KR102197547B1 - Perovskite compound and fabrication therof, solar cell comprising perovskite compound and fabrication therof - Google Patents
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Abstract
페로브스카이트 화합물이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 화합물은 하기의 화학식으로 표시되고, 화합물의 X 위치에 함유하는 1가 유/무기 양이온의 총 몰수 a = 1에 대하여 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5를 만족할 수 있다.
[화학식]
XaBibYc
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li
Y = F, I, Br, ClPerovskite compounds are disclosed. The perovskite compound according to an aspect of the present invention is represented by the following formula, 0.5<b<0.7, 2.5<c with respect to the total number of moles a = 1 of monovalent organic/inorganic cations contained in the X position of the compound <3.5 can be satisfied.
[Chemical Formula]
X a Bi b Y c
X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y = F, I, Br, Cl
Description
본 발명은 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a perovskite compound and a method for manufacturing the same, a solar cell including a perovskite compound, and a method for manufacturing the same.
태양 전지는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 수단으로 대체 에너지에 대한 요구가 시급한 현 시점에서 주목 받고 있는 기술 분야이다. Solar cells are a means of converting solar energy into electric energy, and it is a technology field that is drawing attention at the present time when the demand for alternative energy is urgent.
현재 상용화되고 있는 태양 전지는 실리콘 계열의 태양전지가 주류를 이루고 있다. As for solar cells that are currently commercially available, silicon-based solar cells are the mainstream.
구체적으로 실리콘 계열의 태양전지는 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 박막 실리콘 태양전지가 있으며, 그 중에서도 다결정 실리콘이 주로 상용화 되고 있다. Specifically, silicon-based solar cells include polycrystalline silicon, monocrystalline silicon, and thin-film silicon solar cells, and among them, polycrystalline silicon is mainly commercialized.
한편, 단결정 실리콘 태양전지는 신뢰성이 높아 가장 오래 사용되어졌으며, 실리콘을 이용하는 태양 전지 중에서는 가장 변환 효율이 좋다.On the other hand, single crystal silicon solar cells have been used for the longest due to their high reliability, and have the best conversion efficiency among solar cells using silicon.
다만, 고온에서는 오히려 비결정 실리콘 태양전지 보다 변환 효율이 낮아지는 문제점이 있다. However, at high temperatures, there is a problem in that the conversion efficiency is rather lower than that of an amorphous silicon solar cell.
또한, 실리콘 결정을 이용한 태양전지는 실리콘 결정이 일정 두께 이상 형성하기 위해 모래를 고온으로 가열해 녹인 후 서서히 결정을 성장시켜야 된다. In addition, in solar cells using silicon crystals, in order for silicon crystals to form more than a certain thickness, sand must be melted by heating at a high temperature, and then crystals must be gradually grown.
따라서, 실리콘 결정을 일정 두께 이상 형성하기 위해서는 많은 전력이 소모된다. Therefore, a lot of power is consumed to form a silicon crystal over a certain thickness.
더 나아가, 실리콘 결정을 이용한 태양전지는 효율 측면에서 개선되지 않고 일정 수준에서 머물고 있어 보다 나은 재료의 개발을 통한 효율 개선 요구가 증가되고 있는 상황이다. Furthermore, since solar cells using silicon crystals have not improved in terms of efficiency and are staying at a certain level, there is an increasing demand for efficiency improvement through the development of better materials.
페로브스카이트 소재는 광을 전기로 변환하는 데 이상적인 밴드 갭과 높은 광 흡수도를 가져 실리콘 소재를 대체할 소재로서 주목받고 있다. Perovskite materials are attracting attention as a material to replace silicon materials with an ideal band gap and high light absorption for converting light into electricity.
또한, 페로브스카이트 소재를 이용한 태양전지는 실리콘 결정을 이용하는 경우 보다 비용이 적게 들고 비교적 간단하게 구현될 수 있어, 제조 공정 측면에서도 실리콘 기반의 태양 전지의 단점을 보완할 수 있다. In addition, since a solar cell using a perovskite material is less expensive and can be implemented relatively simply than when using a silicon crystal, it is possible to compensate for the disadvantages of a silicon-based solar cell in terms of a manufacturing process.
더 나아가, 페로브스카이트 소재를 이용한 경우 태양 전지의 효율이 초기 개발 단계보다 높은 상승세를 보여 효율 개선 측면에서도 유리한 소재로 인정받고 있다. Furthermore, in the case of using a perovskite material, the efficiency of solar cells has risen higher than in the initial stage of development, and is recognized as an advantageous material in terms of efficiency improvement.
다만, 페로브스카이트 소재는 습기에 취약해 시간 경과에 따라 효율이 급격히 감소하는 경향이 있으며, 고온에서 내구성이 취약한 문제점이 있다. However, since perovskite materials are vulnerable to moisture, their efficiency tends to decrease rapidly over time, and durability is weak at high temperatures.
또한, 페로브스카이트 소재는 Pb와 같은 중금속이 이용되어 유독성 측면에서도 문제점이 있어, 태양전지의 소재로 이용함에 있어 일정한 제약이 따른다.In addition, the perovskite material has a problem in terms of toxicity because heavy metals such as Pb are used, and there are certain restrictions in using it as a material for a solar cell.
본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명의 목적은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법을 이용하여, 고효율의 태양전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.According to an aspect of the present invention, an object of the present invention is to provide a high-efficiency solar cell and a method for manufacturing the same, using a perovskite compound and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 안정성이 높은 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 태양전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.According to another aspect of the present invention, an object of the present invention is to provide a highly stable perovskite compound, a method for manufacturing the same, a solar cell, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 제조 공정이 용이하고 경제적인 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 태양전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. According to another aspect of the present invention, an object of the present invention is to provide a perovskite compound and a manufacturing method thereof, a solar cell, and a manufacturing method thereof, which are easy and economical to manufacture.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 친환경적인 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.According to another aspect of the present invention, an object of the present invention is to provide an eco-friendly perovskite compound and a method for manufacturing the same, a solar cell including the perovskite compound, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물은 하기의 화학식으로 표시될 수 있다. [화학식] The perovskite compound according to an embodiment of the present invention may be represented by the following formula. [Chemical Formula]
XaBibYc X a Bi b Y c
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y = F, I, Br, ClY = F, I, Br, Cl
상기 화합물의 X 위치에 함유하는 1가 유/무기 양이온의 총 몰수 a=1에 대하여, 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5 범위를 만족할 수 있다. With respect to the total number of moles a=1 of monovalent organic/inorganic cations contained in the X position of the compound, the range of 0.5<b<0.7 and 2.5<c<3.5 may be satisfied.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지는, 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극은 상기 광 흡수층의 접착력에 의해 상기 광 흡수층과 접착될 수 있다.A solar cell according to another embodiment of the present invention includes: a first electrode, a light absorbing layer formed on the first electrode; And a second electrode formed on the light absorbing layer, wherein the first electrode and the second electrode may be bonded to the light absorbing layer by adhesion of the light absorbing layer.
상기 광 흡수층은, 상기의 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. The light absorbing layer may include the perovskite compound.
상기 제1 전극은, ITO (indium tin oxide) 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 또는 유연 투명 전극 기판 및 상기 기판에 형성되는 TiO2층을 포함할 수 있다. The first electrode may include a TiO 2 layer formed on the ITO (indium tin oxide) substrate, FTO (Fluorine Doped Tin Oxide) substrate or a flexible transparent electrode substrate and the substrate.
상기 유연 투명 전극 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지 및 변성에폭시수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 폴리머 기판일 수 있다.The flexible transparent electrode substrate is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene sulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), ethylene vinyl acetate (EVA), amorphous polyethylene terephthalate (APET), polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene terephthalate glycerol (PETG), polycyclohexylenedimethylene terephthalate (PCTG), modified triacetylcellulose (TAC), cyclo Olefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), dicyclopentadiene polymer (DCPD), cyclopentadiene polymer (CPD), polyarylate (PAR), polyetherimide (PEI), polydimethylsiloncein (PDMS), it may be a polymer substrate selected from the group consisting of a silicone resin, a fluororesin, and a modified epoxy resin.
상기 TiO2층은, blocking TiO2층 및 상기 blocking TiO2층 상에 형성되는 mesoporous TiO2층을 포함할 수 있다. The TiO 2 layer may include a blocking TiO 2 layer and a mesoporous TiO 2 layer formed on the blocking TiO 2 layer.
상기 제1 전극은 ZrO2층을 더 포함할 수 있다. The first electrode may further include a ZrO 2 layer.
상기 제2 전극은 카본 전극일 수 있다. The second electrode may be a carbon electrode.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 페로브스카이트 화합물 제조방법은 XY 화합물 분말을 준비하는 단계, BiY3 화합물 분말을 준비하는 단계, 상기 XY 화합물 분말 및 상기 BiY3 화합물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계 및 상기 혼합 분말을 열처리하여, 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. [화학식] Perovskite compound manufacturing method is to form a mixture powder by mixing to prepare a step of preparing the XY compound powder, BiY 3 compound powder, said XY compound powder and the BiY 3 compound powder according to still another aspect of the present invention And heat treatment of the mixed powder to prepare a compound represented by the following formula. [Chemical Formula]
X3Bi2Y9 X 3 Bi 2 Y 9
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y= F, I, Br, ClY= F, I, Br, Cl
상기 열처리 하는 단계는 가열노 내에 상기 혼합 분말을 가열하는 단계를 포함하되, 상기 가열노 내의 온도는 140℃ 이상 190℃ 이하일 수 있다. The heat treatment may include heating the mixed powder in a heating furnace, and the temperature in the heating furnace may be 140°C or more and 190°C or less.
상기 XY 화합물의 농도는 1.5mmol이고, 상기 BiY3화합물의 농도는 1mmol일 수 있다.The concentration of the XY compound may be 1.5 mmol, and the concentration of the BiY 3 compound may be 1 mmol.
상기 열처리하는 단계는, 50분 이상 70분 이하로 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed in 50 minutes or more and 70 minutes or less.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 태양전지 제조방법은 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계 및 상기 광흡수층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 광흡수층에 의해 접착될 수 있다. A solar cell manufacturing method according to another aspect of the present invention includes forming a first electrode, forming a light absorbing layer on the first electrode, and forming a second electrode on the light absorbing layer, The first electrode and the second electrode may be adhered by the light absorbing layer.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는, 하기의 화학식으로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Forming the light absorption layer may include forming a perovskite compound represented by the following formula.
[화학식] [Chemical Formula]
X3Bi2Y9 X 3 Bi 2 Y 9
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y = F, I, Br, ClY = F, I, Br, Cl
상기 제1 전극을 형성하는 단계는,The step of forming the first electrode,
ITO (indium tin oxide) 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 또는 PET, PES 와 같은 유연 투명 전극 기판을 준비하는 단계 및 ITO (indium tin oxide) 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 또는 PET, PES 와 같은 유연 투명 전극 기판 상에 TiO2층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Preparing an ITO (indium tin oxide) substrate, a FTO (Fluorine Doped Tin Oxide) substrate, or a flexible transparent electrode substrate such as PET, PES, and an ITO (indium tin oxide) substrate, FTO (Fluorine Doped Tin Oxide) substrate or PET, It may include forming a TiO 2 layer on a flexible transparent electrode substrate such as PES.
상기 TiO2층을 형성하는 단계는 Blocking TiO2층을 형성하는 단계 및 상기 Blocking TiO2층 상에 Mesoporous TiO2층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the TiO 2 layer may include forming a Blocking TiO 2 layer and forming a Mesoporous TiO 2 layer on the Blocking TiO 2 layer.
상기 제1 전극을 형성하는 단계는, 조도를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The forming of the first electrode may further include forming an illuminance.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는, X3Bi2Y9 용액을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the light absorption layer may include forming an X 3 Bi 2 Y 9 solution.
X3Bi2Y9 용액을 형성하는 단계는, XY 화합물 분말을 준비하는 단계, BiY3 화합물 분말을 준비하는 단계, 상기 XY 화합물 분말 및 상기 BiY3 화합물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계, 상기 혼합 분말을 열처리하여, 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계 및 상기 열처리 된 혼합 분말을 DMF (dimethyl formamide) 또는 DMSO(Dimethyl sulfoxide) 용매에 용해시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the X 3 Bi 2 Y 9 solution includes preparing an XY compound powder, preparing a BiY 3 compound powder, the XY compound powder and the BiY 3 Mixing the compound powder to form a mixed powder, heat-treating the mixed powder to prepare a compound represented by the following formula, and the heat-treated mixed powder in a DMF (dimethyl formamide) or DMSO (dimethyl sulfoxide) solvent. It may include dissolving.
[화학식] [Chemical Formula]
X3Bi2Y9 X 3 Bi 2 Y 9
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y=F, I, Br, ClY=F, I, Br, Cl
상기 광흡수층을 형성하는 단계는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 준비한 후, X3Bi2Y9 용액을 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 dropping 하는 단계 또는 X3Bi2Y9 용액을 상기 제1 전극 또는 제2 전극 상에 스핀 코팅하는 단계를 선택적으로 수행하는 단계를 포함한다. The forming of the light absorption layer may include preparing the first electrode and the second electrode, and then dropping an X 3 Bi 2 Y 9 solution between the first electrode and the second electrode or X 3 Bi 2 Y 9 And selectively performing the step of spin-coating a solution on the first electrode or the second electrode.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는, 상기 X3Bi2Y9 용액을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the light absorption layer may include drying the X 3 Bi 2 Y 9 solution.
상기 X3Bi2Y9 용액을 건조하는 단계는 0 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다.Drying the X 3 Bi 2 Y 9 solution may be performed in a temperature range of 0°C or more and 200°C or less.
상기 제2 전극을 형성하는 단계는, 유리 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 또는 ITO (Indium Tin Oxide)가 증착된 유리 기판 및 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나의 기판을 준비하는 단계, 탄소 분말을 준비하는 단계, 상기 탄소 분말을 이용하여, 상기 유리 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 또는 ITO (Indium Tin Oxide)가 증착된 유리 기판 및 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나의 기판 상에 탄소 분말을 코팅하는 단계 및 상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the second electrode may include preparing any one of a glass substrate, a glass substrate on which Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) or Indium Tin Oxide (ITO) is deposited, and a flexible transparent electrode substrate. Preparing, using the carbon powder, coating the carbon powder on any one of the glass substrate, the glass substrate on which Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) or Indium Tin Oxide (ITO) is deposited, and the flexible transparent electrode substrate And thermally treating the substrate coated with the carbon powder.
상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계는, 300℃ 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다. The step of heat-treating the substrate coated with the carbon powder may be performed in a temperature range of 300°C or higher.
상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계는, 25분 내지 35분 동안 수행될 수 있다. The step of heat-treating the substrate coated with the carbon powder may be performed for 25 to 35 minutes.
태양전지 제조방법은 상기 광 흡수층과 상기 제1 전극, 상기 광 흡수층과 상기 제2 전극의 측면에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The solar cell manufacturing method may further include forming an adhesive layer on side surfaces of the light absorbing layer and the first electrode, and the light absorbing layer and the second electrode.
상기 접착층을 형성하는 단계에서, 상기 접착층은 에폭시 수지로 형성될 수 있다.In the step of forming the adhesive layer, the adhesive layer may be formed of an epoxy resin.
본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 고효율의 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 태양전지 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the present invention can provide a highly efficient perovskite compound and a method for manufacturing the same, a solar cell, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 안정성이 높은 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 태양전지 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the present invention can provide a highly stable perovskite compound and a method for manufacturing the same, a solar cell, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 제조 공정이 용이하고 경제적인 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 태양전지 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the present invention can provide a perovskite compound and a manufacturing method thereof, a solar cell, and a manufacturing method thereof, which are easy and economical to manufacture.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 친환경적인 페로브스카이트 화합물 및 그 제조방법, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the present invention can provide an environmentally friendly perovskite compound and a method for manufacturing the same, a solar cell including the perovskite compound, and a method for manufacturing the same.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 제조방법으로 형성된 페로브스카이트 화합물의 코팅 사진이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 밴드갭 그래프이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 XRD 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 TGA 분석 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 사진이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 9은 페로브스카이트 화합물의 열처리 온도에 따른 광 흡수도를 나타낸 그래프이다.
도 10는 페로브스카이트 화합물의 농도 변화에 따른 광 흡수도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 종래기술의 태양전지와 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 효율을 비교한 그래프이다.
도 12은 종래기술에 따른 태양전지(비교예)와 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 시간 경과에 따른 효율 변화를 비교한 그래프이다.1 is a diagram showing a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of a coating of a perovskite compound formed by a method for preparing a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
3 is a band gap graph of a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
4 is an XRD graph of a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
5 is a TGA analysis graph of a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
8 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the light absorption according to the heat treatment temperature of the perovskite compound.
10 is a graph showing the light absorption according to the concentration change of the perovskite compound.
11 is a graph comparing the efficiency of a solar cell of the prior art and a solar cell according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph comparing changes in efficiency over time between a solar cell according to the prior art (Comparative Example) and a solar cell according to an embodiment of the present invention.
본 출원에서 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, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.The terms used in the present application 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, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance. And, throughout the specification, the term "on" means to be positioned above or below the target portion, and does not necessarily mean to be positioned above the direction of gravity.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the term “couple” does not mean only a case in which each component is in direct physical contact with each other in the contact relationship between each component, but a different component is interposed between each component, and the component is It should be used as a concept that encompasses each contact.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the drawing numbers in order to facilitate the overall understanding.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is shown.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted.
페로브스카이트Perovskite 화합물 compound
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 결정구조를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the crystal structure of a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물은 하기의 화학식으로 표시될 수 있다. 1, the perovskite compound according to an embodiment of the present invention may be represented by the following formula.
[화학식] [Chemical Formula]
XaBibYc X a Bi b Y c
X=FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X=FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y= F, I, Br, ClY= F, I, Br, Cl
본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물은 상기 화합물의 X 위치에 함유하는 1가 유/무기 양이온의 총 몰수 a=1에 대하여 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5 범위를 만족할 수 있다. The perovskite compound according to an embodiment of the present invention will satisfy the range of 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5 with respect to the total number of moles a=1 of monovalent organic/inorganic cations contained in the X position of the compound. I can.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물(X3Bi2Y9)은 종래기술의 페로브스카이트 화합물(ABC3)구조가 습기에 취약하고, 고온에서 내구성이 낮은 문제점을 개선할 수 있다. The perovskite compound (X 3 Bi 2 Y 9 ) according to an embodiment of the present invention has a perovskite compound (ABC 3 ) structure of the prior art that is vulnerable to moisture and has low durability at high temperatures. I can.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물은 Bi를 이용하여 페로브스카이트 결정구조를 형성하므로 납(Pb)과 같은 높은 독성의 물질을 대체할 수 있다. Since the perovskite compound according to an embodiment of the present invention forms a perovskite crystal structure using Bi, it can replace highly toxic substances such as lead (Pb).
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물은 안정성 측면에서 우수하다. Therefore, the perovskite compound according to an embodiment of the present invention is excellent in terms of stability.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 광 흡수도, 태양 전지에 적용됨에 따른 효율의 개선 등에 관한 효과에 대해서는 후술하기로 한다. Effects on the light absorption of the perovskite compound according to an embodiment of the present invention and improvement in efficiency when applied to a solar cell will be described later.
페로브스카이트Perovskite 화합물 제조방법 Compound preparation method
본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 제조방법은 화합물의 전구체 분말을 혼합한 후 열처리하여 형성되는 것에 특징이 있다. A method for producing a perovskite compound according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is formed by mixing a precursor powder of the compound and then heat treatment.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 제조방법은 XY 화합물 분말을 준비하는 단계, BiY3 화합물 분말을 준비하는 단계, 상기 XY 화합물 분말 및 상기 BiY3 화합물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계 및 상기 혼합 분말을 열처리하여, 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. Specifically, the method for preparing a perovskite compound according to an embodiment of the present invention is a step of preparing an XY compound powder, BiY 3 Preparing a compound powder, mixing the XY compound powder and the BiY 3 compound powder to form a mixed powder, and heat treating the mixed powder to prepare a compound represented by the following formula. .
[화학식] [Chemical Formula]
X3Bi2Y9 X 3 Bi 2 Y 9
X=FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X=FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y=F, I, Br, ClY=F, I, Br, Cl
상기 열처리 하는 단계는 가열노 내에 상기 혼합 분말을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 한편, 상기 가열노 내의 온도는 140℃ 이상 200℃ 이하의 범위에서 수행될 수 있다. The step of heat treatment may include heating the mixed powder in a heating furnace. Meanwhile, the temperature in the heating furnace may be performed in a range of 140°C or more and 200°C or less.
한편, XY 화합물의 농도는 1.5mmol 이고, BiY3화합물의 농도는 1mmol 일 수 있다. Meanwhile, the concentration of the XY compound may be 1.5 mmol, and the concentration of the BiY 3 compound may be 1 mmol.
상기 열처리하는 단계는 50분 이상 70분 이하로 수행될 수 있다. The heat treatment may be performed in 50 minutes or more and 70 minutes or less.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 제조방법으로 형성된 페로브스카이트 화합물의 코팅 사진이다. 2 is a photograph of a coating of a perovskite compound formed by a method for preparing a perovskite compound according to an embodiment of the present invention.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의해 형성된 페로브스카이트 화합물의 분석 그래프는 도 3 내지 도 5에 나타내었다. In addition, analysis graphs of the perovskite compound formed by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention are shown in FIGS. 3 to 5.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 밴드갭 그래프이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 XRD 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물의 TGA 분석 그래프이다. 3 is a band gap graph of a perovskite compound according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an XRD graph of the perovskite compound according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is an embodiment of the present invention It is a TGA analysis graph of the perovskite compound according to the Example.
도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 제조 방법에 따라 생성된 페로브스카이트 화합물은 밴드갭 에너지가 2.2eV 로 높게 나타낸 것을 확인할 수 있으며, X3Bi2Y9 결정 구조가 형성되었음을 확인할 수 있다. 3 to 5, it can be seen that the perovskite compound produced according to the method for producing a perovskite according to an embodiment of the present invention has a high band gap energy of 2.2 eV, and X 3 Bi 2 It can be seen that the Y 9 crystal structure was formed.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 화합물을 포함하는 태양전지에 대하여 설명한다.Hereinafter, a solar cell including a perovskite compound according to an embodiment of the present invention will be described.
태양전지Solar cell
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(1000)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(1000)의 단면을 나타낸 사진이다.6 is a schematic diagram of a
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 전극(100), 상기 제1 전극 상에 형성되는 광 흡수층(200) 및 광 흡수층(200) 상에 형성되는 제2 전극(300)을 포함하되, 제1 전극(100), 제2 전극(300)은 광 흡수층(200)의 접착력에 의해 상기 광 흡수층과 접착되어 형성될 수 있다. 6 and 7, the solar cell according to an embodiment of the present invention includes a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 흡수층(200)은 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 페로브스카이트 화합물은 화학식으로 표시될 수 있다.Meanwhile, the
[화학식] [Chemical Formula]
XaBibYc X a Bi b Y c
a=1, 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5a=1, 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y= F, I, Br, ClY= F, I, Br, Cl
제1 전극(100)은 ITO (indium tin oxide) 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 또는 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나가 선택되고, 선택된 기판 상에 형성되는 TiO2층(120)을 포함할 수 있다. The
유연 투명 전극 기판은 금속 배선층이 형성된 폴리머 기판을 포함하여, 폴리머 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG),폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지 및 변성에폭시수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기판일 수 있다. The flexible transparent electrode substrate includes a polymer substrate on which a metal wiring layer is formed, and the polymer substrate includes polyethylene terephthalate (PET), polyethylene sulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate ( PMMA), polyimide (PI), ethylene vinyl acetate (EVA), amorphous polyethylene terephthalate (APET), polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene terephthalate glycerol (PETG), polycyclohexylenedimethylene terephthalate ( PCTG), modified triacetylcellulose (TAC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), dicyclopentadiene polymer (DCPD), cyclopentadiene polymer (CPD), polyarylate (PAR), It may be a substrate selected from the group consisting of polyetherimide (PEI), polydimethylsiloncein (PDMS), silicone resin, fluorine resin, and modified epoxy resin.
다만, 본 발명의 제1 전극에 포함되는 기판은 상기의 제시된 예로 제한되지 않는다. However, the substrate included in the first electrode of the present invention is not limited to the example presented above.
TiO2층(120)은 blocking TiO2층 (122) 및 blocking TiO2층(122) 상에 형성되는 mesoporous TiO2층(124)을 포함할 수 있다. The TiO 2 layer 120 may include a blocking TiO 2 layer 122 and a mesoporous TiO 2 layer 124 formed on the blocking TiO 2 layer 122.
TiO2층(120)은 전자수송층으로서의 기능을 수행할 수 있다The TiO 2 layer 120 may function as an electron transport layer.
제1 전극(100)은 ZrO2층(130)을 더 포함할 수 있으며, TiO2층(120)과 마찬가지로, ZrO2층(130) 전자수송층으로서의 기능을 수행한다. The
제2 전극(300)은 카본 전극(Carbon)일 수 있다. The
카본(Carbon) 전극은 페로브스카이트 화합물에 의해 산화 등과 같은 반응이 일어나지 않아 시간 경과에 따른 태양 전지의 효율을 높게 유지시켜 줄 수 있다. The carbon electrode does not cause a reaction such as oxidation by the perovskite compound, so that the efficiency of the solar cell over time can be maintained high.
한편, 카본(Carbon) 전극은 금속 전극과 달리 진공 증착 방식을 이용하지 않고, 페로브스카이트 화합물의 접착력에 의해 접착될 수 있어, 페로브스카이트 화합물과 용이하게 결합될 수 있다.On the other hand, the carbon electrode, unlike the metal electrode, does not use a vacuum deposition method, and can be bonded by the adhesion of the perovskite compound, so that it can be easily bonded to the perovskite compound.
태양전지 제조방법Solar cell manufacturing method
이하에서는, 태양전지 제조방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell will be described with reference to the drawings.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 8 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 제1 전극(100)을 형성하는 단계(S100), 제1 전극(100) 상에 광 흡수층(200)을 형성하는 단계(S200) 및 광 흡수층(200) 상에 제2 전극(300)을 형성하는 단계(S300)를 포함하되,Referring to FIG. 8, the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes forming the first electrode 100 (S100), forming the
제1 전극(100) 및 제2 전극(300)은 광 흡수층(200)에 의해 접착되어 형성되는 것을 특징으로 한다. The
한편, 광 흡수층(200)을 형성하는 단계(S200)는 하기의 화학식으로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 형성하는 단계를 포함한다. Meanwhile, the step of forming the light absorbing layer 200 (S200) includes forming a perovskite compound represented by the following formula.
[화학식] [Chemical Formula]
XaBibYc X a Bi b Y c
a=1, 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5a=1, 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5
X=FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X=FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y= F, I, Br, ClY= F, I, Br, Cl
제1 전극을 형성하는 단계(S100) 유연 투명 전극 기판, ITO (indium tin oxide) 기판 또는 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 중 어느 하나의 기판을 준비하는 단계(S110) 및 유연 투명 전극 기판, ITO 기판 및 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 중 어느 하나의 기판 상에 TiO2층을 형성하는 단계(S120)를 포함할 수 있다. Forming the first electrode (S100) Preparing any one of a flexible transparent electrode substrate, an indium tin oxide (ITO) substrate, or a fluorine doped tin oxide (FTO) substrate (S110) and a flexible transparent electrode substrate, ITO It may include forming a TiO 2 layer on any one of the substrate and the Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) substrate (S120).
(이하에서는, FTO기판을 이용하여 실시하는 예만 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시예 들은 상기 언급한 바와 같이 유연성과 투명성이 있는 기판을 모두 포함하는 것이며, 이하에서 설명하는 예로 제한하는 것은 아니다.)(In the following, only an example performed using an FTO substrate will be described. However, the embodiments of the present invention include both flexible and transparent substrates as mentioned above, and are limited to the examples described below. no.)
FTO 기판을 준비하는 단계(S110)는 FTO 기판과 TiO2층 간 접착력을 향상시키기 위해 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판을 가공하는 단계를 포함할 수 있다. Preparing the FTO substrate (S110) may include processing a Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) substrate to improve adhesion between the FTO substrate and the TiO 2 layer.
예를 들면, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판에 에칭할 부분을 제외한 나머지 부분에 Zn 분말을 고르게 도포시킨 후 HCl을 DI water 에 1:1 에서 1:3 비율로 희석 시킨 용액을 균일하게 도포할 수 있다. For example, after evenly applying Zn powder to the rest of the FTO (Fluorine Doped Tin Oxide) substrate except for the part to be etched, a solution obtained by diluting HCl in DI water in a ratio of 1:1 to 1:3 can be evenly applied. I can.
에칭된 상기 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판을 아세톤, IPA, DI 순으로 초음파 세척기를 이용하여 세척할 수 있다. The etched Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) substrate may be cleaned in the order of acetone, IPA, and DI using an ultrasonic cleaner.
다음으로, 세척된 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판은 100℃에서 건조하고, UV Ozone cleaner에서 600 초간 처리할 수 있다. Next, the washed FTO (Fluorine Doped Tin Oxide) substrate can be dried at 100° C. and processed for 600 seconds in a UV Ozone cleaner.
따라서, 상기와 같은 FTO 기판의 표면 처리를 통해 TiO2층과의 접착력을 향상시킬 수 있다. Therefore, it is possible to improve adhesion to the TiO 2 layer through the surface treatment of the FTO substrate as described above.
TiO2층을 형성하는 단계(S120)는 Blocking TiO2층을 형성하는 단계 및 Blocking TiO2층 상에 Mesoporous TiO2층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Forming the TiO 2 layer (S120) may include forming a Blocking TiO 2 layer and forming a Mesoporous TiO 2 layer on the Blocking TiO 2 layer.
Blocking TiO2층을 형성하는 단계는 TiO2 용액을 제조하는 단계, TiO2 용액을 이용하여 FTO 기판에 TiO2 코팅막을 형성하는 단계, TiO2 코팅막을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. Blocking forming a TiO 2 layer may include the step, step, drying the coated film to form the TiO 2 TiO 2 coating on the FTO substrate using a TiO 2 solution for preparing a TiO 2 solution.
TiO2 용액을 제조하는 단계에서 TiO2 용액은 Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate) 75 wt. % in isopropanol 용액을 1-butanol 용액에 희석시켜 0.15M의 농도로 제조될 수 있다. In preparing a solution of TiO 2 TiO 2 solution Titanium diisopropoxide bis (acetylacetonate) 75 wt . % in isopropanol solution can be diluted in 1-butanol solution to prepare a concentration of 0.15M.
TiO2 코팅막을 형성하는 단계에서 TiO2 코팅막은 20s초동안 2000rpm에서 스핀 코팅함으로 형성될 수 있다.In the step of forming the TiO 2 coating TiO 2 coating film it can be formed by spin coating at 2000rpm for 20s seconds.
TiO2 코팅막을 건조하는 단계에서 TiO2 코팅막은 125℃ 이상에서 5분간 열처리함으로써 건조될 수 있다. In the step of drying the coating layer TiO 2 TiO 2 coating film may be dried by heat treatment at more than 125 ℃ 5 minutes.
다음으로, Blocking TiO2층 상에 Mesoporous TiO2층을 형성하는 단계는 mesoporous TiO2 용액을 제조하고, TiO2 코팅막을 형성한 후, TiO2 코팅막을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. Next, the can forming a Mesoporous TiO 2 layer on a Blocking TiO 2 layer comprises after preparing a mesoporous TiO 2 solution to form a TiO 2 coating film, drying the TiO 2 film.
mesoporous TiO2 용액은 mesoporous TiO2를 무수 에탄올(hydrous ethanol)에 용해하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라 농도를 조절하여 사용할 수 있다.The mesoporous TiO 2 solution may be prepared by dissolving mesoporous TiO 2 in hydrous ethanol, and the concentration may be adjusted as necessary.
mesoporous TiO2층에서, TiO2 코팅막은 450℃ 이상에서 30분간 열처리함으로써 건조될 수 있다. In the mesoporous TiO 2 layer, the TiO 2 coating film can be dried by heat treatment at 450° C. or higher for 30 minutes.
한편, 제1 전극을 형성하는 단계(S100)는 상기 mesoporous TiO2층에 조도를 형성하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the step of forming the first electrode (S100) may further include a step (S140) of forming roughness in the mesoporous TiO 2 layer.
상기 mesoporous TiO2 층에 조도를 형성하기 위해 TiCl4 용액을 이용할 수 있다. A TiCl 4 solution may be used to form roughness in the mesoporous TiO 2 layer.
예를 들면, 20 mM의 TiCl4 용액 1ml와 증류수 99ml를 섞은 혼합 용액을 준비하는 단계, 상기 혼합 용액에 mesoporous TiO2 층이 형성된 기판을 함침하는 단계, 다음으로, 제1차 열처리 단계, 세정하는 단계, 건조하는 단계 및 2차 열처리 단계를 수행할 수 있다. For example, 20 mM TiCl 4 Preparing a mixed solution in which 1 ml of the solution and 99 ml of distilled water are mixed, impregnating a substrate on which a mesoporous TiO 2 layer is formed in the mixed solution, and then, a first heat treatment step, a washing step, a drying step and a second heat treatment Steps can be performed.
조도를 형성하는 단계에서 1차 열처리 단계는 70℃ 내지 100℃의 온도범위에서 진행될 수 있으며, 2차 열처리 단계는 450℃ 이상 30분 진행될 수 있다.In the step of forming the roughness, the first heat treatment step may be performed in a temperature range of 70°C to 100°C, and the second heat treatment step may be performed at 450°C or more for 30 minutes.
상기와 같이 일련의 제조 공정에 의해 mesoporous TiO2층 상에 조도가 형성됨으로써, 광 흡수층과 TiO2층 간의 접착력이 보다 향상될 수 있다. By forming the roughness on the mesoporous TiO 2 layer by a series of manufacturing processes as described above, the adhesion between the light absorbing layer and the TiO 2 layer may be further improved.
광 흡수층을 형성하는 단계(S200)는 X3Bi2Y9 용액을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Forming the light absorbing layer (S200) may include forming an X 3 Bi 2 Y 9 solution.
X3Bi2Y9 용액을 형성하는 단계는, XY 화합물 분말을 준비하는 단계(S210), BiY3 화합물 분말을 준비하는 단계(S220), 상기 XY 화합물 분말 및 상기 BiY3 화합물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계(S230), 혼합 분말을 열처리하여, 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(S240) 및 상기 열처리 된 혼합 분말을 DMF 용매에 용해시키는 단계(S250)를 포함할 수 있다. Forming the X 3 Bi 2 Y 9 solution includes: preparing an XY compound powder (S210), preparing a BiY 3 compound powder (S220), mixing the XY compound powder and the BiY3 compound powder to obtain a mixed powder Forming (S230), heat treatment of the mixed powder to prepare a compound represented by the following formula (S240), and dissolving the heat-treated mixed powder in a DMF solvent (S250).
[화학식] [Chemical Formula]
X3Bi2Y9 X 3 Bi 2 Y 9
X=FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Cs, Rb, Na, K , Li X=FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Cs, Rb, Na, K, Li
Y=F, I, Br, ClY=F, I, Br, Cl
S210 내지 S240의 일련의 과정은 페로브스카이트 화합물의 제조 공정과 동일하므로 생략하기로 한다. The series of processes of S210 to S240 are the same as the manufacturing process of the perovskite compound, and thus will be omitted.
광 흡수층을 형성하는 단계(S200)는 제1 전극(100) 및 제2 전극(300)을 준비한 후, X3Bi2Y9 용액을 제1 전극(100)과 제2 전극(300) 사이에 dropping 하는 단계(S260) 또는 X3Bi2Y9 용액을 상기 제1 전극 또는 제2 전극 상에 스핀 코팅하는 단계를 선택적으로 수행하여 형성할 수 있다. In the step of forming the light absorbing layer (S200), after preparing the
다음으로 광 흡수층을 형성하는 단계(S200)는 X3Bi2Y9 용액을 건조하는 단계(S270)를 포함할 수 있다.Next, forming the light absorbing layer (S200) may include drying the X 3 Bi 2 Y 9 solution (S270).
상기 X3Bi2Y9 용액을 건조하는 단계는 0 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다. Drying the X 3 Bi 2 Y 9 solution may be performed in a temperature range of 0°C or more and 200°C or less.
한편, 제2 전극을 형성하는 단계(S300)는 유리 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 또는 ITO (Indium Tin Oxide)가 증착된 유리 기판 및 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나의 기판을 준비하는 단계(S310), 탄소 분말을 준비하는 단계(S320), 상기 탄소 분말을 이용하여, 상기 유리 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 또는 ITO (Indium Tin Oxide)가 증착된 유리 기판 및 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나의 기판상에 탄소 분말을 코팅하는 단계(S330) 및 상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계(S340)를 포함할 수 있다.On the other hand, the step of forming the second electrode (S300) is a step of preparing any one of a glass substrate, a glass substrate on which Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) or Indium Tin Oxide (ITO) is deposited, and a flexible transparent electrode substrate ( S310), preparing a carbon powder (S320), using the carbon powder, any of the glass substrate, the glass substrate on which Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) or Indium Tin Oxide (ITO) is deposited, and a flexible transparent electrode substrate It may include coating the carbon powder on one substrate (S330) and heat treating the substrate coated with the carbon powder (S340).
상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계(S340)는 300℃ 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다. The step of heat-treating the substrate coated with the carbon powder (S340) may be performed in a temperature range of 300°C or higher.
탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계(S340)는 25분 내지 35분 동안 수행될 수 있다.The step of heat-treating the substrate coated with the carbon powder (S340) may be performed for 25 to 35 minutes.
다음으로, 광 흡수층과 상기 제1 전극, 상기 광 흡수층과 상기 제2 전극의 측면에 접착층을 형성하는 단계(S400)를 더 포함할 수 있다. 상기 접착층은 에폭시 수지로 형성될 수 있다.Next, a step (S400) of forming an adhesive layer on side surfaces of the light absorbing layer and the first electrode, and the light absorbing layer and the second electrode may be further included. The adhesive layer may be formed of an epoxy resin.
페로브스카이트Perovskite 화합물의 광 흡수도 Light absorption of the compound 및 태양전지의And solar cells 효율 efficiency
도 9은 페로브스카이트 화합물의 열처리 온도에 따른 광 흡수도를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the light absorption according to the heat treatment temperature of the perovskite compound.
도 9을 참조하면, 실온(RT, 실험예 1), 50(실험예 2), 100(실험예 3), 150(실험예 4), 200(실험예 5), 300(실험예 6)의 온도 범위에 열처리된 페로프스카이트 화합물의 광 흡수도을 측정 결과를 확인할 수 있다. 9, at room temperature (RT, Experimental Example 1), 50 (Experimental Example 2), 100 (Experimental Example 3), 150 (Experimental Example 4), 200 (Experimental Example 5), and 300 (Experimental Example 6). The measurement result can be confirmed by measuring the light absorption of the perovskite compound heat-treated in the temperature range.
도 9에 도시된 바와 같이 페로브스카이트 화합물의 광 흡수도은 실온에서 200 범위에서는 열처리 온도가 증가할수록 증가했으나, 300(실험예 6)에서는 급격히 감소한 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 9, it can be seen that the light absorption of the perovskite compound increased as the heat treatment temperature increased in the range of 200 at room temperature, but rapidly decreased in 300 (Experimental Example 6).
따라서, 상기 실험결과를 통해 페로브스카이트 화합물은 열처리 온도에 따라 광 흡수도이 상이한 결과를 나타내고, 적정의 열처리 온도가 있음을 확인할 수 있다. Accordingly, it can be seen from the above experimental results that the perovskite compound exhibits different results in light absorption depending on the heat treatment temperature, and that there is an appropriate heat treatment temperature.
열처리 온도가 200(실험예 5) 일 때, 광 흡수도가 가장 높게 나타남을 확인할 수 있다. When the heat treatment temperature is 200 (Experimental Example 5), it can be seen that the light absorption is highest.
도 10는 페로브스카이트 화합물의 농도 변화에 따른 광 흡수도를 나타낸 그래프이다. 10 is a graph showing the light absorption according to the concentration change of the perovskite compound.
도 10를 참조하면, 0.1M(실험예 7), 0.3M(실험예 8), 0.5M(실험예 9), 0.7M(실험예 10), 1.0M(실험예 11), 2.0M(실험예 12) 각각의 페로프스카이트 화합물 농도에서의 광 흡수도을 측정 결과를 확인할 수 있다.10, 0.1M (Experimental Example 7), 0.3M (Experimental Example 8), 0.5M (Experimental Example 9), 0.7M (Experimental Example 10), 1.0M (Experimental Example 11), 2.0M (Experimental Example 7) Example 12) The measurement result of light absorption at the concentration of each perovskite compound can be checked.
도 10에 도시된 바와 같이, 페로브스카이트 화합물의 광 흡수도은 0.1M(실험예 7) 내지 1.0M(실험예 11) 구간에서는 농도가 증가할수록 증가하였으나, 2.0M(실험예 12)에서는 0.5M(실험예 9) 보다 낮게 나타나 감소한 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 10, the light absorption of the perovskite compound increased with increasing concentration in the range of 0.1M (Experimental Example 7) to 1.0M (Experimental Example 11), but 0.5M (Experimental Example 12). It can be seen that it appeared lower than M (Experimental Example 9) and decreased.
따라서, 상기 실험결과를 통해 페로브스카이트 화합물은 농도에 따라 광 흡수도이 상이한 결과를 나타내고, 적정의 농도가 있음을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be seen from the above experimental results that the perovskite compound exhibits different results in light absorption depending on the concentration, and that there is an appropriate concentration.
농도가 1.0M(실험예 11) 일 때, 광 흡수도가 가장 높게 나타남을 확인할 수 있다. When the concentration is 1.0M (Experimental Example 11), it can be seen that the light absorption is the highest.
페로브스카이트 화합물의 열처리 온도 및 농도는 광 흡수도에 영향을 미치는 요인으로 작용하며, 구체적으로, 열처리 온도는 200, 농도는 1.0M일 때 광 흡수도가 가장 높게 나타났다. The heat treatment temperature and concentration of the perovskite compound act as a factor affecting the light absorption, and specifically, the light absorption was highest when the heat treatment temperature was 200 and the concentration was 1.0 M.
한편, 상기의 실험 결과를 통해 최적의 광 흡수도를 갖는 페로브스카이트 화합물을 제조함으로써, 태양전지의 효율도 보다 개선될 수 있다. On the other hand, by preparing a perovskite compound having an optimal light absorption through the above experimental results, the efficiency of the solar cell may be further improved.
이하에서는, 도면을 참조하여 종래기술의 태양전지와 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 효율을 비교하여 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings, a description will be made by comparing the efficiency of a solar cell of the prior art and a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 11은 종래기술의 태양전지와 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 효율을 비교한 그래프이다. 도 12은 종래기술에 따른 태양전지(비교예)와 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 시간 경과에 따른 효율 변화를 비교한 그래프이다. 11 is a graph comparing the efficiency of a solar cell of the prior art and a solar cell according to an embodiment of the present invention. 12 is a graph comparing changes in efficiency over time between a solar cell according to the prior art (Comparative Example) and a solar cell according to an embodiment of the present invention.
[[ 비교예Comparative example ] ]
제1 전극, 제1 전극상에 형성된 광 흡수층, 광 흡수층 상에 형성된 제2 전극을 포함하는 태양전지 Solar cell including a first electrode, a light absorbing layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the light absorbing layer
(1) 광 흡수층의 제조방법 (1) manufacturing method of light absorbing layer
합성한 FAI 분말과 biI3 분말을 DMF 용매에 녹인 다음 필터 후 사용Dissolve the synthesized FAI powder and biI 3 powder in DMF solvent and use after filtering
스핀코팅 방법을 이용하여 4000 rpm, 25s 의 조건으로 코팅 후 RT~200 에서 10분간 후 열처리After coating under conditions of 4000 rpm and 25s using the spin coating method, heat treatment after 10 minutes at RT~200
HTL (Spiro , P3HT 등)HTL (Spiro, P3HT, etc.)
Spiro 또는 P3HT 분말을 toluene 또는 chlorobenzene 에 녹인 후 필터. Filter after dissolving Spiro or P3HT powder in toluene or chlorobenzene.
스핀코팅 방법을 이용하여 3000 rpm, 30s 의 조건으로 코팅.Coating under the conditions of 3000 rpm, 30 s using a spin coating method.
(2) 제2 전극(2) second electrode
진공 증발기 (evaporator)를 이용하여 10-5 torr 이상의 진공에서 Ag, Au 등의 금속 전극을 증착Depositing metal electrodes such as Ag and Au in a vacuum of 10 -5 torr or more using a vacuum evaporator
(3) 적층방법(3) Lamination method
각각의 구성은 스핀 코팅, 진공 증발기를 이용하여 10-5 torr 이상의 진공상태에서 증착됨Each composition is deposited in a vacuum of 10 -5 torr or more using spin coating and vacuum evaporator.
[[ 실험예Experimental example ]]
(1) 광 흡수층의 제조방법(1) manufacturing method of light absorbing layer
합성한 FAI 분말과 biI3 분말을 이용하여 열처리하여 FA3bi2I9 분말을 형성Heat treatment using synthesized FAI powder and biI3 powder to form FA 3 bi 2 I 9 powder
(2) 제2 전극(2) second electrode
Carbon 전극을 형성Forming a carbon electrode
(3) 적층방법(3) Lamination method
광 흡수층의 접착력을 이용하여 광 흡수층과 제1 전극, 광 흡수층과 제2 전극이 접착되어 형성Formed by bonding the light absorbing layer and the first electrode, and the light absorbing layer and the second electrode using the adhesion of the light absorbing layer
적층형 태양전지(비교예)는 광 흡수층 상에 제2 전극이 형성되기 위해 Ag 및 Au를 10-5 torr 이상의 진공 상태에서 공정이 진행되는 점에서 본 발명의 실시예에 따른 접합형 태양전지의 제조공정 측면에서 차이점이 있다. The stacked solar cell (Comparative Example) is the manufacturing of a junction type solar cell according to an embodiment of the present invention in that the process is performed in a vacuum state of 10 -5 torr or more of Ag and Au to form a second electrode on the light absorbing layer. There are differences in terms of the process.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(실험예)는 금속이 아닌 카본 재료가 이용되는 점에서 적층형 태양전지(비교예)와 구조적 측면에서 차이가 있다. In addition, the solar cell (Experimental Example) according to the embodiment of the present invention differs in structure from the stacked solar cell (Comparative Example) in that a carbon material other than a metal is used.
상기와 같은 적층형 태양전지(비교예)와 접합형 태양전지(실시예)의 효율을 각각 측정한 결과 하기에 [표 1]에 나타났다. As a result of measuring the efficiencies of the stacked solar cell (Comparative Example) and the junction solar cell (Example) as described above, it is shown in Table 1 below.
[표 1]에 나타난 것과 같이 0.025 %, 3.47 %로 나타났으며, 접합형 태양전지(실시예)의 효율이 140 배 정도 높게 나타난 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, it was found to be 0.025% and 3.47%, and it can be seen that the efficiency of the junction-type solar cell (Example) was 140 times higher.
[식 1] 효율 (%) = 개방전압(V) * 단락전류밀도(mA/cm2) * 충전률(%)[Equation 1] Efficiency (%) = Open-circuit voltage (V) * Short circuit current density (mA/cm 2 ) * Charging rate (%)
한편, 도 12을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접합형 태양전지(실시예)는 시간 경과이 경과하여도 초기 효율이 유지됨으로써, 내구성 측면에서도 우수한 것으로 나타났다. On the other hand, referring to FIG. 12, it was found that the junction-type solar cell (Example) according to an embodiment of the present invention maintains its initial efficiency even when time elapses, and thus is excellent in terms of durability.
반면, 비교에 따른 적층형 태양전지(비교예)는 5일 이내 효율이 0에 근접하여, 내구성이 매우 낮을 것을 확인할 수 있다. On the other hand, it can be seen that the efficiency of the stacked solar cell according to the comparison (Comparative Example) is close to 0 within 5 days, and thus the durability is very low.
이는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합형 태양전지는 카본 전극이 페로브스카이트 결정구조에 대해 안정하여, 상호 접합에 의해서도 페로브스카이트 화합물의 광 흡수율을 유지시켜 줄 수 있기 때문이다. This is because the bonded solar cell according to an embodiment of the present invention has a carbon electrode that is stable against a perovskite crystal structure, so that the light absorption rate of the perovskite compound can be maintained even by mutual bonding.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 접합형 태양전지는 진공 증착과 같은 증착이 공정이 아닌 비교적 낮은 온도 범위의 열처리 공정을 수행하여 구현함으로써, 제조공정 측면에서도 적층형 태양전지보다 용이하다. In addition, the junction-type solar cell according to the embodiment of the present invention is implemented by performing a heat treatment process in a relatively low temperature range rather than a deposition process such as vacuum deposition, so it is easier than a stacked solar cell in terms of a manufacturing process.
더 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 접합형 태양전지는 Ag, Au 과 같은 금속이 아닌 Carbon 재료를 이용하여 비용 측면에서도 경제적이다. Furthermore, the junction type solar cell according to the embodiment of the present invention is economical in terms of cost by using a carbon material other than metal such as Ag and Au.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field can add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes may be made to the present invention by addition or the like, and it will be said that this is also included within the scope of the present invention.
100: 제1 전극
200: 광 흡수층
300: 제2 전극100: first electrode
200: light absorbing layer
300: second electrode
Claims (20)
화합물의 X 위치에 함유하는 1가 유/무기 양이온의 총 몰수 a = 1에 대하여
0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5를 만족하는, 분말의 열처리로 형성된, 태양전지용 페로브스카이트 화합물.
[화학식]
XaBibYc
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Rb, Na, K, 또는 Li
Y = F, I, Br, 또는 Cl
It is represented by the following formula,
For the total number of moles a = 1 of monovalent organic/inorganic cations contained in the X position of the compound
A perovskite compound for a solar cell, formed by heat treatment of a powder satisfying 0.5<b<0.7, 2.5<c<3.5.
[Chemical Formula]
X a Bi b Y c
X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Rb, Na, K, or Li
Y = F, I, Br, or Cl
상기 제1 전극 상에 형성되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하되,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 광 흡수층의 접착력에 의해 상기 광 흡수층과 접착되고,
상기 광 흡수층은 제1항에 기재된 페로브스카이트 화합물을 포함하고,
상기 제2 전극은 카본 전극인, 태양전지.
A first electrode;
A light absorbing layer formed on the first electrode; And
Including; a second electrode formed on the light absorbing layer,
The first electrode and the second electrode are adhered to the light absorbing layer by adhesion of the light absorbing layer,
The light absorption layer contains the perovskite compound according to claim 1,
The second electrode is a carbon electrode, solar cell.
상기 제1 전극은
유연 투명 전극 기판, ITO (indium tin oxide) 기판 및 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 중 어느 하나가 선택되는 기판;
상기 기판에 형성되는 TiO2층을 포함하는, 태양전지.
The method of claim 2,
The first electrode is
A substrate in which any one of a flexible transparent electrode substrate, an indium tin oxide (ITO) substrate, and a fluorine doped tin oxide (FTO) substrate is selected;
A solar cell comprising a TiO 2 layer formed on the substrate.
유연 투명 전극 기판은,
폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG),폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS),실리콘수지, 불소수지 및 변성에폭시수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 폴리머 기판으로 형성되는, 태양전지.
The method of claim 4,
The flexible transparent electrode substrate,
Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene sulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), ethylene vinyl acetate (EVA), amorphous Polyethylene terephthalate (APET), polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene terephthalate glycerol (PETG), polycyclohexylenedimethylene terephthalate (PCTG), modified triacetylcellulose (TAC), cycloolefin polymer (COP), Cycloolefin copolymer (COC), dicyclopentadiene polymer (DCPD), cyclopentadiene polymer (CPD), polyarylate (PAR), polyetherimide (PEI), polydimethylsilonecein (PDMS), silicone resin , A solar cell formed of a polymer substrate selected from the group consisting of a fluororesin and a modified epoxy resin.
상기 TiO2층은,
블로킹(blocking) TiO2층 및 상기 블로킹(blocking) TiO2층 상에 형성되는 메조포러스(mesoporous) TiO2층을 포함하는, 태양전지.
The method of claim 5,
The TiO 2 layer,
A solar cell comprising a blocking (blocking) TiO 2 layer and a mesoporous (mesoporous) TiO 2 layer formed on the blocking (blocking) TiO 2 layer.
상기 제1 전극은 ZrO2층;을 더 포함하는, 태양전지.
The method of claim 5,
The first electrode further comprises a ZrO 2 layer; solar cell.
BiY3 화합물 분말을 준비하는 단계;
상기 XY 화합물 분말 및 상기 BiY3 화합물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 및
상기 혼합 분말을 열처리하여 태양전지의 효율 및 내구성을 개선하는, 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는, 태양전지용 페로브스카이트 화합물 제조방법.
[화학식]
X3Bi2Y9
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Rb, Na, K, 또는 Li
Y= F, I, Br, 또는 Cl
Preparing an XY compound powder;
Preparing a BiY 3 compound powder;
Mixing the XY compound powder and the BiY 3 compound powder to form a mixed powder; And
A method for producing a perovskite compound for a solar cell comprising; heat treating the mixed powder to improve the efficiency and durability of the solar cell to prepare a compound represented by the following formula.
[Chemical Formula]
X 3 Bi 2 Y 9
X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Rb, Na, K, or Li
Y= F, I, Br, or Cl
상기 XY 화합물의 농도는 1.5mmol이고,
상기 BiY3 화합물의 농도는 1mmol인, 페로브스카이트 화합물 제조방법.
The method of claim 9,
The concentration of the XY compound is 1.5 mmol,
The concentration of the BiY 3 compound is 1 mmol, a method for producing a perovskite compound.
상기 제1 전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광흡수층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 광흡수층의 접착력에 의해 상기 광 흡수층과 접착되고,
상기 광흡수층을 형성하는 단계는 제1항에 기재된 페로브스카이트 화합물을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제2 전극은 카본 전극인, 태양전지 제조방법.
Forming a first electrode;
Forming a light absorbing layer on the first electrode; And
Including; forming a second electrode on the light absorption layer,
The first electrode and the second electrode are adhered to the light absorbing layer by the adhesive force of the light absorbing layer,
The step of forming the light absorbing layer comprises forming the perovskite compound according to claim 1,
The second electrode is a carbon electrode, a solar cell manufacturing method.
상기 제1 전극을 형성하는 단계는,
유연 투명 전극 기판 , ITO (indium tin oxide) 기판 및 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 및 중 어느 하나의 기판을 준비하는 단계; 및
유연 투명 전극 기판, ITO (indium tin oxide) 기판 및 FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 기판 중 어느 하나의 기판 상에 TiO2층을 형성하는 단계;를 포함하는, 태양전지 제조방법.
The method of claim 11,
The step of forming the first electrode,
Preparing any one of a flexible transparent electrode substrate, an indium tin oxide (ITO) substrate, a Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) substrate, and a substrate; And
Forming a TiO 2 layer on any one of a flexible transparent electrode substrate, an indium tin oxide (ITO) substrate, and a Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) substrate; comprising, a solar cell manufacturing method.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는,
X3Bi2Y9 용액을 형성하는 단계;를 포함하는, 태양전지 제조방법.
The method of claim 11,
The step of forming the light absorption layer,
Forming a X 3 Bi 2 Y 9 solution; containing, solar cell manufacturing method.
X3Bi2Y9 용액을 형성하는 단계는,
XY 화합물 분말을 준비하는 단계;
BiY3 화합물 분말을 준비하는 단계;
상기 XY 화합물 분말 및 상기 BiY3 화합물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계;
상기 혼합 분말을 열처리하여, 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및
상기 열처리 된 혼합 분말을 DMF (dimethyl formamide) 또는 DMSO(Dimethyl sulfoxide) 용매에 용해시키는 단계;를 포함하는, 태양전지 제조방법.
[화학식]
X3Bi2Y9
X= FA(CH(NH2)2), MA(CH3NH2), Rb, Na, K, 또는 Li
Y= F, I, Br, 또는 Cl
The method of claim 14,
Forming the X 3 Bi 2 Y 9 solution,
Preparing an XY compound powder;
Preparing a BiY 3 compound powder;
Mixing the XY compound powder and the BiY 3 compound powder to form a mixed powder;
Heat-treating the mixed powder to prepare a compound represented by the following formula; And
Dissolving the heat-treated mixed powder in a DMF (dimethyl formamide) or DMSO (dimethyl sulfoxide) solvent; containing, solar cell manufacturing method.
[Chemical Formula]
X 3 Bi 2 Y 9
X= FA(CH(NH 2 ) 2 ), MA(CH 3 NH 2 ), Rb, Na, K, or Li
Y= F, I, Br, or Cl
상기 광흡수층을 형성하는 단계는,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 준비한 후, X3Bi2Y9 용액을 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 dropping 하는 단계; 또는
X3Bi2Y9 용액을 상기 제1 전극 또는 제2 전극 상에 스핀 코팅하는 단계;를 선택적으로 수행하는 단계인, 태양전지 제조방법.
The method of claim 15,
The step of forming the light absorption layer,
After preparing the first electrode and the second electrode, dropping an X 3 Bi 2 Y 9 solution between the first electrode and the second electrode; or
Spin-coating an X 3 Bi 2 Y 9 solution on the first electrode or the second electrode; a step of selectively performing a method of manufacturing a solar cell.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는,
상기 X3Bi2Y9 용액을 건조하는 단계;를 더 포함하는 태양전지 제조방법.
The method of claim 16,
The step of forming the light absorption layer,
Drying the X 3 Bi 2 Y 9 solution; solar cell manufacturing method further comprising.
상기 제2 전극을 형성하는 단계는,
유리 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 또는 ITO (Indium Tin Oxide)가 증착된 유리 기판 및 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나의 기판을 준비하는 단계;
탄소 분말을 준비하는 단계;
상기 탄소 분말을 이용하여, 상기 유리 기판, FTO(Fluorine Doped Tin Oxide) 또는 ITO (Indium Tin Oxide)가 증착된 유리 기판 및 유연 투명 전극 기판 중 어느 하나의 기판 상에 탄소 분말을 코팅하는 단계; 및
상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는, 태양전지 제조방법.
The method of claim 11,
Forming the second electrode,
Preparing any one of a glass substrate, a glass substrate on which Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) or Indium Tin Oxide (ITO) is deposited, and a flexible transparent electrode substrate;
Preparing carbon powder;
Coating the carbon powder on one of the glass substrate, the glass substrate on which Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) or Indium Tin Oxide (ITO) is deposited, and the flexible transparent electrode substrate using the carbon powder; And
Including, heat-treating the substrate coated with the carbon powder.
상기 탄소 분말이 코팅된 기판을 열처리하는 단계는,
300℃ 이상 400℃ 이하에서 수행되는, 태양전지 제조방법.
The method of claim 18,
The step of heat-treating the substrate coated with the carbon powder,
A method of manufacturing a solar cell performed at 300° C. or more and 400° C. or less.
상기 광 흡수층과 상기 제1 전극, 상기 광 흡수층과 상기 제2 전극의 측면에 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 태양전지 제조방법.The method of claim 11,
The method of manufacturing a solar cell further comprising: forming an adhesive layer on side surfaces of the light absorbing layer and the first electrode, and the light absorbing layer and the second electrode.
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