organic cation, M II is a divalent metal ion, M IV is a tetravalent metal ion, Hal is a monovalent halogen anion, Chal is a divalent chalcogen anion, and 0<x <1 is a mistake. Specifically, in Formula 9, Chal is S 2-, Se 2- and may be alone or in combination of two or more selected from Te 2-, Hal is I - 1 kind selected from -, Br -, F - and Cl Or may be two or more, M IV may be one or two or more selected from Ti 4+ , Sn 4+ , Ce 4+ , Zr 4+ , Mo 4+ and W 4+ , M II is Cu 1 selected from 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Cr 2+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Ge 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ and Yb 2+ . It may be a species or two or more species.

화학식 9는 AMIIHal3 AMIVHalChal2가 단일한 페로브스카이트 구조 내에서 서로 균질하게 고용된 고용상(solid solution)의 의미뿐만 아니라, AMIIHal3 AMIVHalChal2의 두 페로브스카이트 화합물이 혼재되어 있는 복합상의 의미 또한 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 이러한 복합상은 이중층 페로브스카이트 구조를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 화학식 9는 AMII (1-x)MIV xHal(3-2x)Chal2x로도 표기될 수 있는데, 이러한 표기 또한 앞서 상술한 바와 같이, 고용상만으로 한정되어 해석되어서는 안 된다. Formula 9 is AM II Hal 3 AM IV HalChal 2 and AM II Hal 3 as well as the meaning of solid solutions homogeneously employed in each other within a single perovskite structure The meaning of the complex phase in which two perovskite compounds of AM IV HalChal 2 are mixed should also be interpreted to include this, and this complex phase should be interpreted to include a double layer perovskite structure. Formula 9 may also be expressed as AM II (1-x )M IV x Hal (3-2x) Chal 2x , and this notation should not be interpreted as being limited only to the solid solution as described above.

화학식 9의 칼코젠화 페로스브카이트 화합물이 제조될 수 있는 B성분-C성분의 물질짝으로, 앞서 상술한, I) 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, III) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, V) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 및 VII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자에서 하나 이상 선택되는 물질 세트를 들 수 있다.As a material pair of component B-C, in which the chalcogenated perovskite compound of formula 9 can be prepared, I) the above-mentioned, I) halide of a divalent metal-nanoparticle which is a chalcogenide of a tetravalent metal, III) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals, V) halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-chalcogenides of divalent metals Phosphorus nanoparticles and tetravalent metal chalcogenide nanoparticles and VII) divalent metal halide-divalent metal chalcogenide nanoparticles and tetravalent metal chalcogenide nanoparticles And substance sets.

전구체 용액이 2가의 금속과 4가의 금속을 모두 함유하는 경우, 4가의 금속 이온 함량에 의해 제조되는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물에서 칼코젠 음이온의 함량이 결정될 수 있다. 이에 따라, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 물질 안정성을 유의미하게 향상시키는 측면에서, 전구체 용액은 x가 0.3 이상이 되도록 C 성분을 함유하는 것이 유리하며, 구체적인 일 예로 전구체 용액은 x가 0.3 ≤ x < 1의 실수, 보다 더 구체적인 일 예로, x가 0.3 ≤ x ≤ 0.7의 실수가 되도록 C 성분을 함유하는 것이 유리하다. 나아가, 페로브스카이트 구조의 화합물이 보다 안정적으로 형성되는 측면에서, 더욱 더 구체적인 일 예로, 전구체 용액은 x가 0.5가 되도록 C 성분을 함유하는 것이 좋다. When the precursor solution contains both a divalent metal and a tetravalent metal, the content of the chalcogen anion in the chalcogenated perovskite compound prepared by the tetravalent metal ion content can be determined. Accordingly, in terms of significantly improving the material stability of the chalcogenated perovskite compound, it is advantageous that the precursor solution contains the C component such that x is 0.3 or more, and in one specific example, the precursor solution has an x of 0.3 ≤ It is advantageous to contain the C component such that x is a real number of 1, a more specific example, and x is a real number of 0.3 ≤ x ≤ 0.7. Furthermore, in terms of the more stable formation of the perovskite compound, in a more specific example, the precursor solution preferably contains the C component such that x is 0.5.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화물 제조방법에 있어, 전구체 용액은 C성분으로 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 3가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 3가 금속의 할로겐화물과 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유할 수 있으며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 3가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자로부터 유래하는 칼코젠(원소 기준)의 몰비가 1 : 1일 수 있다.In the method for producing a chalcogenide according to an embodiment of the present invention, the precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a trivalent metal as component C, or a halide of a trivalent metal as component B, or component B And trivalent metal halide and trivalent metal chalcogenide nanoparticles as component C, and trivalent metal derived from component B, component C or component B and component C in the precursor solution: The molar ratio of chalcogen (based on element) derived from chalcogenide nanoparticles of 2 to 4 valent metal may be 1:1.

상술한 바와 같이, 전구체 용액은 B성분, C 성분 또는 B성분과 C성분으로부터 기인한 3가의 금속(금속 이온)을 포함할 수 있으며, 이때, 전구체 용액에 함유된 3가의 금속의 총 몰수 : C성분의 나노입자에 함유된 칼코젠(원소 기준)의 몰수 간의 몰비는 1 : 1을 만족할 수 있다. 이러한 3가의 금속 이온과 칼코젠 음이온간의 몰비는 2가의 금속 이온 함유 여부, 및 2가의 금속 이온 함유량과 무관할 수 있으며, b) 단계에서 제조되는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 전하 중성화에 의한 몰비일 수 있다. As described above, the precursor solution may include a B component, a C component, or a trivalent metal (metal ion) derived from the B component and the C component, wherein the total number of moles of the trivalent metal contained in the precursor solution: C The molar ratio between the number of moles of chalcogen (based on the element) contained in the nanoparticles of the component may satisfy 1:1. The molar ratio between the trivalent metal ion and the chalcogen anion may be independent of the content of the divalent metal ion, and the content of the divalent metal ion, and b) by charge neutralization of the chalcogenated perovskite compound prepared in step It may be a molar ratio.

전구체 용액이 3가의 금속을 포함하는 B성분-C성분의 물질짝으로, 앞서 상술한, II) 2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, IV) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, VI) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, VIII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 및 IX) 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물에서 하나 이상 선택되는 물질 세트를 들 수 있다.Precursor solution is a substance pair of component B-C containing a trivalent metal, as described above, II) a halide of a divalent metal-a nanoparticle that is a chalcogenide of a trivalent metal, IV) a halogen of a divalent metal Halides of cargoes and trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals, VI) halides of divalent metals and halides of trivalent metals-nanoparticles and trivalent metals that are chalcogenides of divalent metals Chalcogenide nanoparticles, VIII) divalent metal halide-divalent metal chalcogenide nanoparticles and trivalent metal chalcogenide nanoparticles and IX) trivalent metal halide-trivalent And a set of materials selected from one or more of chalcogenides of metals.

전구체 용액에 함유된 유기할로겐화물의 몰수 : 전구체 용액에 함유된 총 금속(B성분으로부터 유래한 금속 이온 및 C 성분에 함유된 금속)의 몰수의 비가 1 : 1을 만족하고, 전구체 용액에 함유된 3가의 금속의 총 몰수 : C성분의 나노입자에 함유된 칼코젠(원소 기준)의 몰수 간의 몰비가 1 : 1을 만족하는 경우, b) 단계의 열처리에 의한 고상 확산 반응에 의해, 하기 화학식 10(또는 하기 화학식 10'') 또는 하기 화학식 11을 만족하는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조될 수 있다. The number of moles of organohalides contained in the precursor solution: The ratio of the number of moles of the total metal (metal ions derived from component B and the metal contained in component C) contained in the precursor solution satisfies 1:1, and is contained in the precursor solution. Total number of moles of trivalent metal: When the molar ratio between moles of chalcogen (based on element) contained in C component nanoparticles satisfies 1:1, by solid phase diffusion reaction by heat treatment in step b), the following formula 10 (Or a chalcogenated perovskite compound satisfying the following formula 10) or the following formula 11 may be prepared.

(화학식 10)(Formula 10)

AMIIIHal2ChalAM III Hal 2 Chal

화학식 10에서, A는 1가의 유기 양이온이며, MIII은 3가의 금속 이온이며, Hal은 1가의 할로겐 음이온이며, Chal은 2가의 칼코젠 음이온이다. 구체적으로, 화학식 10에서, Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, Hal은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, MIII은 Sb3+, Bi3+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Sc3+, Y3+, La3+, Ce3+, Fe3+, Ru3+, Cr3+, V3+ 및 Ti3+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 일 수 있다. 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 3가의 금속 이온을 함유하되, 서로 상이한 2종 이상의 3가 금속 이온을 함유하는 경우, 화학식 10에서 MIII은 MaIII kMbIII (1-k)(0<k<1인 실수, 구체적으로 0.3≤k≤0.7)로 대체될 수 있다. 이때, MaIII과 MbIII는 Sb3 +, Bi3 +, Al3 +, Ga3 +, In3 +, Tl3 +, Sc3 +, Y3+, La3+, Ce3 +, Fe3 +, Ru3 +, Cr3 +, V3+ 및 Ti3 +에서 선택되는 2종 이상의 3가 금속 이온일 수 있다.In Formula 10, A is a monovalent organic cation, M III is a trivalent metal ion, Hal is a monovalent halogen anion, and Chal is a divalent chalcogen anion. Specifically, in formula 10, Chal is S 2-, Se 2- and may be alone or in combination of two or more selected from Te 2-, Hal is I - 1 kind selected from -, Br -, F - and Cl Or it may be two or more, M III is Sb 3+ , Bi 3+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 3+ , Fe 3+ , Ru 3+ , Cr 3+ , V 3+ and Ti 3+ may be selected from one or two or more. When the chalcogenated perovskite compound contains trivalent metal ions, but contains two or more different trivalent metal ions, M III in Formula 10 is Ma III k Mb III (1-k) (0< It can be replaced by a real number with k<1, specifically 0.3≤k≤0.7). At this time, Ma III and Mb III are Sb 3 + , Bi 3 + , Al 3 + , Ga 3 + , In 3 + , Tl 3 + , Sc 3 + , Y 3+ , La 3+ , Ce 3 + , Fe 3 +, and may be Ru 3 +, Cr 3 +, V 3+ and Ti 3 + 3 is a metal ion of two or more selected from the.

화학식 10의 칼코젠화 페로스브카이트 화합물이 제조될 수 있는 B성분-C성분의 물질짝으로, 앞서 상술한, IX) 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물를 들 수 있다.As a material pair of component B-C, in which the chalcogenated perovskite compound of formula (10) can be prepared, the above-mentioned IX) halide of a trivalent metal-chalcogenide of a trivalent metal can be mentioned.

칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 3가의 금속 이온을 함유하되, 서로 상이한 2종 이상의 3가 금속 이온을 함유하는 경우, 화학식 10은 하기 화학식 10''로 표현될 수 있다.When the chalcogenated perovskite compound contains trivalent metal ions, but contains two or more different trivalent metal ions that are different from each other, Formula 10 may be represented by the following Formula 10''.

(화학식 10'')(Formula 10'')

(1-k)(AMaIIIHal2Chal)/k(AMbIIIHal2Chal)(1-k)(AMa III Hal 2 Chal)/k(AMb III Hal 2 Chal)

화학식 10''에서, A는 1가의 유기 양이온이며, MaIII 및 MbIII는 서로 상이한 4가의 금속 이온이며, Hal은 1가의 할로겐 음이온이며, Chal은 2가의 칼코젠 음이온이며, k는 0<k<1인 실수, 구체적으로 0.3≤k≤0.7인 실수이다. 보다 구체적으로, 화학식 1''에서, Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, Hal은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, MaIII는 Sb3+, Bi3+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Sc3+, Y3+, La3+, Ce3+, Fe3+, Ru3+, Cr3+, V3+ 및 Ti3+에서 선택되는 1종이며, MbIII는 MaIII과 상이하되 Sb3 +, Bi3 +, Al3 +, Ga3 +, In3 +, Tl3 +, Sc3+, Y3+, La3 +, Ce3 +, Fe3 +, Ru3 +, Cr3 +, V3+ 및 Ti3 +에서 선택되는 1종일 수 있다. 화학식 1''는 AMaIIIHal2Chal와 AMbIIIHal2Cha가 단일한 페로브스카이트 구조 내에서 서로 균질하게 고용된 고용상(solid solution)의 의미뿐만 아니라, AMaIIIHal2Chal와 AMbIIIHal2Chal의 두 페로브스카이트 화합물이 혼재되어 있는 복합상(소위, 이중 페로브스카이트 구조로도 통칭됨)의 의미 또한 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 화학식 10''는 AMaIII kMbIII (1-k)Hal2Chal로도 표기될 수 있는데, 이러한 표기 또한 앞서 상술한 바와 같이, 고용상만으로 한정되어 해석되어서는 안 된다. In Formula 10'', A is a monovalent organic cation, Ma III and Mb III are different tetravalent metal ions, Hal is a monovalent halogen anion, Chal is a divalent chalcogen anion, and k is 0<k <1 real number, specifically, 0.3≤k≤0.7. In more detail, the formula 1 '', Chal is S 2-, Se 2- and may be alone or in combination of two or more selected from Te 2-, Hal is I -, Br -, F - and Cl - selected from May be one or two or more, Ma III is Sb 3+ , Bi 3+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 3+, Fe 3+, Ru 3+, Cr 3+, V 3+ and is one element selected from among Ti 3+, Mb III, but is different from Ma III Sb 3 +, Bi 3 +, Al 3 +, Ga + 3, in + 3, Tl + 3, Sc 3+, Y 3+, La + 3, Ce + 3, Fe + 3, Ru + 3, Cr + 3, V 3+ and Ti 3 + 1 is selected from It can be a species. Formula 1'' is AMa III Hal 2 Chal AMb III Hal 2 Cha, as well as the meaning of solid solutions homogeneously employed in each other within a single perovskite structure, as well as AMa III Hal 2 Chal It should also be interpreted to include the meaning of the complex phase (so-called double perovskite structure) in which two perovskite compounds of AMb III Hal 2 Chal are mixed. Formula 10'' may also be expressed as AMa III k Mb III (1-k) Hal 2 Chal, and this notation should not be construed as being limited to the employment only, as described above.

(화학식 11) (Formula 11)

(1-x)(AMIIHal3)/x(AMIIIHal2Chal)(1-x)(AM II Hal 3 )/x(AM III Hal 2 Chal)

화학식 11에서, A는 1가의 유기 양이온이며, MII는 2가의 금속 이온이며, MIII는 3가의 금속 이온이며, Hal은 1가의 할로겐 음이온이며, Chal은 2가의 칼코젠 음이온이며, 0<x<1의 실수이다. 구체적으로, 화학식 11에서, Chal은 S2-, Se2- 및 Te2-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, Hal은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, MIII은 Sb3+, Bi3+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Sc3+, Y3+, La3+, Ce3+, Fe3+, Ru3+, Cr3+, V3+ 및 Ti3+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있고, MII는 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다. In Formula 11, A is a monovalent organic cation, M II is a divalent metal ion, M III is a trivalent metal ion, Hal is a monovalent halogen anion, Chal is a divalent chalcogen anion, and 0<x <1 is a mistake. Specifically, in formula 11, Chal is S 2-, Se 2- and may be alone or in combination of two or more selected from Te 2-, Hal is I - 1 kind selected from -, Br -, F - and Cl Or it may be two or more, M III is Sb 3+ , Bi 3+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 3+ , Fe 3+ , Ru 3+ , Cr 3+ , V 3+ and Ti 3+ may be selected from one or two or more, M II is 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 selected from one or more.

화학식 11은 AMIIHal3 AMIIIHal2Chal가 단일한 페로브스카이트 구조 내에서 서로 균질하게 고용된 고용상(solid solution)의 의미뿐만 아니라, AMIIHal3 AMIIIHal2Chal의 두 페로브스카이트 화합물이 혼재되어 있는 복합상의 의미 또한 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 이러한 복합상은 이중층 페로브스카이트 구조를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 화학식 11은 AMII (1-x)MIII xHal(3-x)Chalx로도 표기될 수 있는데, 이러한 표기 또한 앞서 상술한 바와 같이, 고용상만으로 한정되어 해석되어서는 안 된다. Formula 11 is AM II Hal 3 AM III Hal 2 Chal and AM II Hal 3 as well as the meaning of solid solutions homogeneously employed in each other in a single perovskite structure The meaning of the complex phase in which two perovskite compounds of AM III Hal 2 Chal are mixed should also be interpreted to include this, and this complex phase should be interpreted to include a double layer perovskite structure. Formula 11 may also be expressed as AM II (1-x )M III x Hal (3-x) Chal x , and this notation should not be interpreted as being limited only to the solid solution as described above.

화학식 9와 유사하게, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 3가의 금속 이온과 함께, 2가의 금속 이온을 함유하는 경우, 3가의 금속 이온 함량에 의해 칼코젠 음이온의 함량이 결정될 수 있다. 이에 따라, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 물질 안정성을 유의미하게 향상시키는 측면에서, 이에 따라, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 물질 안정성을 유의미하게 향상시키는 측면에서, 전구체 용액은 x가 0.3 이상이 되도록 C 성분을 함유하는 것이 유리하며, 구체적인 일 예로 전구체 용액은 x가 0.3 ≤ x < 1의 실수, 보다 더 구체적인 일 예로, x가 0.3 ≤ x ≤ 0.7의 실수가 되도록 C 성분을 함유하는 것이 유리하다. 나아가, 페로브스카이트 구조의 화합물이 보다 안정적으로 형성되는 측면에서, 더욱 더 구체적인 일 예로, 전구체 용액은 x가 0.5가 되도록 C 성분을 함유하는 것이 좋다. Similar to Formula 9, when the chalcogenated perovskite compound contains a divalent metal ion and a divalent metal ion, the content of the chalcogen anion may be determined by the content of the trivalent metal ion. Accordingly, in terms of significantly improving the material stability of the chalcogenated perovskite compound, and accordingly, in terms of significantly improving the material stability of the chalcogenated perovskite compound, the precursor solution has an x of 0.3. It is advantageous to contain the C component so that it is the above, and as a specific example, the precursor solution contains the C component such that x is a real number of 0.3 ≤ x <1, and more specifically, x is a real number of 0.3 ≤ x ≤ 0.7. It is advantageous. Furthermore, in terms of the more stable formation of the perovskite compound, in a more specific example, the precursor solution preferably contains the C component such that x is 0.5.

화학식 11의 칼코젠화 페로스브카이트 화합물이 제조될 수 있는 B성분-C성분의 물질짝으로, 앞서 상술한, II) 2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, IV) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자, VI) 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 및 VIII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자에서 하나 이상 선택되는 물질 세트를 들 수 있다.As a material pair of component B-C, in which the chalcogenated perovskite compound of Formula 11 can be prepared, the above-mentioned, II) nanoparticles which are halides of divalent metals-chalcogenides of trivalent metals, IV) Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals, VI) Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-Chalcogenides of divalent metals Phosphorus nanoparticles and trivalent metal chalcogenide nanoparticles and VIII) divalent metal halide-one or more selected from divalent metal chalcogenide nanoparticles and trivalent metal chalcogenide nanoparticles And substance sets.

전구체 용액에 함유되는 할로겐화물용 용매는 상술한 유기할로겐화물과 2 내지 4가 금속의 할로겐화물을 용해하는 용매이면 무방하다. 구체적으로, 할로겐화물용 용매는 극성 유기 용매일 수 있으며, 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 극성 유기 용매는 감마-부티로락톤, 포름아마이드, 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, 케톤, 메틸 이소부틸 케톤등에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The solvent for the halide contained in the precursor solution may be any solvent that dissolves the above-mentioned organic halide and a halide of a 2 to 4 metal. Specifically, the solvent for the halide may be a polar organic solvent, and as a specific and non-limiting example, the polar organic solvent is gamma-butyrolactone, formamide, dimethylformamide, diformamide, acetonitrile, tetra Hydrofuran, dimethylsulfoxide, diethylene glycol, 1-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, acetone, α-terpineol, β-terpineol, dihydro terpineol , 2-methoxy ethanol, acetylacetone, methanol, ethanol, propanol, ketone, methyl isobutyl ketone, or the like, but is not limited thereto.

할로겐화물용 용매는 유기할로겐화물(A 성분)과 2 내지 4가 금속의 할로겐화물(B 성분)이 완전히 용해될 수 있는 정도의 함량이면 족하다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전구체 용액은 유기할로겐화물인 A 성분 1 중량부를 기준으로, 0.1 내지 100중량부, 구체적으로는 1 내지 50중량부의 극성 유기 용매를 함유할 수 있다.The solvent for the halide is sufficient as long as the amount of the organic halide (component A) and the halide of the 2 to 4 metal (component B) can be completely dissolved. As a specific and non-limiting example, the precursor solution may contain 0.1 to 100 parts by weight, specifically 1 to 50 parts by weight of a polar organic solvent, based on 1 part by weight of component A, which is an organic halide.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 제조방법에 있어, 전구체 용액은, 상술한 A 성분, B 성분, C 성분 및 용매와 함께, 칼코젠 소스 및 적어도 칼코젠 소스를 용해하는 용매(이하, 칼코젠용 용매로 칭함)를 더 함유할 수 있다. 칼코젠 소스는, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 제조시, C 성분과 독립된 또 다른 칼코젠 원소의 공급원으로 작용할 수 있다. In the method for producing a chalcogenated perovskite compound according to an embodiment of the present invention, the precursor solution, together with the above-described A component, B component, C component and solvent, chalcogen source and at least chalcogen source It may further contain a soluble solvent (hereinafter referred to as a chalcogen solvent). The chalcogenide source may act as a source of another chalcogen element independent of the C component in the preparation of the chalcogenated perovskite compound.

고상 반응에 의해 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조되나, 기본적으로 전구체 용액을 도포하는 용액 도포법에 기반함에 따라, 칼코젠 소스가 칼코젠이 다른 이종의 유/무기 리간드(단원자 내지 분자)와 결합된 화합물인 경우 단순 용액 도포 및 저온 열처리에 의해 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조되지 않거나, 원치 않는 다량의 불순물에 의해 고품질의 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조되지 않을 위험이 매우 크다. A chalcogenated perovskite compound is prepared by a solid phase reaction, but based on a solution application method of applying a precursor solution, the chalcogen source is a heterogeneous organic/inorganic ligand (different to molecular) with different chalcogens. In the case of a compound combined with ), the risk of not producing a chalcogenated perovskite compound by simple solution application and low temperature heat treatment or producing a high quality chalcogenated perovskite compound by an undesired amount of impurities This is very big.

이에 따라, 칼코젠 소스는 S, Se 및 Te에서 1종 또는 2종 이상 선택되는 칼코젠(칼코젠 금속) 또는 칼코젠간의 화합물인 것이 유리하다. 이때, 칼코젠간의 화합물은 S, Se 및 Te에서 선택되는 1종의 칼코젠간의 화합물, S, Se 및 Te에서 선택되는 2종 이상의 칼코젠간의 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적이며 바람직한 일 예로, 칼코젠 소스는 S, Se, Te 및 S2(disulfur)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.Accordingly, it is advantageous that the chalcogen source is a chalcogen (chalcogen metal) or a chalcogen compound selected from S, Se, and Te. In this case, the chalcogenide compound may include one chalcogenide compound selected from S, Se and Te, two or more chalcogenide compounds selected from S, Se and Te, or a combination thereof. As a specific and preferred example, the chalcogenide source may be one or two or more selected from S, Se, Te and S 2 (disulfur).

전구체 용액은 칼코젠 소스와 함께 칼코젠용 용매를 함유함에 따라, 칼코젠용 용매에 용해된 상태의 칼코젠 소스, 구체적으로 칼코젠용 용매에 용해된 상태의 칼코젠(칼코젠 금속) 및/또는 칼코젠간의 화합물을 함유할 수 있다.As the precursor solution contains the chalcogen source together with the chalcogen solvent, the chalcogen source dissolved in the chalcogen solvent, specifically, the chalcogen dissolved in the chalcogen solvent (chalcogen metal) and/ Or it may contain a chalcogenide compound.

칼코젠용 용매는 적어도 칼코젠(칼코젠 금속) 내지 칼코젠간의 화합물을 용해하는 용매일 수 있다. 구체적으로, 칼코젠용 용매는 하이드라진계 용매일 수 있다. 하이드라진계 용매는 무수 하이드라진(anhydrous hydrazine), 하이드라진 수화물(hydrous hydrazine, N2H4·xH2O(1≤x≤5)), 하이드라진 유도체, 하이드라진 유도체 수화물 또는 이들의 조합일 수 있다. The chalcogen solvent may be a solvent that dissolves at least a chalcogen (chalcogen metal) to chalcogen compound. Specifically, the solvent for chalcogen may be a hydrazine-based solvent. The hydrazine-based solvent may be anhydrous hydrazine, hydrazine hydrate (N 2 H 4 ·xH 2 O (1≤x≤5)), hydrazine derivative, hydrazine derivative hydrate, or a combination thereof.

하이드라진 유도체 또는 수화물 상태의 하이드라진 유도체는 메틸 하이드라진(methyl hydrazine), 디메틸 하이드라진(dimethyl hydrazine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 1,3-디아미노프로판(1,3-diaminopropane), 페닐렌디아민(phenylenediamine), 에틸아민(ethylamine), 프로필아민(propylamine), 디에틸아민(diethylamine), 또는 이들의 조합일 수 있다.Hydrazine derivatives or hydrazine derivatives in the hydrate state are methyl hydrazine, dimethyl hydrazine, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, and phenylenediamine , Ethylamine, propylamine, diethylamine, or a combination thereof.

칼코젠용 용매는 칼코젠 소스가 완전히 용해될 수 있는 정도의 함량이면 족하다. 구체적인 일 예로, 전구체 용액은 칼코젠 소스, 좋게는 칼코젠(금속 칼코젠) 1 중량부를 기준으로, 10 내지 105중량부의 칼코젠용 용매, 구체적으로 하이드라진계 용매를 함유할 수 있다. 보다 구체적으로는 전구체 용액은 칼코젠 소스, 좋게는 칼코젠(금속 칼코젠) 1 중량부를 기준으로, 50 내지 105중량부의 하이드라진계 용매를 함유할 수 있다.The solvent for chalcogen is sufficient as long as the chalcogen source is sufficiently dissolved. As a specific example, the precursor solution may contain 10 to 10 5 parts by weight of a chalcogen solvent, specifically a hydrazine-based solvent, based on 1 part by weight of a chalcogen source, preferably chalcogen (metal chalcogen). More specifically, the precursor solution may contain 50 to 10 5 parts by weight of a hydrazine-based solvent, based on 1 part by weight of a chalcogen source, preferably chalcogen (metal chalcogen).

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유하는 경우, 전구체 용액은 A성분, 할로겐화물용 용매 및 칼코젠용 용매와 함께, 하기 I') 내지 X')의 물질 세트 중 어느 하나 이상을 함유할 수 있다.When the precursor solution further contains a chalcogen source and a solvent for chalcogen, the precursor solution together with the component A, the solvent for halide, and the solvent for chalcogen, any one or more of the material sets of I') to X') below It may contain.

I') 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스I') Halides of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals-Chalcogen source

II') 2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스II') Halides of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals-Chalcogen source

III') 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스III') Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals-Chalcogen source

IV') 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스IV') Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals-Chalcogen source

V') 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스V') Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals-chalcogen source

VI') 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스VI') Halides of divalent metals and halides of trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals-chalcogen source

VII') 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스VII') Halides of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and Nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals-Chalcogen source

VIII') 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스VIII') Halides of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and Nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals-Chalcogen source

IX') 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물 - 칼코젠 소스IX') Halides of Trivalent Metals-Chalcogenides of Trivalent Metals-Chalcogen Sources

X') 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물 - 칼코젠 소스X') Halide of tetravalent metal-Chalcogenide of tetravalent metal-Chalcogen source

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유하는 경우에도, 전구체 용액은 A 성분으로부터 유래한 1가 유기 양이온 : B성분으로부터 유래한 금속할로겐화물의 금속 및 C성분으로부터 유래한 금속의 칼코젠화물의 금속의 몰비가 1 : 1을 만족할 수 있다. 즉, 전구체 용액에 함유된 1가 유기 양이온 : 전구체 용액에 함유된 총 함유된 금속의 몰비는 1 : 1을 만족할 수 있다. Even when the precursor solution further contains a chalcogen source and a chalcogen solvent, the precursor solution is a monovalent organic cation derived from component A: a metal halide metal derived from component B, and a metal sword derived from component C. The molar ratio of the metal of the kogenide may satisfy 1:1. That is, the molar ratio of the monovalent organic cations contained in the precursor solution to the total metal contained in the precursor solution may satisfy 1:1.

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유할 때, 전구체 용액은 C성분으로 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 4가 금속의 할로겐화물과 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유할 수 있으며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 4가 금속 : C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자 및 칼코젠 소스로부터 유래하는 칼코젠(원소 기준)의 몰비가 1 : 2일 수 있다. When the precursor solution further contains a chalcogen source and a chalcogen solvent, the precursor solution contains a tetravalent metal chalcogenide nanoparticle as a C component, a tetravalent metal halide as a B component, or B As a component and a C component, a halide of a tetravalent metal and a chalcogenide nanoparticle of a tetravalent metal may be contained, and a tetravalent metal derived from a B component, a C component, or a B component and a C component in a precursor solution: a C component The molar ratio of chalcogenide (based on the element) derived from chalcogenide nanoparticles and chalcogen source of the 2-4 tetravalent metal may be 1:2.

즉, 전구체 용액은 B성분, C 성분 또는 B성분과 C성분으로부터 기인한 4가의 금속(금속 이온)을 포함할 수 있으며, C 성분 및 칼코젠 소스로부터 기인한 칼코젠을 포함할 수 있고, 이때, 전구체 용액에 함유된 4가의 금속의 총 몰수 : C성분 및 칼코젠 소스에 함유된 칼코젠(원소 기준)간의 몰비는 1 : 2를 만족할 수 있다. 이러한 4가의 금속 이온과 칼코젠 음이온간의 몰비는 2가의 금속 이온 함유 여부, 및 2가의 금속 이온 함유량과 무관할 수 있다.That is, the precursor solution may include a B component, a C component, or a tetravalent metal (metal ion) derived from the B component and the C component, and may include a C component and a chalcogen derived from the chalcogen source, wherein , The total number of moles of the tetravalent metal contained in the precursor solution: The molar ratio between the C component and the chalcogen (based on the element) contained in the chalcogen source may satisfy 1:2. The molar ratio between the tetravalent metal ion and the chalcogen anion may be independent of whether the divalent metal ion is contained and the divalent metal ion content.

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유할 때, 전구체 용액이 4가의 금속을 포함하는 물질짝으로, 앞서 상술한, I') 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, III') 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, V') 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, VII') 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, 및 X') 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물 - 칼코젠 소스에서 하나 이상 선택되는 물질 세트를 들 수 있다.When the precursor solution further contains a chalcogen source and a solvent for chalcogen, the precursor solution is a substance pair containing a tetravalent metal, the aforementioned I') halide of a divalent metal-a chalcogen of a tetravalent metal Cargo nanoparticles-chalcogen source, III') divalent metal halide and tetravalent metal halide-tetravalent metal chalcogenide nanoparticles-chalcogen source, V') divalent metal halide And halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals-chalcogen sources, VII') halides of divalent metals-chalcogens of divalent metals Cargo nanoparticles and tetravalent metal chalcogenide nanoparticles-chalcogen source, and X') tetravalent metal halide-tetravalent metal chalcogenide-a set of substances selected from chalcogen sources Can be lifted.

A성분 : B성분의 금속과 C성분의 금속간의 몰비가 1 : 1을 만족하고, 즉, 전구체 용액에 함유된 유기할로겐화물의 몰수 : 전구체 용액에 함유된 총 금속(B성분으로부터 유래한 금속 이온 및 C 성분에 함유된 금속)의 몰수의 비가 1 : 1을 만족하고, 전구체 용액에 함유된 4가의 금속의 총 몰수 : C성분 및 칼코젠 소스에 함유된 칼코젠(원소 기준)간의 몰비가 1 : 2를 만족하는 경우, b) 단계의 열처리에 의한 고상 확산 반응에 의해, 상술한 화학식 8(하기 화학식 8'를 포함함) 또는 하기 화학식 9를 만족하는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조될 수 있다. A component: The molar ratio between the metal of component B and the metal of component C satisfies 1:1, that is, the number of organic halides contained in the precursor solution: total metal contained in the precursor solution (metal ions derived from component B) And the ratio of the number of moles of the metal contained in the C component satisfies 1:1, and the total number of moles of the tetravalent metal contained in the precursor solution: the molar ratio between the C component and the chalcogen contained in the chalcogen source (based on the element) is 1 : When 2 is satisfied, a chalcogenated perovskite compound that satisfies the above formula (8) or the following formula (9) is prepared by a solid phase diffusion reaction by heat treatment in step b). Can be.

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유할 때, 전구체 용액은 C성분으로 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 3가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 3가 금속의 할로겐화물과 3가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유할 수 있으며, 전구체 용액에서 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 3가 금속 : C 성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자 및 칼코젠 소스로부터 유래하는 칼코젠(원소 기준)의 몰비가 1 : 1일 수 있다.When the precursor solution further contains a chalcogen source and a chalcogen solvent, the precursor solution contains a trivalent metal chalcogenide nanoparticle as a C component, a trivalent metal halide as a B component, or B As a component and a C component, a halide of a trivalent metal and a chalcogenide nanoparticle of a trivalent metal may be contained, and a trivalent metal derived from the B component, C component, or B component and C component in the precursor solution: C component The molar ratio of chalcogenide (based on element) derived from chalcogenide nanoparticles and chalcogen source of the 2 to 4 valent metal may be 1:1.

즉, 전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유할 때, 전구체 용액은 B성분, C 성분 또는 B성분과 C성분으로부터 기인한 3가의 금속(금속 이온)을 포함할 수 있으며, 이때, 전구체 용액에 함유된 3가의 금속의 총 몰수 : C성분 및 칼코젠 소스에 함유된 칼코젠(원소 기준)간의 몰비는 1 : 1을 만족할 수 있다. 이러한 3가의 금속과 칼코젠간의 몰비는 2가의 금속 함유 여부, 및 2가의 금속 함유량과 무관할 수 있다.That is, when the precursor solution further contains a chalcogen source and a chalcogen solvent, the precursor solution may include a B component, a C component, or a trivalent metal (metal ion) derived from the B component and the C component, wherein , The total number of moles of the trivalent metal contained in the precursor solution: The molar ratio between the C component and the chalcogen (based on the element) contained in the chalcogen source may satisfy 1:1. The molar ratio between the trivalent metal and the chalcogen may be independent of whether the divalent metal is contained and the divalent metal content.

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유할 때, 전구체 용액이 3가의 금속을 포함하는 물질짝으로, 앞서 상술한, II') 2가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, IV') 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, VI') 2가 금속의 할로겐화물 및 3가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, VIII') 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 3가 금속의 칼코젠화물인 나노입자 - 칼코젠 소스, 및 IX') 3가 금속의 할로겐화물 - 3가 금속의 칼코젠화물 - 칼코젠 소스에서 하나 이상 선택되는 물질 세트를 들 수 있다.When the precursor solution further contains a chalcogen source and a solvent for chalcogen, the precursor solution is a pair of substances containing a trivalent metal, as described above, II') a halide of a divalent metal-a chalcogen of a trivalent metal Cargo nanoparticles-chalcogen source, IV') divalent metal halide and trivalent metal halide-trivalent metal chalcogenide nanoparticles-chalcogen source, VI') divalent metal halide And halides of trivalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals-chalcogen sources, VIII') halides of divalent metals-chalcogens of divalent metals Nanoparticles that are cargoes and nanoparticles that are chalcogenides of trivalent metals-chalcogen sources, and IX') halides of trivalent metals-chalcogenides of trivalent metals-a set of one or more substances selected from chalcogen sources Can be lifted.

전구체 용액에 함유된 유기할로겐화물의 몰수 : 전구체 용액에 함유된 총 금속(B성분으로부터 유래한 금속 이온 및 C 성분에 함유된 금속)의 몰수의 비가 1 : 1을 만족하고, 전구체 용액에 함유된 3가의 금속의 총 몰수 : C 성분 및 칼코젠 소스에 함유된 칼코젠(원소 기준)의 몰수 간의 몰비가 1 : 1을 만족하는 경우, b) 단계의 열처리에 의한 고상 확산 반응에 의해, 상술한 화학식 10(하기 화학식 10''을 포함함) 또는 하기 화학식 11을 만족하는 칼코젠화 페로브스카이트 화합물이 제조될 수 있다. The number of moles of organohalides contained in the precursor solution: The ratio of the number of moles of the total metal (metal ions derived from component B and the metal contained in component C) contained in the precursor solution satisfies 1:1, and is contained in the precursor solution. When the molar ratio between the total number of moles of the trivalent metal:C component and the number of moles of chalcogen (based on the element) contained in the chalcogen source satisfies 1:1, by the solid phase diffusion reaction by heat treatment in step b), Chalcogenated perovskite compounds satisfying Formula 10 (including Formula 10'' below) or Formula 11 may be prepared.

전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 함유하는 경우, 각 성분이 용매에 안정적으로 용해되기 위해, A 성분 및 B 성분을 할로겐화물용 용매에 용해시키고, 칼코젠 소스를 칼코젠용 용매에 용해시킨 후, 두 용액을 혼합하는 것이 유리함은 물론이다. 이때, C 성분은 A 성분 및 B 성분이 용해된 액, 칼코젠 소스가 용해된 액 또는 이들 두 액의 혼합액에 투입될 수 있음은 물론이다.When the precursor solution further contains a chalcogen source and a solvent for chalcogen, in order to stably dissolve each component in the solvent, components A and B are dissolved in a solvent for a halide, and the chalcogen source is a solvent for chalcogen. Of course, after dissolving in, it is advantageous to mix the two solutions. In this case, the C component can be added to the liquid in which the A component and the B component are dissolved, the liquid in which the chalcogen source is dissolved, or a mixed liquid of these two liquids.

a) 단계에서 전구체 용액의 도포는 액상이나 분산상의 도포에 통상적으로 사용되는 방법이면 사용 가능하다. 구체적인 일 예로, 전구체 용액의 도포는 딥코팅, 스핀 코팅, 캐스팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 정전수력학 프린팅, 마이크로 컨택 프린팅, 임프린팅, 그라비아 프린팅, 리버스옵셋 프린팅 또는 그라비옵셋 프린팅등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In step a), the application of the precursor solution may be used as long as it is a method commonly used for application in a liquid or dispersed phase. As a specific example, application of the precursor solution may include deep coating, spin coating, casting, screen printing, inkjet printing, electrostatic hydraulic printing, micro contact printing, imprinting, gravure printing, reverse offset printing, or gravure offset printing. However, it is not limited thereto.

a) 단계에서, 전구체 용액은 지지체 상 도포될 수 있으며, 지지체는 광학적으로 투명 또는 불투명한 지지체일 수 있으며, 물성적으로, 플렉시블 또는 리지드한 지지체일 수 있다. 플렉시블 투명 지지체의 일 예로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리디메틸실록산(PDMS)등의 고분자 기판을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 리지드 투명 지지체의 일 예로, 유리 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 나아가, 전구체 용액이 도포되는 지지체는 도포되는 용액을 물리적으로 지지하는 역할 뿐만 아니라, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물을 일 구성요소로 포함하는 소자에서, 칼코젠화 페로브스카이트 화합물의 하부 구성요소가 기 형성된 지지체일 수 있다. 구체적인 일 예로, 소자가 광발전소자(태양전지)인 경우, 지지체는 전극; 또는 전하전달체와 전극;이 기 구비된 투명 기판일 수 있다. 전구체 용액의 도포 전, 지지체에 기 구비된 구성요소들은 종래 유무기 페로브스카이트 화합물을 포함하는 소자의 알려진 구조에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이다. In step a), the precursor solution can be applied on a support, the support can be an optically transparent or opaque support, and can be a physically, flexible or rigid support. As an example of a flexible transparent support, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), triacetyl cellulose (TAC), polyethersulfone ( PES), polydimethylsiloxane (PDMS), and other polymer substrates, but are not limited thereto. An example of the rigid transparent support may be glass, but is not limited thereto. Furthermore, the support to which the precursor solution is applied not only serves to physically support the applied solution, but also in a device including a chalcogenated perovskite compound as a component, a lower configuration of the chalcogenated perovskite compound The element may be a preformed support. As a specific example, when the device is a photovoltaic device (solar cell), the support may include an electrode; Or a charge carrier and an electrode; may be a transparent substrate having a group. Of course, before application of the precursor solution, the components previously provided on the support can be appropriately changed according to a known structure of a device including a conventional organic-inorganic perovskite compound.

a) 단계에서, 전구체 용액의 도포 후 자연 건조, 감압 건조, 100 ℃ 이하의 저온 건조 및 이들의 조합에 의한 건조가 이루어질 수 있으나, b) 단계의 열처리 중 건조가 동시에 이루어질 수 있음에 따라, 이러한 건조는 필요시 선택적으로 수행될 수 있다.In step a), after drying of the precursor solution, natural drying, drying under reduced pressure, drying at a temperature of 100° C. or less, and drying by combinations thereof may be performed. Drying can optionally be performed if necessary.

a) 단계에 의해, C성분인 나노입자가 균질하게 분산 분포하는 전구물질이 제조될 수 있다. 이때, 전구물질은 자발적 결정화에 의해 생성된 유기금속할라이드(organometal halide)를 포함할 수 있으며, 나노입자(C 성분)는 유기금속할라이드(organometal halide)에 인클루젼(inclusion)의 형태로 균질하게 분산 분포할 수 있다. 또한, 전구체 용액이 칼코젠 소스 및 칼코젠용 용매를 더 포함하는 경우, 전구 물질은 단원자 내지 클러스터 단위의 칼코젠을 더 함유할 수 있다.By the step a), a precursor in which the C component nanoparticles are homogeneously dispersed and distributed can be prepared. At this time, the precursor may include an organometal halide produced by spontaneous crystallization, and the nanoparticles (component C) are homogenized in the form of inclusion in an organometal halide. It can be distributed. In addition, when the precursor solution further includes a chalcogen source and a chalcogen solvent, the precursor may further contain chalcogen in units of units to clusters.

b) 단계는 a) 단계에서 수득되는 전구물질을 열처리하여 칼코젠화물을 제조하는 단계로, b) 단계의 열처리시, 고상 확산 반응에 의해 칼코젠화물이 제조될 수 있다. 상세하게, 열처리시 고상 확산에 의해, 나노입자, 선택적으로 나노입자 및 칼코젠 소스로부터 제공되는 칼코젠 원소와 2 내지 4가의 금속이 유기금속할라이드에 공급되며, 칼코젠화물이 제조될 수 있다. 이러한 고상 반응을 위한 열처리 중, 전구물질에 함유된 과량(화학식 8 내지 11에 준하는 함량을 초과하는)의 할로겐이 할로겐(Hal2 gas) 가스로 제거될 수 있음은 물론이다.Step b) is a step of heat-treating the precursor obtained in step a) to produce chalcogenide, and when heat treatment of step b), chalcogenide may be prepared by a solid phase diffusion reaction. In detail, by solid phase diffusion during heat treatment, the chalcogen element and the 2-4 tetravalent metal provided from nanoparticles, optionally nanoparticles, and chalcogen sources are supplied to the organometallic halide, and chalcogenide can be prepared. It is a matter of course that during the heat treatment for the solid-state reaction, an excess amount of halogen contained in the precursor (which exceeds the content according to Chemical Formulas 8 to 11) can be removed with a halogen (Hal 2 gas) gas.

고상 반응을 위한 b) 단계의 열처리는 100 내지 250℃, 구체적으로 100 내지 200℃에서 수행될 수 있다. 열처리는 불활성 분위기 또는 수소 분위기에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 불활성 분위기는 질소, 아르곤, 헬륨 또는 이들의 혼합 가스 분위기일 수 있으며, 수소 분위기는 수소 가스 자체 또는 수소를 함유하는 불활성 가스 분위기 일 수 있다. 수소를 함유하는 불활성 가스는 1 내지 80 부피%의 수소를 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The heat treatment of step b) for solid phase reaction may be performed at 100 to 250°C, specifically 100 to 200°C. The heat treatment may be performed in an inert atmosphere or a hydrogen atmosphere, but is not limited thereto. In this case, the inert atmosphere may be nitrogen, argon, helium, or a mixed gas atmosphere thereof, and the hydrogen atmosphere may be hydrogen gas itself or an inert gas atmosphere containing hydrogen. The inert gas containing hydrogen may contain 1 to 80% by volume of hydrogen, but is not limited thereto.

(실시예 1)(Example 1)

다이메틸포름아마이드를 극성 유기 용매로, CH3NH3I 1몰에 대하여 PbI2 0.5몰(I 기준 1몰) 및 SnS2 나노입자(평균 크기 7nm) 0.5몰(S 기준 1몰)이 되도록 혼합하여 전구체 용액을 제조하고, 이를 기판에 코팅한 후, 불활성 분위기 200℃로 열처리하여 CH3NH3PbII 0.5SnIV 0.5I2S[0.5(CH3NH3PbIII3)/0.5(CH3NH3SnIVIS2)]인 (double) 페로브스카이트 화합물을 제조하였다. X선 회절 분석 결과, 페로브스카이트 결정상이 잘 형성된 것을 확인하였다.Dimethylformamide is used as a polar organic solvent and mixed so that 0.5 mol of PbI 2 (1 mol based on I) and 0.5 mol of SnS 2 nanoparticles (average size 7 nm) (1 mol based on S) relative to 1 mol of CH 3 NH 3 I To prepare a precursor solution, coat it on a substrate, and heat-treat it in an inert atmosphere at 200° C. to CH 3 NH 3 Pb II 0.5 Sn IV 0.5 I 2 S[0.5(CH 3 NH 3 Pb II I 3 )/0.5(CH 3 NH 3 Sn IV IS 2 )] was prepared (double) perovskite compound. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the perovskite crystal phase was well formed.

(실시예 2)(Example 2)

다이메틸포름아마이드를 극성 유기 용매로, CH3NH3I 1몰에 대하여 SnI2 0.5몰(I 기준 1몰), PbS 나노입자(평균 크기 4nm) 0.5몰(S 기준 0.5몰) 및 무수 하이드라진(anhydrous hydrazine)에 녹인 S2 0.25몰(S 기준 0.5몰)이 되도록 혼합하여 전구체 용액을 제조하고, 이를 기판에 코팅한 후, 불활성 분위기 200℃로 열처리하여 CH3NH3PbII 0.5SnIV 0.5I2S[0.5(CH3NH3PbIII3)/0.5(CH3NH3SnIVIS2)]인 (double) 페로브스카이트 화합물을 제조하였다. X선 회절 분석 결과, 페로브스카이트 결정상이 잘 형성된 것을 확인하였다.Dimethylformamide as a polar organic solvent, 0.5 mol of SnI 2 (1 mol based on I), 0.5 mol of PbS nanoparticles (average size 4 nm) (0.5 mol based on S), and anhydrous hydrazine relative to 1 mol of CH 3 NH 3 I ( Anhydrous hydrazine) dissolved in S 2 0.25 moles (0.5 moles based on S) to prepare a precursor solution, coated on a substrate, and then heat-treated at 200° C. in an inert atmosphere for CH 3 NH 3 Pb II 0.5 Sn IV 0.5 I A double perovskite compound of 2 S [0.5 (CH 3 NH 3 Pb II I 3 )/0.5 (CH 3 NH 3 Sn IV IS 2 )] was prepared. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the perovskite crystal phase was well formed.

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, the present invention has been described by specific matters and limited embodiments and drawings, but it is provided to help a more comprehensive 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 described below belong to the scope of the spirit of the invention. .

Claims (17)

a) A성분으로, 1가 유기 암모늄 이온의 할로겐화물; B성분으로, 4가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물에서 1종 이상 선택되는 금속할로겐화물; C성분으로, 2가 금속이나 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자; 및 A 성분과 B 성분을 용해하는 용매;를 포함하는 전구체 용액을 지지체 상에 도포하여, 전구물질을 형성하는 단계; 및
b) 상기 전구물질을 열처리하여, 페로브스카이트 구조를 가지며, 양이온으로, 1가 유기 양이온 및 상기 B성분으로부터 유래한 2가 금속 이온과 4가 금속 이온에서 1종 이상 선택되는 금속 이온과 상기 C성분으로부터 유래한 2가 또는 4가의 금속 이온을 함유하며, 음이온으로, 상기 A 성분과 상기 B 성분으로부터 유래한 할로겐 음이온 및 상기 C 성분으로부터 유래한 칼코젠 음이온을 함유하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
a) As component A, a halide of a monovalent organic ammonium ion; As a component B, a metal halide selected from one or more of halide of tetravalent metal and halide of divalent metal; C component, nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals or tetravalent metals; And a solvent for dissolving components A and B; forming a precursor by applying a precursor solution comprising the precursor; And
b) a metal ion selected from at least one selected from divalent metal ions and tetravalent metal ions derived from the monovalent organic cation and the B component, and having a perovskite structure by heat-treating the precursor; Chalcogenated organic-inorganic waste containing bivalent or tetravalent metal ions derived from component C and containing halogen anions derived from component A and component B and chalcogen anions derived from component C as anions. A method of manufacturing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound comprising the steps of preparing a lob-sky compound.
제 1항에 있어서,
a) 단계의 전구체 용액은 B성분-C성분으로, 하기 I), III), V), VII), 및 X)의 물질 세트 중 어느 하나 이상을 함유하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
I) 2가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자
III) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자
V) 2가 금속의 할로겐화물 및 4가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자
VII) 2가 금속의 할로겐화물 - 2가 금속의 칼코젠화물인 나노입자와 4가 금속의 칼코젠화물인 나노입자
X) 4가 금속의 할로겐화물 - 4가 금속의 칼코젠화물
According to claim 1,
The precursor solution of step a) is a component B-C, a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound containing at least one of the following material sets of I), III), V), VII), and X) Method of manufacturing.
I) Halogens of divalent metals-Nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals
III) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals
V) Halides of divalent metals and halides of tetravalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals
VII) Halides of divalent metals-nanoparticles that are chalcogenides of divalent metals and nanoparticles that are chalcogenides of tetravalent metals
X) Halides of tetravalent metals-Chalcogenides of tetravalent metals
제 1항에 있어서,
상기 전구체 용액은 A 성분으로부터 유래한 1가 유기 양이온 : B성분으로부터 유래한 금속할로겐화물의 금속 및 C성분으로부터 유래한 금속의 칼코젠화물의 금속의 몰비가 1 : 1인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 1,
The precursor solution is a chalcogenide organic/inorganic waste material having a molar ratio of monovalent organic cations derived from component A: metal halide metal derived from component B and metal chalcogenide derived from component C: 1 Method of manufacturing a lobsky compound.
제 1항에 있어서,
상기 전구체 용액은 C성분으로 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 4가 금속의 할로겐화물과 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하며, 상기 전구체 용액에서 상기 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 4가 금속 : 상기 C성분의 2가 또는 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자로부터 유래하는 칼코젠의 몰비가 1 : 2인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 1,
The precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a tetravalent metal as a C component, a tetravalent metal halide as a B component, or a tetravalent metal halide and a tetravalent metal as a B component and a C component. Contains a chalcogenide nanoparticle, a tetravalent metal derived from the B component, C component or B component and C component in the precursor solution: derived from the chalcogenide nanoparticle of the divalent or tetravalent metal of the C component Method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound having a molar ratio of chalcogen to 1:2.
삭제delete 제 3항에 있어서,
상기 전구체 용액은 칼코젠 또는 칼코젠간의 화합물인 칼코젠 소스(source); 및 적어도 칼코젠 소스를 용해하는 용매;를 더 함유하며, 상기 칼코젠은 S, Se 및 Te에서 1종 또는 2종 이상 선택되며, 상기 칼코젠간의 화합물은 S, Se 및 Te에서 선택되는 1종의 칼코젠간의 화합물, S, Se 및 Te에서 선택되는 2종 이상의 칼코젠간의 화합물 또는 이들의 조합인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 3,
The precursor solution is a chalcogen or a chalcogen source which is a compound between chalcogens; And at least a solvent for dissolving the chalcogen source; wherein the chalcogen is selected from S, Se, and Te, or two or more, and the chalcogen compound is selected from S, Se, and Te. A method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound that is a chalcogenide compound of S, Se, Se, and two or more chalcogenide compounds selected from or combinations thereof.
삭제delete 제 6항에 있어서,
상기 칼코젠 소스를 용해하는 용매는 무수 하이드라진(anhydrous hydrazine), 하이드라진 수화물(hydrous hydrazine), 메틸 하이드라진(methyl hydrazine), 디메틸 하이드라진(dimethyl hydrazine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 1,3-디아미노프로판(1,3-diaminopropane), 페닐렌디아민(phenylenediamine), 에틸아민(ethylamine), 프로필아민(propylamine), 디에틸아민(diethylamine), 또는 이들의 조합인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.

The method of claim 6,
The solvent for dissolving the chalcogen source is anhydrous hydrazine, hydrazine hydrate, methyl hydrazine, dimethyl hydrazine, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane (1,3-diaminopropane), phenylenediamine, ethylamine, propylamine, diethylamine, or a combination of chalcogenated organic and inorganic perovskite compounds Manufacturing method.

삭제delete 삭제delete 제 6항에 있어서,
상기 전구체 용액은 C성분으로 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하거나, B성분으로 4가 금속의 할로겐화물을 함유하거나, B성분 및 C성분으로 4가 금속의 할로겐화물과 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자를 함유하며, 상기 전구체 용액에서 상기 B성분, C성분 또는 B성분과 C성분으로부터 유래한 4가 금속 : 상기 C성분의 2 내지 4가 금속의 칼코젠화물 나노입자 및 칼코젠 소스로부터 유래하는 칼코젠의 몰비가 1 : 2인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
The method of claim 6,
The precursor solution contains chalcogenide nanoparticles of a tetravalent metal as a C component, a tetravalent metal halide as a B component, or a tetravalent metal halide and a tetravalent metal as a B component and a C component. Contains a chalcogenide nanoparticle, a tetravalent metal derived from the B component, C component, or B component and C component in the precursor solution: chalcogenide nanoparticles and chalcogen of the 2-4 tetravalent metal of the C component Method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound having a molar ratio of chalcogen derived from a source of 1:2.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 B성분에서, 4가 금속의 할로겐화물 및 2가 금속의 할로겐화물의 금속은 서로 상이한 금속이며, 상기 B 성분에서, 상기 4가 금속의 할로겐화물은 티타늄(Ti), 주석(Sn), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물이고, 상기 B 성분에서, 상기 2가 금속의 할로겐화물은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크로뮴(Cr), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb) 및 이터븀(Yb)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 금속의 할로겐화물인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 1,
In the B component, the metal of the halide of the tetravalent metal and the halide of the divalent metal are different metals, and in the B component, the halide of the tetravalent metal is titanium (Ti), tin (Sn), cerium Halogen of a metal selected from (Ce), zirconium (Zr), molybdenum (Mo) and tungsten (W), and in the B component, the halide of the divalent metal is copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), palladium (Pd), cadmium (Cd), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb) and Method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound which is a halide of one or more metals selected from ytterbium (Yb).
제 1항에 있어서,
상기 C 성분에서, 2가 금속의 칼코젠화물 및 4가 금속의 칼코젠화물은 서로 상이한 금속의 칼코젠화물이며, 2가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 1을 만족하고, 4가 금속의 칼코젠화물은 하기 화학식 3을 만족하는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
(화학식 1)
MaChal
(화학식 1에서, Ma는 Cu2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr2+, Pd2+, Cd2+, Ge2+, Sn2+, Pb2+ 및 Yb2+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 2가 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다)
(화학식 3)
McChal2
(화학식 3에서, Mc는 Ti4+, Sn4+, Ce4+, Zr4+, Mo4+ 및 W4+에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 4가의 금속 이온이며, Chal은 S-, Se- 및 Te-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 칼코젠 음이온이다)
According to claim 1,
In the component C, the chalcogenide of the divalent metal and the chalcogenide of the tetravalent metal are chalcogenides of different metals, and the chalcogenide of the divalent metal satisfies the following formula (1), and the knife of the tetravalent metal Cogenide is a method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound satisfying the following Chemical Formula 3.
(Formula 1)
MaChal
(In Formula 1, Ma is Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Cr 2+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Ge 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ and in the Yb 2+ is a divalent metal ion selected at least one, or both, Chal is S -, Se - Te and - in a knife kojen anion selected more than one or two)
(Formula 3)
McChal 2
(In the formula 3, Mc is Ti 4+, Sn 4+, Ce 4+ , Zr 4+, Mo , and one or metal ions, tetravalent selected two or more in the 4+ and W 4+, Chal is S -, Se - And Te - is a chalcogen anion selected from one or more)
제 1항에 있어서,
상기 C성분인 나노입자의 평균 직경은 0.5nm 내지 20nm인 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 1,
Method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound having an average diameter of the C component nanoparticles of 0.5 nm to 20 nm.
제 1항에 있어서,
상기 b) 단계의 열처리는 100 내지 250℃에서 수행되는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 1,
The heat treatment of step b) is a method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound performed at 100 to 250°C.
제 1항에 있어서,
상기 b) 단계의 열처리는 불활성 분위기 또는 수소 분위기에서 수행되는 칼코젠화 유무기 페로브스카이트 화합물의 제조방법.
According to claim 1,
The heat treatment of step b) is a method for producing a chalcogenated organic-inorganic perovskite compound performed in an inert atmosphere or a hydrogen atmosphere.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230071459A (en) * 2021-11-16 2023-05-23 재단법인대구경북과학기술원 Method for manufacturing antimony/bismuth chalcohalide thin films using one-step solution process and solar cell comprising the same
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