KR102478481B1 - 페로브스카이트를 포함하는 태양전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페로브스카이트를 포함하는 태양전지에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 차례로 형성된 하부투명도전층, 페로브스카이트 흡수영역, 및 상부금속전극; 및 적어도 상기 페로브스카이트 흡수영역을 봉지하면서 상기 기판과 접착물질을 통해서 접착되는 봉지캡 구조물을 포함하되, 상기 상부금속전극은 제1방향으로 상기 봉지캡 구조물의 단부를 지나 연장되어 외부로 전극이 인출되며, 상기 하부투명도전층은 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 외부로 전극을 인출하기 위해서, 상기 하부투명도전층은 스트립 형상을 갖도록 절연영역에 의해 분리되는 구조를 가지는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지를 개시한다.

Description

페로브스카이트를 포함하는 태양전지{Solar Cell Having Perovskite Material}
본 발명은 페로브스카이트를 포함한 태양전지에서 봉지 구조에 관한 것이다.
페로브스카이트(perovskite) 태양전지는 25.5%의 높은 광전변환효율을 기록하며 단기간 내에 비약적인 발전을 이루었으며, 향후 태양광 사업 분야에서 기존 실리콘 태양전지를 대체할 중요한 게임 체인저(game changer)가 될 가능성이 높을 것으로 평가받고 있다.
페로브스카이트는 탠덤 태양전지(Si/perovskite, CIGS/perovskite, perovskite/perovskite 등)로 이용되고 있는데, 이러한 페로브스카이트 탠덤태양전지는 가까운 시일 내에 상용화될 것으로 전망되고 있으며, 영국, 한국 등에서는 페로브스카이트 기반의 탠덤 태양전지 상용화를 위한 연구 및 양산에 박차를 가하고 있는 실정이다.
다만 페로브스카이트 태양전지 및 탠덤 태양전지가 상용화 가능한 효율에 근접하고 있다 하더라도, 상용화를 위해서는 페로브스카이트 태양전지의 낮은 내구성 문제를 해결해야 한다.
이를 위해, 페로브스카이트 소재 자체의 안정성을 확대하는 것은 물론, 실질적 응용을 위해서는 페로브스카이트 태양전지 봉지기술에 대해서도 지속적인 연구가 필요한 실정이다.
종래 기술에 의한 페로브스카이트 태양전지 봉지기술을 설명한다. 태양전지를 제조함에 있어서, 상/하부 전극 컨택은 봉지셀 외부에서 이루어져야 하기 때문에 상부전극의 연장이 불가피 하게 된다. 따라서, 상부 전극을 연장하게 되면 봉지셀 외부에 페로브스카이트 태양전지의 일부분이 노출되고, 노출된 영역에서 페로브스카이트의 열화가 발생함에 따라 페로브스카이트 태양전지의 효율이 급격히 저하되는 문제점이 발생하였다.
이러한 문제를 방지하기 위해 봉지셀 외부로 노출된 페로브스카이트 흡수층을 제거하게 되면, 상/하부 전극이 직접 접촉하게 되면서 단락의 문제가 발생할 수 있는 등 봉지셀과 외부로 노출되는 전극들 구조에 대한 연구가 필요한 실정이다.
한국 특허공개번호 10-2017-0139826
본 발명의 목적은 페로브스카이트가 노출된 영역에서 페로브스카이트의 열화가 발생함에 따라 페로브스카이트 태양전지의 효율이 급격히 저하되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일측면은 페로브스카이트를 포함하는 태양전지에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 차례로 형성된 하부투명도전층, 페로브스카이트 흡수영역, 및 상부금속전극; 및 적어도 상기 페로브스카이트 흡수영역을 봉지하면서 상기 기판과 접착물질을 통해서 접착되는 봉지캡 구조물을 포함하되, 상기 상부금속전극은 제1방향으로 상기 봉지캡 구조물의 단부를 지나 연장되어 외부로 전극이 인출되며, 상기 하부투명도전층은 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 외부로 전극을 인출하기 위해서, 상기 하부투명도전층은 스트립 형상을 갖도록 절연영역에 의해 분리되는 구조를 가지는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지를 제공한다.
바람직하게는, 상기 봉지캡 구조물과 상기 기판은 접착물질을 통해서 접착되고 접착물질이 캐비티 영역으로 스며드는 것을 방지하기 위하여, 상기 봉지캡 구조물이 상기 기판과 접촉하는 부위에 접착물질이 유입가능한 홈이 설치되어 있다.
페로브스카이트 흡수영역은 페로브스카이트 흡수층이 포함된 단일셀 또는 탠덤셀일 수 있다.
페로브스카이트 흡수영역은 복수개의 셀로 연결된 구조를 가질 수 있으며, 이 경우는 상기 하부투명도전층에 분리영역을 가진다.
페로브스카이트 흡수영역이 탠덤셀인 경우, 상부셀과 하부셀을 결합시키는 재결합층은 적층되는 상부층 보다 작은 면적으로 형성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 절연영역에는 절연물질이 충전되어 있고, 상기 절연물질은, 하부투명도전층을 선택적으로 소정의 선폭으로 식각하고, 식각된 영역에 레이저 전사법을 이용하여 절연물질을 전사시킨다.
본 발명에 의하면, 페로브스카이트가 노출된 영역에서 페로브스카이트의 열화가 발생함에 따라 페로브스카이트 태양전지의 효율이 급격히 저하되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 봉지구조에 의하면, 상/하부 전극의 직접 접촉하지 않도록 구성하여 단락의 문제가 발생하지 않게 된다.
또한, 본 발명의 봉지구조에 의하면, 접착물질이 유입가능한 홈이 설치된 봉지캡 구조물을 포함하여 접착물질에 의한 페로브스카이트 흡수층 열화를 방지하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페브로스카이트를 포함한 태양전지의 평면도이고, 도 2는 도 1의 AA'의 절단 단면도이다.
도 3은 도 1의 제조과정에서 절연영역을 형성하고 절연물질을 채우는 과정을 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페브로스카이트를 포함한 태양전지의 절단 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 페브로스카이트를 포함한 태양전지의 절단 단면도이다.
본 명세서에 개시된 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서가 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하고, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자(이하 '당업자')에게 본 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 권리 범위는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페브로스카이트를 포함한 태양전지의 평면도이고, 도 2는 도 1의 AA'의 절단 단면도이다.
페브로스카이트 태양전지는 기판(110) 상부에 적층된 하부투명도전층(120)을 구비하고, 하부투명도전층(120)의 상부에 페로브스카이트 흡수영역(150)을 구비한다. 페로브스카이트 흡수영역(150)은 페로브스카이트 흡수층을 포함하여 적층된 구조물을 의미하는 것으로, 페로브스카이트 흡수층이 단일로 형성된 것일 수도 있고, 페로브 스카이트 흡수층 이외에 다른 흡수층이 추가되는 것도 가능하다.
기판(110)은 광이 투과할 수 있는 투명 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(110)은 글라스 또는 투명 고분자 물질로 형성될 수 있다. 상기 투명 고분자 물질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(poly ethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리프로필렌(poly propylene, PP), 폴리이미드(poly imide, PI), 트리아세틸 셀룰로오스(tri acetyl cellulose, TAC) 또는 이들의 공중합체 등을 포함할 수 있다.
하부투명도전층(120)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO), 예를 들면, 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 플루오린 틴 옥사이드(Fluorine Tin Oxide, FTO), 아연 산화물(Zinc oxide), 주석 산화물(Tin Oxide) 등으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2의 도시에는 정공수송층(150a), 금속할라이드 페로브스카이트(150b), 전자수송층(150c), 그리고 투명전극(150d) 순서로 박막이 형성된 구조물을 도시하고 있다. 박막 증착공정으로 스핀코팅, 블레이드 코팅과 같은 용액공정, 스퍼터, 열 증발증착과 같은 진공증착을 이용할 수 있다. 그러나 페로브스카이트 흡수영역(150)은 이러한 구조에 한정되지 않고, 하부셀과 상부셀이 적층된 구조물인 탠덤셀도 될 수 있다. 탠덤 태양전지의 예로서 하부 태양전지셀은 박막 태양전지, 실리콘 태양전지 등 특별히 한정되지 않고, 상부 태양전지셀은 페로브스카이트 태양전지일 수 있다.
정공수송층(150a)은, 하부투명도전층(120)과 페로브스카이트 물질(150b) 사이에 형성되고, 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 정공 전달 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들어, PEDOT:PSS(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)), PTAA(폴리[비스(4-페닐)(2,4,6-트리메틸페닐), P30T(폴리(3-옥틸티오펜))， P3DT(폴리(3-데실티오펜))， TPD(N, N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민), P3DDT(폴리 (3-도데실티오펜)， 폴리티오페닐렌비닐렌(polyhiophenylenevinylene), 폴리비닐카바졸(polyvinylcarbazole), 폴리파라페닐렌비닐렌(poly-p-phenylenevinylene) 및 이들의 유도체, 스피로(Spiro) 물질, spiro-OMeTAD(piro-MeOTAD[2,2',7,7'-tetrakis- N,N-di-p-methoxyphenyl- mine)-9,9'-spirobifluoren]), 스피로-DPVBi(Spiro-4,4'-bis 2,2-diphenylethenyl)-1,1' biphenyl), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 니켈 옥사이드(NiOx), 바나듐 옥사이드(예를 들어, V2O5), 텅스텐 옥사이드(WOx) 등의 금속산화물 반도체 등일 수 있다.
페로브스카이트 물질(150b)은 CH3NH3PbI3, CH3NH3PbBr3, CH3NH3PbI2Cl, CH3NH3PbI2Br 등의 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 화합물로 형성될 수 있다. 상기 정공수송층 상기 페로브스카이트 물질을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예로, 상기 정공수송층 표면에 상기 페로브스카이트 물질의 전구체 용액을 도포하여 상기 페로브스카이트 물질을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 페로브스카이트 물질이 CH3NH3PbI3인 경우, PbI2 및 CH3NH3I가 용해된 디메틸술폭사이드와 감마부티롤락톤 혼합용액을 상기 정공수송층에 도포하여 CH3NH3PbI3을 형성한 후 이를 결정화시킴으로써 상기 페로브스카이트 물질을 형성할 수 있다.
전자수송층(150c)은, C60, C70, C71, C76, C78, C80, C82, C84, C92 PC60BM, PC61BM, PC71BM, ICBA, BCP, PC70BM, IC70BA, PC84BM, 인덴 C60, 인덴 C70, 엔도히드럴 풀러렌, 페릴렌, PTCDA, PTCBI, BCP(bathocuproine), Bphen(4, 7-diphenyl-1,10-phenanthroline), TpPyPB 및 DPPS으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함 물질로 형성될 수 있다. 전자수송층(150c)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.
상기 전자수송층 표면에 투명전극층에 의해 손상을 최소화하기위한 버퍼층(미도시)을 추가로 형성할 수 있으며, 버퍼층은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 알루미늄 도핑된 산화아연(Al:ZnO) 등의 금속산화물 나노입자, 또는 박막일 수 있으며, 버퍼층을 형성하는 방법은 스핀코팅, 원자층 증착법, 열증착법 등 특별히 제한되지 않는다.
투명전극층(150d)은 하부투명도전층(120)과 동일한 재료를 이용하는 것도 가능하고 상기에서 언급한 투명한 도전물질로서 하부투명도전층(120)과 다른 물질을 사용하는 것도 가능하다.
한편, 도 1에서는 페로브스카이트 흡수영역(150)이 하나의 셀로 도시되어있으나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 페로브스카이트 흡수영역은 직렬 또는 병렬로 다수개의 셀이 연결된 구조를 가지는 것도 가능하다. 이에 대해서는 후술한다.
상부 투명전극에 전류 수집을 위한 상부금속전극(160)을 형성한다. 상부금속전극(160)은 봉지캡 구조물(170)이 형성되어 있는 영역을 가로질러 지나서 연장하여 외부로 전극이 인출될 수 있도록 생성된다. 봉지캡 구조물(170)은 별도의 구조물 형상으로 제조되어 있으며 유리, 플라스틱 등의 재질로 페로브스카이트 흡수영역(150)을 봉지하기 위한 구조물이고 내부에 캐비티를 포함한다. 봉지캡 구조물(170)은 적어도 페로브스카이트 흡수영역(150)을 봉지하면서 기판(110)과 접착물질(180)을 통해서 접착되는 봉지캡 구조물(170)을 포함한다. 한편, 봉지캡 구조물(170)의 광학특성은 가시광 및 적외선 영역에서 광흡수가 거의 없어 봉지된 페로브스카이트 태양전지의 광학손실을 발생시키지 않을 수 있다. 봉지캡 구조물(170)은 접착물질(180)을 이용하여 하부 기판 구조물에 부착하는 봉지 공정의 수행시에 예컨대 글로브 박스 등의 밀폐된 공간에서 아르곤, 질소 등의 불활성 기체 분위기에서 공정을 진행할 수 있다. 이러한 공정 진행에 의하면 봉지캡 구조물(170)의 내부 캐비티에는 불활성 기체가 포함될 수 있다.
한편, 봉지캡 구조물(170)의 상부에는 추가 반사 방지막(미도시)을 포함하는 것도 가능하다. 이 경우, 추가 반사 방지막(미도시)의 굴절률은 봉지글라스 (약 1.5) 보다 작고 공기 (약 1) 보다 큰 물질로 구성된 단일층 또는 이중층일 수 있다.
하부투명도전층(120)은 상부금속전극(160)이 형성된 방향과는 교차하는, 예를 들어 실질적으로 수직인 방향으로 외부로 전극을 인출하기 위해서, 하부투명도전층(120)은 스트립 형상을 갖도록 절연영역(130)에 의해 분리되는 하부투명전극(120a)구조를 가진다. 절연영역(130)에 채워지는 절연물질은 150도 이상의 녹는점을 갖는 polystyrene, poly(methyl methancrylate), 또는 polydimetylsiloxane 등의 고분자 절연재료를 이용할 수 있다. 절연영역(130)에는 절연물질이 충전되어 있고, 절연물질은, 하부투명도전층(120)을 선택적으로 소정의 선폭으로 식각하여 하부투명전극(120a)를 형성하기 위해, 식각된 영역에 UV 레이저 펄스를 이용하여 절연물질을 전사시킬 수 있다.
또한, 봉지캡 구조물(170)과 기판(110)은 접착물질(180)을 통해서 접착되고, 접착물질(180)이 캐비티 영역(상부금속전극과 봉지캡구조물 사이의 빈공간)으로 스며드는 것을 방지하기 위하여, 봉지캡 구조물(170)이 상부금속전극 라인, 하부투명전극(120) 등과 접촉하는 부위에 접착물질이 유입가능한 홈(190)이 설치된다. 홈(190)은 봉지캡 구조물(170)이 기판(110)과 접촉하는 영역 전체에 소정 너비를 갖는 띠형상으로 형성되어 있다(도 1 참조).
본 발명자들은 상부 전극을 연장하게 되면 봉지캡 구조물(170) 외부에 페로브스카이트 태양전지의 일부분이 노출되고, 노출된 영역에서 페로브스카이트의 열화가 발생함에 따라 페로브스카이트 태양전지의 효율이 급격히 저하되는 현상을 목격하였다. 이러한 문제를 방지하기 위해 봉지캡 구조물 외부로 노출된 페로브스카이트 흡수층을 제거하게 되면, 상/하부 전극의 직접 접촉하게 되면서 단락의 문제가 발생하게 되었다.
따라서, 봉지캡 구조물 외부에서의 페로브스카이트 열화 및 상/하부 전극의 직접 접촉을 방지하기 위해 하부 투명도전층의 식각이 필요함을 인지하였다. 하부 투명전극은 화학적 방법 또는 레이저 스크라이빙(laser scribing) 방법을 이용하여 수십 μm의 선폭을 가지도록 식각할 수 있으며, 페로브스카이트 흡수영역이 절연영역(식각영역)의 바깥까지 형성되어야 상/하부 전극의 직접 접촉을 방지할 수 있음을 확인하였다. 이 경우, 발명자들은 절연영역(130)과 페로브스카이트 흡수영역(150) 끝단 사이의 거리(도 1의 d)가 중요한 요인임을 확인하였다. 도 1의 d 길이가 2000 내지 5000 μm 이상으로 길면 접착물질과의 접촉에 의한 페로브스카이트 열화가 일어날 수 있으며, 100 μm 이하로 짧을 경우 식각 라인이 노출되어 상/하부 전극의 접촉에 의한 단락이 일어날 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 절연영역(130)과 페로브스카이트 흡수영역(150)의 끝단부 사이의 거리는 1000 내지 2000 μm 범위인 것이 바람직하다.
페로브스카이트 흡수영역이 식각 라인(절연영역) 바깥으로 형성된다 하더라도 전도성을 가지는 정공 수송층 또는 페로브스카이트 흡수층에 의해 완전한 절연이 되지 않을 수 있으며, 또한 정공 수송층 또는 페로브스카이트 용액의 표면 장력 및 레올로지 특성에 따른 습윤(wetting) 특성에 따라 막의 형성이 불완전 하게 되면 상/하부 전극의 직접 접촉에 의한 단락이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 하부 투명전극의 식각 영역에 레이저 전사법을 이용하여 절연물질을 전사시킴으로써 식각 영역에서의 단락을 추가로 방지할 수 있다.
도 3은 도 1의 제조과정에서 절연영역을 형성하고 절연물질을 채우는 과정을 도시한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 기판(210) 상에 투명도전층(220)이 형성된다. 그 후, 레이저를 이용하여 투명도전층(220)을 선택적으로 식각하게 된다. 그런다음, 레이저를 이용하여 절연물질을 전사하는 공정을 수행하게 된다. 레이저 전사공정은 투명기판(310)에 레이저 흡수층(320)과 절연물질(330)이 형성된 전사 기판을 이용한다. 그리고, 식각과 동일한 레이저 얼라인 좌표를 사용하여, 추가 전사 공정에 대한 레이저 얼라인 단계가 필요하지 않도록 구현할 수 있다.
절연물질은 레이저 전사 공정 중 발생하는 열에 의해 분해되거나 박리되지 않아야 하므로, 적용 가능한 절연 물질은 150도 이상의 녹는점을 갖는 polystyrene, poly(methyl methancrylate), 또는 polydimetylsiloxane 등의 고분자 절연재료 일 수 있다.
한편, 레이저의 에너지를 흡수, 레이저 에너지를 저감시켜 손상 없이 절연 물질을 전사 시키기 위한 레이저 에너지 흡수층(laser absorbing layer;320)을 추가로 구비할 수 있으며, 이는 타이타늄(titanium), 트리아젠 폴리머(triazene polymers), 인듐주석옥사이드(indium tin oxide), 또는 폴리이미드(polyimide) 일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페브로스카이트를 포함한 태양전지의 절단 단면도이다.
도 1과의 차이점을 기준으로 설명하면, 도 4의 태양전지는 도1의 페로브스카이트 흡수영역(150)이 하부셀 CIGS셀과 상부셀 페로브스카이트셀로 구성된 탠덤 구조를 가지는 경우이다. 따라서, 도 1과의 중복되는 영역에 대한 설명은 생략한다.
본 태양전지는 기판(310) 상부에 적층된 하부투명도전층(320)을 구비하고, 하부투명도전층(320)의 상부에 페로브스카이트 흡수영역(350 ; 350a~350i)을 구비한다.
상부셀인 페로브스카이트셀은 정공수송층(350a), 금속할라이드 페로브스카이트(350b), 전자수송층(350c), 버퍼층(350d), 그리고 투명전극(350e) 순서로 박막이 형성된 구조물일 수 있다.
하부셀인 CIGS셀은 하부투명전극층(320) 상에 CIGS흡수층(350f), 버퍼층(350g), 투명윈도우(350h), 그리고, 재결합층(350i)을 포함한다.
버퍼층(350g)은 카드뮴황화물, 아연황화물 또는 인듐산화물 등을 포함할 수 있고, CIGS흡수층(350f)과 투명윈도우층(350h) 사이의 층간 밴드갭 에너지 차이 및 격자 상수 차이를 완화할 수 있다.
투명윈도우층(350h)은 p형 또는 n형 불순물로 도핑된 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물은 아연산화물, 갈륨산화물, 알루미늄산화물, 인듐산화물, 납산화물, 구리산화물, 티탄산화물, 주석산화물, 철산화물, 인듐주석산화물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
재결합층(350i)은 상하부셀 사이에서 전기적, 광학적 손실을 최소화하기 위해 장파장 투과도가 높은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 인듐, 주석, 및 아연 중 적어도 하나 이상의 산화물, 예를 들어 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 아연주석산화물로 형성되거나, 알루미늄, 붕소, 수소, 지르코늄을 포함하여 산화알루미늄아연, 산화붕소아연, 수소화인듐산화물, 또는 지르코늄주석산화물 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
도 4의 태양전지에 있어서, 재결합층(350i)은 연장된 상부전극(360)과의 접촉에 의한 단락을 방지하기 위해서 탠덤의 재결합층(350i)은 상부 정공수송층(350a) 등 보다 작은 면적으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 페브로스카이트를 포함한 태양전지의 절단 단면도이다.
도 1과의 차이점을 기준으로 설명하면, 도 5의 태양전지는 도1의 페로브스카이트 흡수영역(150)이 복수개의 셀로 연결된 경우이다. 도 1과의 중복되는 영역에 대한 설명은 생략한다.
도 5의 태양전지는 기판(410) 상부에 적층된 하부투명도전층(420)을 구비하고, 하부투명도전층(420)의 상부에 페로브스카이트 흡수영역(450 ; 450a,b,c,d)을 구비한다. 페로브스카이트 흡수영역(450)은 페로브스카이트 흡수층을 포함하여 적층된 구조물을 의미하는 것으로, 도 5의 도시에서는 3개의 영역의 셀로 이루어져 있다.
예를 들어, 도 5의 도시에는 정공수송층(450a), 금속할라이드 페로브스카이트(450b), 전자수송층(450c), 버퍼층(450d) 이 순서대로 형성되어 있고, 상부전극(460)이 추가로 형성된 구조물을 도시하고 있다.
도 5에서는 하부투명도전층(420)이 제1 분리영역 P1을 가지고 형성된다. 분리영역 P1은 하부투명도전층(420)을 형성한 후 레이저 공정에 의해 절단된다. 그런 다음, 제1 분리영역 P1이 형성된 전체영역에 정공수송층(450a)을 형성함으로써 분리영역 P1에도 정공수송층(450a)이 채워지게 된다. 제1 분리영역 P1은 상부와 하부전극이 직접 접촉에 의한 단락을 방지하기 위한 하부투명도전층(420)의 식각을 수행하였다.
또한, 정공수송층(450a), 금속할라이드 페로브스카이트(450b), 전자수송층(450c), 버퍼층(450d)이 형성된 이후 도5의 도시와 같이 제2 분리영역 P2가 형성된다. 그 후 제2 분리영역을 포함한 전체영역 상부에 상부투명전극(460)을 추가로 형성하고, 단위셀을 형성하기 위해 제3 분리영역 P3를 형성한다.
도 5의 구조에 의하면, 3개의 단위셀에서 하부투명도전층(420)이 각각 분리 영역들 P1과 절연영역(430)에 의해 분리되도록 구현되어 있다.
도 5의 구조에서 하부전극의 인출 단자는 하부투명도전층(420)의 외부 노출영역이고, 상부전극 컨택 영역은 상부투명전극(460)이 외부로 연장된 영역이다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 명세서의 실시예를 설명하였지만, 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 페로브스카이트를 포함하는 태양전지에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상에 차례로 형성된 하부투명도전층, 페로브스카이트 흡수영역, 및 상부금속전극; 및
    적어도 상기 페로브스카이트 흡수영역을 봉지하면서 상기 기판과 접착물질을 통해서 접착되는 봉지캡 구조물을 포함하되,
    상기 상부금속전극은 제1방향으로 상기 봉지캡 구조물의 단부를 지나 연장되어 외부로 전극이 인출되며,
    상기 하부투명도전층은 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 외부로 전극을 인출하기 위해서, 상기 하부투명도전층은 스트립 형상을 갖도록 절연영역에 의해 분리되는 구조를 가지되,
    상기 봉지캡 구조물과 상기 기판은 접착물질을 통해서 접착되고,
    접착물질이 캐비티 영역으로 스며드는 것을 방지하기 위하여, 상기 봉지캡 구조물이 상기 기판과 접촉하는 부위에 접착물질이 유입가능한 홈이 설치된 것을 특징으로 하는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 페로브스카이트 흡수영역은 페로브스카이트 흡수층이 포함된 단일셀 또는 탠덤셀인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 페로브스카이트 흡수영역은 복수개의 셀로 연결된 구조를 가지며, 이 경우는 상기 하부투명도전층에 분리영역 외에 추가의 절연영역을 가지는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.
  5. 페로브스카이트를 포함하는 태양전지에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상에 차례로 형성된 하부투명도전층, 페로브스카이트 흡수영역, 및 상부금속전극; 및
    적어도 상기 페로브스카이트 흡수영역을 봉지하면서 상기 기판과 접착물질을 통해서 접착되는 봉지캡 구조물을 포함하되,
    상기 상부금속전극은 제1방향으로 상기 봉지캡 구조물의 단부를 지나 연장되어 외부로 전극이 인출되며,
    상기 하부투명도전층은 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 외부로 전극을 인출하기 위해서, 상기 하부투명도전층은 스트립 형상을 갖도록 절연영역에 의해 분리되는 구조를 가지되,
    상기 페로브스카이트 흡수영역이 탠덤셀인 경우, 상부셀과 하부셀을 결합시키는 재결합층은 적층되는 상부층 보다 작은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 절연영역에는 절연물질이 충전되어 있고, 상기 절연물질은, 하부투명도전층을 선택적으로 소정의 선폭으로 식각하고, 식각된 영역에 레이저 전사법을 이용하여 절연물질을 전사시킴으로써 형성된 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 절연물질은 150도 이상의 녹는점을 갖는 polystyrene, poly(methyl methancrylate), 또는 polydimetylsiloxane 등의 고분자 절연재료인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 절연영역과 상기 페로브스카이트 흡수영역의 끝단부 사이의 거리는 1000 내지 2000 μm 범위인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트를 포함하는 태양전지.





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