KR102472006B1 - 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents
페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102472006B1 KR102472006B1 KR1020200091833A KR20200091833A KR102472006B1 KR 102472006 B1 KR102472006 B1 KR 102472006B1 KR 1020200091833 A KR1020200091833 A KR 1020200091833A KR 20200091833 A KR20200091833 A KR 20200091833A KR 102472006 B1 KR102472006 B1 KR 102472006B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transport layer
- electrode
- electron transport
- layer
- perovskite
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 74
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 18
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 7
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 claims description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 4
- XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 207739-72-8 Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N(C=1C=C2C3(C4=CC(=CC=C4C2=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC(=CC=C1C1=CC=C(C=C13)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC=C(OC)C=C1 XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O Methylammonium ion Chemical compound [NH3+]C BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 229910016001 MoSe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것으로서, 일 측면에 따르면, 기판, 제1 전극, 전자전달층, 페로브스카이트 광흡수층, 홀전달층 및 제2 전극을 포함하는 페로브스카이트 태양광 모듈을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은 특히 전자전달층 및 홀전달층이 고체 윤활제 또는 고체 윤활층을 포함하는 것으로서 패터닝 공정 시 불필요한 과다 식각을 예방할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양전지 또는 광전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말한다. 일반적으로 PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 양공이 발생하고, 접합 영역에 형성된 내부 전기장에 의해 전자는 N형 반도체로, 양공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생한다.
에너지원이 무한한 태양광을 이용하는 태양전지는 신재생 에너지의 선두를 달리고 있으나, 다른 발전 방식에 비해서 발전 효율이 낮고 태양 전지 소재의 한계가 있어 많은 연구가 필요한 분야이기도 하다.
일반적으로 태양전지를 말하자면, 실리콘 태양전지를 말하게 된다. 다만, 규소를 사용한 실리콘 태양전지는 간접 에너지 밴드 구조를 가지기 때문에 에너지의 일부가 원자핵의 진동으로 새어 나가 효율이 좋지 않다.
또한, 실리콘 태양전지는 광흡수율이 좋지 않아 두껍게 제작할 수 밖에 없어 제작 단가가 높은 단점이 있었다. 또한, 중금속을 유출할 수 있고 안정성이 낮은 문제점을 아직 해결하지 못하고 있다.
이에 대응하여, 비 실리콘 계열의 태양전지가 각광을 받고 있는데, 무기 박막계열 태양전지, 유기 태양전지, 염료 감응형 태양전지, 양자점 태양전지 등이 그것이다.
다만, 이들은 발전 효율이 떨어지고, 발전량을 늘리기 위해서는 상당한 두께로 제작할 것을 요구해 제작 단가가 높아지는 등 아직 해결하여야 할 문제가 존재하는 것이 사실이다.
한편, 2010년대 들어 페로브스카이트 결정 구조를 가지는 물질을 이용하는 태양전지가 활발하게 연구되고 있으며, 상당한 광전 변환 효율을 나타내는 것으로 확인되고 있다.
그러나, 페로브스카이트 태양전지를 대면적으로 제작하는 경우 일정 크기 이상에서는 전류 누설 및 변환 효율이 저하되는 문제점이 발생하였으며, 모놀리식 구조로 다수의 셀(Cell)이 직렬로 연결된 소자를 제작하는 경우 박막 패터닝 공정 시 박막 물질이 잘 제거되지 않고 추가 공정을 필요로 하는 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 모놀리식 구조의 페로브스카이트 태양광 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 윤활제의 역할을 할 수 있는 물질을 포함하는 전하전달층을 이용하는 대면적 페로브스카이트 태양광 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 전자전달층; 상기 전자전달층 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성되는 홀전달층; 및 상기 홀전달층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고, 상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 홀전달층; 상기 홀전달층 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성되는 전자전달층; 및 상기 전자전달층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고, 상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극, 제2 전극 또는 둘 다는, 투명 전극 또는 금속 전극인 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 투명 전극은, ITO, FTO, SnO2, Al:ZnO, B;ZnO, 그래핀, PEDOT:PSS, Ag 나노 와이어 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 금속 전극은, Mo, Ag, Au, Cu, Al, Pt, W 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 고체 윤활제는, WS2, WSe2, ReS2, Ag2S, ZrS2, HfS2 및 ZnS2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 제2 고체 윤활제는, MoS2, MoSe2, Fe3S4, FeS, Sb2S3 및 Sb3Se3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자전달층은, TiO2, SnO2, ZnO 및 PCBM으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것이고, 상기 홀전달층은, 니켈 산화물, Spiro-OMeTAD, PTAA, P3HT 및 PEDOT:PSS로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 페로브스카이트 광흡수층은, ABX3 구조의 화합물을 포함하는 것이고, 상기 A는 메틸암모늄, 포름아미디늄, Cs 및 Rb으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고, 상기 B는 Pb, Sn, Ge, Sb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고, 상기 X는 I, Br 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극은, 제1 피치가 형성된 것이고, 상기 전자전달층은, 상기 제1 전극 및 상기 기판의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극은, 제1 피치가 형성된 것이고, 상기 홀전달층은, 상기 제1 전극 및 상기 기판의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층 및 상기 페로브스카이트 광흡수층은, 제2 피치가 형성되는 것이고, 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층 및 상기 페로브스카이트 광흡수층의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 제2 전극은, 제3 피치가 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 페로브스카이트 태양광 모듈은, 대면적 태양광 모듈인 것으로서, 모놀리식 구조로 여러 개의 셀을 직렬로 연결하여 통전되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양 전지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈; 프레임; 밀봉재; 및 보호용 백시트;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 증착하는 단계; 상기 제1 전극을 P1 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극을 덮도록 전자전달층을 형성하는 단계; 상기 전자전달층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 홀전달층을 형성하는 단계; 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 홀전달층을 P2 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극, 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 홀전달층을 덮도록 제2 전극을 증착하는 단계; 및 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층, 상기 홀전달층 및 상기 제2 전극을 P3 패터닝하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 증착하는 단계; 상기 제1 전극을 P1 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극을 덮도록 홀전달층을 형성하는 단계; 상기 홀전달층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 전자전달층을 형성하는 단계; 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 전자전달층을 P2 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극, 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 전자전달층을 덮도록 제2 전극을 증착하는 단계; 및 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층, 상기 전자전달층 및 상기 제2 전극을 P3 패터닝하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극을 증착하는 단계, 상기 제2 전극을 증착하는 단계 또는 두 단계 모두는, 스퍼터링, LPCVD, PECVD, 증발법 또는 원자층 증착을 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 P1 패터닝하는 단계는, 레이저 패터닝법을 이용하여 수행되는 것이고, 상기 레이저 패터닝법은, Nd:YAG, Nd:YVO4, 다이오드, KrF, CO2 가스 레이저로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로서 파장이 200 ㎚ 내지 1064 ㎚인 레이저를 이용하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 P2 패터닝하는 단계 및 상기 P3 패터닝하는 단계는, 기계적 스크라이빙으로 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계는, 1-스텝 스핀코팅, 2-스텝 스핀코팅, 증발법, 증발법을 포함하는 2-스텝 코팅, 슬롯-다이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 잉크젯 코팅, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅 또는 플렉소 인쇄를 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
본 발명은 모놀리식 구조의 페로브스카이트 태양광 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 윤활제의 역할을 할 수 있는 물질인 고체 윤활제 또는 고체 윤활층을 포함하는 전하전달층을 이용하는 대면적 페로브스카이트 태양광 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법을 나타낸 것이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A 또는 B 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 전자전달층; 상기 전자전달층 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성되는 홀전달층; 및 상기 홀전달층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함한다.
본 발명의 페로브스카이트 태양광 모듈은, 대면적 페로브스카이트 태양광 모듈로서 모놀리식 패턴 구조인 것일 수 있다.
모놀리식 패턴 구조란 대면적에서 여러 개의 셀을 직렬로 연결하는 방식으로 일반적으로 3 번의 박막 패터닝 공정을 이용하여 제조할 수 있다. 박막 패터닝 공정은 기계적 스크라이빙을 이용하여 수행되는 것일 수 있으며, 본 발명의 페로브스카이트 태양광 모듈은 패터닝 공정 시 박막층이 잘 제거되는 것일 수 있다.
기판은, 유리 기판인 것일 수 있다. 상부 유리 기판으로부터 입사된 태양 빛이 페로브스카이트 광흡수층에 흡수되어 광흡수층으로부터 전자-양공 쌍이 형성되고, 이로부터 전기를 발생하는 것일 수 있다. 따라서, 태양 빛을 많이 입사시킬 수 있는 헤이즈가 적은 유리 기판을 이용하는 것이 바람직하다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 기판(100), 기판(100) 상에 형성되는 제1 전극(110), 제1 전극(110) 상에 형성되는 전자전달층(120), 전자전달층(120) 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층(130), 페로브스카이트 광흡수층(130) 상에 형성되는 홀전달층(140) 및 홀전달층(140) 상에 형성되는 제2 전극(150)을 포함할 수 있다.
박막 태양전지에서는 고출력을 얻기 위해 기판 상에 형성된 박막 태양전지 층에 홈을 만드는 것으로서 다수의 셀로 분할하여 새로이 인접하는 셀끼리 접속하여 직렬전지를 만들 수 있다.
태양전지를 셀로 분할하고, 분할된 셀을 직렬로 연결하기 위한 가공도 필요하기 때문에 일반적으로 3회의 패터닝이 필요하게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 홀전달층; 상기 홀전달층 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성되는 전자전달층; 및 상기 전자전달층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 기판(200), 기판(200) 상에 형성되는 제1 전극(210), 제1 전극(210) 상에 형성되는 홀전달층(220), 홀전달층(220) 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층(230), 페로브스카이트 광흡수층(230) 상에 형성되는 전자전달층(240) 및 전자전달층(240) 상에 형성되는 제2 전극(250)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고, 상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것일 수 있다.
고체 윤활제(Solid lubricant) 소재는 패터닝을 정밀하고 용이하게 할 수 있게 하며, 패터닝 종료 후 원하는 패턴 크기보다 더 식각되거나 덜 식각되는 등의 문제점이 발생하지 않는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자전달층은 제1 고체 윤활제를 고체 윤활층의 형태로 포함하는 것일 수 있고, 상기 홀전달층은 제2 고체 윤활제를 고체 윤활층의 형태로 포함하는 것일 수 있다.
전자전달층, 홀전달층 또는 두 층 모두는 고체 윤활층을 포함할 수 있으며, 고체 윤활층이 형성되는 경우 상기 고체 윤활층의 위치는 각 층의 하부, 즉 기판에 가까운 쪽에 위치하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극, 제2 전극 또는 둘 다는, 투명 전극 또는 금속 전극인 것일 수 있다.
제1 전극, 제2 전극 또는 둘 다는, 투명 전극인 것일 수 있으며, 투명 전극을 이용하는 경우 태양광이 페로브스카이트 광흡수층으로 입사하는 데 도움을 줄 수 있다.
또한, 태양광이 입사하는 면의 전극은 투명 전극인 것이 바람직하며, 이는 본 발명의 페로브스카이트 광흡수층에 흡수되는 태양광이 늘어나기 위함이다.
제1 전극은, 금속 전극인 것일 수 있는데, 서브스트레이트 구조로 모놀리식 패턴 구조의 대면적 페로브스카이트 태양광 모듈을 제조할 수 있는 장점이 있다.
제1 전극은, 투명 전극인 것일 수 있으며, 슈퍼스트레이트 구조로 모놀리식 패턴 구조의 대면적 페로브스카이트 태양광 모듈을 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제1 전극은 기판에 비해 두께가 얇은 것이 좋으며, 바람직하게는 30 nm 내지 1500 nm의 두께를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투명 전극은, ITO, FTO, SnO2, Al:ZnO, B;ZnO 및 그래핀, PEDOT:PSS, Ag 나노 와이어 및 탄소 나노 튜브(Carbon nanotube (CNT))로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 금속 전극은, Mo, Ag, Au, Cu, Al, Pt, W 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
그러나 금속 전극은 상기 기재된 물질에 한정되는 것은 아니고, 대부분의 금속 물질이 모두 사용 가능하다.
일 예시에 따르면, 투명 전극은, ITO인 것일 수 있으며, 금속 전극은, 몰리브데넘인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 고체 윤활제는, WS2, WSe2, ReS2, Ag2S, ZrS2, HfS2 및 ZnS2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 제2 고체 윤활제는, MoS2, MoSe2, Fe3S4, FeS, Sb2S3 및 Sb3Se3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
제1 고체 윤활제는, 페로브스카이트 광흡수층에서 생성되는 전자를 전달하는 역할을 수행함과 동시에 고체 윤활제로서도 기능하여 패터닝 시의 제거가 굉장히 용이한 장점을 가진다.
제2 고체 윤활제는, 페로브스카이트 광흡수층에서 생성되는 양공을 전달하는 역할을 수행함과 동시에 고체 윤활제로서도 기능하여 패터닝 시의 제거가 굉장히 용이한 장점을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 패터닝 되어 제거되어 노출되는 면이 깨끗할 경우 상부 전극 형성시의 상부 전극 및 하부 전극의 접촉 저항을 줄여 고성능의 대면적 태양광 모듈을 제조할 수 있으며, 계면 접촉 부위의 신뢰성이 좋아서 장기 안정성 평가에도 유리한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자전달층은, TiO2, SnO2, ZnO 및 PCBM으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것이고, 상기 홀전달층은, 니켈 산화물, Spiro-OMeTAD, PTAA, P3HT, PEDOT:PSS로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
전자전달층은, N형 반도체 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 홀전달층은 P형 반도체 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층은, ABX3 구조의 화합물을 포함하는 것이고, 상기 A는 메틸암모늄, 포름아미디늄, Cs 및 Rb으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고, 상기 B는 Pb, Sn, Ge, Sb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고, 상기 X는 I, Br 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층은, MAPbI3, FAPbI3, CsPbI3, MAPbBr3, FAMAPbI3, FAMAPbBr3, CsFAMAPbI3, CsFAMAPbBr3, CsFAMAPbCl3 및 CsFAMAPb(I,Br)3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
페로브스카이트 광흡수층은 태양광을 흡수하여 엑시톤을 형성하는 부분으로서, 그 두께는 20 nm 내지 2000 nm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 페로브스카이트 광흡수층의 두께는 300 ㎚ 내지 600 ㎚인 것일 수 있으며, 광흡수층의 두께가 상기 수치 범위보다 커지는 경우 전자/홀쌍이 보다 긴 거리를 이동하여야 하므로 재결합이 커지는 단점이 발생할 수 있고 상기 수치 범위보다 얇아지는 경우 빛의 흡수가 줄어들어 생성되는 전자-홀 쌍의 수가 적어지는 단점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극은, 제1 피치가 형성된 것이고, 상기 전자전달층은, 상기 제1 전극 및 상기 기판의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것일 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 피치의 형성 모습을 확인할 수 있다.
제1 전극(110)은, 기판(100) 상에 형성된 후 패터닝을 거쳐 제1 피치가 형성될 수 있고, 전자전달층(120)은 제1 전극(110)의 상면 및 측면과 더불어 피치에 의해 드러난 기판(100)의 상면에도 형성되는 것일 수 있다.
이 때, 전자전달층(120)은 일정한 두께를 유지하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm의 두께를 가질 수 있다. 최적의 두께는 소재 및 소자 구조에 따라 다르나, 일반적으로 전자전달층(120)의 두께가 10 ㎚보다 얇으면 필름의 두께가 일정하지 않을 수 있고, 두께가 500 ㎚보다 두꺼우면 저항이 너무 커지는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극은, 제1 피치가 형성된 것이고, 상기 홀전달층은, 상기 제1 전극 및 상기 기판의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 피치의 형성 모습을 확인할 수 있다.
제1 전극(210)은, 기판(200) 상에 형성된 후 패터닝을 거쳐 제1 피치가 형성될 수 있고, 홀전달층(220)은 제1 전극(210)의 상면 및 측면과 더불어 피치에 의해 드러난 기판(200)의 상면에도 형성되는 것일 수 있다.
이 때, 홀전달층(220)은 일정한 두께를 유지하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm의 두께를 가질 수 있다. 최적의 두께는 소재 및 소자 구조에 따라 다르나, 일반적으로 홀전달층(220)의 두께가 10 ㎚보다 얇으면 필름의 두께가 일정하지 않을 수 있고, 두께가 500 ㎚보다 두꺼우면 저항이 너무 커지는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층 및 상기 페로브스카이트 광흡수층은, 제2 피치가 형성되는 것이고, 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층 및 상기 페로브스카이트 광흡수층의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것일 수 있다.
제2 피치는 분리된 셀 간의 통전을 위해 전자전달층, 홀전달층 및 페로브스카이트 광흡수층을 패터닝하여 형성되는 것일 수 있다.
제2 피치는, 분리된 셀의 페로브스카이트 층간의 통전을 하기 위해 형성되는 것일 수 있으며, 이로 인해 페로브스카이트 층 내에는 양전하와 음전하가 반대쪽 말단에 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 페로브스카이트 층과 상부 전극 사이 계면에서는 양전하가, 페로브스카이트 층과 하부 전극 사이 계면에서는 음전하가 형성될 수 있다.
또한, 구획된 셀 내 페로브스카이트 층의 양전하 형성부로부터 인접 셀 내 페로브스카이트 층의 음전하 형성부로 연결되어 구획된 셀은 전체적으로 직렬 연결되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 제2 전극은, 제3 피치가 형성되는 것일 수 있다.
제3 피치는, 모놀리식 패턴 구조로 형성된 본 발명의 태양광 모듈을 셀로 구획하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페로브스카이트 태양광 모듈은, 대면적 태양광 모듈인 것으로서, 모놀리식 구조로 여러 개의 셀을 직렬로 연결하여 통전되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양 전지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈; 프레임; 밀봉재; 및 보호용 백시트;를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 증착하는 단계; 상기 제1 전극을 P1 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극을 덮도록 전자전달층을 형성하는 단계; 상기 전자전달층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 홀전달층을 형성하는 단계; 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 홀전달층을 P2 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극, 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 홀전달층을 덮도록 제2 전극을 증착하는 단계; 및 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층, 상기 홀전달층 및 상기 제2 전극을 P3 패터닝하는 단계;를 포함한다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 제1 전극(110)을 증착할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(110)을 P1 패터닝하여 제1 피치를 형성할 수 있다.
이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 기판(100) 및 제1 피치가 형성된 제1 전극(110) 상에 전자전달층(120)을 형성할 수 있다.
특히, 전자전달층(120)은 일정한 두께로 형성되는 것으로서, 제1 피치의 형태대로 전자전달층(120)이 형성되는 것일 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 전자전달층(120) 상에 페로브스카이트 광흡수층(130)을 형성할 수 있다.
페로브스카이트 광흡수층(130)은 제1 피치의 모양대로 형성된 전자전달층(120) 상에 채워서 빈 틈이 없도록 형성되는 것일 수 있다.
도 3e에 도시된 바를 참조하면, 페로브스카이트 광흡수층(130) 상에 홀전달층(140)이 형성될 수 있다.
이후, 도 3f와 같이, 전자전달층(120), 페로브스카이트 광흡수층(130) 및 홀전달층(140)을 P2 패터닝을 통해 제2 피치를 형성할 수 있다.
이 때, 전자전달층(120) 및 홀전달층(140)은 고체 윤활제를 포함하는 것으로서, 패터닝 공정 시 제거가 용이한 것일 수 있다.
도 3g는 P2 패터닝을 한 후 제2 피치를 채우도록 제2 전극(150)을 형성하는 것일 수 있다.
이후, 도 3h에 나타난 바와 같이, 전자전달층(120), 페로브스카이트 광흡수층(130), 홀전달층(140) 및 제2 전극(150)을 P3 패터닝할 수 있다.
이렇게 형성된 제3 피치는 모놀리식 패턴 구조의 태양광 모듈을 셀로 구획하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 증착하는 단계; 상기 제1 전극을 P1 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극을 덮도록 홀전달층을 형성하는 단계; 상기 홀전달층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 전자전달층을 형성하는 단계; 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 전자전달층을 P2 패터닝하는 단계; 상기 제1 전극, 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 전자전달층을 덮도록 제2 전극을 증착하는 단계; 및 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층, 상기 전자전달층 및 상기 제2 전극을 P3 패터닝하는 단계;를 포함한다.
이렇게 형성된 페로브스카이트 태양광 모듈은 도 2를 통해 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극을 증착하는 단계, 상기 제2 전극을 증착하는 단계 또는 두 단계 모두는, 스퍼터링, LPCVD(Low pressure chemical vapor deposition), PECVD(Plasma enhanced CVD)등의 CVD, 증발법 또는 원자층 증착(atomic layer deposition)을 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 P1 패터닝하는 단계는, 레이저 패터닝법을 이용하여 수행되는 것이고, 상기 레이저 패터닝법은, Nd:YAG(Neodymium-doped yttrium aluminum garnet; Nd:Y3Al5O12), Nd;YVO4(Neodymium-doped yttrium orthovanadate), 다이오드, KrF 및 CO2 가스 레이저로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로서 레이저의 파장은 200 nm ~ 1064 nm인 것일 수 있다.
레이저 패터닝법에 이용되는 레이저 펄스의 지속시간은 100 nsec 이하인 것일 수 있으며, 바람직하게는 10 psec 내지 100 nsec인 것일 수 있다.
레이저 패터닝 법은, 정밀하고 세밀한 공정을 하는 데에 효율적이다. 따라서, 레이저 패터닝을 이용하면, 원하는 만큼 P1 패터닝을 할 수 있다. 바람직하게는, P1 패터닝에 이용되는 레이저 패터닝은 자외선 파장 및 펄스의 지속시간을 nsec 이하로 가저가는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 P2 패터닝하는 단계 및 상기 P3 패터닝하는 단계는, 기계적 스크라이빙으로 수행되는 것일 수 있다.
전자전달층 및 홀전달층은 고체 윤활제 소재이거나 고체 윤활제 층을 포함하는 것으로서 기계적 스크라이빙을 할 때 패턴을 데미지 없이 용이하게 형성할 수 있다는 장점이 있다.
종래 전하전달층으로 이용되던 TiO2 또는 NiOx와 같은 고체 박막의 경우 패터닝 이후 남아있어야 하는 부분도 패터닝 시에 같이 식각되는 문제점이 종종 발생하거나 패터닝이 잘 되지 않는 문제점이 있었다.
또한, 패터닝이 잘 되지 않으면 컨택트 저항이 커서 효율의 손실이 클 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 페로브스카이트 태양광 모듈은, 전자전달층 및 홀전달층은 고체 윤활제 소재의 물질을 포함함으로써 상술한 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계는, 1-스텝 스핀코팅, 2-스텝 스핀코팅, 증발법, 증발법을 포함하는 2-스텝 코팅, 슬롯-다이(slot-die) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade) 코팅, 잉크젯(inkjet) 코팅 또는 프린팅(예를 들어, 스크린 프린팅(screen printing), 그라비아 프린팅, 플렉소 인쇄)을 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
상기 증발법을 포함하는 2-스텝 코팅은, 증발법을 통해 코팅한 후 스핀코팅을 통해 마저 코팅하는 방법을 예로서 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100, 200: 기판
110, 210: 제1 전극
120, 240: 전자전달층
130, 230: 페로브스카이트 광흡수층
140, 220: 홀전달층
150, 250: 제2전극
110, 210: 제1 전극
120, 240: 전자전달층
130, 230: 페로브스카이트 광흡수층
140, 220: 홀전달층
150, 250: 제2전극
Claims (19)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 형성되는 전자전달층;
상기 전자전달층 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층;
상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성되는 홀전달층; 및
상기 홀전달층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하고,
상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 제1 고체 윤활제는, WS2, WSe2, ReS2, Ag2S, ZrS2, HfS2 및 ZnS2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 제2 고체 윤활제는, Fe3S4, FeS, Sb2S3 및 Sb3Se3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 형성되는 홀전달층;
상기 홀전달층 상에 형성되는 페로브스카이트 광흡수층;
상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 형성되는 전자전달층; 및
상기 전자전달층 상에 형성되는 제2 전극;을 포함하고,
상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 제1 고체 윤활제는, WS2, WSe2, ReS2, Ag2S, ZrS2, HfS2 및 ZnS2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 제2 고체 윤활제는, Fe3S4, FeS, Sb2S3 및 Sb3Se3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극, 제2 전극 또는 둘 다는, 투명 전극 또는 금속 전극인 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제3항에 있어서,
상기 투명 전극은, ITO, FTO, SnO2, Al:ZnO, B;ZnO, 그래핀, PEDOT:PSS, Ag 나노 와이어 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 금속 전극은, Mo, Ag, Au, Cu, Al, Pt, W 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자전달층은, TiO2, SnO2, ZnO 및 PCBM으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것이고,
상기 홀전달층은, 니켈 산화물, Spiro-OMeTAD, PTAA, P3HT 및 PEDOT:PSS로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 페로브스카이트 광흡수층은, ABX3 구조의 화합물을 포함하는 것이고,
상기 A는 메틸암모늄, 포름아미디늄, Cs 및 Rb으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고,
상기 B는 Pb, Sn, Ge, Sb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고,
상기 X는 I, Br 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극은, 제1 피치가 형성된 것이고,
상기 전자전달층은, 상기 제1 전극 및 상기 기판의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 전극은, 제1 피치가 형성된 것이고,
상기 홀전달층은, 상기 제1 전극 및 상기 기판의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자전달층, 상기 홀전달층 및 상기 페로브스카이트 광흡수층은, 제2 피치가 형성되는 것이고,
상기 제2 전극은, 상기 제1 전극, 상기 전자전달층, 상기 홀전달층 및 상기 페로브스카이트 광흡수층의 적어도 일 부분을 덮도록 형성되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자전달층, 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 제2 전극은, 제3 피치가 형성되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 페로브스카이트 태양광 모듈은, 대면적 태양광 모듈인 것으로서, 모놀리식 구조로 여러 개의 셀을 직렬로 연결하여 통전되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈.
- 제1항 또는 제2항의 페로브스카이트 태양광 모듈;
프레임;
밀봉재; 및
보호용 백시트;를 포함하는,
페로브스카이트 태양 전지.
- 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 제1 전극을 증착하는 단계;
상기 제1 전극을 P1 패터닝하는 단계;
상기 제1 전극을 덮도록 전자전달층을 형성하는 단계;
상기 전자전달층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계;
상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 홀전달층을 형성하는 단계;
상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 홀전달층을 P2 패터닝하는 단계;
상기 제1 전극, 상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 홀전달층을 덮도록 제2 전극을 증착하는 단계; 및
상기 전자전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층, 상기 홀전달층 및 상기 제2 전극을 P3 패터닝하는 단계;를 포함하고,
상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 제1 고체 윤활제는, WS2, WSe2, ReS2, Ag2S, ZrS2, HfS2 및 ZnS2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 제2 고체 윤활제는, Fe3S4, FeS, Sb2S3 및 Sb3Se3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법.
- 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 제1 전극을 증착하는 단계;
상기 제1 전극을 P1 패터닝하는 단계;
상기 제1 전극을 덮도록 홀전달층을 형성하는 단계;
상기 홀전달층 상에 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계;
상기 페로브스카이트 광흡수층 상에 전자전달층을 형성하는 단계;
상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 전자전달층을 P2 패터닝하는 단계;
상기 제1 전극, 상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층 및 상기 전자전달층을 덮도록 제2 전극을 증착하는 단계; 및
상기 홀전달층, 상기 페로브스카이트 광흡수층, 상기 전자전달층 및 상기 제2 전극을 P3 패터닝하는 단계;를 포함하고,
상기 전자전달층은, 제1 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 홀전달층은, 제2 고체 윤활제를 포함하는 것이고,
상기 제1 고체 윤활제는, WS2, WSe2, ReS2, Ag2S, ZrS2, HfS2 및 ZnS2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 제2 고체 윤활제는, Fe3S4, FeS, Sb2S3 및 Sb3Se3으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 제1 전극을 증착하는 단계, 상기 제2 전극을 증착하는 단계 또는 두 단계 모두는, 스퍼터링, LPCVD, PECVD, 증발법 또는 원자층 증착을 이용하여 수행되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 P1 패터닝하는 단계는, 레이저 패터닝법을 이용하여 수행되는 것이고,
상기 레이저 패터닝법은, Nd:YAG, Nd:YVO4, 다이오드, KrF, CO2 가스 레이저로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로서 파장이 200 ㎚ 내지 1064 ㎚인 레이저를 이용하는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 P2 패터닝하는 단계 및 상기 P3 패터닝하는 단계는, 기계적 스크라이빙으로 수행되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 페로브스카이트 광흡수층을 코팅하는 단계는, 1-스텝 스핀코팅, 2-스텝 스핀코팅, 증발법, 증발법을 포함하는 2-스텝 코팅, 슬롯-다이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 잉크젯 코팅, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅 또는 플렉소 인쇄를 이용하여 수행되는 것인,
페로브스카이트 태양광 모듈의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200091833A KR102472006B1 (ko) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200091833A KR102472006B1 (ko) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220012704A KR20220012704A (ko) | 2022-02-04 |
| KR102472006B1 true KR102472006B1 (ko) | 2022-11-30 |
Family
ID=80267652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200091833A KR102472006B1 (ko) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102472006B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102471726B1 (ko) * | 2022-07-27 | 2022-11-28 | 주식회사 유니테스트 | 콘택홀을 적용한 고효율 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법 |
| CN116056473B (zh) * | 2023-02-28 | 2023-11-10 | 四川大学 | 六边形钙钛矿电池组件、电池模组及制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4064340B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2008-03-19 | 昭和シェル石油株式会社 | 集積型薄膜太陽電池の製造方法 |
| KR101903242B1 (ko) * | 2016-11-08 | 2018-10-01 | 고려대학교 산학협력단 | 페로브스카이트 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 |
-
2020
- 2020-07-23 KR KR1020200091833A patent/KR102472006B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220012704A (ko) | 2022-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102229748B1 (ko) | 탠덤태양전지소자 | |
| US20080121264A1 (en) | Thin film solar module and method of fabricating the same | |
| CN110600614B (zh) | 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳能电池的隧穿结结构 | |
| US11616160B2 (en) | Tandem solar cell | |
| KR101895025B1 (ko) | 태양 전지 모듈 및 그의 제조 방법 | |
| KR102472006B1 (ko) | 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR102322176B1 (ko) | 탠덤태양전지소자 | |
| KR20230147195A (ko) | 페로브스카이트 기재 다중-접합 태양 전지 및 이를 제조하기 위한 방법 | |
| CN103081123A (zh) | 用于太阳能发电的装置及其制造方法 | |
| JP2005268719A (ja) | 薄膜太陽電池 | |
| KR101428146B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| JP4975528B2 (ja) | 集積形太陽電池 | |
| JP2013532911A (ja) | 太陽光発電装置及びその製造方法 | |
| JP6923224B2 (ja) | 有機太陽電池モジュール及びその製造方法 | |
| JP5734437B2 (ja) | 太陽光発電装置及びその製造方法 | |
| US20140083486A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing same | |
| JP2013510427A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| KR101206758B1 (ko) | 이종 적층형 박막 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101055019B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR101338549B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20240034468A (ko) | 페로브스카이트 태양광 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR102638380B1 (ko) | 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 | |
| KR101765922B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR102377621B1 (ko) | 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지 | |
| JP2013026339A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |