KR102192918B1 - Hole transport layer comprising metal oxide layer, perovskite solar cell comprising same, and method of preparing same - Google Patents

Hole transport layer comprising metal oxide layer, perovskite solar cell comprising same, and method of preparing same Download PDF

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Abstract

금속 산화물층을 포함하는 정공 전달층, 그를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조방법이 개시된다. 상기 정공 전달층은 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층; 및 상기 제1 금속 산화물층 상에 형성되고, 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층;을 포함하여 균일하고 핀홀이 발생하지 않는다. 페로브스카이트 태양전지가 상기 정공 전달층을 포함함으로써 핀홀을 통한 수분 투입, 페로브스카이트 유기성분의 외부 확산 및 전극과의 직접적인 접촉을 방지하여 소자의 효율, 재현성 및 안정성이 향상될 수 있다.Disclosed are a hole transport layer including a metal oxide layer, a perovskite solar cell including the same, and a method of manufacturing the same. The hole transport layer may include a first metal oxide layer including a first metal oxide; And an organic layer formed on the first metal oxide layer and including a hole transport organic material, and is uniform and does not generate pinholes. Since the perovskite solar cell includes the hole transport layer, it is possible to improve the efficiency, reproducibility and stability of the device by preventing moisture input through pinholes, diffusion of organic perovskite components, and direct contact with the electrode. .

Description

금속 산화물층을 포함하는 정공 전달층, 그를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조방법{HOLE TRANSPORT LAYER COMPRISING METAL OXIDE LAYER, PEROVSKITE SOLAR CELL COMPRISING SAME, AND METHOD OF PREPARING SAME}A hole transport layer including a metal oxide layer, a perovskite solar cell including the same, and a method of manufacturing the same

본 발명은 금속 산화물층을 포함하는 정공 전달층, 그를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는, 금속 산화물을 포함하는 금속 산화물층 상에 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층을 형성함으로써, 균일하고 핀홀이 없는 조밀한 정공 전달층, 그를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hole transport layer including a metal oxide layer, a perovskite solar cell including the same, and a method for manufacturing the same, and in particular, comprising a hole transport organic material on a metal oxide layer including a metal oxide By forming an organic layer, it relates to a dense hole transport layer that is uniform and does not have pinholes, a perovskite solar cell including the same, and a method of manufacturing the same.

전 세계적으로 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있는 현 시점에서, 미래 에너지로써 다양한 장점을 지녔으며 사용화 가능한 효율을 보고하고 있는 유무기 복합 페로브스카이트 태양전지가 주목 받고 있다. At the present time when interest in new and renewable energy is rising around the world, organic-inorganic composite perovskite solar cells that have various advantages as future energy and report usable efficiency are attracting attention.

페로브스카이트 태양전지는 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 페로브스카이트가 샌드위치되어 있는 구조를 가진다. 보다 효율적인 전하의 전달을 위해 전하 전달층(전자 전달층과 정공 전달층)이 각 전극 사이에 사용되며, 가장 일반적으로 사용되는 페로브스카이트 태양전지는 투명전극/전자 전달층/페로브스카이트/정공 전달층/금속전극의 구조를 가진다.Perovskite solar cells have a structure in which perovskite is sandwiched between an anode and a cathode. For more efficient charge transfer, a charge transfer layer (electron transfer layer and hole transfer layer) is used between each electrode, and the most commonly used perovskite solar cell is transparent electrode/electron transfer layer/perovskite. /Hole transport layer/metal electrode structure.

페로브스카이트는 ABX3의 격자구조를 일컬으며 특히 유, 무기물과 할로겐 원소가 복합된 구조의 물질로 가시광선 영역에서 높은 흡수율을 보이고 전자와 정공을 모두 이동시킬 수 있으며, 높은 이동도를 보인다. 이런 특성으로 인해 페로브스카이트 태양전지는 최고 24%가 넘는 효율을 보고하기에 이르렀으나, 페로브스카이트는 외부 요인(수분, 열, 빛 등)에 의해 쉽게 분해되므로 이를 이용하여 태양전지를 제조하였을 때, 태양전지의 안정성이 낮다는 단점이 있다. Perovskite refers to the lattice structure of ABX 3. In particular, it is a material with a complex structure of organic, inorganic and halogen elements. It has a high absorption rate in the visible region, can move both electrons and holes, and exhibits high mobility. Due to this characteristic, perovskite solar cells have reported an efficiency of up to 24%, but perovskite is easily decomposed by external factors (moisture, heat, light, etc.), so solar cells are manufactured using this. However, there is a disadvantage in that the stability of the solar cell is low.

이를 해결하기 위해 높은 정공 이동도를 가지는 다양한 고분자들이 개발되었지만, 합성의 어려움, 합성마다 재현성이 떨어진다는 문제점으로 인해서 대중적으로 사용되고 있지는 못한 상황이다.In order to solve this problem, various polymers having high hole mobility have been developed, but they have not been widely used due to difficulties in synthesis and poor reproducibility for each synthesis.

따라서, 페로브스카이트 태양전지의 성능 저하 및 안정성 문제를 해결할 수 있는 정공 전달층의 개발이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, there is an urgent need to develop a hole transport layer capable of solving the performance degradation and stability problems of perovskite solar cells.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 균일하고 핀홀이 없는, 조밀한 정공 전달층을 포함하는 유무기 복합 태양전지를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an organic-inorganic composite solar cell including a dense hole transport layer that is uniform and does not have pinholes.

또한, 소자 특성, 성능 재현성 및 안정성이 향상된 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 제공하는 데 있다.In addition, it is to provide a method of manufacturing a perovskite solar cell with improved device characteristics, performance reproducibility and stability.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층; 및 상기 제1 금속 산화물층 상에 형성되고, 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층;을 포함하는 개질된 정공 전달층이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a first metal oxide layer including a first metal oxide; And an organic layer formed on the first metal oxide layer and including a hole transport organic material.

또한, 상기 제1 금속 산화물이 p형 금속 산화물 또는 부도체 금속 산화물을 포함할 수 있다.In addition, the first metal oxide may include a p-type metal oxide or a non-conductor metal oxide.

또한, 상기 제1 금속 산화물이 다공성 금속 산화물일 수 있다.In addition, the first metal oxide may be a porous metal oxide.

또한, 상기 제1 금속 산화물이 WO3, MgO, Al2O3 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the first metal oxide may include at least one selected from the group consisting of WO 3 , MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 .

또한, 상기 정공 전달 유기물이 Spiro-OMeTAD, P3HT, P3AT, P3OT, PEDOT:PSS, PTAA, 전도성 고분자, 도너-억셉터형의 전도성 물질, porphyrin계 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the hole transport organic material may contain at least one selected from the group consisting of Spiro-OMeTAD, P3HT, P3AT, P3OT, PEDOT:PSS, PTAA, conductive polymer, donor-acceptor type conductive material, and porphyrin-based material. I can.

또한, 상기 유기층이 Li-TFSI, Co(Ⅱ) PF6, 4-tert-부틸 피리딘(4-tert-butyl pyridine, tBP), AgTFSI, CuI로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 도핑 물질을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the organic layer further includes at least one doping material selected from the group consisting of Li-TFSI, Co(II) PF 6 , 4-tert-butyl pyridine (tBP), AgTFSI, and CuI can do.

또한, 상기 개질된 정공 전달층이 페로브스카이트 태양전지의 정공 전달층에 사용될 수 있다.In addition, the modified hole transport layer may be used for the hole transport layer of a perovskite solar cell.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 제2 전극; 상기 제2 전극 상에 형성되고, 제2 금속 산화물을 포함하는 전자 전달층; 상기 전자 전달층 상에 형성되고, 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층; 상기 광활성층 상에 형성되고, 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층; 및 상기 제1 금속 산화물층 상에 형성되고, 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층; 및 상기 유기층 상에 형성되는 제1 전극;을 포함하는 페로브스카이트 태양전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, the second electrode; An electron transport layer formed on the second electrode and including a second metal oxide; A photoactive layer formed on the electron transport layer and comprising a perovskite material; A first metal oxide layer formed on the photoactive layer and including a first metal oxide; And an organic layer formed on the first metal oxide layer and including a hole transport organic material. And there is provided a perovskite solar cell comprising a; and a first electrode formed on the organic layer.

또한, 상기 제2 전극이 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드 (AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the second electrode is indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), aluminum zinc oxide (AZO), indium tin oxide-silver- Indium tin oxide (ITO-Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide -Silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO) may contain at least one selected from the group consisting of.

또한, 상기 제2 금속 산화물이 n형 금속 산화물을 포함할 수 있다.In addition, the second metal oxide may include an n-type metal oxide.

또한, 상기 n형 금속 산화물이 ZnO, TiO2, SnO2, MgO, Al2O3 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. In addition, the n-type metal oxide may include at least one selected from the group consisting of ZnO, TiO 2 , SnO 2 , MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 .

또한, 상기 페로브스카이트 물질이 CH3NH3PbI3 - xClx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbI3-xBrx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbCl3 - xBrx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbI3 -xFx(0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbI3 - xClx (0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbI3 - xBrx(0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbCl3 - xBrx(0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbI3 - xFx(0≤x≤3인 실수), Csx(MA0.17FA0.83)(1-x)Pb(I0.83Br0.17)3(0≤x≤1인 실수) 및 Csk(NH2CH=NH2PbI3)(1-k- x)(CH3NH3PbBr3)x(0≤k≤0.3인 실수, 0≤x≤1-k인 실수)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the perovskite material is CH 3 NH 3 PbI 3 - x Cl x (real number of 0≦ x3 ), CH 3 NH 3 PbI 3-x Br x (real number of 0≦ x3 ), CH 3 NH 3 PbCl 3 - x Br x (real number 0≤x≤3), CH 3 NH 3 PbI 3 -x F x (real number 0≤x≤3), NH 2 CH=NH 2 PbI 3 - x Cl x (real number 0≤x≤3), NH 2 CH=NH 2 PbI 3 - x Br x (real number 0≤x≤3), NH 2 CH=NH 2 PbCl 3 - x Br x (0≤x≤ 3), NH 2 CH=NH 2 PbI 3 - x F x (real number 0≤x≤3), Cs x (MA 0.17 FA 0.83 ) (1-x) Pb(I 0.83 Br 0.17 ) 3 (0 Real number of ≤x≤1) and Cs k (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) (1-k- x) (CH 3 NH 3 PbBr 3 ) x (real number of 0≤k≤0.3, 0≤x≤1 -k may include at least one selected from the group consisting of.

또한, 상기 페로브스카이트 태양전지가 상기 전자 전달층에 대향하는 방향의 반대 방향으로 제2 전극상에 기재를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the perovskite solar cell may further include a substrate on the second electrode in a direction opposite to a direction facing the electron transport layer.

또한, 상기 기재가 전도성 투명기재 또는 플라스틱 기재를 포함할 수 있다.In addition, the substrate may include a conductive transparent substrate or a plastic substrate.

또한, 상기 제1 전극이 Ag, Au, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C 및 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the first electrode may include at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, and conductive polymers.

본 발명의 또 다른 하나의 측면에 따르면, (a) 제2 전극 상에 제2 금속 산화물을 포함하는 전자 전달층을 형성하는 단계; (b) 상기 전자 전달층 상에 페로브스카이트 전구체를 포함하는 용액을 코팅하는 단계; (c) 상기 전자 전달층 상에 코팅된 페로브스카이트 전구체 코팅층을 열처리하여 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층을 형성하는 단계; (d) 상기 광활성층 상에 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층을 형성하는 단계; (e) 상기 제1 금속 산화물층 상에 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 유기층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) forming an electron transport layer including a second metal oxide on the second electrode; (b) coating a solution containing a perovskite precursor on the electron transport layer; (c) forming a photoactive layer including a perovskite material by heat treating the perovskite precursor coating layer coated on the electron transport layer; (d) forming a first metal oxide layer including a first metal oxide on the photoactive layer; (e) forming an organic layer including a hole transport organic material on the first metal oxide layer; And (f) forming a first electrode on the organic layer; there is provided a method of manufacturing a perovskite solar cell comprising a.

또한, 상기 단계 (a), (b), (d), (e) 및 (f)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 용액공정으로 수행될 수 있다.In addition, at least one selected from the group consisting of steps (a), (b), (d), (e) and (f) may be performed in a solution process.

또한, 상기 용액공정이 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯프린팅 및 딥코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the solution process may include at least one selected from the group consisting of spin coating, spray coating, inkjet printing, and dip coating.

본 발명의 정공 전달층은 금속 산화물을 포함하는 금속 산화물층 상에 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층을 형성함으로써, 균일하고 핀홀이 없는 조밀하게 제조될 수 있다.The hole transport layer of the present invention can be uniformly and densely manufactured without pinholes by forming an organic layer containing a hole transport organic material on a metal oxide layer containing a metal oxide.

또한, 본 발명의 페로브스카이트 태양전지는 상기 정공 전달층을 포함함으로써 핀홀을 통한 수분 투입, 페로브스카이트 유기성분의 외부 확산 및 전극과의 직접적인 접촉을 방지할 수 있어 소자의 효율, 재현성 및 안정성이 향상될 수 있다.In addition, since the perovskite solar cell of the present invention includes the hole transport layer, it is possible to prevent the introduction of moisture through the pinhole, diffusion of the organic perovskite component to the outside, and direct contact with the electrode. And stability can be improved.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 광활성층 상에 형성된 정공 전달층 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명 하나의 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 제조과정 중 전극 증착하기 전 정공 전달층 표면 및 측면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 구동 효율을 측정한 전류밀도-전압 곡선이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 안정성을 평가한 결과이다.
Since these drawings are for reference only to explain exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram showing a structure of a hole transport layer formed on a photoactive layer of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 shows SEM images of the surface and side surfaces of the hole transport layer before electrode deposition during the manufacturing process of Example 1 and Comparative Example 1.
4 is a current density-voltage curve measuring the driving efficiency of the perovskite solar cells manufactured according to Example 1 and Comparative Example 1.
5 is a result of evaluating the stability of perovskite solar cells manufactured according to Example 1 and Comparative Example 1.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, and in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, elements, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features or It is to be understood that the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, elements, or combinations thereof is not preliminarily excluded.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second to be used hereinafter may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as being "formed" or "stacked" on another component, it may be formed or stacked by being directly attached to the front surface or one surface on the surface of the other component. It should be understood that there may be more other components in the.

이하, 본 발명의 금속 산화물층을 포함하는 정공 전달층, 그를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, a hole transport layer including a metal oxide layer of the present invention, a perovskite solar cell including the same, and a method of manufacturing the same will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 광활성층 상에 형성된 정공 전달층 구조를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a structure of a hole transport layer formed on a photoactive layer of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명은 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층; 및 상기 제1 금속 산화물층 상에 형성되고, 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층;을 포함하는 개질된 정공 전달층을 제공한다.Referring to FIG. 1, the present invention provides a first metal oxide layer including a first metal oxide; And an organic layer formed on the first metal oxide layer and including a hole transport organic material.

상기 정공 전달층에서, 상기 제1 금속 산화물층은 비계(scaffold)로 작용하여 그 위에 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층이 균일하게 핀홀 없이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 금속 산화물층을 포함하면 정공의 전달을 도울 뿐만 아니라, 정공과 전자의 재결합 반응을 억제하는 효과가 있어 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.In the hole transport layer, the first metal oxide layer acts as a scaffold, so that an organic layer including a hole transport organic material may be uniformly formed without pinholes thereon. In addition, the inclusion of the first metal oxide layer not only helps transport holes, but also has an effect of suppressing a recombination reaction between holes and electrons, thereby improving device performance.

또한, 상기 제1 금속 산화물이 p형 금속 산화물 또는 부도체 금속 산화물을 포함할 수 있다.In addition, the first metal oxide may include a p-type metal oxide or a non-conductor metal oxide.

또한, 상기 제1 금속 산화물이 다공성 금속 산화물일 수 있다.In addition, the first metal oxide may be a porous metal oxide.

또한, 상기 제1 금속 산화물(p형 금속 산화물 또는 부도체 금속 산화물)이 WO3, MgO, Al2O3 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 WO3를 포함할 수 있다.In addition, the first metal oxide (p-type metal oxide or non-conductor metal oxide) may include at least one selected from the group consisting of WO 3 , MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 , preferably WO 3 Can include.

또한, 상기 정공 전달 유기물이 Spiro-OMeTAD, P3HT, P3AT, P3OT, PEDOT:PSS, PTAA, 전도성 고분자, 도너-억셉터형의 전도성 물질, CuPc, ZnPc 등의 porphyrin계 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 정공 전달 유기물이 바람직하게는 Spiro-OMeTAD를 포함할 수 있다.In addition, the hole transport organic material is Spiro-OMeTAD, P3HT, P3AT, P3OT, PEDOT: PSS, PTAA, conductive polymer, donor-acceptor type conductive material, one selected from the group consisting of porphyrin-based materials such as CuPc, ZnPc, etc. The above may be included, and the hole transport organic material may preferably include Spiro-OMeTAD.

또한, 상기 유기층이 Li-TFSI, Co(Ⅱ) PF6, 4-tert-부틸 피리딘(4-tert-butyl pyridine, tBP), AgTFSI, CuI로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 도핑 물질을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the organic layer further includes at least one doping material selected from the group consisting of Li-TFSI, Co(II) PF 6 , 4-tert-butyl pyridine (tBP), AgTFSI, and CuI can do.

또한, 상기 개질된 정공 전달층이 페로브스카이트 태양전지의 정공 전달층에 사용될 수 있다.In addition, the modified hole transport layer may be used for the hole transport layer of a perovskite solar cell.

도 2는 본 발명 하나의 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명은 제2 전극; 상기 제2 전극 상에 형성되고, 제2 금속 산화물을 포함하는 전자 전달층; 상기 전자 전달층 상에 형성되고, 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층; 상기 광활성층 상에 형성되고, 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층; 및 상기 제1 금속 산화물층 상에 형성되고, 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층; 및 상기 유기층 상에 형성되는 제1 전극;을 포함하는 페로브스카이트 태양전지를 제공한다.Referring to Figure 2, the present invention is a second electrode; An electron transport layer formed on the second electrode and including a second metal oxide; A photoactive layer formed on the electron transport layer and comprising a perovskite material; A first metal oxide layer formed on the photoactive layer and including a first metal oxide; And an organic layer formed on the first metal oxide layer and including a hole transport organic material. It provides a perovskite solar cell comprising; and a first electrode formed on the organic layer.

상기 금속 산화물층이 비계(scaffold) 역할을 함으로써 핀홀이 없는 균일한 정공 전달층을 제조할 수 있다. 덕분에 핀홀로 야기되는 문제점들(핀홀을 통한 수분 투입, 페로브스카이트 내에 유기성분의 외부 확산, 전극과의 직접적인 접촉 등)을 방지할 수 있고, 이는 소자의 효율, 재현성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 정공 전달층(제1 금속 산화물층 및 유기층)이 열 등의 외부 요인에 의해서 붕괴되는 과정에도 금속 산화물이 비계 역할을 해주기 때문에 급속한 붕괴를 막을 수 있다. 추가적으로 수분이 정공 전달층을 침투하거나 정공 전달층 내의 첨가제가 수분을 흡수하더라도, 금속 산화물이 페로브스카이트를 포함하는 광활성층 위에서 한번 더 수분을 막아주는 보호막 역할을 해주기 때문에 페로브스카이트 태양 전지의 효율 감소 속도를 낮출 수 있다.Since the metal oxide layer serves as a scaffold, a uniform hole transport layer without pinholes can be manufactured. Thanks to this, problems caused by pinholes (water injection through the pinhole, external diffusion of organic components in the perovskite, direct contact with the electrode, etc.) can be prevented, which will improve the efficiency, reproducibility and stability of the device. I can. In addition, since the metal oxide acts as a scaffold even when the hole transport layer (the first metal oxide layer and the organic layer) collapses due to external factors such as heat, rapid collapse can be prevented. In addition, even if moisture penetrates the hole transport layer or an additive in the hole transport layer absorbs moisture, the metal oxide acts as a protective layer to block moisture once more on the photoactive layer containing perovskite. Can slow down the rate of efficiency reduction.

또한, 상기 제2 전극이 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드 (AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 플루오린 틴 옥사이드(FTO)를 포함할 수 있다.In addition, the second electrode is indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), aluminum zinc oxide (AZO), indium tin oxide-silver- Indium tin oxide (ITO-Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide -Silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO) may include at least one selected from the group consisting of, and preferably may include fluorine tin oxide (FTO).

또한, 상기 제2 금속 산화물이 n형 금속 산화물을 포함할 수 있다.In addition, the second metal oxide may include an n-type metal oxide.

또한, 상기 n형 금속 산화물이 ZnO, TiO2, SnO2, MgO, Al2O3 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 SnO2를 포함할 수 있다.In addition, the n-type metal oxide may include at least one selected from the group consisting of ZnO, TiO 2 , SnO 2 , MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 , and preferably SnO 2 .

또한, 상기 전자 전달층이 상기 제2 금속 산화물의 이중층으로 형성될 수 있다.In addition, the electron transport layer may be formed of a double layer of the second metal oxide.

또한, 상기 전자 전달층이 fullerene계열 유기물질을 포함할 수 있다.In addition, the electron transport layer may include a fullerene-based organic material.

또한, 상기 페로브스카이트 물질이 CH3NH3PbI3 - xClx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbI3-xBrx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbCl3 - xBrx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbI3 - xFx(0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbI3 - xClx (0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbI3 - xBrx(0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbCl3 - xBrx(0≤x≤3인 실수), NH2CH=NH2PbI3 - xFx(0≤x≤3인 실수), Csx(MA0.17FA0.83)(1-x)Pb(I0.83Br0.17)3(0≤x≤1인 실수) 및 Csk(NH2CH=NH2PbI3)(1-k- x)(CH3NH3PbBr3)x(0≤k≤0.3인 실수, 0≤x≤1-k인 실수)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 Csk(NH2CH=NH2PbI3)(1-k-x)(CH3NH3PbBr3)x(0≤k≤0.3인 실수, 0≤x≤1-k인 실수)를 포함할 수 있고, 보다 더욱 바람직하게는 Cs0 .05(NH2CH=NH2PbI3)0.95- x(CH3NH3PbBr3)x(0≤x≤0.95인 실수)를 포함할 수 있고, 보다 더욱 바람직하게는 Cs0 .05(NH2CH=NH2PbI3)0.79(CH3NH3PbBr2)0.16을 포함할 수 있다.In addition, the perovskite material is CH 3 NH 3 PbI 3 - x Cl x (real number of 0≦ x3 ), CH 3 NH 3 PbI 3-x Br x (real number of 0≦ x3 ), CH 3 NH 3 PbCl 3 - x Br x (real number 0≤x≤3), CH 3 NH 3 PbI 3 - x F x (real number 0≤x≤3), NH 2 CH=NH 2 PbI 3 - x Cl x (real number 0≤x≤3), NH 2 CH=NH 2 PbI 3 - x Br x (real number 0≤x≤3), NH 2 CH=NH 2 PbCl 3 - x Br x (0≤x≤ 3), NH 2 CH=NH 2 PbI 3 - x F x (real number 0≤x≤3), Cs x (MA 0.17 FA 0.83 ) (1-x) Pb(I 0.83 Br 0.17 ) 3 (0 Real number of ≤x≤1) and Cs k (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) (1-k- x) (CH 3 NH 3 PbBr 3 ) x (real number of 0≤k≤0.3, 0≤x≤1 -k is a real number), may include one or more selected from the group consisting of, preferably Cs k (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) (1-kx) (CH 3 NH 3 PbBr 3 ) x (0 May include a real number of ≤k≦0.3, a real number of 0≦x≦1-k), and more preferably Cs 0 .05 (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) 0.95- x (CH 3 NH 3 PbBr 3 ) may include x (real number of 0x ≦0.95), and more preferably Cs 0 .05 (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) 0.79 (CH 3 NH 3 PbBr 2 ) 0.16 can do.

또한, 상기 페로브스카이트 태양전지가 상기 전자 전달층에 대향하는 방향의 반대 방향으로 제2 전극상에 기재를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the perovskite solar cell may further include a substrate on the second electrode in a direction opposite to a direction facing the electron transport layer.

또한, 상기 기재가 전도성 투명기재 또는 플라스틱 기재를 포함할 수 있다.In addition, the substrate may include a conductive transparent substrate or a plastic substrate.

또한, 상기 제1 전극이 Ag, Au, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C 및 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 Au를 포함할 수 있다.In addition, the first electrode may include at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, and a conductive polymer, preferably It may contain Au.

본 발명은 (a) 제2 전극 상에 제2 금속 산화물을 포함하는 전자 전달층을 형성하는 단계; (b) 상기 전자 전달층 상에 페로브스카이트 전구체를 포함하는 용액을 코팅하는 단계; (c) 상기 전자 전달층 상에 코팅된 페로브스카이트 전구체 코팅층을 열처리하여 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층을 형성하는 단계; (d) 상기 광활성층 상에 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 산화물층을 형성하는 단계; (e) 상기 제1 금속 산화물층 상에 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 유기층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 제공한다.The present invention includes the steps of: (a) forming an electron transport layer including a second metal oxide on a second electrode; (b) coating a solution containing a perovskite precursor on the electron transport layer; (c) forming a photoactive layer including a perovskite material by heat treating the perovskite precursor coating layer coated on the electron transport layer; (d) forming a first metal oxide layer including a first metal oxide on the photoactive layer; (e) forming an organic layer including a hole transport organic material on the first metal oxide layer; And (f) forming a first electrode on the organic layer; provides a method of manufacturing a perovskite solar cell comprising a.

또한, 상기 단계 (a), (b), (d), (e) 및 (f)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 용액공정으로 수행될 수 있다.In addition, at least one selected from the group consisting of steps (a), (b), (d), (e) and (f) may be performed in a solution process.

또한, 상기 용액공정이 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯프린팅 및 딥코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 스핀 코팅을 포함할 수 있다.In addition, the solution process may include at least one selected from the group consisting of spin coating, spray coating, inkjet printing, and dip coating, and preferably includes spin coating.

[실시예] [Example]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes, and the scope of the present invention is not limited thereby.

실시예Example 1 One

기판으로 FTO 코팅 유리를 아연 분말과 2M 염산을 사용하여 에칭한 것을 사용하였으며, 상기 기판을 묽은 세정제, 탈이온수, 아세톤 및 이소프로필알코올(IPA)로 연속적으로 세척 후 건조하였다.As a substrate, an FTO-coated glass was etched using zinc powder and 2M hydrochloric acid, and the substrate was washed successively with a diluted detergent, deionized water, acetone, and isopropyl alcohol (IPA), and then dried.

SnCl2 H2O 112.8mg을 5mL 에탄올에 녹인 SnO2 전구체 용액을 UV오존 처리한 후 상기 건조된 기판에 2,000rpm으로 60초 동안 스핀코팅하고, 200℃에서 30분 동안 열처리하여 약 50nm의 SnO2 전자 전달층을 형성하였다.SnCl 2 SnO 2 dissolved in 112.8 mg of H 2 O in 5 mL ethanol After UV ozone treatment of the precursor solution, the dried substrate was spin-coated at 2,000 rpm for 60 seconds and heat-treated at 200° C. for 30 minutes to form a SnO 2 electron transport layer of about 50 nm.

1M의 NH2CH=NH2I(Formamidinium Iodide, FAI), 1.1M의 PbI2, 0.2M의 CH3NH3Br(Methylamine Bromide, MABr), 0.22M의 PbBr2를 디메틸포름아마이드(DMF)와 디메틸설폭사이드(DMSO)의 부피비가 4:1인 용액 1ml에 용해시켜 용액을 디메틸설폭사이드를 용매로한 1.5M의 CsI과 부피비 95:1로 혼합하여 Cs0.05(FAPbI3)0.79(MAPbBr3)0.16의 페로브스카이트 전구체 용액을 제조하였다.1M of NH 2 CH=NH 2 I (Formamidinium Iodide, FAI), 1.1M of PbI 2 , 0.2M of CH 3 NH 3 Br (Methylamine Bromide, MABr), 0.22M of PbBr 2 with dimethylformamide (DMF) Dissolve dimethyl sulfoxide (DMSO) in 1 ml of a 4:1 volume ratio and mix the solution with 1.5M CsI using dimethyl sulfoxide as a solvent at a volume ratio of 95:1, and Cs 0.05 (FAPbI 3 ) 0.79 (MAPbBr 3 ) A 0.16 perovskite precursor solution was prepared.

상기 페로브스카이트 전구체 용액을 상기 전자 전달층 상에 1,000rpm으로 10초, 6,000rpm으로 20초 동안 스핀코팅 하였고, 스핀코팅 종료 5초전에 클로로벤젠을 분사하였다. 다음으로, 100℃에서 45분동안 열처리하여 페로브스카이트 구조를 갖는 약 500nm의 광활성층을 형성하였다. The perovskite precursor solution was spin-coated on the electron transport layer at 1,000 rpm for 10 seconds and 6,000 rpm for 20 seconds, and chlorobenzene was sprayed 5 seconds before the end of the spin coating. Next, heat treatment was performed at 100° C. for 45 minutes to form a photoactive layer of about 500 nm having a perovskite structure.

Nanograde사에서 구매한 2.5중량%로 이소프로필알코올(IPA)에 분산되어있는 텅스텐 옥사이드(WO3) 용액을 광활성층 상에 2,000rpm으로 20초 동안 스핀코팅하고 80℃에서 5분 동안 이소프로필알코올을 증발시켜 금속 산화물층을 형성하였다. Spiro-MeOTAD (Merck KGaA)에 도펀트로 Li-TFSI(sigma-Aldrich) 35.0mM, 4-tert-부틸 피리딘(4-tert-butyl pyridine, tBP, sigma-Aldrich) 231mM 및 FK209 Co(Ⅱ) PF6 2.42mM을 클로로벤젠에 녹인 용액을 첨가하여 제조된 Spiro-MeOTAD 용액을 상기 금속 산화물층 상에 5,000rpm으로 30초 동안 스핀 코팅하여 유기층을 형성함으로써 금속 산화물층과 유기층을 포함하는 정공 전달층을 형성하였다.A solution of tungsten oxide (WO 3 ) dispersed in isopropyl alcohol (IPA) at 2.5% by weight purchased from Nanograde was spin-coated on the photoactive layer at 2,000 rpm for 20 seconds, and isopropyl alcohol was applied at 80°C for 5 minutes. Evaporation to form a metal oxide layer. Li-TFSI (sigma-Aldrich) 35.0mM, 4-tert-butyl pyridine, tBP, sigma-Aldrich 231mM and FK209 Co(II) PF 6 as a dopant in Spiro-MeOTAD (Merck KGaA) Spiro-MeOTAD solution prepared by adding a solution of 2.42mM in chlorobenzene was spin-coated on the metal oxide layer at 5,000 rpm for 30 seconds to form an organic layer to form a hole transport layer including a metal oxide layer and an organic layer I did.

이어서 10- 7torr 이하의 진공도를 가진 진공 챔버에서 Au 전극을 약 100㎚로 증착하여 페로브스카이트 태양전지를 제조하였다.Then 10 by depositing a Au electrode in a vacuum chamber having a vacuum degree of less than 7 torr to about 100㎚ prepare a perovskite solar cells.

비교예Comparative example 1 One

광활성층 상에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 포함하는 금속 산화물층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 태양전지를 제조하였다. 따라서, 상기 페로브스카이트 태양전지는 Spiro-MeOTAD를 포함하는 유기층을 정공 전달층으로 포함한다.A perovskite solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a metal oxide layer including tungsten oxide (WO 3 ) was not formed on the photoactive layer. Accordingly, the perovskite solar cell includes an organic layer containing Spiro-MeOTAD as a hole transport layer.

[시험예] [Test Example]

시험예Test example 1: 정공 1: precision 전달층의Transmission layer 제조 확인 Manufacturing verification

도 3의 (a)는 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 전극을 증착하기 전 표면을 SEM(scanning electron microscopy) 측정한 결과이고, (b)는 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 전극을 증착하기 전 표면을 SEM 측정한 결과이다. 도 3의 (c)는 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 정공 전달층(Spiro-MeOTAD)을 SEM 측정한 결과이고, (d)는 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 정공 전달층(WO3/Spiro-MeOTAD)을 SEM 측정한 결과이다.3A is a result of SEM (scanning electron microscopy) measurement of the surface of the perovskite solar cell prepared according to Comparative Example 1 before depositing the electrode, and (b) is prepared according to Example 1. This is the result of SEM measurement of the surface of the perovskite solar cell before depositing the electrode. Figure 3 (c) is a result of SEM measurement of the hole transport layer (Spiro-MeOTAD) of the perovskite solar cell prepared according to Comparative Example 1, (d) is a perovskite prepared according to Example 1 This is the result of SEM measurement of the hole transport layer (WO 3 /Spiro-MeOTAD) of the solar cell.

도 3의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지에서 정공 전달층이 금속 산화물층을 포함함으로써 균일하게, 핀홀 없이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3A to 3D, it can be seen that in the perovskite solar cell manufactured according to Example 1, the hole transport layer includes a metal oxide layer and is formed uniformly and without pinholes.

시험예Test example 2: 2: 페로브스카이트Perovskite 태양전지의 구동 효율 측정 Solar cell driving efficiency measurement

도 4의 (a)는 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 구동 효율을 측정한 전류밀도-전압 곡선이고, (b)는 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 구동 효율을 측정한 전류밀도-전압 곡선이다. 하기 표 1은 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 특성을 비교한 결과를 나타낸 것이다. 4A is a current density-voltage curve measuring the driving efficiency of a perovskite solar cell manufactured according to Comparative Example 1, and (b) is a perovskite solar cell manufactured according to Example 1 It is a current density-voltage curve measuring the driving efficiency of. Table 1 below shows the results of comparing the characteristics of the perovskite solar cells manufactured according to Example 1 and Comparative Example 1.

구분division 광단락 전류밀도
(JSC, mA/cm2)
Optical short current density
(J SC , mA/cm 2 )
광 개방 전압
(VOC, V)
Optical open voltage
(V OC , V)
필 팩터
(FF)
Fill factor
(FF)
에너지 변환 효율
(%)
Energy conversion efficiency
(%)
실시예 1Example 1 23.723.7 1.171.17 77.177.1 21.4421.44 비교예 1Comparative Example 1 23.523.5 1.091.09 77.077.0 19.6619.66

도 4 및 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지가 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지보다 우수한 구동 효율을 나타냈으며, 광단락 전류밀도, 광 개방 전압 및 필 팩터 모두 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지가 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.4 and Table 1, the perovskite solar cell manufactured according to Example 1 exhibited superior driving efficiency than the perovskite solar cell manufactured according to Comparative Example 1, and the optical short-circuit current density, It can be seen that the perovskite solar cell manufactured according to Example 1 was high in both the light open voltage and the fill factor.

또한, 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지가 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지보다 향상된 효율을 보이는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the perovskite solar cell manufactured according to Example 1 exhibits improved efficiency than the perovskite solar cell manufactured according to Comparative Example 1.

시험예 3: 페로브스카이트 태양전지의 안정성 평가Test Example 3: Stability evaluation of perovskite solar cell

도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 안정성을 평가한 결과이다. 도 5의 (a)는 일반적인 조건인 습도 약 20%에서의 안정성, (b)는 100℃의 고온 조건에서의 안정성, (c)는 습도 80% 이상의 고습 조건에서의 안정성을 평가한 결과이다.5 is a result of evaluating the stability of perovskite solar cells manufactured according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 5A is a result of evaluating the stability under a general condition of about 20% humidity, (b) the stability under a high temperature condition of 100°C, and (c) the stability under a high humidity condition of 80% or more of humidity.

도 5를 참조하면, 일반적인 조건에서 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지와 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 안정성은 큰 차이를 보이지 않지만, 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지가 약간 더 높은 안정성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 좀 더 극한의 조건, 고온 또는 고습의 조건에서는 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지가 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지보다 훨씬 우수한 안정성을 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, the stability of the perovskite solar cell manufactured according to Example 1 and the perovskite solar cell manufactured according to Comparative Example 1 under general conditions does not show a significant difference, but according to Example 1 It can be seen that the manufactured perovskite solar cell exhibits slightly higher stability. In more extreme conditions, high temperature or high humidity conditions, it can be seen that the perovskite solar cell manufactured according to Example 1 exhibits much better stability than the perovskite solar cell manufactured according to Comparative Example 1.

따라서, 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지는 일반적인 조건뿐만 아니라, 고온 및 고습 조건에서도 우수한 안정성을 제공하는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be seen that the perovskite solar cell manufactured according to Example 1 provides excellent stability not only under general conditions, but also under high temperature and high humidity conditions.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (18)

제2 전극;
상기 제2 전극 상에 형성되고, 주석 산화물(SnO2)을 포함하는 전자 전달층;
상기 전자 전달층 상에 형성되고, 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층;
상기 광활성층 상에 형성되고, 텅스텐 산화물(WO3)을 포함하는 제1 금속 산화물층; 및
상기 제1 금속 산화물층 상에 형성되고, 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층; 및
상기 유기층 상에 형성되는 제1 전극;을 포함하고,
상기 페로브스카이트 물질은 Csk(NH2CH=NH2PbI3)(1-k-x)(CH3NH3PbBr3)x(0≤k≤0.3인 실수, 0≤x≤1-k인 실수)을 포함하는 것인, 페로브스카이트 태양전지.
A second electrode;
An electron transport layer formed on the second electrode and including tin oxide (SnO 2 );
A photoactive layer formed on the electron transport layer and comprising a perovskite material;
A first metal oxide layer formed on the photoactive layer and including tungsten oxide (WO 3 ); And
An organic layer formed on the first metal oxide layer and including a hole transport organic material; And
Including; a first electrode formed on the organic layer,
The perovskite material is Cs k (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) (1-kx) (CH 3 NH 3 PbBr 3 ) x (real number of 0≤k≤0.3, 0≤x≤1-k) Real number), perovskite solar cell.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 정공 전달 유기물이 Spiro-OMeTAD, P3HT, P3AT, P3OT, PEDOT:PSS, PTAA, 전도성 고분자, 도너-억셉터형의 전도성 물질, porphyrin계 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 1,
The hole transport organic material is characterized in that it contains at least one selected from the group consisting of Spiro-OMeTAD, P3HT, P3AT, P3OT, PEDOT:PSS, PTAA, conductive polymer, donor-acceptor type conductive material, and porphyrin-based material. Perovskite solar cell.
제1항에 있어서,
상기 유기층이 Li-TFSI, Co(Ⅱ) PF6, 4-tert-부틸 피리딘(4-tert-butyl pyridine, tBP), AgTFSI, CuI로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 도핑 물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 1,
That the organic layer further comprises at least one doping material selected from the group consisting of Li-TFSI, Co(II) PF 6 , 4-tert-butyl pyridine (tBP), AgTFSI, and CuI Perovskite solar cell characterized by.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 전극이 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드 (AZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드 (IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 1,
The second electrode is indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc oxide (IZTO), aluminum zinc oxide (AZO), indium tin oxide-silver-indium tin Oxide (ITO-Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver -A perovskite solar cell comprising at least one selected from the group consisting of aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 페로브스카이트 태양전지가 상기 전자 전달층에 대향하는 방향의 반대 방향으로 제2 전극상에 기재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 1,
The perovskite solar cell, characterized in that the perovskite solar cell further comprises a substrate on the second electrode in a direction opposite to the direction opposite to the electron transport layer.
제13항에 있어서,
상기 기재가 전도성 투명기재 또는 플라스틱 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 13,
Perovskite solar cell, characterized in that the substrate comprises a conductive transparent substrate or a plastic substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극이 Ag, Au, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C 및 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지.
The method of claim 1,
Perovskite, characterized in that the first electrode comprises at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, and conductive polymer Solar cell.
(a) 제2 전극 상에 주석 산화물(SnO2)을 포함하는 전자 전달층을 형성하는 단계;
(b) 상기 전자 전달층 상에 페로브스카이트 전구체를 포함하는 용액을 코팅하는 단계;
(c) 상기 전자 전달층 상에 코팅된 페로브스카이트 전구체 코팅층을 열처리하여 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층을 형성하는 단계;
(d) 상기 광활성층 상에 텅스텐 산화물(WO3)을 포함하는 제1 금속 산화물층을 형성하는 단계;
(e) 상기 제1 금속 산화물층 상에 정공 전달 유기물을 포함하는 유기층을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 유기층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 페로브스카이트 물질은 Csk(NH2CH=NH2PbI3)(1-k-x)(CH3NH3PbBr3)x(0≤k≤0.3인 실수, 0≤x≤1-k인 실수)을 포함하는 것인, 제1항에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
(a) forming an electron transport layer including tin oxide (SnO 2 ) on the second electrode;
(b) coating a solution containing a perovskite precursor on the electron transport layer;
(c) forming a photoactive layer including a perovskite material by heat treating the perovskite precursor coating layer coated on the electron transport layer;
(d) forming a first metal oxide layer including tungsten oxide (WO 3 ) on the photoactive layer;
(e) forming an organic layer including a hole transport organic material on the first metal oxide layer; And
(f) forming a first electrode on the organic layer; Including,
The perovskite material is Cs k (NH 2 CH=NH 2 PbI 3 ) (1-kx) (CH 3 NH 3 PbBr 3 ) x (real number of 0≤k≤0.3, 0≤x≤1-k) The method of manufacturing a perovskite solar cell according to claim 1, including a real number).
제16항에 있어서,
상기 단계 (a), (b), (d), (e) 및 (f)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 용액공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
The method of claim 16,
The method of manufacturing a perovskite solar cell, characterized in that at least one selected from the group consisting of steps (a), (b), (d), (e) and (f) is performed by a solution process.
제17항에 있어서,
상기 용액공정이 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯프린팅, 및 딥코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
The method of claim 17,
The method of manufacturing a perovskite solar cell, characterized in that the solution process includes at least one selected from the group consisting of spin coating, spray coating, inkjet printing, and dip coating.
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