KR102261523B1 - Perovskite solar cell and preparing method of the same - Google Patents

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KR102261523B1
KR102261523B1 KR1020200045731A KR20200045731A KR102261523B1 KR 102261523 B1 KR102261523 B1 KR 102261523B1 KR 1020200045731 A KR1020200045731 A KR 1020200045731A KR 20200045731 A KR20200045731 A KR 20200045731A KR 102261523 B1 KR102261523 B1 KR 102261523B1
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정현석
정소희
한길상
김영식
이상명
김원빈
이재명
공오영
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성균관대학교산학협력단
재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단
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Abstract

The present application relates to a perovskite solar battery, which includes: a transparent substrate; an electron transport layer formed on the transparent substrate; a perovskite light absorption layer formed on the electron transport layer; a hole transport layer formed on the perovskite light absorption layer; and an electrode formed on the hole transport layer. An organic monolayer formed at the interface between the perovskite light absorption layer and the grain boundary and the hole transport layer is included, a hydrophilic group is formed on one surface of the organic monolayer, and a hydrophobic group is formed on the other surface, in the provided perovskite solar battery.

Description

페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법{PEROVSKITE SOLAR CELL AND PREPARING METHOD OF THE SAME}Perovskite solar cell and manufacturing method thereof

본원은 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present application relates to a perovskite solar cell and a method for manufacturing the same.

페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조를 가진 물질을 광흡수체로 사용하는 태양전지 소자로서, 광전 변환 효율이 높고 제조 비용이 저렴하며 저온 공정 및 저가의 용액 공정이 가능하다는 장점 등 기존 차세대 태양전지에 요구되는 대부분의 특성을 가지고 있어 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지로 각광받고 있다.A perovskite solar cell is a solar cell device that uses a material having a perovskite structure as a light absorber. It has high photoelectric conversion efficiency, low manufacturing cost, and advantages of low-temperature process and low-cost solution process. Since it has most of the characteristics required for solar cells, it is spotlighted as a next-generation solar cell to replace silicon solar cells.

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

최근에는 페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시키기 위한 연구가 활발하다. 페로브스카이트 태양전지에서 가장 효율이 우수한 구조는 정(n-i-p)구조로 알려져 있으며 이론적 효율인 30% 이상의 효율을 달성하기 위해서는 페로브스카이트 광흡수층의 표면 및 결정립계의 계면을 효과적으로 제어하는 기술이 필요한 상황이다.Recently, research to improve the photoelectric conversion efficiency of perovskite solar cells is active. The most efficient structure in the perovskite solar cell is known as the nip structure, and in order to achieve the theoretical efficiency of 30% or more, a technology to effectively control the interface between the surface of the perovskite light absorption layer and the grain boundary is required. situation is necessary.

이와 관련하여, 패시베이션 층을 도입하여 계면을 제어하려는 시도가 있으나, 페로브스카이트 계면 사이에 균일한 패시베이션 층 형성이 어려우며, 패시베이션 층을 형성하기 위한 추가적인 열처리 등의 공정을 필요로 하고, 필요 이상의 패시베이션 층은 이론적 효율에 도달하는데 제한 요인이 될 수 있다는 문제가 있었다.In this regard, there are attempts to control the interface by introducing a passivation layer, but it is difficult to form a uniform passivation layer between the perovskite interfaces, and additional heat treatment to form the passivation layer is required, and more than necessary The problem was that the passivation layer could be a limiting factor in reaching theoretical efficiency.

이에, 기존의 패시베이션 층 형성 기술을 극복하여 공정을 단순화하고 고효율 및 높은 안정성을 가지는 페로브스카이트 태양전지를 제조할 수 있는 기술이 요구된다.Accordingly, there is a need for a technology capable of manufacturing a perovskite solar cell having high efficiency and high stability while simplifying the process by overcoming the existing passivation layer forming technology.

대한민국 공개특허 제 10-2019-0083957 호는 페로브스카이트 화합물 그레인(grain) 각각이 유기 캡핑제에 의해 감싸인 구조를 가지는 페로브스카이트 태양전지에 대한 것으로서, 상기 공개특허의 상기 유기 캡핑제의 암모늄 작용기(-NH3 +)와 알킬 체인이 페로브스카이트 물질의 금속-할로겐 종결 표면에 부착됨으로써 태양전지의 안정성 및 광전변환효율을 향상시키는 것을 개시하고 있다. 그러나, 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 광흡수층 및 정공 수송층 사이에 상기 친수성기와 소수성기를 포함하는 유기 단분자층을 포함하는 구성 및 상기 친수성기와 상기 소수성기를 효과적으로 배치하여 수분 안정성을 향상시키는 효과에 대해서는 인식하고 있지 않다.Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0083957 relates to a perovskite solar cell having a structure in which each of the perovskite compound grains is surrounded by an organic capping agent, and the organic capping agent of the disclosed patent is disclosed. An ammonium functional group of (-NH 3 + ) and an alkyl chain are attached to the metal-halogen terminated surface of a perovskite material, thereby improving the stability and photoelectric conversion efficiency of a solar cell. However, in the perovskite solar cell, a configuration including an organic monomolecular layer including the hydrophilic group and the hydrophobic group between the light absorption layer and the hole transport layer and the effect of effectively disposing the hydrophilic group and the hydrophobic group to improve water stability Recognized not doing

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.The present application provides a perovskite solar cell and a method for manufacturing the same as to solve the problems of the prior art described above.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problems to be achieved by the embodiments of the present application are not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성된 전자 수송층; 상기 전자 수송층 상에 형성된 페로브스카이트 광흡수층; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성된 정공 수송층; 및 상기 정공 수송층 상에 형성된 전극을 포함하고, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 정공 수송층 사이의 계면에 형성된 유기 단분자층을 포함하며, 상기 유기 단분자층의 일면에는 친수성기가 형성되어 있고, 다른 일면에는 소수성기가 형성된 것인, 페로브스카이트 태양전지를 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application, a transparent substrate; an electron transport layer formed on the transparent substrate; a perovskite light absorption layer formed on the electron transport layer; a hole transport layer formed on the perovskite light absorption layer; and an electrode formed on the hole transport layer, and an organic monolayer formed at an interface between the perovskite light absorption layer and the hole transport layer, wherein a hydrophilic group is formed on one surface of the organic monolayer, and a hydrophobic group is formed on the other surface. It provides a perovskite solar cell that is formed.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층은 상기 유기 단분자층의 상기 친수성기 상에 형성되고, 상기 정공 수송층은 상기 유기 단분자층의 상기 소수성기 상에 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the perovskite light absorption layer may be formed on the hydrophilic group of the organic monolayer, and the hole transport layer may be formed on the hydrophobic group of the organic monolayer, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 친수성기가 상기 페로브스카이트 광흡수층과 결합하여 상기 페로브스카이트 광흡수층의 표면 결함이 감소하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the hydrophilic group may be combined with the perovskite light absorption layer to reduce surface defects of the perovskite light absorption layer, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자는 자기조립단분자를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monomolecules may include, but are not limited to, self-assembled monomolecules.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자는 알킬아민(alkyl amine)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monomer may include an alkylamine, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층은 하기 화학식 1 로서 표시되는 페로브스카이트 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the perovskite light absorption layer may include a perovskite material represented by the following formula (1), but is not limited thereto.

[화학식 1][Formula 1]

RMX3 RMX 3

상기 화학식 1 에서, 상기 R 은 알칼리금속, C1-24 의 치환된 또는 비치환된 알킬기이고, 상기 R 이 치환된 경우, 그 치환기는 아미노기, 수산화기, 시아노기, 할로겐기, 니트로기 또는 메톡시기이고, 상기 M 은 Pb, Sn, Ge, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 양이온을 포함하는 것이고, 상기 X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In Formula 1, R is an alkali metal, a C 1-24 substituted or unsubstituted alkyl group, and when R is substituted, the substituent is an amino group, a hydroxyl group, a cyano group, a halogen group, a nitro group or a methoxy group. and M is a metal cation selected from the group consisting of Pb, Sn, Ge, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, and combinations thereof, wherein X is It may include a halide anion or a chalcogenide anion, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 기판은 FTO, ITO, IZO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the transparent substrate is selected from the group consisting of FTO, ITO, IZO, ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , SnO 2 -Sb 2 O 3 , and combinations thereof. It may include, but is not limited to.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자 수송층은 TiO2, ZrO, Al2O3, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the electron transport layer is TiO 2 , ZrO, Al 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , TiSrO 3 , and combinations thereof. may be, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정공 수송층은 Spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS, G-PEDOT, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, P3HT, PCPDTBT, PCDTBT, PTAA, MoO3, V2O5, NiO, WO3, CuI, CuSCN, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the hole transport layer is Spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS, G-PEDOT, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, P3HT, PCPDTBT, PCDTBT, PTAA, MoO 3 , V 2 O 5 , NiO, WO 3 , CuI, CuSCN, and may include one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극은 Au, Ag, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Mo, Ir, Os, C, 전도성 고분자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrode is selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Mo, Ir, Os, C, a conductive polymer, and combinations thereof. It may include, but is not limited to.

본원의 제 2 측면은, 투명 기판 상에 전자 수송층을 형성하는 단계; 상기 전자 수송층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 형성하는 단계; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 유기 단분자층을 형성하는 단계; 상기 유기 단분자층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 및 상기 정공 수송층 상에 전극을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 유기 단분자층의 일면에는 친수성기가 형성되고, 다른 일면에는 소수성기가 형성된 것인, 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법을 제공한다.A second aspect of the present application, forming an electron transport layer on a transparent substrate; forming a perovskite light absorption layer on the electron transport layer; forming an organic monolayer on the perovskite light absorption layer; forming a hole transport layer on the organic monolayer; and forming an electrode on the hole transport layer. Including, a hydrophilic group is formed on one surface of the organic monolayer, and a hydrophobic group is formed on the other surface, providing a method of manufacturing a perovskite solar cell.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자층은 자기조립(self-assembly)에 의해 상기 페로브스카이트 광흡수층과 결합을 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monolayer may form a bond with the perovskite light absorption layer by self-assembly, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자층은 10-4 torr 내지 10-2 torr의 압력 하에서 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monolayer may be formed under a pressure of 10 -4 torr to 10 -2 torr, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자층은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 상기 광흡수층 상에 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monolayer is spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof. It may be formed on the light absorption layer by a method selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 정공 수송층은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the perovskite light absorption layer and the hole transport layer are spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing , electrospray, and may be formed by a method selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 광흡수층 상에 유기 단분자층을 형성함으로써, 수분 안정성 향상된 고효율의 페로브스카이트 태양전지를 제공할 수 있다According to the above-described means for solving the problems of the present application, the perovskite solar cell according to the present application forms an organic monolayer on the perovskite light absorption layer, thereby providing a highly efficient perovskite solar cell with improved moisture stability.

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 광흡수층 표면 뿐만 아니라 페로브스카이트 광흡수층에 필연적으로 존재하는 깊은 결함 사이 사이에도 유기 단분자층을 형성하므로 완벽한 차단층(패시베이션 층)을 형성할 수 있다.The perovskite solar cell according to the present application forms an organic monomolecular layer not only on the surface of the perovskite light absorption layer but also between the deep defects inevitably present in the perovskite light absorption layer, so a perfect blocking layer (passivation layer) can be formed. can

이와 관련하여, 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법은 저진공 공정을 통해 결함 내부까지 유기 단분자를 침투시켜 유기 단분자층을 형성시키므로 완벽한 패시베이션 층을 형성할 수 있다.In this regard, in the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present application, the organic monomolecular layer is formed by penetrating the organic monomolecular to the inside of the defect through a low-vacuum process, so that a perfect passivation layer can be formed.

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지에서 유기 단분자층에 존재하는 소수성기가 페로브스카이트 광흡수층의 표면에서 외부를 향하여 배치되므로, 페로브스카이트 광흡수층을 외부의 수분 환경으로부터 효과적으로 보호할 수 있다. In the perovskite solar cell according to the present application, since the hydrophobic group present in the organic monolayer is disposed toward the outside from the surface of the perovskite light absorption layer, it is possible to effectively protect the perovskite light absorption layer from the external moisture environment.

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에서 유기 단분자층을 형성함으로써 정공 수송층 형성 시 대면적 코팅 및 모듈 공정에 용이하다.By forming an organic monolayer in the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present application, it is easy for large-area coating and module processing when forming a hole transport layer.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the above-described effects, and other effects may exist.

도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 모식도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 페로브스카이트 광흡수층에 포함된 페로브스카이트 물질의 결정구조에 대한 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 페로브스카이트 광흡수층의 미세구조에 대한 모식도이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법의 순서도이다.
도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층의 유/무에 따른 차이를 확인하기 위하여 촬영된 전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 광전자 분광법(XPS, x-ray photoelectron spectroscopy) 수행 결과이다.
도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 광전자 분광법(XPS, x-ray photoelectron spectroscopy) 수행 결과이다.
도 8 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 광전자 분광법(XPS, x-ray photoelectron spectroscopy) 수행 결과이다.
도 9 는 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 광전자 분광법(XPS, x-ray photoelectron spectroscopy) 수행 결과이다.
도 10 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 광전자 분광법(XPS, x-ray photoelectron spectroscopy) 수행 결과이다.
도 11 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 회절(XRD, x-ray diffraction)분석 결과이다.
도 12 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 표준화 전력 변환 효율 (Normalized PCE)곡선이다.
도 13 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 전류-전압 곡선 비교 결과이다.
도 14 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 광전 매개변수의 박스차트이다.
1 is a schematic diagram of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
2 is a schematic diagram of a crystal structure of a perovskite material included in a perovskite light absorption layer of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
3 is a schematic diagram of the microstructure of the perovskite light absorption layer of the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
4 is a flowchart of a method for manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
5 is an electron microscope (SEM) image taken to confirm the difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
6 is a result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) performed to confirm the difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
7 is a result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) performed to determine the difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
FIG. 8 is a result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for confirming a difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
9 is a result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) performed to determine the difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
10 is a result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) performed to confirm the difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
11 is an X-ray diffraction (XRD) analysis result for confirming a difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.
12 is a normalized power conversion efficiency (Normalized PCE) curve of the perovskite solar cell according to Examples and Comparative Examples of the present application.
13 is a current-voltage curve comparison result of perovskite solar cells according to Examples and Comparative Examples of the present application.
14 is a box chart of photoelectric parameters of perovskite solar cells according to Examples and Comparative Examples of the present application.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자기 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present application may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only the case of being "directly connected", but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is positioned “on”, “on”, “on top”, “under”, “under”, or “under” another member, this means that a member is positioned on another member. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자기 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used in or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid in the understanding of the present application. Accurate or absolute figures are used to prevent unconscionable infringers from using the mentioned disclosures unfairly. Also, throughout this specification, "step to" or "step to" does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It is meant to include one or more selected from the group consisting of.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.Throughout this specification, reference to “A and/or B” means “A, B, or A and B”.

이하, 본원의 페로브스카이트 태양전지에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the perovskite solar cell of the present application will be described in detail with reference to embodiments and examples and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성된 전자 수송층; 상기 전자 수송층 상에 형성된 페로브스카이트 광흡수층; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성된 정공 수송층; 및 상기 정공 수송층 상에 형성된 전극을 포함하고, 상기 페로브스카이트 광흡수층의 및 상기 정공 수송층 사이의 계면에 형성된 유기 단분자층을 포함하며, 상기 유기 단분자층의 일면에는 친수성기가 형성되어 있고, 다른 일면에는 소수성기가 형성된 것인, 페로브스카이트 태양전지를 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application, a transparent substrate; an electron transport layer formed on the transparent substrate; a perovskite light absorption layer formed on the electron transport layer; a hole transport layer formed on the perovskite light absorption layer; and an electrode formed on the hole transport layer, and an organic monolayer formed at the interface between the perovskite light absorption layer and the hole transport layer, wherein a hydrophilic group is formed on one surface of the organic monolayer, and on the other surface It provides a perovskite solar cell that a hydrophobic group is formed.

이하, 본원에서 단분자란 하나의 분자 또는 고유한 특성을 가지고 하나의 단위로 작용할 수 있는 분자를 의미하고, 단분자층이란 어떠한 고체나 액체 표면에 분자들이 분자 한 개 두께의 층을 형성하고 있는 상태를 의미한다.Hereinafter, a monomolecular means a single molecule or a molecule that has unique properties and can act as a unit, and a monomolecular layer refers to a state in which molecules form a layer with a thickness of one molecule on the surface of any solid or liquid. it means.

도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)은 상기 유기 단분자층(400)의 상기 친수성기 상에 형성되고, 상기 정공 수송층(500)은 상기 유기 단분자층(400)의 상기 소수성기 상에 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the perovskite light absorption layer 300 is formed on the hydrophilic group of the organic monomolecular layer 400 , and the hole transport layer 500 is formed on the hydrophobic group of the organic monomolecular layer 400 . It may be formed in, but is not limited thereto.

이와 관련하여, 상기 유기 단분자층(400)은 친수성기 및 소수성기를 가지는 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 유기 단분자층(400)은 친수성기를 가지는 유기 화합물을 포함할 수 있고, 상기 유기 화합물의 상기 친수성기를 제외한 부분이 소수성기로 작용할 수 있다.In this regard, the organic monolayer 400 includes a material having a hydrophilic group and a hydrophobic group. For example, the organic monolayer 400 may include an organic compound having a hydrophilic group, and a portion of the organic compound excluding the hydrophilic group may function as a hydrophobic group.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자는 알킬아민(alkyl amine)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monomer may include an alkylamine, but is not limited thereto.

상기 알킬아민은 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소의 수소(H) 원자가 아민기로 치환된 구조를 가지고, 상기 알킬아민은 통상적으로 지방족 아민(fatty amine)이라고 불리는 알킬아민을 포함할 수 있다.The alkylamine has a structure in which a hydrogen (H) atom of a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon is substituted with an amine group, and the alkylamine may include an alkylamine commonly referred to as a fatty amine.

예를 들어, 상기 유기 단분자는 올레일아민(Oleylamine), 도데실아민(Dodecylamine), 다이옥틸아민(Dioctylamine), 테트라데실아민(Tetradecylamine), 메틸아민(Methylamine), 에틸아민(Ethylamine), 프로필아민(Propylamine), 부틸아민(Butylamine), 펜틸아민(Pentylamine), 헥실아민(Hexylamine), 헵틸아민(Heptylamine), 옥틸아민(Octylamine), 노닐아민(Nonylamine), 데실아민(Decylamine), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 알킬아민일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, the organic monomolecule is oleylamine, dodecylamine, dioctylamine, tetradecylamine, methylamine, ethylamine, propyl Amine (Propylamine), butylamine (Butylamine), pentylamine (Pentylamine), hexylamine (Hexylamine), heptylamine (Heptylamine), octylamine (Octylamine), nonylamine (Nonylamine), decylamine (Decylamine), and their It may be an alkylamine selected from the group consisting of combinations, but is not limited thereto.

상기 알킬기의 탄소 수가 증가할수록 상기 유기 단분자층 상의 소수성기의 소수성이 증가하고, 이에 따라 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 안정성이 향상될 수 있다.As the number of carbon atoms of the alkyl group increases, the hydrophobicity of the hydrophobic group on the organic monolayer increases, and thus the stability of the perovskite solar cell according to the present application may be improved.

다만, 이하에서는 설명의 편의상 상기 유기 단분자가 주로 올레일아민에 해당하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. However, hereinafter, for convenience of description, the organic monomolecules are limited to those mainly corresponding to oleylamine.

올레일아민은 아래와 같은 구조를 가진다:Oleylamine has the following structure:

Figure 112020039047201-pat00001
Figure 112020039047201-pat00001

상기 구조 중 아민기는 친수성을 가지고, 탄소 사슬 부분은 소수성을 가진다. 구체적으로, 상기 올레일아민은 분자식 C18H35NH2 를 갖는 유기 화합물로서, 단일불포화지방산의 일종인 올레산(oleic acid)의 카르복실기(-COOH)가 아민기로 치환된 구조를 가지고 있다. 상기 구조에서 아민기는 극성(친수성) 머리(head)로 작용하고 탄소 사슬은 비극성(소수성) 꼬리(tail)로서 작용하여 상기 올레일아민은 계면활성제(surfactant)로서 기능할 수 있다.In the structure, the amine group has hydrophilicity, and the carbon chain portion has hydrophobicity. Specifically, the oleylamine is an organic compound having the molecular formula C 18 H 35 NH 2 , and has a structure in which the carboxyl group (-COOH) of oleic acid, a type of monounsaturated fatty acid, is substituted with an amine group. In the above structure, the amine group acts as a polar (hydrophilic) head and the carbon chain acts as a non-polar (hydrophobic) tail, so that the oleylamine can function as a surfactant.

후술하겠지만, 이와 같은 올레일아민의 구조적 특성으로 인해 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 광흡수층(300) 상의 결정 표면에 존재하는 결함(defect, 310)에 상기 아민기가 결합하여 상기 결함(310)을 감소시킬 수 있고, 이에 따른 페로브스카이트 결정의 상 안정화 효과가 존재한다. 또한, 상기 소수성을 가지는 탄소 사슬은 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)에서 외부로 향하므로 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)을 수분으로부터 보호할 수 있다.As will be described later, due to the structural characteristics of oleylamine, the perovskite solar cell according to the present application binds the amine group to the defect 310 present on the crystal surface of the perovskite light absorption layer 300 . It is possible to reduce the defects 310, and thus there is a phase stabilization effect of the perovskite crystal. In addition, since the carbon chain having the hydrophobicity is directed outward from the perovskite light absorption layer 300 , it is possible to protect the perovskite light absorption layer 300 from moisture.

상기 유기 단분자층(400)은 상술한 바와 같이 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 및 상기 정공 수송층(500) 사이의 계면에 형성될 수 있고, 상기 유기 단분자층(400) 에 포함된 친수성기는 상기 광흡수층(300)에 배향되고, 상기 유기 단분자층(400)에 포함된 소수성기는 상기 정공 수송층(500)에 배향된다.The organic monolayer 400 may be formed at the interface between the perovskite light absorption layer 300 and the hole transport layer 500 as described above, and the hydrophilic group included in the organic monolayer 400 may be the light The hydrophobic groups oriented in the absorption layer 300 and included in the organic monomolecular layer 400 are oriented in the hole transport layer 500 .

더욱이, 상기 유기 단분자층(400) 의 친수성기는 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)에 배향되어 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)과 결합을 형성할 수 있다.Moreover, the hydrophilic group of the organic monomolecular layer 400 may be oriented in the perovskite light absorption layer 300 to form a bond with the perovskite light absorption layer 300 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자는 자기조립단분자를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monomolecules may include, but are not limited to, self-assembled monomolecules.

상기 자기조립(self-assembly)은 무질서하게 존재하던 구성요소들이 외부의 지시 없이 구성요소 간의 상호작용에 의해 자발적으로 조직적인 구조나 형태를 형성하는 것을 의미한다. The self-assembly means that disorderly elements form an organizational structure or form spontaneously by interaction between the elements without an external instruction.

이와 관련하여, 본원의 제 2 측면에서 후술하겠지만, 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에서는, 용매 상에 분산되어 무질서하게 존재하던 상기 유기 단분자가 별도의 처리 없이 단지 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 상기 유기 단분자를 포함하는 유기 용액을 분산시키는 것에 의해서 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 과 상호작용함으로써 자동적으로 상기 유기 단분자층(400)이 형성된다.In this regard, as will be described later in the second aspect of the present application, in the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present application, the organic monomolecules dispersed in a solvent and present in disorder are merely perovskite without a separate treatment. By dispersing the organic solution containing the organic monomolecules on the light absorption layer 300 , the organic monomolecular layer 400 is automatically formed by interaction with the perovskite light absorption layer 300 .

구체적으로, 상기 유기 단분자층(400)의 친수성기는 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)과 자기조립방식으로 결합할 수 있다. 즉, 상기 유기 단분자층(400)은 자기조립 단분자막(Self-assembled monolayer, SAM)일 수 있다. 상기 결합은 공유결합을 포함한다.Specifically, the hydrophilic group of the organic monomolecular layer 400 may be combined with the perovskite light absorption layer 300 in a self-assembly manner. That is, the organic monolayer 400 may be a self-assembled monolayer (SAM). The bond includes a covalent bond.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 친수성기가 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)과 결합하여 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)의 표면 결함(310)이 감소하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the hydrophilic group may be combined with the perovskite light absorption layer 300 to reduce the surface defects 310 of the perovskite light absorption layer 300, but is limited thereto it is not

특히, 상기 유기 단분자는 페로브스카이트 광흡수층(300) 및 정공 수송층(500) 사이의 계면에 형성될 수 있을 뿐 아니라, 페로브스카이트 광흡수층(300) 표면에 존재하는 결함(310) 상에도 형성되어 상기 유기 단분자층(400)을 형성할 수 있다.In particular, the organic monomolecules may be formed at the interface between the perovskite light absorption layer 300 and the hole transport layer 500 as well as defects 310 present on the surface of the perovskite light absorption layer 300 . It may also be formed on the organic monolayer 400 to form the organic monolayer 400 .

도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 페로브스카이트 광흡수층(300)에 포함된 페로브스카이트 물질(320)의 결정구조에 대한 모식도이다.2 is a schematic diagram of the crystal structure of the perovskite material 320 included in the perovskite light absorption layer 300 of the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.

도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 페로브스카이트 광흡수층(300)의 미세구조에 대한 모식도이다.3 is a schematic diagram of the microstructure of the perovskite light absorption layer 300 of the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.

이와 관련하여, 페로브스카이트 광흡수층(300)은 페로브스카이트 물질(320)을 포함하는데, 상기 페로브스카이트 물질(320)은 결정을 형성하므로 필연적으로 결함(310)을 포함하고 있다. 상기 결함(310)은 결정 내 원자 배열이 부분적으로 흐트러진 영역을 의미하는 것으로서 결정의 물성을 크게 변화시킬 수 있으므로 상기 결함(310)에 대한 제어가 필수적이다.In this regard, the perovskite light absorption layer 300 includes a perovskite material 320, which inevitably contains defects 310 because the perovskite material 320 forms crystals. . The defect 310 refers to a region in which the arrangement of atoms in the crystal is partially disturbed, and since the physical properties of the crystal can be greatly changed, control of the defect 310 is essential.

상기 결함(310)은 결정립계(grain boundary) 및 공공(vacancy)을 포함하고, 상기 공공(310)은 예를 들어 양이온 공공, 음이온 공공, 원자 공공 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The defect 310 includes a grain boundary and a vacancy, and the vacancy 310 may include, for example, a cation vacancy, an anion vacancy, an atomic vacancy, etc., but is not limited thereto. .

예를 들어, 상기 양이온 공공은 VCs +, VCs 2+, VFA +, VMA +, VPb +, VPb 2+ 이고, 상기 음이온 공공은 VI -, VBr - 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the cation vacancies may be V Cs + , V Cs 2+ , V FA + , V MA + , V Pb + , V Pb 2+ , and the anion vacancies may be V I - , V Br - , However, the present invention is not limited thereto.

도 3 을 참조하면, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 존재하는 결함(310)으로서 예시적으로 양이온 공공, 음이온 공공, 및 결정립계를 도시하였으나, 본원에서 제어 가능한 결함(310)은 이에 제한되지 않는다. Referring to FIG. 3, cation vacancies, anion vacancies, and grain boundaries are illustratively illustrated as defects 310 present on the perovskite light absorption layer 300, but the controllable defects 310 herein are not limited

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지는 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)에 존재하는 결함(310) 상에 상기 유기 단분자를 형성함으로써, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)의 결함을 제어할 수 있다.The perovskite solar cell according to the present application forms the organic monomolecules on the defects 310 present in the perovskite light absorption layer 300, thereby reducing the defects of the perovskite light absorption layer 300. can be controlled

이와 관련하여, 상기 결함(310)은 전하를 띠는 상기 양이온 공공 및 상기 음이온 공공을 포함하므로 상기 유기 단분자에 포함된 친수성기(극성)는 상기 결함(310)과 용이하게 상호작용할 수 있다.In this regard, since the defect 310 includes the positive ion vacancies and the anion vacancies bearing a charge, the hydrophilic group (polarity) included in the organic monomolecule may easily interact with the defect 310 .

또한, 상기 유기 단분자층(400)에 존재하는 소수성기는 상술한 바와 같이 상기 정공 수송층(500)에 배향되어 있다. 즉, 상기 소수성기가 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)의 표면에서 외부를 향하도록 배치되어 있으므로, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)을 외부의 수분 환경으로부터 효과적으로 보호할 수 있다. In addition, hydrophobic groups present in the organic monomolecular layer 400 are aligned in the hole transport layer 500 as described above. That is, since the hydrophobic group is disposed to face the outside from the surface of the perovskite light absorption layer 300, it is possible to effectively protect the perovskite light absorption layer 300 from an external moisture environment.

즉, 상기 유기 단분자층(400)을 포함함으로써 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)의 결함(310)을 제어하고, 수분 안정성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.That is, by including the organic monolayer 400 , it is possible to control the defects 310 of the perovskite light absorption layer 300 , and to dramatically improve water stability.

종래의 페로브스카이트 태양전지는 수분 환경에 취약하여 페로브스카이트 광흡수층에 포함된 페로브스카이트 물질이 수분에 의해 분해되는 문제가 있었다. 이와 같이 페로브스카이트 물질이 분해될 경우, 페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율(power conversion efficiency, PCE) 이 현저히 감소하게 된다.Conventional perovskite solar cells are vulnerable to a moisture environment, so there is a problem in that the perovskite material included in the perovskite light absorption layer is decomposed by moisture. As such, when the perovskite material is decomposed, the power conversion efficiency (PCE) of the perovskite solar cell is significantly reduced.

반면, 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지는 상기 유기 단분자층(400)을 포함함으로써 우수한 수분 안정성을 가질 수 있고, 이에 따라 높은 광전 변환 효율을 안정적으로 유지할 수 있다. On the other hand, the perovskite solar cell according to the present application may have excellent moisture stability by including the organic monolayer 400, and thus may stably maintain high photoelectric conversion efficiency.

또한, 상기 유기 단분자층(400) 은 상술하였듯 상기 결함(310)을 효과적으로 제어하고, 수분 안정성을 향상시킴으로써 패시베이션(passivation, 부동태화) 층으로서 기능할 수 있다. In addition, the organic monolayer 400 may function as a passivation (passivation) layer by effectively controlling the defects 310 and improving moisture stability as described above.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층은 하기 화학식 1 로서 표시되는 페로브스카이트 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the perovskite light absorption layer may include a perovskite material represented by the following formula (1), but is not limited thereto.

[화학식 1][Formula 1]

RMX3 RMX 3

상기 화학식 1에서, 상기 R 은 알칼리금속, C1-24 의 치환된 또는 비치환된 알킬기이고, 상기 R 이 치환된 경우, 그 치환기는 아미노기, 수산화기, 시아노기, 할로겐기, 니트로기 또는 메톡시기이고, 상기 M 은 Pb, Sn, Ge, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 양이온을 포함하는 것이고, 상기 X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In Formula 1, R is an alkali metal, a C 1-24 substituted or unsubstituted alkyl group, and when R is substituted, the substituent is an amino group, a hydroxyl group, a cyano group, a halogen group, a nitro group, or a methoxy group. and M is a metal cation selected from the group consisting of Pb, Sn, Ge, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, and combinations thereof, wherein X is It may include a halide anion or a chalcogenide anion, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 기판은 FTO, ITO, IZO, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the transparent substrate is selected from the group consisting of FTO, ITO, IZO, ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , SnO 2 -Sb 2 O 3 , and combinations thereof. It may include, but is not limited to.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자 수송층은 TiO2, ZrO, Al2O3, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the electron transport layer is TiO 2 , ZrO, Al 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , TiSrO 3 , and combinations thereof. may be, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정공 수송층은 Spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS, G-PEDOT, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, P3HT, PCPDTBT, PCDTBT, PTAA, MoO3, V2O5, NiO, WO3, CuI, CuSCN, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the hole transport layer is Spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS, G-PEDOT, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, P3HT, PCPDTBT, PCDTBT, PTAA, MoO 3 , V 2 O 5 , NiO, WO 3 , CuI, CuSCN, and may include one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극은 Au, Ag, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Mo, Ir, Os, C, 전도성 고분자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrode is selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Ni, Cu, In, Ru, Pd, Rh, Mo, Ir, Os, C, a conductive polymer, and combinations thereof. It may include, but is not limited to.

본원의 제 2 측면은, 투명 기판(100) 상에 전자 수송층(200)을 형성하는 단계; 상기 전자 수송층(200) 상에 페로브스카이트 광흡수층(300)을 형성하는 단계; 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 유기 단분자층(400)을 형성하는 단계; 상기 유기 단분자층(400) 상에 정공 수송층(500)을 형성하는 단계; 및 상기 정공 수송층(500) 상에 전극(600)을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 유기 단분자층의 일면에는 친수성기가 형성되고, 다른 일면에는 소수성기가 형성된 것인, 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법을 제공한다.A second aspect of the present application, the steps of forming an electron transport layer 200 on the transparent substrate 100; forming a perovskite light absorption layer 300 on the electron transport layer 200; forming an organic monolayer 400 on the perovskite light absorption layer 300; forming a hole transport layer 500 on the organic monolayer 400; and forming an electrode 600 on the hole transport layer 500 ; Including, a hydrophilic group is formed on one surface of the organic monolayer, and a hydrophobic group is formed on the other surface, providing a method of manufacturing a perovskite solar cell.

본원의 제 2 측면에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.With respect to the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the second aspect of the present application, detailed descriptions of parts overlapping with the first aspect of the present application are omitted, but even if the description is omitted, the contents described in the first aspect of the present application can be equally applied to the second aspect of the present application.

도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a method for manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.

먼저, 투명 기판(100) 상에 전자 수송층(200)을 형성한다 (S100).First, the electron transport layer 200 is formed on the transparent substrate 100 (S100).

이어서, 상기 전자 수송층(200) 상에 페로브스카이트 광흡수층(300)을 형성한다 (S200).Then, the perovskite light absorption layer 300 is formed on the electron transport layer 200 (S200).

상기 페로브스카이트 광흡수층(300)은 페로브스카이트 광흡수층 전구체 물질을 포함하는 용액을 상기 전자 수송층(200) 상에 도포하여 형성될 수 있다.The perovskite light absorption layer 300 may be formed by applying a solution including a perovskite light absorption layer precursor material on the electron transport layer 200 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the perovskite light absorption layer 300 is spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, It may be formed by a method selected from the group consisting of electrospray, and combinations thereof, but is not limited thereto.

상기 페로브스카이트 광흡수층(300)은 100℃ 내지 200℃ 의 열처리를 추가 수행하여 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)은 약 150℃ 의 온도로 열처리하여 형성될 수 있다.The perovskite light absorption layer 300 may be formed by additionally performing heat treatment at 100° C. to 200° C., but is not limited thereto. Preferably, the perovskite light absorption layer 300 may be formed by heat treatment at a temperature of about 150 ℃.

이어서, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 유기 단분자층(400)을 형성한다 (S300).Next, an organic monolayer 400 is formed on the perovskite light absorption layer 300 (S300).

상기 유기 단분자층(400)은 상술한 바와 같은 친수성기 및 소수성기를 포함한 물질, 예를 들어 올레일아민(Oleylamine)과 같은 유기 화합물을 포함하는 유기 용액을 도포하여 형성될 수 있다.The organic monomolecular layer 400 may be formed by applying an organic solution containing an organic compound such as a material containing a hydrophilic group and a hydrophobic group as described above, for example, oleylamine.

상기 유기 용액은 약 20 mg/ml 이하의 농도로 조성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 유기 용액은 약 20 mg/ml 의 농도로 조성될 수 있고, 상기 유기 용액이 약 20 mg/ml 이하의 농도로 조성될 경우에는 농도가 증가함에 따라 광전 변환 효율이 증가할 수 있다. The organic solution may be formulated at a concentration of about 20 mg/ml or less, but is not limited thereto. Preferably, the organic solution may have a concentration of about 20 mg/ml, and when the organic solution has a concentration of about 20 mg/ml or less, the photoelectric conversion efficiency may increase as the concentration increases. .

상기 유기 용액이 약 20 mg/ml 이상의 농도로 조성될 경우에는 과도한 유기물 층{유기 단분자층(400)}의 형성으로 인하여 광전 변환 효율이 감소할 수 있다.When the organic solution is formulated at a concentration of about 20 mg/ml or more, the photoelectric conversion efficiency may decrease due to the formation of an excessive organic layer (organic monolayer 400 ).

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자층(400)은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic monolayer 400 is spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and It may be formed on the perovskite light absorption layer 300 by a method selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자층(400)은 자기조립(self-assembly)에 의해 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)과 결합을 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 결합은 상기 유기 단분자층(400)의 친수성기와 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 의 결함(310) 상에 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the organic monomolecular layer 400 may form a bond with the perovskite light absorption layer 300 by self-assembly, but is not limited thereto. The bonding may be formed on the hydrophilic group of the organic monomolecular layer 400 and the defect 310 of the perovskite light absorption layer 300, but is not limited thereto.

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에서는 추가적인 공정 없이 단지 상기 유기 용액을 도포함으로써 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 상기 유기 단분자층(400)과의 결합이 자동적으로 형성된다. 즉, 상기 유기 단분자층(400)이 상기 유기 단분자층(400) 상에 자기조립된 자기조립 단분자막(SAM)을 형성하는 것을 의미한다.In the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present application, a bond with the organic monolayer 400 is automatically formed on the perovskite light absorption layer 300 by simply applying the organic solution without an additional process. That is, it means that the organic monomolecular layer 400 forms a self-assembled self-assembled monomolecular film (SAM) on the organic monomolecular layer 400 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 단분자층(400)은 10-3 torr 내지 10-2 torr의 압력 하에서 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the organic monolayer 400 may be formed under a pressure of 10 −3 torr to 10 −2 torr, but is not limited thereto.

상기 유기 단분자층(400)을 형성하는 단계는 저진공 하에서 수행(저진공 공정이라고 칭함)됨으로써, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 에 존재하는 결함 상에 효과적으로 상기 단분자층(400)을 형성할 수 있다. 상기 저진공은 10-3 torr 내지 10-2 torr 의 압력 조건을 의미하고, 바람직하게는 상기 저진공은 약 10-2 torr 일 수 있다.The step of forming the organic monomolecular layer 400 is performed under a low vacuum (referred to as a low vacuum process), thereby effectively forming the monomolecular layer 400 on defects present in the perovskite light absorption layer 300 . have. The low vacuum means a pressure condition of 10 −3 torr to 10 −2 torr, and preferably, the low vacuum may be about 10 −2 torr.

상기 저진공 공정은 약 10 분간 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The low vacuum process may be performed for about 10 minutes, but is not limited thereto.

상기 유기 단분자층(400)을 형성하는 단계는 상기 유기 용액을 도포하는 공정을 수행한 후 이어서 상기 저진공 공정을 순차적으로 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The step of forming the organic monolayer 400 may be sequentially performing the low-vacuum process after performing the process of applying the organic solution, but is not limited thereto.

이와 관련하여, 상기 유기 용매가 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 도포된 후 1차적으로 유기 단분자층(400)이 형성되고, 이때 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에는 여분의 용매 및 기포가 잔존할 수 있다. In this regard, after the organic solvent is applied on the perovskite light absorption layer 300, an organic monomolecular layer 400 is primarily formed, and at this time, an excess solvent is formed on the perovskite light absorption layer 300. and bubbles may remain.

단순히 유기 용매를 도포하는 공정을 수행하여 유기 단분자층을 형성할 경우, 이와 같은 잔여 용매 및 기포로 인해 결정립계와 같은 깊은 결함(310) 내부까지는 상기 유기 용매가 침투하기 어렵다. When an organic monolayer is formed by simply applying an organic solvent, it is difficult for the organic solvent to penetrate into the deep defects 310 such as grain boundaries due to the residual solvent and air bubbles.

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에서는 상기 저진공 공정을 수행함으로써 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 상에 존재하는 잔여 용매 또는 기포가 제거될 수 있으므로, 상기 페로브스카이트 광흡수층(300) 에 존재하는 깊은 결함(310) 내부까지도 상기 유기 용매가 침투하여 2차적으로 상기 결함(310) 상에 상기 유기 단분자층(400)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에서는 상기 페로브스카이트 광흡수층(300)의 결함(310)을 완벽하게 제어하는 패시베이션 층을 형성할 수 있다.In the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present application, the residual solvent or bubbles present on the perovskite light absorption layer 300 can be removed by performing the low vacuum process, so that the perovskite light The organic solvent may penetrate even into the deep defect 310 in the absorption layer 300 to form the organic monolayer 400 on the defect 310 secondarily. Accordingly, in the method of manufacturing a perovskite solar cell according to the present application, a passivation layer that perfectly controls the defects 310 of the perovskite light absorption layer 300 may be formed.

또한, 상기 저진공 하에서 유기 단분자층(400)을 형성함으로써 패시베이션 효과가 향상되므로 상기 페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the passivation effect is improved by forming the organic monolayer 400 under the low vacuum, the photoelectric conversion efficiency of the perovskite solar cell can be improved.

이어서, 상기 유기 단분자층(400) 상에 정공 수송층(500)을 형성한다 (S400).Then, the hole transport layer 500 is formed on the organic monolayer 400 (S400).

상기 정공 수송층(500)은 정공 수송층 물질 용액을 상기 유기 단분자층(400) 상에 도포하여 형성되고, 상기 정공 수송층 물질 용액은 비극성(소수성)일 수 있다.The hole transport layer 500 may be formed by applying a hole transport layer material solution on the organic monolayer 400 , and the hole transport layer material solution may be non-polar (hydrophobic).

본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법은 상기 정공 수송층 물질 용액과 상기 유기 단분자층(400)의 소수성기와 친화성으로 인해 대면적 코팅 및 모듈 공정이 용이하다.The method for manufacturing a perovskite solar cell according to the present application facilitates large-area coating and module processes due to the affinity with the hydrophobic group of the hole transport layer material solution and the organic monolayer 400 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정공 수송층(500)은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the hole transport layer 500 is spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and It may be formed by a method selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.

이어서, 상기 정공 수송층(500) 상에 전극(600)을 형성한다 (S500).Next, an electrode 600 is formed on the hole transport layer 500 (S500).

상기 전극(600) 은 고진공 하에서 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고진공은 약 10-6 torr 의 압력 조건을 의미한다.The electrode 600 may be formed under a high vacuum, but is not limited thereto. The high vacuum means a pressure condition of about 10 -6 torr.

상기 전극(600)은 스퍼터링(Sputtering), 원자층증착(ALD), 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD), 전자빔증착(E-beam evaporation), 열증착, 진공열증착, 플라즈마증착, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The electrode 600 is formed by sputtering, atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), e-beam evaporation, thermal deposition, vacuum thermal deposition, and plasma deposition. , and may be formed by a method selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.

[실시예] 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO)의 제조[Example] Preparation of perovskite solar cells (Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 /FTO)

투명전도성 기판(F-doped SnO2, FTO) 상에 70℃ 에서 45 분간 0.165 M 의 TiCl4 용액으로 화학 용액 침착(Chemical bath deposition)을 수행하여 매우 얇은 박막을 형성한 후, 150℃ 에서 60 분간 열처리하여 금속 산화물 전자 수송층(TiO2)을 형성하였다 (TiO2/FTO). Chemical bath deposition was performed with a 0.165 M TiCl 4 solution on a transparent conductive substrate (F-doped SnO 2 , FTO) at 70° C. for 45 minutes to form a very thin thin film, and then at 150° C. for 60 minutes. Heat treatment was performed to form a metal oxide electron transport layer (TiO 2 ) (TiO 2 /FTO).

이어서, 1.6 M 농도의 (FAPbI3)0.83(MAPbBr3)0.12(CsPbI3)0.05 의 조성을 가지는 페로브스카이트 광흡수층 전구체 용액을 20.9 mg 의 CsI, 229.8 mg 의 FAI, 653.2 mg 의 PbI2, 21.6 mg 의 MABr, 70.9 mg 의 PbBr2, 그리고 32.3 mg 의 MACl 을 DMF:DMSO (7:3, v/v, 총 1 ml) 에 용해시켜 준비하였다. 이어서, 1 ml 의 클로로벤젠에 Spiro-OMeTAD 72.3 mg 을 용해시켜 Spiro-OMeTAD 용액을 형성하였다. 이후, 250 ml 의 아세토나이트릴에 Li-TFSI 180 mg 를 용해시켜 Li-TFSI 용액을 형성하였다. 상기 Spiro-OMeTAD 용액에 4-터트-뷰틸피리딘 28.8 ㎕ 및 상기 Li-TFSI 용액 17.6 ㎕ 를 용해시켜 정공 수송층 물질 용액을 준비하였다. Then, a perovskite light absorption layer precursor solution having a composition of (FAPbI 3 ) 0.83 (MAPbBr 3 ) 0.12 (CsPbI 3 ) 0.05 at a concentration of 1.6 M was added to 20.9 mg of CsI, 229.8 mg of FAI, 653.2 mg of PbI 2 , 21.6 mg of MABr, 70.9 mg of PbBr 2 , and 32.3 mg of MACl were prepared by dissolving in DMF:DMSO (7:3, v/v, total 1 ml). Then, 72.3 mg of Spiro-OMeTAD was dissolved in 1 ml of chlorobenzene to form a Spiro-OMeTAD solution. Then, 180 mg of Li-TFSI was dissolved in 250 ml of acetonitrile to form a Li-TFSI solution. A hole transport layer material solution was prepared by dissolving 28.8 μl of 4-tert-butylpyridine and 17.6 μl of the Li-TFSI solution in the Spiro-OMeTAD solution.

이어서, 상기 기판(FTO)에 상기 페로브스카이트 광흡수층 전구체 용액을 스핀코팅한 후 150℃ 의 온도로 10 분간 열처리하여 페로브스카이트 광흡수층(FA0.83MA0.12Cs0.05PbI2.64Br0.36, Pev) 을 형성하였다 (Pev/TiO2/FTO).Then, the perovskite light absorption layer precursor solution was spin-coated on the substrate (FTO) and heat-treated at a temperature of 150° C. for 10 minutes to obtain a perovskite light absorption layer (FA 0.83 MA 0.12 Cs 0.05 PbI 2.64 Br 0.36 , Pev). ) was formed (Pev/TiO 2 /FTO).

이어서, 톨루엔(Toluene) 용매에 올레일아민(Oleylamine)을 첨가하여 20 mg/ml 의 유기 용액을 준비하였다. Then, an organic solution of 20 mg/ml was prepared by adding oleylamine to a toluene solvent.

이어서, 상기 Pev/TiO2/FTO 의 페로브스카이트 광흡수층(Pev) 표면에 상기 유기 용액을 스핀코팅하고, 10-3 torr 하에서 상기 기판을 10 분간 저진공 처리한다. 이후, 비극성 용매를 스핀코팅하여 잔여 유기 용액을 제거하여 유기 단분자층(OLA)를 형성하였다 (OLA/Pev/TiO2/FTO).Then, the organic solution is spin-coated on the surface of the perovskite light absorption layer (Pev) of the Pev/TiO 2 /FTO, and the substrate is subjected to a low vacuum treatment under 10 -3 torr for 10 minutes. Thereafter, an organic monolayer (OLA) was formed by spin-coating a non-polar solvent to remove the residual organic solution (OLA/Pev/TiO 2 /FTO).

도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층의 유/무에 따른 차이를 확인하기 위하여 촬영된 전자현미경(SEM) 이미지이다.5 is an electron microscope (SEM) image taken to confirm a difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.

구체적으로, 도 5 의 (a) 및 (b)는 유기 단분자층을 형성하기 전의 페로브스카이트 광흡수층의 표면(Pev/TiO2/FTO)을 각각 x50,000 및 x100,000 의 배율로 촬영한 전자현미경(SEM) 이미지이고, (c) 및 (d) 는 페로브스카이트 광흡수층의 표면에 유기 단분자층을 형성한 후의 표면(OLA/Pev/TiO2/FTO)을 각각 x50,000 및 x100,000 의 배율로 촬영한 전자현미경(SEM) 이미지이다.Specifically, (a) and (b) of Fig. 5 are the surface (Pev/TiO 2 /FTO) of the perovskite light absorption layer before the formation of the organic monolayer was photographed at magnifications of x50,000 and x100,000, respectively. Electron microscope (SEM) images, (c) and (d) are the surface (OLA/Pev/TiO 2 /FTO) after forming an organic monolayer on the surface of the perovskite light absorption layer x50,000 and x100, respectively, This is an electron microscope (SEM) image taken at a magnification of 000.

도 5 를 참조하면, 페로브스카이트 광흡수층(Pev/TiO2/FTO) 상에 상기 유기 단분자층이 형성(OLA/Pev/TiO2/FTO)됨으로써 표면이 균일해진 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 상기 유기 단분자층(OLA)을 도입하여 페로브스카이트 광흡수층(Pev) 상에 존재하는 계면 결함을 극복할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be confirmed that the organic monolayer is formed (OLA/Pev/TiO 2 /FTO) on the perovskite light absorption layer (Pev/TiO 2 /FTO), thereby making the surface uniform. Through this, it can be seen that the interfacial defects present on the perovskite light absorption layer (Pev) can be overcome by introducing the organic monolayer (OLA).

도 6 내지 10 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 광전자 분광법(XPS, x-ray photoelectron spectroscopy) 수행 결과이다. 상기 X-선 광전자 분광법을 통해 표면 및 계면의 전자구조를 측정하였다. 6 to 10 are X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results for confirming the difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application. . The electronic structure of the surface and the interface was measured through the X-ray photoelectron spectroscopy.

구체적으로, 도 6 은 탄소(C) 원소의 1s 오비탈 전자, 도 7 은 질소(N) 원소의 1s 오비탈 전자, 도 8 은 납(Pb) 원소의 4f 오비탈 전자, 도 9 는 요오드(I) 원소의 3d 오비탈 전자, 도 10 은 브롬(Br) 원소의 3d 오비탈 전자에 대한 분석 결과 그래프이다. 상기 원소들(C, N, Pb, I, Br)은 상기 페로브스카이트 광흡수층에 존재하는 원소들이다.Specifically, FIG. 6 is a 1s orbital electron of a carbon (C) element, FIG. 7 is a 1s orbital electron of a nitrogen (N) element, FIG. 8 is a 4f orbital electron of a lead (Pb) element, and FIG. 9 is an iodine (I) element of 3d orbital electrons, FIG. 10 is a graph of analysis results for 3d orbital electrons of bromine (Br) element. The elements (C, N, Pb, I, Br) are elements present in the perovskite light absorption layer.

이를 참조하면, 상기 Pev/TiO2/FTO 에 비하여 상기 유기 단분자층(OLA)이 형성된 OLA/Pev/TiO2/FTO 에서 상기 원소들(C, N, Pb, I, Br)의 결합에너지가 상승한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 상기 페로브스카이트 광흡수층(Pev) 과 상기 유기 단분자층(OLA) 사이에 결합이 형성되었다는 것을 알 수 있다. 상기 유기 단분자층(OLA)이 형성되어 결함을 제어하고, 페로브스카이트 결정의 상을 안정화할 수 있다.Referring to this, the increased binding energy of the Pev / TiO 2 / FTO in OLA / Pev / TiO 2 / FTO the organic monolayer (OLA) formed relative to the element (C, N, Pb, I, Br) can be checked Through this, it can be seen that a bond is formed between the perovskite light absorption layer (Pev) and the organic monolayer (OLA). The organic monolayer (OLA) may be formed to control defects and stabilize the phase of the perovskite crystal.

이어서, 상기 OLA/Pev/TiO2/FTO 의 유기 단분자층(OLA)의 표면에 상기 정공 수송층 물질 용액을 스핀코팅하여 정공 수송층(Spiro-OMeTAD)을 형성하였다 (Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO).Then, the hole transport layer material solution was spin-coated on the surface of the organic monolayer (OLA) of OLA/Pev/TiO 2 /FTO to form a hole transport layer (Spiro-OMeTAD) (Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 ) /FTO).

이어서, 상기 Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO 의 정공 수송층(Spiro-OMeTAD)의 표면에 금(Au)을 50 nm 이상의 두께가 되도록 고진공(10-6 torr) 하에서 증착하여 전극(Au)을 형성하였다 (Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO). Then, gold (Au) is deposited under a high vacuum (10 -6 torr) to a thickness of 50 nm or more on the surface of the hole transport layer (Spiro-OMeTAD) of the Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 /FTO, and the electrode (Au) ) (Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 /FTO).

[비교예 1] 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/Pev/TiO2/FTO)의 제조[Comparative Example 1] Preparation of a perovskite solar cell (Au/Spiro-OMeTAD/Pev/TiO 2 /FTO)

투명전도성 기판(F-doped SnO2, FTO) 상에 70℃ 에서 45 분간 0.165 M 의 TiCl4 용액으로 화학 용액 침착(Chemical bath deposition)을 수행하여 매우 얇은 박막을 형성한 후, 150℃ 에서 60 분간 열처리하여 금속 산화물 전자 수송층(TiO2)을 형성하였다 (TiO2/FTO). Chemical bath deposition was performed with a 0.165 M TiCl 4 solution on a transparent conductive substrate (F-doped SnO 2 , FTO) at 70° C. for 45 minutes to form a very thin thin film, and then at 150° C. for 60 minutes. Heat treatment was performed to form a metal oxide electron transport layer (TiO 2 ) (TiO 2 /FTO).

이어서, 1.6 M 농도의 (FAPbI3)0.83(MAPbBr3)0.12(CsPbI3)0.05 의 조성을 가지는 페로브스카이트 광흡수층 전구체 용액을 20.9 mg 의 CsI, 229.8 mg의 FAI, 653.2 mg 의 PbI2, 21.6 mg 의 MABr, 70.9 mg 의 PbBr2, 그리고 32.3 mg 의 MACl 물질을 DMF:DMSO (7:3, v/v, 총 1 ml) 에 용해시켜 준비하였다. 이어서, 1 ml의 클로로벤젠에 Spiro-OMeTAD 72.3 mg 을 용해시켜 Spiro-OMeTAD 용액을 형성하였다. 이후, 250 ml 의 아세토나이트릴에 Li-TFSI 180 mg 를 용해시켜 Li-TFSI 용액을 형성하였다. 상기 Spiro-OMeTAD 용액에 4-터트-뷰틸피리딘 28.8 ㎕ 및 상기 Li-TFSI 용액 17.6 ㎕ 를 용해시켜 정공 수송층 물질 용액을 준비하였다.Then, a perovskite light absorption layer precursor solution having a composition of 1.6 M concentration of (FAPbI 3 ) 0.83 (MAPbBr 3 ) 0.12 (CsPbI 3 ) 0.05 was added to 20.9 mg of CsI, 229.8 mg of FAI, 653.2 mg of PbI 2 , 21.6 mg of MABr, 70.9 mg of PbBr 2 , and 32.3 mg of MACl were prepared by dissolving in DMF:DMSO (7:3, v/v, total 1 ml). Then, 72.3 mg of Spiro-OMeTAD was dissolved in 1 ml of chlorobenzene to form a Spiro-OMeTAD solution. Then, 180 mg of Li-TFSI was dissolved in 250 ml of acetonitrile to form a Li-TFSI solution. A hole transport layer material solution was prepared by dissolving 28.8 μl of 4-tert-butylpyridine and 17.6 μl of the Li-TFSI solution in the Spiro-OMeTAD solution.

이어서, 상기 기판(FTO)에 상기 페로브스카이트 광흡수층 전구체 용액을 스핀코팅한 후 150 ℃ 의 온도로 10 분간 열처리하여 페로브스카이트 광흡수층(Pev) 을 형성하였다 (Pev/TiO2/FTO).Subsequently, the perovskite light absorption layer precursor solution was spin-coated on the substrate (FTO) and heat-treated at a temperature of 150° C. for 10 minutes to form a perovskite light absorption layer (Pev) (Pev/TiO 2 /FTO) ).

이어서, 상기 Pev/TiO2/FTO 의 페로브스카이트 광흡수층(Pev)의 표면에 상기 정공 수송층 물질 용액을 스핀코팅하여 정공 수송층(Spiro-OMeTAD)을 형성하였다 (Spiro-OMeTAD/Pev/TiO2/FTO).Subsequently, the hole transport layer material solution was spin-coated on the surface of the perovskite light absorption layer (Pev) of the Pev/TiO 2 /FTO to form a hole transport layer (Spiro-OMeTAD) (Spiro-OMeTAD/Pev/TiO 2 ) /FTO).

이어서, 상기 Spiro-OMeTAD/Pev/TiO2/FTO 의 정공 수송층(Spiro-OMeTAD)의 표면에 금(Au)을 50 nm 이상의 두께가 되도록 고진공(10-6 torr) 하에서 증착하여 전극(Au)을 형성하였다 (Au/Spiro-OMeTAD/Pev/TiO2/FTO). Then, gold (Au) is deposited under high vacuum (10 -6 torr) to a thickness of 50 nm or more on the surface of the hole transport layer (Spiro-OMeTAD) of the Spiro-OMeTAD/Pev/TiO 2 /FTO to form an electrode (Au) formed (Au/Spiro-OMeTAD/Pev/TiO 2 /FTO).

[비교예 2] 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO2/FTO)의 제조 - 저진공 공정 미수행[Comparative Example 2] Preparation of perovskite solar cell (Au/Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO 2 /FTO) - Low vacuum process not performed

투명전도성 기판(F-doped SnO2, FTO) 상에 70℃ 에서 45 분간 0.165 M 의 TiCl4 용액으로 화학 용액 침착(Chemical bath deposition)을 수행하여 매우 얇은 박막을 형성한 후, 150℃ 에서 60 분간 열처리하여 금속 산화물 전자 수송층(TiO2)을 형성하였다 (TiO2/FTO). Chemical bath deposition was performed with a 0.165 M TiCl 4 solution on a transparent conductive substrate (F-doped SnO 2 , FTO) at 70° C. for 45 minutes to form a very thin thin film, and then at 150° C. for 60 minutes. Heat treatment was performed to form a metal oxide electron transport layer (TiO 2 ) (TiO 2 /FTO).

이어서, 1.6 M 농도의 (FAPbI3)0.83(MAPbBr3)0.12(CsPbI3)0.05 의 조성을 가지는 페로브스카이트 광흡수층 전구체 용액을 20.9 mg 의 CsI, 229.8 mg 의 FAI, 653.2 mg 의 PbI2, 21.6 mg 의 MABr, 70.9 mg 의 PbBr2, 그리고 32.3 mg 의 MACl 을 DMF:DMSO (7:3, v/v, 총 1 ml) 에 용해시켜 준비하였다. 이어서, 1 ml 의 클로로벤젠에 Spiro-OMeTAD 72.3 mg 을 용해시켜 Spiro-OMeTAD 용액을 형성하였다. 이후, 250 ml 의 아세토나이트릴에 Li-TFSI 180 mg 를 용해시켜 Li-TFSI 용액을 형성하였다. 상기 Spiro-OMeTAD 용액에 4-터트-뷰틸피리딘 28.8 ㎕ 및 상기 Li-TFSI 용액 17.6 ㎕ 를 용해시켜 정공 수송층 물질 용액을 준비하였다. Then, a perovskite light absorption layer precursor solution having a composition of (FAPbI 3 ) 0.83 (MAPbBr 3 ) 0.12 (CsPbI 3 ) 0.05 at a concentration of 1.6 M was added to 20.9 mg of CsI, 229.8 mg of FAI, 653.2 mg of PbI 2 , 21.6 mg of MABr, 70.9 mg of PbBr 2 , and 32.3 mg of MACl were prepared by dissolving in DMF:DMSO (7:3, v/v, total 1 ml). Then, 72.3 mg of Spiro-OMeTAD was dissolved in 1 ml of chlorobenzene to form a Spiro-OMeTAD solution. Then, 180 mg of Li-TFSI was dissolved in 250 ml of acetonitrile to form a Li-TFSI solution. A hole transport layer material solution was prepared by dissolving 28.8 μl of 4-tert-butylpyridine and 17.6 μl of the Li-TFSI solution in the Spiro-OMeTAD solution.

이어서, 상기 기판(FTO)에 상기 페로브스카이트 광흡수층 전구체 용액을 스핀코팅한 후 150 ℃ 의 온도로 10 분간 열처리하여 페로브스카이트 광흡수층(FA0.83MA0.12Cs0.05PbI2.64Br0.36, Pev) 을 형성하였다 (Pev/TiO2/FTO).Then, the perovskite light absorption layer precursor solution was spin-coated on the substrate (FTO) and heat-treated at a temperature of 150° C. for 10 minutes to obtain a perovskite light absorption layer (FA 0.83 MA 0.12 Cs 0.05 PbI 2.64 Br 0.36 , Pev). ) was formed (Pev/TiO 2 /FTO).

이어서, 톨루엔(Toluene) 용매에 올레일아민(Oleylamine)을 첨가하여 20 mg/ml 의 유기 용액을 준비하였다. Then, an organic solution of 20 mg/ml was prepared by adding oleylamine to a toluene solvent.

이어서, 상기 Pev/TiO2/FTO의 페로브스카이트 광흡수층(Pev) 표면에 상기 유기 용액을 스핀코팅하고 잔여 유기 용액을 제거하여 유기 단분자층(OLA')를 형성하였다 (OLA'/Pev/TiO2/FTO).Then, the organic solution was spin-coated on the surface of the perovskite light absorption layer (Pev) of the Pev/TiO 2 /FTO and the remaining organic solution was removed to form an organic monolayer (OLA') (OLA'/Pev/TiO). 2 /FTO).

이어서, 상기 OLA'/Pev/TiO2/FTO 의 유기 단분자층(OLA')의 표면에 상기 정공 수송층 물질 용액을 스핀코팅하여 정공 수송층(Spiro-OMeTAD)을 형성하였다 (Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO2/FTO).Then, the hole transport layer material solution was spin-coated on the surface of the organic monolayer (OLA') of OLA'/Pev/TiO 2 /FTO to form a hole transport layer (Spiro-OMeTAD) (Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev) /TiO 2 /FTO).

이어서, 상기 Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO2/FTO 의 정공 수송층(Spiro-OMeTAD)의 표면에 금(Au)을 50 nm 이상의 두께가 되도록 고진공(10-6 torr) 하에서 증착하여 전극(Au)을 형성하였다 (Au/Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO2/FTO). Then, gold (Au) is deposited under high vacuum (10 -6 torr) to a thickness of 50 nm or more on the surface of the hole transport layer (Spiro-OMeTAD) of the Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO 2 /FTO and the electrode ( Au) was formed (Au/Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO 2 /FTO).

[실험예 1-1] 페로브스카이트 광흡수층의 수분 안정성[Experimental Example 1-1] Water Stability of Perovskite Light Absorption Layer

실시예의 제조 과정 중에 수득된 상기 Pev/TiO2/FTO 및 상기 OLA/Pev/TiO2/FTO 을 각각 수분 환경(습도 50%)에 50 일간 노출시키면서 경과 일수에 따른 페로브스카이트 광흡수층의 수분 안정성을 확인하였다. The Pev/TiO 2 /FTO and the OLA/Pev/TiO 2 /FTO obtained during the manufacturing process of Examples were exposed to a moisture environment (humidity 50%) for 50 days, respectively, and the moisture of the perovskite light absorption layer according to the number of days elapsed Stability was confirmed.

도 11 은 본원의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 있어서, 유기 단분자층 유/무에 따른 차이를 확인하기 위한 X-선 회절(XRD, x-ray diffraction)분석 결과이다.11 is an X-ray diffraction (XRD) analysis result for confirming a difference according to the presence/absence of an organic monolayer in the perovskite solar cell according to an embodiment of the present application.

도 11 을 참조하면, 상기 유기 단분자층(OLA) 이 형성되지 않은 상기 Pev/TiO2/FTO 에서는 수분 환경에 노출후 1 일차부터 페로브스카이트 광흡수층(Pev) 이 분해되어 PbI2 가 검출되고, 수분 환경에 노출된 후 시간이 경과할수록 검출되는 PbI2 의 픽(peak)이 증가되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 유기 단분자층(OLA) 이 형성된 상기 OLA/Pev/TiO2/FTO 에서는 수분 환경 노출 이후 50 일이 경과하여도 PbI2 가 검출되지 않는 것을 확인할 수 있다. 11, in the Pev/TiO 2 /FTO in which the organic monomolecular layer (OLA) is not formed, the perovskite light absorption layer (Pev) is decomposed from the first day after exposure to a moisture environment, and PbI 2 is detected, It can be seen that the peak of detected PbI 2 increases as time elapses after exposure to a moisture environment. On the other hand, in the OLA/Pev/TiO 2 /FTO in which the organic monolayer (OLA) is formed, it can be seen that PbI 2 is not detected even after 50 days have elapsed after exposure to a moisture environment.

[실험예 1-2] 페로브스카이트 태양전지의 수분 안정성[Experimental Example 1-2] Moisture stability of perovskite solar cells

실시예 및 비교예에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지를 각각 수분 환경(습도 50%)에 1,000 시간 노출시키면서 경과 시간에 따른 표준화 효율(Normalized PCE)곡선을 얻었다.The normalized efficiency (Normalized PCE) curve was obtained according to the elapsed time while exposing the perovskite solar cells prepared according to Examples and Comparative Examples to a moisture environment (humidity 50%) for 1,000 hours, respectively.

도 12 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 표준화 전력 변환 효율 (Normalized PCE)곡선이다.12 is a normalized power conversion efficiency (Normalized PCE) curve of the perovskite solar cell according to Examples and Comparative Examples of the present application.

도 12 를 참조하면, 상기 유기 단분자층(OLA)을 포함하는 페로브스카이트 태양전지(실시예)는 수분 환경 노출 이후 1,000 시간이 경과하여도 초기 효율의 80% 이상의 효율을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 종래의 페로브스카이트 태양전지(비교예)는 수분 환경 노출 이후 1,000 시간이 경과한 시점에서 초기의 약 60% 의 효율을 달성하는 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지의 우수한 수분 안정성을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12 , it can be confirmed that the perovskite solar cell (Example) including the organic monolayer (OLA) maintains the efficiency of 80% or more of the initial efficiency even after 1,000 hours have elapsed after exposure to a moisture environment. . It can be seen that the conventional perovskite solar cell (comparative example) achieves the initial efficiency of about 60% when 1,000 hours have elapsed after exposure to a moisture environment, through which the perovskite solar cell according to the present application excellent moisture stability of

또한, 도 11 과 도 12 를 비교하면, 도 11 에서 유기 단분자층(OLA)이 형성된 페로브스카이트 광흡수층(OLA/Pev/TiO2/FTO)은 수분 환경(습도 50%)에 50 일간 노출되어도 분해가 되지 않는 것을 확인할 수 있었으므로, 도 12 에서 상기 실시예의 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO)가 수분 환경 노출 이후 20% 가량 효율이 감소하는 것은 정공 전달층(Spiro-OMeTAD)에 포함된 유기 물질이 수분에 영향을 받은 것에 기인한다는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 유기 단분자층을 포함함으로써 상기 페로브스카이트 광흡수층(Pev)은 여전히 효과적으로 수분 안정성을 획득할 수 있으므로 본원에 따른 페로브스카이트 태양전지는 우수한 광전 변환 효율을 가진다는 것을 알 수 있다.In addition, comparing FIGS. 11 and 12, the perovskite light absorbing layer (OLA/Pev/TiO 2 /FTO) on which the organic monolayer (OLA) is formed in FIG. 11 is exposed to a moisture environment (humidity 50%) for 50 days. Since it was confirmed that the decomposition did not occur, the perovskite solar cell (Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 /FTO) of the embodiment in FIG. 12 showed a decrease in efficiency of about 20% after exposure to a moisture environment. It can be seen that this is due to the influence of moisture on the organic material included in the hole transport layer (Spiro-OMeTAD). That is, by including the organic monolayer, the perovskite light absorption layer (Pev) can still effectively obtain moisture stability, so it can be seen that the perovskite solar cell according to the present application has excellent photoelectric conversion efficiency.

[실험예 2] 페로브스카이트 태양전지의 효율[Experimental Example 2] Efficiency of perovskite solar cells

실시예 및 비교예에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지를 각각 구동하여 주어진 전압에 대한 전류밀도 그래프를 얻었다.A current density graph for a given voltage was obtained by driving the perovskite solar cells prepared according to Examples and Comparative Examples, respectively.

도 13 은 본원의 실시예, 비교예 1, 및 2 에 따른 페로브스카이트 태양전지의 전류-전압 곡선 비교 결과이다.13 is a current-voltage curve comparison result of perovskite solar cells according to Examples, Comparative Examples 1, and 2 of the present application.

구체적으로, 도 13 의 (a)는 실시예, 비교예 1, 및 비교예 2 에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지에 각각에 대한 전압에 대한 전류밀도(Current Density) 그래프이고, (b)는 실시예, 비교예 1, 및 비교예 2 에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지에 각각에 대하여 단락전류(Jsc), 개방전압(open-circuit voltage, Voc), 충전율(Fill factor, FF), 및 전력 변환 효율{power conversion efficiency, PCE, η} 을 비교하여 나타낸 표이다.Specifically, (a) of Figure 13 is a current density (Current Density) graph with respect to voltage for each of the perovskite solar cells prepared according to Examples, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, (b) is a short-circuit current (J sc ), an open-circuit voltage (V oc ), a charge factor (Fill factor, FF) and power conversion efficiency {power conversion efficiency, PCE, η} are compared and shown.

도 14 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 광전 매개변수의 박스차트이다.14 is a box chart of photoelectric parameters of perovskite solar cells according to Examples and Comparative Examples of the present application.

도 13 및 14 를 참조하면, 실시예의 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO)는 비교예 1의 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/Pev/TiO2/FTO) 에 비하여 Voc 및 FF 특성이 큰 폭으로 향상하여 고효율의 태양전지 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.13 and 14 , the perovskite solar cell of Example (Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 /FTO) is the perovskite solar cell of Comparative Example 1 (Au/Spiro-OMeTAD/ Pev/TiO 2 /FTO), the V oc and FF characteristics are greatly improved, and it can be seen that high-efficiency solar cell characteristics are exhibited.

또한, 실시예의 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO2/FTO)는 비교예 2 의 페로브스카이트 태양전지(Au/Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO2/FTO) 에 비하여 진공 공정에 의해 Voc 및 FF 특성이 큰 폭으로 향상되어 고효율의 태양전지 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 실시예에서 진공 공정에 의해 완벽한 패시베이션 층(OLA)이 형성되고, 더욱이 FF 특성의 상승효과가 있어, 비교예 2 에 비하여 광전 변환 효율(PCE)이 1 % 이상 증가하는 것을 확인할 수 있다.In addition, the perovskite solar cell of Example (Au/Spiro-OMeTAD/OLA/Pev/TiO 2 /FTO) is the perovskite solar cell of Comparative Example 2 (Au/Spiro-OMeTAD/OLA'/Pev/TiO) 2 /FTO), the V oc and FF characteristics are greatly improved by the vacuum process, and it can be confirmed that high efficiency solar cell characteristics are exhibited. It can be confirmed that the perfect passivation layer (OLA) is formed by the vacuum process in the embodiment, and furthermore, there is a synergistic effect of FF characteristics, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) is increased by 1% or more compared to Comparative Example 2.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application.

100: 투명 기판
200: 전자 수송층
300: 페로브스카이트 광흡수층
310: 결함
320: 페로브스카이트 물질
400: 유기 단분자층
500: 정공 수송층
600: 전극
100: transparent substrate
200: electron transport layer
300: perovskite light absorption layer
310: defect
320: perovskite material
400: organic monolayer
500: hole transport layer
600: electrode

Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 투명 기판 상에 전자 수송층을 형성하는 단계;
상기 전자 수송층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 형성하는 단계;
상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 유기 단분자층을 형성하는 단계;
상기 유기 단분자층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 및
상기 정공 수송층 상에 전극을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 유기 단분자층은 자기조립(self-assembly)에 의해 상기 페로브스카이트 광흡수층과 결합을 형성하는 것이고,
상기 유기 단분자층은 10-3 torr 내지 10-2 torr의 압력 하에서 형성되는 것이고,
상기 유기 단분자층의 일면에는 친수성기가 형성되고, 다른 일면에는 소수성기가 형성된 것인,
페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
forming an electron transport layer on a transparent substrate;
forming a perovskite light absorption layer on the electron transport layer;
forming an organic monolayer on the perovskite light absorption layer;
forming a hole transport layer on the organic monolayer; and
forming an electrode on the hole transport layer;
including,
The organic monolayer is to form a bond with the perovskite light absorption layer by self-assembly,
The organic monolayer is to be formed under a pressure of 10 -3 torr to 10 -2 torr,
A hydrophilic group is formed on one surface of the organic monolayer, and a hydrophobic group is formed on the other surface,
A method for manufacturing a perovskite solar cell.
삭제delete 삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 유기 단분자층은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 상기 광흡수층 상에 형성되는 것인, 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The organic monolayer is a method selected from the group consisting of spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof. The method for manufacturing a perovskite solar cell, which is formed on the light absorption layer by
제 11 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 정공 수송층은 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성되는 것인, 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The perovskite light absorption layer and the hole transport layer are spin coating, bar coating, inkjet printing, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof. Which is formed by a method selected from the group consisting of, a method of manufacturing a perovskite solar cell.
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