KR102653820B1 - method for tandem perovskite solar cell module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조공정이 단순 용이할 뿐만 아니라, 제조공정 중에 발생할 수 있는 페로브스카이트 광흡수층의 손상을 최소화할 수 있으며, 수광 면적에 의한 손실 또한 최소화하여 제조되는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 성능을 높일 수 있는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다.The present invention not only simplifies the manufacturing process of a tandem perovskite solar cell module, but also minimizes damage to the perovskite light absorption layer that may occur during the manufacturing process, and also minimizes loss due to the light receiving area. It relates to a method of manufacturing a tandem-type perovskite solar cell module that can improve the performance of the tandem-type perovskite solar cell module being manufactured.
Description
본 발명은 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조공정이 단순 용이할 뿐만 아니라, 제조공정 중에 발생할 수 있는 페로브스카이트 광흡수층의 손상을 최소화할 수 있으며, 수광 면적에 의한 손실 또한 최소화하여 제조되는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 성능을 높일 수 있는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다.The present invention not only simplifies the manufacturing process of a tandem perovskite solar cell module, but also minimizes damage to the perovskite light absorption layer that may occur during the manufacturing process, and also minimizes loss due to the light receiving area. It relates to a method of manufacturing a tandem-type perovskite solar cell module that can improve the performance of the tandem-type perovskite solar cell module being manufactured.
화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생 가능하며, 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to solve global environmental problems caused by the depletion of fossil energy and its use, research is being actively conducted on renewable and clean alternative energy sources such as solar energy, wind power, and hydropower.
이 중에서 태양 빛으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 여기서 태양전지란 태양 빛으로부터 광 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성하는 전지를 의미한다.Among these, interest in solar cells, which change electrical energy directly from sunlight, is greatly increasing. Here, a solar cell refers to a cell that generates current-voltage by absorbing light energy from sunlight and using the photovoltaic effect to generate electrons and holes.
현재 광에너지 변환효율이 20%가 넘는 n-p 다이오드형 실리콘(Si) 단결정 기반 태양전지의 제조가 가능하여 실제 태양광 발전에 사용되고 있으며, 이보다 더 변환효율이 우수한 갈륨아세나이드(GaAs)와 같은 화합물 반도체를 이용한 태양전지도 있다. 그러나 이러한 무기 반도체 기반의 태양전지는 고효율화를 위하여 매우 고순도로 정제한 소재가 필요하므로 원소재의 정제에 많은 에너지가 소비되고, 또한 원소재를 이용하여 단결정 혹은 박막화 하는 과정에 고가의 공정 장비가 요구되어 태양전지의 제조비용을 낮게 하는 데에는 한계가 있어 대규모적인 활용에 걸림돌이 되어왔다.Currently, n-p diode-type silicon (Si) single crystal-based solar cells with a light energy conversion efficiency of over 20% can be manufactured and are used in actual solar power generation, and compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs) with even better conversion efficiency. There are also solar cells using . However, these inorganic semiconductor-based solar cells require highly purified materials to achieve high efficiency, so a lot of energy is consumed in purifying the raw materials, and expensive process equipment is required in the process of turning the raw materials into single crystals or thin films. However, there are limits to lowering the manufacturing cost of solar cells, which has been an obstacle to their large-scale use.
이에 따라 태양전지를 저가로 제조하기 위해서는 태양전지에 핵심으로 사용되는 소재 혹은 제조 공정의 비용을 대폭 감소시킬 필요가 있으며, 무기 반도체 기반 태양전지의 대안으로 저가의 소재와 공정으로 제조가 가능한 페로브스카이트 태양전지에 대한 연구가 진행되고 있다.Accordingly, in order to manufacture solar cells at low cost, it is necessary to significantly reduce the cost of the materials or manufacturing process used as the core of solar cells, and perovskite can be manufactured with low-cost materials and processes as an alternative to inorganic semiconductor-based solar cells. Research on skyte solar cells is in progress.
최근 페로브스카이트 구조의 할로겐 화합물인 (NH3CH3)PbX3 (X=I, Br, Cl)를 광활성체로 사용하는 페로브스카이트 태양전지가 개발되어 상업화를 위한 연구가 진행되고 있다. 페로브스카이트 구조의 일반적인 구조식은 ABX3 구조이며 X 자리에는 음이온이 위치하며, A 자리에는 크기가 큰 양이온이 위치하고 B 자리에는 크기가 작은 양이온이 위치하는 구조를 지닌다. Recently, a perovskite solar cell using (NH 3 CH 3 )PbX 3 (X=I, Br, Cl), a halogen compound with a perovskite structure, as a photoactivator has been developed, and research for commercialization is underway. The general structural formula of the perovskite structure is the ABX 3 structure, where an anion is located at the X site, a large cation is located at the A site, and a small cation is located at the B site.
분자식 (CH3NH3)PbX3의 유기금속 할로겐화합물인 페로브스카이트 태양전지는 2009년에 처음으로 태양전지의 광활성체로 사용되었다. 이후 2012년 현재와 같은 구조의 고체형 페로브스카이트 태양 전지가 개발된 이래, 급속히 효율향상이 이루어졌다. 통상의 페로브스카이트 태양전지는 전자전달층으로 금속산화물을 사용하고 정공수송층(HTL)으로 spiro-OMETAD와 같은 유기물 또는 고분자물질을 주로 사용한다. 즉, FTO와 같은 투명전극에 금속산화물 다공성 막 또는 박막을 제작하고 페로브스카이트 물질을 코팅하며, 이후 정공수송층을 코팅한 후 금(Au) 또는 은(Ag)과 같은 전극층을 증착한다. Perovskite solar cells, which are organometallic halide compounds with the molecular formula (CH 3 NH 3 )PbX 3, were first used as photoactive materials in solar cells in 2009. Since the development of a solid-type perovskite solar cell with the current structure in 2012, rapid improvements in efficiency have been achieved. A typical perovskite solar cell uses metal oxide as an electron transport layer and mainly uses organic or polymer materials such as spiro-OMETAD as a hole transport layer (HTL). That is, a metal oxide porous film or thin film is produced on a transparent electrode such as FTO and a perovskite material is coated. Afterwards, a hole transport layer is coated and an electrode layer such as gold (Au) or silver (Ag) is deposited.
분자식 (CH3NH3)PbX3의 유기금속 할로겐화합물인 페로브스카이트 태양전지는 분자식에서 X는 I, Br, Cl 등의 halide 이온을 사용하고 있으며, 이 때 페로브스카이트 결정상 생성에 참여하지 못한 잉여 halide는 이온 결함의 형태로 존재하여 페로브스카이트 결정에 고정되지 않고, 수소나 가벼운 양이온과 결합된 형태의 halide로 결정에서 벗어날 수 있어 높은 확산성을 가진다. 따라서 Si/perovskite tandem 소자 제작 후 halide 이온은 후속 모듈 공정 등에서 필수적으로 포함되는 가열이나 빛의 조사 혹은 전기적 외부요인에 의해서 제약없이 주변 층으로 쉽게 확산되는 현상을 보인다. Perovskite solar cells, which are organometallic halide compounds with the molecular formula (CH 3 NH 3 )PbX 3 , use halide ions such as I, Br, and Cl, where The excess halide that is not present exists in the form of ionic defects and is not fixed to the perovskite crystal, but can escape from the crystal as a halide bound to hydrogen or light cations, resulting in high diffusivity. Therefore, after manufacturing a Si/perovskite tandem device, halide ions easily diffuse into surrounding layers without restrictions due to heating, light irradiation, or electrical external factors that are essential in subsequent module processes.
한편, 결정질 실리콘 태양전지의 상부에 단파장 영역의 광을 흡수할 수 있는 페로브스카이트 태양전지를 적층하여 텐덤 태양전지를 제조하려는 시도가 이루어지고 있다. 하지만 이러한 시도에도 결정질 실리콘 태양전지 내의 에미터(emitter) 및 후면전계(back surface field, BSF)를 형성하는 불순물에 의하여 캐리어의 재결합이 쉽게 일어날 수 있으므로 포화전류밀도(saturation current density, J0)가 높아 광전환 효율이 감소될 수 있다.Meanwhile, attempts are being made to manufacture a tandem solar cell by stacking a perovskite solar cell capable of absorbing light in a short wavelength region on top of a crystalline silicon solar cell. However, despite these attempts, carrier recombination can easily occur due to impurities that form the emitter and back surface field (BSF) in the crystalline silicon solar cell, resulting in a high saturation current density (J0). Optical conversion efficiency may be reduced.
또한, 기존의 페로브스카이트를 포함하는 텐덤 구조 태양전지를 제작함에 있어서 페로브스카이트 층의 내구성으로 인해 페로브스카이트 상부의 층을 제작하기에 어려움이 따르는 문제점이 있었다. 기존 공정은 페로브스카이트를 손상 시키지 않는 범위 내에서 공정을 제한해서 진행해야 하고 이로 인해 상부 층의 특성을 온전히 발휘하지 못한체 제한된 성능으로 제작되었다. 이와 같은 상부층의 제한된 성능은 텐덤 태양전지 전체의 특성에도 영향을 끼쳐 효율 향상에 제한을 주었다. 또한, 기존 공정의 경우 페로브스카이트 손상을 줄여주기 위해 보호층(버퍼층)을 추가로 제작해야 하기 때문에 추가적인 공정으로 인한 제작 비용 증가가 발생하는 문제점이 있었다. In addition, when manufacturing a tandem structure solar cell containing existing perovskite, there was a problem in that it was difficult to manufacture the upper layer of the perovskite due to the durability of the perovskite layer. The existing process has to be carried out in a limited manner within the range that does not damage the perovskite, and as a result, the properties of the upper layer cannot be fully demonstrated and it has been manufactured with limited performance. This limited performance of the upper layer also affected the characteristics of the entire tandem solar cell, limiting efficiency improvement. In addition, in the case of the existing process, an additional protective layer (buffer layer) must be manufactured to reduce damage to the perovskite, so there was a problem in that the manufacturing cost increased due to the additional process.
또한, 기존의 페로브스카이트를 포함하는 텐덤 구조 태양전지 모듈을 제작함에 있어서, 먼저 다수개의 태양전지 셀을 제작한 뒤, 와이어 전극으로 태양전지 셀들을 연결하고, 봉지재와 유리로 보호층을 만드는 방식으로 진행 되었다. 하지만, 이와 같은 방법은 태양전지 셀 간의 연결을 위해 와이어를 사용하고 이로 인해 물리적으로 넓은 간격이 필요하여 수광 면적에 손실이 생기는 문제점이 있었다.In addition, when manufacturing a tandem structure solar cell module containing existing perovskites, a plurality of solar cells are first manufactured, then the solar cells are connected with wire electrodes, and a protective layer is formed with an encapsulant and glass. It was done in a way that made it. However, this method has the problem of using wires to connect solar cells, which requires a physically wide gap, resulting in loss of light-receiving area.
본 발명은 상술한 문제를 극복하기 위해 안출된 것으로, 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조공정이 단순 용이할 뿐만 아니라, 제조공정 중에 발생할 수 있는 페로브스카이트 광흡수층의 손상을 최소화할 수 있는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention was developed to overcome the above-mentioned problems, and not only simplifies the manufacturing process of tandem perovskite solar cell modules, but also minimizes damage to the perovskite light absorption layer that may occur during the manufacturing process. The aim is to provide a method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module.
또한, 수광 면적에 의한 손실을 최소화할 수 있는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, we aim to provide a method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module that can minimize loss due to light receiving area.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법은 태양전지, 재결합층, 정공전달층 및 제1페로브스카이트 광흡수층이 순차적으로 적층된 제1하프셀 및 제1기판, 소스 전극, 투명 전도성 산화물층, 전자전달층 및 제2페로브스카이트 광흡수층이 순차적으로 적층된 제2하프셀을 각각 준비하는 제1단계, 상기 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층과 상기 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층이 맞닿도록 접합시키는 제2단계, 상기 제1기판 상에 순차적으로 적층된 소스 전극, 투명 전도성 산화물층, 전자전달층, 제2페로브스카이트 광흡수층, 제1페로브스카이트 광흡수층, 정공전달층, 재결합층 및 태양전지를 식각하여, 제1기판 상에 복수개의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀을 형성하는 제3단계, 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀 사이에 절연소재를 증착시켜 절연부를 형성하는 제4단계, 상기 절연부의 수직 방향으로 절연부의 일부를 식각하여 제1식각홈을 형성하는 제5단계, 상기 태양전지의 일면과 제1식각홈에 드레인 전극을 증착시키는 제6단계, 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극이 맞닿지 않도록 식각하여 제2식각홈을 형성하는 제7단계, 상기 드레인 전극의 일면과 제2식각홈에 봉지소재를 접합하여 봉지부를 형성시키고, 상기 봉지부 일면에 제2기판을 적층시킨 후, 상기 봉지부를 경화시켜 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제조하는 제8단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problems, the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module of the present invention is a first half-cell in which a solar cell, a recombination layer, a hole transport layer, and a first perovskite light absorption layer are sequentially stacked. and a first step of preparing second half cells in which a first substrate, a source electrode, a transparent conductive oxide layer, an electron transport layer, and a second perovskite light absorption layer are sequentially stacked, respectively, the first half cell of the first half cell A second step of bonding the perovskite light absorption layer and the second perovskite light absorption layer of the second half cell to come into contact with each other, a source electrode sequentially stacked on the first substrate, a transparent conductive oxide layer, and electron transfer. layer, the second perovskite light absorption layer, the first perovskite light absorption layer, the hole transport layer, the recombination layer, and the solar cell are etched to form a plurality of tandem perovskite solar cells on the first substrate. A third step of forming, a fourth step of forming an insulating part by depositing an insulating material between one tandem perovskite solar cell and an adjacent tandem perovskite solar cell, insulating the insulating part in a vertical direction. A fifth step of etching part of the portion to form a first etch groove, a sixth step of depositing a drain electrode on one side of the solar cell and the first etch groove, a drain formed in one tandem perovskite solar cell. The seventh step of forming a second etch groove by etching the drain electrode formed in the tandem perovskite solar cell adjacent to the electrode so that it does not contact, sealing by bonding an encapsulation material to one side of the drain electrode and the second etch groove. An eighth step may include forming a tandem perovskite solar cell module by forming a part, stacking a second substrate on one surface of the encapsulation part, and then curing the encapsulation part.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1하프셀에 포함된 태양전지는 다결정 실리콘 태양전지, 결정질 실리콘 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 갈륨비소(GaAs) 태양전지, 텔루르화카드뮴(CdTe) 태양전지, CIGS(CuInGaSe) 태양전지, CZTS(Cu2ZnSnS4) 태양전지, 유기 태양전지, 연료감응 태양전지 또는 3-5족 화합물 태양전지일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the solar cell included in the first half cell is a polycrystalline silicon solar cell, a crystalline silicon solar cell, a perovskite solar cell, a gallium arsenide (GaAs) solar cell, and a cadmium telluride (CdTe) solar cell. It may be a solar cell, CIGS (CuInGaSe) solar cell, CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) solar cell, organic solar cell, fuel-sensitive solar cell, or group 3-5 compound solar cell.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제2단계의 접합은 80 ~ 120℃의 온도 및 1 ~ 100 MPa의 압력 하에서 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the second stage bonding can be performed at a temperature of 80 to 120°C and a pressure of 1 to 100 MPa.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제2단계는 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층 일면 또는 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층 일면에 접착용액을 도포한 후, 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층과 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층이 맞닿도록 접합시킬 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the second step is to apply an adhesive solution to one side of the first perovskite light-absorbing layer of the first half-cell or to one side of the second perovskite light-absorbing layer of the second half-cell, The first perovskite light absorption layer of the first half cell can be bonded to the second perovskite light absorption layer of the second half cell.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 접착용액은 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 1-부탄올(1-butanol), 클로로포름(chloroform) 및 아세토니트릴(acetonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the adhesive solution may include one or more selected from isopropyl alcohol, 1-butanol, chloroform, and acetonitrile.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 절연소재는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 마그네슘(MgO), 비스무스 셀레나이드(Bi2Se3), 비스무스 텔루라이드(Bi2Te3) 및 안티모니 텔루라이드(Sb2Te3) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the insulating material is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), bismuth selenide (Bi 2 Se 3 ), and bismuth telluride ( It may include one or more types selected from Bi 2 Te 3 ) and antimony telluride (Sb 2 Te 3 ).
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제9단계의 경화는 70 ~ 200℃의 열, UV 또는 10kPa ~ 10MPa의 압력 하에서 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the ninth step of curing can be performed under heat at 70 to 200°C, UV or pressure at 10 kPa to 10 MPa.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1단계에서 준비한 제1하프셀은 태양전지의 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층을 형성시키는 제1-1단계, 상기 재결합층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 정공전달층을 형성시키는 제1-2단계, 상기 정공전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제1페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-3단계를 포함하여 제조될 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the first half-cell prepared in the first step is formed by forming a recombination layer on one side of the solar cell through a sputtering process, step 1-1, and applying or vacuum deposition on one side of the recombination layer. It can be manufactured including steps 1-2 of forming a hole transport layer through a hole transport layer, and steps 1-3 of forming a first perovskite light absorption layer through a coating method or vacuum deposition method on one surface of the hole transport layer.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1단계에서 준비한 제1하프셀은 정공전달층과 제1페로브스카이트 광흡수층 사이에 보호층을 더 포함하고, 상기 제1단계에서 준비한 제1하프셀은 태양전지의 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층을 형성시키는 제1-1단계, 상기 재결합층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 정공전달층을 형성시키는 제1-2단계, 상기 정공전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 보호층을 형성시키는 제1-3단계 및 상기 보호층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제1페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-4단계를 포함하여 제조될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the first half-cell prepared in the first step further includes a protective layer between the hole transport layer and the first perovskite light absorption layer, and the first half-cell prepared in the first step The cell includes a 1-1 step of forming a recombination layer on one side of the solar cell through a sputtering process, a 1-2 step of forming a hole transport layer on one side of the recombination layer through a coating method or vacuum deposition method, and the hole transport layer. Steps 1-3 of forming a protective layer on one side through a coating method or vacuum deposition method, and steps 1-4 of forming a first perovskite light absorption layer on one side of the protective layer through a coating method or vacuum deposition method. It can be manufactured.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1단계에서 준비한 제2하프셀은 제1기판 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 소스 전극을 형성시키는 제1-1단계, 상기 소스 전극 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 투명 전도성 산화물층을 형성시키는 제1-2단계, 상기 투명 전도성 산화물층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 전자전달층을 형성시키는 제1-3단계 및 상기 전자전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제2페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-4단계를 포함하여 제조될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the second half-cell prepared in the first step includes a step 1-1 of forming a source electrode by patterning a metal material on one side of the first substrate, and a sputtering process on one side of the source electrode. Steps 1-2 of forming a transparent conductive oxide layer through, Steps 1-3 of forming an electron transport layer on one side of the transparent conductive oxide layer through a coating method or vacuum deposition method, and a coating method on one side of the electron transport layer or It can be manufactured including steps 1 to 4 of forming a second perovskite light absorption layer through vacuum deposition.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1단계에서 준비한 제2하프셀은 전자전달층과 제2페로브스카이트 광흡수층 사이에 버퍼층을 더 포함하고, 상기 제1단계에서 준비한 제2하프셀은 제1기판 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 소스 전극을 형성시키는 제1-1단계, 상기 소스 전극 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 투명 전도성 산화물층을 형성시키는 제1-2단계, 상기 투명 전도성 산화물층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 전자전달층을 형성시키는 제1-3단계, 상기 전자전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 버퍼층을 형성시키는 제1-4단계 및 상기 버퍼층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제2페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-5단계를 포함하여 제조될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the second half-cell prepared in the first step further includes a buffer layer between the electron transport layer and the second perovskite light absorption layer, and the second half-cell prepared in the first step Step 1-1 of forming a source electrode by patterning a metal material on one side of the first substrate; Step 1-2 of forming a transparent conductive oxide layer on one side of the source electrode through a sputtering process; the transparent conductive Steps 1-3 of forming an electron transport layer on one side of the oxide layer by coating or vacuum deposition, steps 1-4 of forming a buffer layer on one side of the electron transport layer through coating or vacuum deposition, and one side of the buffer layer It can be manufactured including steps 1 to 5 of forming a second perovskite light absorption layer through a coating method or a vacuum deposition method.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1페로브스카이트 광흡수층 및 제2페로브스카이트 광흡수층은 각각 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the first perovskite light absorption layer and the second perovskite light absorption layer may each include a perovskite material represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
ABX3 ABX 3
상기 화학식 1에 있어서, A는 폼아미디니움(Formamidinium), 메틸암모늄(Methylammonium), 세슘(Cesium), 루비듐(Rubidium), 칼륨(Potassium), 나트륨(Sodium), 리튬(Lithium), 구아니디늄(Guanidinum), 부틸암모늄(Butylammonium), 에틸암모늄(Ethylammonium) 또는 페네틸암모늄(Phenethylammonium)이고, B는 납(Lead), 주석(Tin), 저마늄(Germanium), 카드뮴(Cadmium), 아연(Zinc) 또는 망간(Magnesium)이며, X는 요오드화물(Iodide), 브롬화물(Bromide), 염화물(Chloride), 플루오린화물(Fluoride), 티오시아네이트(Thiocyanate), 시아네이트(Cyanate), 셀레노시아네이트(Selenocyanate), 포메이트(Formate) 또는 아세테이트(Acetate)이다.In Formula 1, A is Formamidinium, Methylammonium, Cesium, Rubidium, Potassium, Sodium, Lithium, Guanidinium ( Guanidinum, Butylammonium, Ethylammonium, or Phenethylammonium, and B is Lead, Tin, Germanium, Cadmium, and Zinc. Or manganese (Magnesium), and (Selenocyanate), Formate or Acetate.
한편, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈은 앞서 언급한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.Meanwhile, the tandem-type perovskite solar cell module of the present invention may be manufactured by the method of manufacturing the tandem-type perovskite solar cell module mentioned above.
본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법은 제조공정이 단순 용이하다.The manufacturing method of the tandem perovskite solar cell module of the present invention is simple and easy to manufacture.
또한, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법은 제조공정 중에 발생할 수 있는 페로브스카이트 광흡수층의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module of the present invention can minimize damage to the perovskite light absorption layer that may occur during the manufacturing process.
또한, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법은 수광 면적에 의한 손실을 최소화할 수 있다.Additionally, the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module of the present invention can minimize loss due to the light receiving area.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제1단계에서 준비한 제1하프셀을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제1단계에서 준비한 제2하프셀을 나타낸 단면도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제2단계를 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제3단계를 나타낸 공정도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제4단계를 나타낸 공정도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제5단계를 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제6단계를 나타낸 공정도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제7단계를 나타낸 공정도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제8단계를 나타낸 공정도이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing a first half-cell prepared in the first step of the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing the second half-cell prepared in the first step of the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a process diagram showing the second step of the manufacturing method of a tandem-type perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a process diagram showing the third step of the method for manufacturing a tandem-type perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a process diagram showing the fourth step of the manufacturing method of a tandem-type perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a process diagram showing the fifth step of the manufacturing method of a tandem-type perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 7 is a process diagram showing the sixth step of the method for manufacturing a tandem-type perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 8 is a process diagram showing the seventh step of the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 9 is a process diagram showing the eighth step of the method for manufacturing a tandem perovskite solar cell module according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
기존의 페로브스카이트를 포함하는 텐덤 구조 태양전지를 제작함에 있어서 페로브스카이트 층의 내구성으로 인해 페로브스카이트 상부의 층을 제작하기에 어려움이 따르는 문제점이 있었다. 기존 공정은 페로브스카이트를 손상 시키지 않는 범위 내에서 공정을 제한해서 진행해야 하고 이로 인해 상부 층의 특성을 온전히 발휘하지 못한체 제한된 성능으로 제작되었다. 이와 같은 상부층의 제한된 성능은 텐덤 태양전지 전체의 특성에도 영향을 끼쳐 효율 향상에 제한을 주었다. 또한, 기존 공정의 경우 페로브스카이트 손상을 줄여주기 위해 보호층(버퍼층)을 추가로 제작해야 하기 때문에 추가적인 공정으로 인한 제작 비용 증가가 발생하는 문제점이 있었다. In manufacturing a tandem structure solar cell containing existing perovskite, there was a problem in that it was difficult to manufacture the upper layer of the perovskite due to the durability of the perovskite layer. The existing process has to be carried out in a limited manner within the range that does not damage the perovskite, and as a result, the properties of the upper layer cannot be fully demonstrated and it has been manufactured with limited performance. This limited performance of the upper layer also affected the characteristics of the entire tandem solar cell, limiting efficiency improvement. In addition, in the case of the existing process, an additional protective layer (buffer layer) must be manufactured to reduce damage to the perovskite, so there was a problem in that the manufacturing cost increased due to the additional process.
또한, 기존의 페로브스카이트를 포함하는 텐덤 구조 태양전지 모듈을 제작함에 있어서, 먼저 다수개의 태양전지 셀을 제작한 뒤, 와이어 전극으로 태양전지 셀들을 연결하고, 봉지재와 유리로 보호층을 만드는 방식으로 진행 되었다. 하지만, 이와 같은 방법은 태양전지 셀 간의 연결을 위해 와이어를 사용하고 이로 인해 물리적으로 넓은 간격이 필요하여 수광 면적에 손실이 생기는 문제점이 있었다.In addition, when manufacturing a tandem structure solar cell module containing existing perovskites, a plurality of solar cells are first manufactured, then the solar cells are connected with wire electrodes, and a protective layer is formed with an encapsulant and glass. It was done in a way that made it. However, this method has the problem of using wires to connect solar cells, which requires a physically wide gap, resulting in loss of light-receiving area.
이에 본 발명의 하기와 같은 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법을 통해 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제조함으로서, 제조공정이 단순 용이할 뿐만 아니라, 제조공정 중에 발생할 수 있는 페로브스카이트 광흡수층의 손상을 최소화할 수 있고, 수광 면적에 의한 손실을 최소화할 수 있다.Accordingly, by manufacturing a tandem-type perovskite solar cell module through the manufacturing method of the tandem-type perovskite solar cell module as described below of the present invention, not only is the manufacturing process simple and easy, but also the damage that may occur during the manufacturing process is eliminated. Damage to the lobskite light absorption layer can be minimized and loss due to the light receiving area can be minimized.
본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법은 제1단계 내지 제8단계를 포함한다.The manufacturing method of the tandem perovskite solar cell module of the present invention includes first to eighth steps.
먼저, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제1단계는 제1하프셀 및 제2하프셀을 각각 준비할 수 있다.First, in the first step of the manufacturing method of the tandem perovskite solar cell module of the present invention, a first half cell and a second half cell can be prepared, respectively.
도 1을 참조하면, 제1하프셀(10)은 태양전지(1), 재결합층(2), 정공전달층(3) 및 제1페로브스카이트 광흡수층(4)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, the first half cell 10 has a structure in which a solar cell 1, a recombination layer 2, a hole transport layer 3, and a first perovskite light absorption layer 4 are sequentially stacked. You can have
구체적으로, 제1하프셀(10)은 태양전지(1)의 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층(2)을 형성시키는 제1-1단계, 재결합층(2) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 정공전달층(3)을 형성시키는 제1-2단계, 상기 정공전달층(3) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제1페로브스카이트 광흡수층(4)을 형성시키는 제1-3단계를 포함하여 제조될 수 있다.Specifically, the first half cell 10 is formed in step 1-1 of forming the recombination layer 2 on one side of the solar cell 1 through a sputtering process, and a coating method or vacuum deposition method on one side of the recombination layer 2. Step 1-2 of forming the hole transport layer 3 through step 1-3 of forming the first perovskite light absorption layer 4 on one surface of the hole transport layer 3 through coating or vacuum deposition. It can be manufactured including steps.
또한, 정공전달층(3)과 제1페로브스카이트 광흡수층(4) 사이에는 보호층(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 제1하프셀(10)은 태양전지(1), 재결합층(2), 정공전달층(3), 보호층(미도시) 및 제1페로브스카이트 광흡수층(4)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이 때, 제1하프셀(10)은 태양전지(1)의 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층(2)을 형성시키는 제1-1단계, 재결합층(2) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 정공전달층(3)을 형성시키는 제1-2단계, 상기 정공전달층(3) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 보호층을 형성시키는 제1-3단계 및 상기 보호층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제1페로브스카이트 광흡수층(4)을 형성시키는 제1-4단계를 포함하여 제조될 수 있다.In addition, a protective layer (not shown) may be further included between the hole transport layer 3 and the first perovskite light absorption layer 4. Specifically, the first half cell 10 is a solar cell (1). ), the recombination layer 2, the hole transport layer 3, the protective layer (not shown), and the first perovskite light absorption layer 4 may be sequentially stacked. At this time, the first half cell 10 is formed in step 1-1 of forming the recombination layer 2 on one side of the solar cell 1 through a sputtering process, and a coating method or vacuum deposition method on one side of the recombination layer 2. Steps 1 and 2 of forming the hole transport layer 3 through a method, Steps 1 and 3 of forming a protective layer on one side of the hole transport layer 3 through a coating method or vacuum deposition method, and a coating method on one side of the protective layer. Alternatively, it can be manufactured including steps 1 to 4 of forming the first perovskite light absorption layer 4 through vacuum deposition.
태양전지(1)는 다결정 실리콘 태양전지, 결정질 실리콘 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 갈륨비소(GaAs) 태양전지, 텔루르화카드뮴(CdTe) 태양전지, CIGS(CuInGaSe) 태양전지, CZTS(Cu2ZnSnS4) 태양전지, 유기 태양전지, 연료감응 태양전지 또는 3-5족 화합물 태양전지일 수 있다.Solar cells (1) include polycrystalline silicon solar cells, crystalline silicon solar cells, perovskite solar cells, gallium arsenide (GaAs) solar cells, cadmium telluride (CdTe) solar cells, CIGS (CuInGaSe) solar cells, and CZTS (Cu) solar cells. 2 ZnSnS 4 ) It may be a solar cell, an organic solar cell, a fuel-sensitive solar cell, or a group 3-5 compound solar cell.
재결합층(2)은 태양전지(1), 제1페로브스카이트 광흡수층(4) 및/또는 후술할 제2페로브스카이트 광흡수층에서 생성된 전자, 정공의 재결합을 유도하는 층으로서, ITO(Induim Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ATO(Sb2O3 doped Tin Oxide), GTO(Gallium doped Tin Oxide), ZTO(tin doped zinc oxide), ZTO:Ga(gallium doped ZTO), IGZO(Indium gallium zinc oxide, IZO(Indium doped zinc oxide) 또는 AZO(Aluminum doped zinc oxide)이 증착된 투명 박막일 수 있다.The recombination layer (2) is a layer that induces recombination of electrons and holes generated in the solar cell (1), the first perovskite light absorption layer (4), and/or the second perovskite light absorption layer to be described later, ITO (Induim Tin Oxide), FTO (Fluorine doped Tin Oxide), ATO (Sb 2 O 3 doped Tin Oxide), GTO (Gallium doped Tin Oxide), ZTO (tin doped zinc oxide), ZTO:Ga (gallium doped ZTO) , it may be a transparent thin film on which IGZO (Indium gallium zinc oxide), IZO (Indium doped zinc oxide), or AZO (Aluminum doped zinc oxide) is deposited.
또한, 재결합층(2) 형성의 일 예로서, 태양전지(1)로서 n 또는 p형 불순물이 도핑된 실리콘 태양전지를 사용할 때, n 또는 p형 불순물이 도핑된 실리콘 태양전지를 불산 처리하여 SiOx 산화막을 제거한 다음 초순수를 이용하여 잔여 불산을 제거한 후, 산화막이 제거된 실리콘 태양전지 상단에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층(2)을 형성시킬 수 있다.In addition, as an example of forming the recombination layer 2, when using a silicon solar cell doped with n- or p-type impurities as the solar cell 1, the silicon solar cell doped with n- or p-type impurities is treated with hydrofluoric acid to form SiOx. After removing the oxide film and removing residual hydrofluoric acid using ultrapure water, the recombination layer 2 can be formed on the top of the silicon solar cell from which the oxide film has been removed through a sputtering process.
정공전달층(3)(Hole transport layer, HTL, 또는 정공수송층)은 제1페로브스카이트 광흡수층(4) 및/또는 후술할 제2페로브스카이트 광흡수층에서 형성된 정공을 수송함과 동시에 전자의 이동을 차단하는 층으로서, 무기 및/또는 유기 정공전달물질을 포함할 수 있다. The hole transport layer (3) (Hole transport layer, HTL, or hole transport layer) transports holes formed in the first perovskite light absorption layer (4) and/or the second perovskite light absorption layer to be described later, and simultaneously transmits electrons. As a layer that blocks the movement of, it may include an inorganic and/or organic hole transport material.
이 때, 무기 정공전달물질은 니켈산화물(NiOx), 티오시안산구리(CuSCN), CuCrO2 및 요오드화 구리(CuI) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.At this time, the inorganic hole transport material may include one or more selected from nickel oxide (NiOx), copper thiocyanate (CuSCN), CuCrO 2 and copper iodide (CuI).
또한, 유기 정공전달물질은 카르바졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오렌 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤유도체, 실라잔 유도체, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 포르피린계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 폴리티오펜 유도체, 폴리피롤 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 펜타센(pentacene), 쿠마린 6(coumarin 6, 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin), ZnPC(zinc phthalocyanine), CuPC(copper phthalocyanine), TiOPC(titanium oxide phthalocyanine), Spiro-MeOTAD(2,2',7,7'-tetrakis(N,N-p-dimethoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene), F16CuPC(copper(II) 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H,31H-phthalocyanine), SubPc(boron subphthalocyanine chloride) 및 N3(cis-di(thiocyanato)-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid)-ruthenium(II), P3HT(poly[3-hexylthiophene]), MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxyl)]-1,4-phenylene vinylene), MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2''-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene]), P3OT(poly(3-octyl thiophene)), POT(poly(octyl thiophene)), P3DT(poly(3-decyl thiophene)), P3DDT(poly(3-dodecyl thiophene), PPV(poly(p-phenylene vinylene)), TFB(poly(9,9'-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenyl amine), 폴리아닐린(Polyaniline), Spiro-MeOTAD([2,22′,7,77′-tetrkis (N,N-di-pmethoxyphenyl amine)-9,9,9′-spirobi fluorine]), CuSCN, CuI, PCPDTBT(Poly[2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl-4H-cyclopenta [2,1-b:3,4-b']dithiophene-2,6-diyl]], Si-PCPDTBT(poly[(4,4′-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole)-2,6-diyl-alt-(2,1,3-benzothiadiazole)-4,7-diyl]), PBDTTPD(poly((4,8-diethylhexyloxyl), PFDTBT(poly[2,7-(9-(2-ethylhexyl)-9-hexyl-fluorene)-alt-5,5-(4', 7, -di-2-thienyl-2',1', 3'-benzothiadiazole)]), PFO-DBT(poly[2,7-.9,9-(dioctyl-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-.thienyl-2', 1', 3'-benzothiadiazole)]), PSiFDTBT(poly[(2,7-dioctylsilafluorene)-2,7-diyl-alt-(4,7-bis(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole)-5,5′-diyl]), PCDTBT(Poly [[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]), PFB(poly(9,9′-dioctylfluorene-co-bis(N,N′-(4,butylphenyl))bis(N,N′-phenyl-1,4-phenylene)diamine), F8BT(poly(9,9′-dioctylfluorene-cobenzothiadiazole), PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PTAA (poly(triarylamine)), 2PACz(2-(9H-Carbazol-9-yl)ethyl]phosphonic Acid), Me-4PACz(4-(3,6-Dimethyl-9H-carbazol-9-yl)butyl]phosphonic Acid) 및 MeO-2PACz(2-(3,6-Dimethoxy-9H-carbazol-9-yl)ethyl]phosphonic Acid) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, organic hole transport materials include carbazole derivatives, polyarylalkane derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorene derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, and silazanes. Derivatives, aromatic tertiary amine compounds, styrylamine compounds, aromatic dimethylidine compounds, porphyrin compounds, phthalocyanine compounds, polythiophene derivatives, polypyrrole derivatives, polyparaphenylene vinylene derivatives, pentacene, Coumarin 6 (coumarin 6, 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin), ZnPC (zinc phthalocyanine), CuPC (copper phthalocyanine), TiOPC (titanium oxide phthalocyanine), Spiro-MeOTAD (2,2', 7,7'-tetrakis(N,N-p-dimethoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene), F16CuPC(copper(II) 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17, 18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H,31H-phthalocyanine), SubPc (boron subphthalocyanine chloride) and N3 (cis-di(thiocyanato)-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic) acid)-ruthenium(II), P3HT(poly[3-hexylthiophene]), MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxyl)]-1,4-phenylene vinylene), MEH -PPV(poly[2-methoxy-5-(2''-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene]), P3OT(poly(3-octyl thiophene)), POT(poly(octyl thiophene)), P3DT(poly( 3-decyl thiophene)), P3DDT(poly(3-dodecyl thiophene)), PPV(poly(p-phenylene vinylene)), TFB(poly(9,9'-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenyl amine) ), Polyaniline, Spiro-MeOTAD ([2,22′,7,77′-tetrkis (N,N-di-pmethoxyphenyl amine)-9,9,9′-spirobi fluorine]), CuSCN, CuI, PCPDTBT(Poly[2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl-4H-cyclopenta [2,1-b:3,4-b']dithiophene-2,6 -diyl]], Si-PCPDTBT(poly[(4,4′-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole)-2,6-diyl-alt- (2,1,3-benzothiadiazole)-4,7-diyl]), PBDTTPD(poly((4,8-diethylhexyloxyl), PFDTBT(poly[2,7-(9-(2-ethylhexyl)-9-hexyl -fluorene)-alt-5,5-(4', 7, -di-2-thienyl-2',1', 3'-benzothiadiazole)]), PFO-DBT(poly[2,7-.9, 9-(dioctyl-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-.thienyl-2', 1', 3'-benzothiadiazole)]), PSiFDTBT(poly[(2,7 -dioctylsilafluorene)-2,7-diyl-alt-(4,7-bis(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole)-5,5′-diyl]), PCDTBT(Poly [[9-( 1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]), PFB (poly(9, 9′-dioctylfluorene-co-bis(N,N′-(4,butylphenyl))bis(N,N′-phenyl-1,4-phenylene)diamine), F8BT(poly(9,9′-dioctylfluorene-cobenzothiadiazole ), PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PTAA (poly(triarylamine)), 2PACz(2-(9H-Carbazol-9-yl )ethyl]phosphonic Acid), Me-4PACz(4-(3,6-Dimethyl-9H-carbazol-9-yl)butyl]phosphonic Acid) and MeO-2PACz(2-(3,6-Dimethoxy-9H-carbazol -9-yl)ethyl]phosphonic Acid).
또한, 정공전달층(3)의 형성 방법으로는 도포법 및/또는 진공 증착법 등을 들 수 있으며, 도포법으로는 그라비아 도포법, 바 도포법, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥법 및 다이 코트법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 재결합층(2) 일면에 진공 증착법을 통해 정공전달층(3)을 형성시킬 수 있다.In addition, methods of forming the hole transport layer 3 include coating and/or vacuum deposition, and coating methods include gravure coating, bar coating, printing, spraying, spin coating, and blade coating. method, dip method, die coat method, etc., and preferably, the hole transport layer (3) can be formed on one side of the recombination layer (2) through vacuum deposition.
보호층은 정공 수집력이 강한 카바졸 바디(Carbazole body)와 금속산화물과의 결합력이 강한 포스포산기(phosphonic acid group)을 가지는 물질을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 2-PACz, MeO-2PACz, Br-2PACz, Me-4PACz, MeO-4PACz, 6-PACz 등의 SAM 물질을 포함할 수 있다.The protective layer may include a material having a carbazole body with strong hole collecting ability and a phosphonic acid group with strong bonding force with metal oxide, preferably 2-PACz, MeO-2PACz, It may include SAM materials such as Br-2PACz, Me-4PACz, MeO-4PACz, and 6-PACz.
또한, 보호층의 형성 방법으로는 도포법 및/또는 진공 증착법 등을 들 수 있으며, 도포법으로는 그라비아 도포법, 바 도포법, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥법 및 다이 코트법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 정공전달층(3) 일면에 진공 증착법을 통해 보호층을 형성시킬 수 있다.In addition, methods of forming the protective layer include coating and/or vacuum deposition, and coating methods include gravure coating, bar coating, printing, spraying, spin coating, blade coating, dip method, and A die coating method may be used, and preferably, a protective layer may be formed on one side of the hole transport layer 3 through a vacuum deposition method.
제1페로브스카이트 광흡수층(4)은 태양전지의 광흡수층에 적용되는 일반적인 페로브스카이트 소재를 포함할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다.The first perovskite light absorption layer 4 may include a general perovskite material applied to the light absorption layer of a solar cell, and as a preferred example, it includes a perovskite material represented by the following formula 1: can do.
[화학식 1][Formula 1]
ABX3 ABX 3
상기 화학식 1에 있어서, A는 폼아미디니움(Formamidinium), 메틸암모늄(Methylammonium), 세슘(Cesium), 루비듐(Rubidium), 칼륨(Potassium), 나트륨(Sodium), 리튬(Lithium), 구아니디늄(Guanidinum), 부틸암모늄(Butylammonium), 에틸암모늄(Ethylammonium) 또는 페네틸암모늄(Phenethylammonium)이고, B는 납(Lead), 주석(Tin), 저마늄(Germanium), 카드뮴(Cadmium), 아연(Zinc) 또는 망간(Magnesium)이며, X는 요오드화물(Iodide), 브롬화물(Bromide), 염화물(Chloride), 플루오린화물(Fluoride), 티오시아네이트(Thiocyanate), 시아네이트(Cyanate), 셀레노시아네이트(Selenocyanate), 포메이트(Formate) 또는 아세테이트(Acetate)이다.In Formula 1, A is Formamidinium, Methylammonium, Cesium, Rubidium, Potassium, Sodium, Lithium, Guanidinium ( Guanidinum, Butylammonium, Ethylammonium, or Phenethylammonium, and B is Lead, Tin, Germanium, Cadmium, and Zinc. Or manganese (Magnesium), and (Selenocyanate), Formate or Acetate.
그리고, 화학식 1의 바람직한 일구현예를 들면, FAPbIxBr3-x (0 ≤ x ≤ 3), MAPbIxBr3-x (0 ≤ x ≤ 3), Cs1-y-zMAyFAzPbIxBr3-x(0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1), CH3NH3PbX3(X= Cl, Br, I, BrI2, 또는 Br2I), CH3NH3SnX3(X= Cl, Br 또는 I), CH(=NH)NH3PbX3(X= Cl, Br, I, BrI2, 또는 Br2I) 또는 CH(=NH)NH3SnX3(X= Cl, Br 또는 I)일 수 있다.And, for example, a preferred embodiment of Formula 1, FAPbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3), MAPbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3), Cs 1-yz MA y FA z PbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1), CH 3 NH 3 PbX 3 (X=Cl, Br, I, BrI 2 , or Br 2 I), CH 3 NH 3 SnX 3 (X=Cl, Br or I), CH(=NH)NH 3 PbX 3 (X=Cl, Br, I, BrI 2 , or Br 2 I) or CH (=NH)NH 3 SnX 3 (X=Cl, Br or I).
한편, 제1페로브스카이트 광흡수층(4)은 동일한 페로브스카이트 물질로 구성된 단층이거나, 후술할 제2페로브스카이트 광흡수층과 동일한 페로브스카이트 물질로 구성된 단층이거나, 또는 다른 페로브스카이트 물질로 구성된 층이 다수 적층된 다층 구조일 수도 있으며, 1종의 페로브스카이트 물질로 이루어진 광흡수층 내부에 기둥 형상, 판 형상, 침상, 와이어 형상, 막대 형성 등의 필라 형상을 가지는 상기 1종의 페로브스카이트 물질과 다른 이종의 페로브스카이트 물질을 포함할 수도 있다. Meanwhile, the first perovskite light absorption layer 4 is a single layer composed of the same perovskite material, a single layer composed of the same perovskite material as the second perovskite light absorption layer to be described later, or another layer. It may be a multi-layer structure in which multiple layers made of a perovskite material are stacked, and the light absorption layer made of one type of perovskite material has a pillar shape such as a pillar shape, a plate shape, a needle shape, a wire shape, a rod shape, etc. It may also include a different type of perovskite material than the one type of perovskite material.
또한, 제1페로브스카이트 광흡수층(4)의 형성 방법으로는 도포법 및/또는 진공 증착법 등을 들 수 있으며, 도포법으로는 그라비아 도포법, 바 도포법, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥법 및 다이 코트법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 정공전달층(3) 일면에 페로브스카이트 물질을 포함하는 용액을 스핀 코팅한 후, 열처리하여 제1페로브스카이트 광흡수층(4)을 형성시킬 수 있다.In addition, methods of forming the first perovskite light absorption layer 4 include coating and/or vacuum deposition, and examples of the coating methods include gravure coating, bar coating, printing, spraying, and spin. Coating methods, blade coating methods, dip methods, and die coat methods may be used. Preferably, a solution containing a perovskite material is spin-coated on one side of the hole transport layer 3, and then heat-treated to form the first perovskite. A skite light absorption layer (4) can be formed.
도 2을 참조하면, 제2하프셀(20)은 제1기판(9), 소스 전극(8), 투명 전도성 산화물층(7), 전자전달층(6) 및 제2페로브스카이트 광흡수층(5)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, the second half cell 20 includes a first substrate 9, a source electrode 8, a transparent conductive oxide layer 7, an electron transport layer 6, and a second perovskite light absorption layer. (5) may have a sequentially stacked structure.
구체적으로, 제2하프셀(20)은 제1기판(9) 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 소스 전극(8)을 형성시키는 제1-1단계, 상기 소스 전극(8) 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 투명 전도성 산화물층(7)을 형성시키는 제1-2단계, 상기 투명 전도성 산화물층(7) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 전자전달층(6)을 형성시키는 제1-3단계 및 상기 전자전달층(6) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제2페로브스카이트 광흡수층(5)을 형성시키는 제1-4단계를 포함하여 제조될 수 있다.Specifically, the second half cell 20 is formed in step 1-1 of forming the source electrode 8 by patterning a metal material on one side of the first substrate 9, and sputtering on one side of the source electrode 8. Steps 1-2 of forming a transparent conductive oxide layer (7) through a process, Steps 1-3 of forming an electron transport layer (6) on one side of the transparent conductive oxide layer (7) through a coating method or vacuum deposition method. And it can be manufactured including steps 1 to 4 of forming the second perovskite light absorption layer 5 on one surface of the electron transport layer 6 through a coating method or a vacuum deposition method.
또한, 전자전달층(6)과 제2페로브스카이트 광흡수층(5) 사이에는 버퍼층(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 제2하프셀(20)은 제1기판(9), 소스 전극(8), 투명 전도성 산화물층(7), 전자전달층(6), 버퍼층(미도시) 및 제2페로브스카이트 광흡수층(5)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이 때, 제2하프셀(20)은 제1기판(9) 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 소스 전극(8)을 형성시키는 제1-1단계, 상기 소스 전극(8) 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 투명 전도성 산화물층(7)을 형성시키는 제1-2단계, 상기 투명 전도성 산화물층(7) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 전자전달층(6)을 형성시키는 제1-3단계, 상기 전자전달층(6) 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 버퍼층을 형성시키는 제1-4단계 및 상기 버퍼층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제2페로브스카이트 광흡수층(5)을 형성시키는 제1-5단계를 포함하여 제조될 수 있다.In addition, a buffer layer (not shown) may be further included between the electron transport layer 6 and the second perovskite light absorption layer 5. Specifically, the second half cell 20 is connected to the first substrate 9. ), a source electrode 8, a transparent conductive oxide layer 7, an electron transport layer 6, a buffer layer (not shown), and a second perovskite light absorption layer 5 may be sequentially stacked. . At this time, the second half cell 20 is formed in step 1-1 of forming the source electrode 8 by patterning a metal material on one side of the first substrate 9, and sputtering on one side of the source electrode 8. Steps 1-2 of forming a transparent conductive oxide layer (7) through a process, Steps 1-3 of forming an electron transport layer (6) on one side of the transparent conductive oxide layer (7) through a coating method or vacuum deposition method. , steps 1-4 of forming a buffer layer on one side of the electron transport layer 6 through a coating method or vacuum deposition method, and forming a second perovskite light absorption layer 5 on one side of the buffer layer through a coating method or vacuum deposition method. It can be manufactured including steps 1 to 5 of forming.
제1기판(9)은 유리기판, 퀴츠기판 등 투명한 기판일 수 있다.The first substrate 9 may be a transparent substrate such as a glass substrate or a Quitz substrate.
소스 전극(8)(Source electrode)은 제1기판(9) 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 형성시킬 수 있는데, 구체적으로, 패터닝 공정은 크게 증착(deposition)과 노광(lithography), 식각(etching)으로 구성되며, 금속물질을 제1기판(9) 일면에 박막 형태로 깔고, 노광으로 패턴을 인쇄한 후 필요하지 않은 부분을 제거하는 과정을 통해 소스 전극(8)은 제1기판(9) 일면에 형성시킬 수 있다.The source electrode 8 can be formed by patterning a metal material on one side of the first substrate 9. Specifically, the patterning process largely includes deposition, exposure, and etching ( It consists of etching, where a metal material is laid out in the form of a thin film on one side of the first substrate (9), a pattern is printed by exposure, and then the source electrode (8) is formed on the first substrate (9) through the process of removing unnecessary parts. ) can be formed on one side.
이 때, 금속물질은 Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C 및 전도성 고분자 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.At this time, the metal material may include one or more types selected from Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, and conductive polymers.
투명 전도성 산화물층(7)(transparent conductive oxide layer)은 소스 전극(8) 일면에 증착 공정을 통해 형성할 수 있다.A transparent conductive oxide layer 7 can be formed on one side of the source electrode 8 through a deposition process.
이 때, 증착은 당업계에서 사용하는 일반적인 증착 공정으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 스퍼터링 공법을 사용하여 공정온도 100℃ 이하에서 RF power 100~300W, 공정 압력 1~3 mTorr, 아르곤(Ar) flow 10~40 sccm 조건을 통해 증착 공정을 수행할 수 있다. At this time, deposition can be performed by a general deposition process used in the industry, preferably using a sputtering method at a process temperature of 100°C or less, RF power of 100~300W, process pressure of 1~3 mTorr, and argon (Ar). The deposition process can be performed under flow conditions of 10 to 40 sccm.
또한, 투명 전도성 산화물층(7)은 ITO(Induim Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ATO(Sb2O3 doped Tin Oxide), GTO(Gallium doped Tin Oxide), ZTO(tin doped zinc oxide), ZTO:Ga(gallium doped ZTO), IGZO(Indium gallium zinc oxide, IZO(Indium doped zinc oxide) 또는 AZO(Aluminum doped zinc oxide)이 증착된 투명 박막일 수 있다.In addition, the transparent conductive oxide layer 7 is made of ITO (Induim Tin Oxide), FTO (Fluorine doped Tin Oxide), ATO (Sb 2 O 3 doped Tin Oxide), GTO (Gallium doped Tin Oxide), and ZTO (tin doped zinc oxide). ), ZTO:Ga (gallium doped ZTO), IGZO (Indium gallium zinc oxide), IZO (Indium doped zinc oxide), or AZO (Aluminum doped zinc oxide) may be a transparent thin film deposited.
전자전달층(6)(Electron transporting layer, ETL)은 제1페로브스카이트 광흡수층(4) 및/또는 제2페로브스카이트 광흡수층(5)에서 형성된 전자를 수송함과 동시에 전공의 이동을 차단하는 층으로서, 산화주석(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 바륨주석산화물(BaSnO3), 수산화나이오븀(NbOH) 및 오산화나이오븀(Nb2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The electron transporting layer (ETL) transports electrons formed in the first perovskite light absorption layer (4) and/or the second perovskite light absorption layer (5) and simultaneously prevents the movement of holes. As a blocking layer, tin oxide (SnO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), barium tin oxide (BaSnO 3 ), niobium hydroxide (NbOH), and niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ). It may include one or more types selected from among.
또한, 전자전달층(6)의 형성 방법으로는 도포법 및/또는 진공 증착법 등을 들 수 있으며, 도포법으로는 그라비아 도포법, 바 도포법, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥법 및 다이 코트법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 투명 전도성 산화물층(7) 일면에 진공 증착법을 통해 전자전달층(6)을 형성시킬 수 있다.In addition, methods of forming the electron transport layer 6 include coating and/or vacuum deposition, and coating methods include gravure coating, bar coating, printing, spraying, spin coating, and blade coating. method, dip method, and die coat method. Preferably, the electron transport layer 6 can be formed on one side of the transparent conductive oxide layer 7 through vacuum deposition.
버퍼층은 계면 결함 및 수송 능력 향상을 위해서 형성된 층일 수 있으며, C60, PCBM 및 PC71BM 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The buffer layer may be a layer formed to prevent interfacial defects and improve transport capacity, and may include one or more types selected from C60, PCBM, and PC71BM.
또한, 버퍼층의 형성 방법으로는 도포법 및/또는 진공 증착법 등을 들 수 있으며, 도포법으로는 그라비아 도포법, 바 도포법, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥법 및 다이 코트법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 전자전달층(6) 일면에 진공 증착법을 통해 보호층을 형성시킬 수 있다.In addition, methods of forming the buffer layer include coating and/or vacuum deposition, and coating methods include gravure coating, bar coating, printing, spraying, spin coating, blade coating, dip and die coating methods. A coating method may be used, and preferably, a protective layer may be formed on one side of the electron transport layer 6 through a vacuum deposition method.
제2페로브스카이트 광흡수층(5)은 태양전지의 광흡수층에 적용되는 일반적인 페로브스카이트 소재를 포함할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다.The second perovskite light absorption layer 5 may include a general perovskite material applied to the light absorption layer of a solar cell, and as a preferred example, it includes a perovskite material represented by the following formula (1): can do.
[화학식 1][Formula 1]
ABX3 ABX 3
상기 화학식 1에 있어서, A는 폼아미디니움(Formamidinium), 메틸암모늄(Methylammonium), 세슘(Cesium), 루비듐(Rubidium), 칼륨(Potassium), 나트륨(Sodium), 리튬(Lithium), 구아니디늄(Guanidinum), 부틸암모늄(Butylammonium), 에틸암모늄(Ethylammonium) 또는 페네틸암모늄(Phenethylammonium)이고, B는 납(Lead), 주석(Tin), 저마늄(Germanium), 카드뮴(Cadmium), 아연(Zinc) 또는 망간(Magnesium)이며, X는 요오드화물(Iodide), 브롬화물(Bromide), 염화물(Chloride), 플루오린화물(Fluoride), 티오시아네이트(Thiocyanate), 시아네이트(Cyanate), 셀레노시아네이트(Selenocyanate), 포메이트(Formate) 또는 아세테이트(Acetate)이다.In Formula 1, A is Formamidinium, Methylammonium, Cesium, Rubidium, Potassium, Sodium, Lithium, Guanidinium ( Guanidinum, Butylammonium, Ethylammonium, or Phenethylammonium, and B is Lead, Tin, Germanium, Cadmium, and Zinc. Or manganese (Magnesium), and (Selenocyanate), Formate or Acetate.
그리고, 화학식 1의 바람직한 일구현예를 들면, FAPbIxBr3-x (0 ≤ x ≤ 3), MAPbIxBr3-x (0 ≤ x ≤ 3), Cs1-y-zMAyFAzPbIxBr3-x(0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1), CH3NH3PbX3(X= Cl, Br, I, BrI2, 또는 Br2I), CH3NH3SnX3(X= Cl, Br 또는 I), CH(=NH)NH3PbX3(X= Cl, Br, I, BrI2, 또는 Br2I) 또는 CH(=NH)NH3SnX3(X= Cl, Br 또는 I)일 수 있다.And, for example, a preferred embodiment of Formula 1, FAPbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3), MAPbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3), Cs 1-yz MA y FA z PbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1), CH 3 NH 3 PbX 3 (X=Cl, Br, I, BrI 2 , or Br 2 I), CH 3 NH 3 SnX 3 (X=Cl, Br or I), CH(=NH)NH 3 PbX 3 (X=Cl, Br, I, BrI 2 , or Br 2 I) or CH (=NH)NH 3 SnX 3 (X=Cl, Br or I).
한편, 제2페로브스카이트 광흡수층(5)은 동일한 페로브스카이트 물질로 구성된 단층이거나, 제1페로브스카이트 광흡수층(4)과 동일한 페로브스카이트 물질로 구성된 단층이거나, 또는 다른 페로브스카이트 물질로 구성된 층이 다수 적층된 다층 구조일 수도 있으며, 1종의 페로브스카이트 물질로 이루어진 광흡수층 내부에 기둥 형상, 판 형상, 침상, 와이어 형상, 막대 형성 등의 필라 형상을 가지는 상기 1종의 페로브스카이트 물질과 다른 이종의 페로브스카이트 물질을 포함할 수도 있다. Meanwhile, the second perovskite light absorption layer 5 is a single layer composed of the same perovskite material, a single layer composed of the same perovskite material as the first perovskite light absorption layer 4, or another layer. It may be a multilayer structure in which multiple layers made of perovskite material are stacked, and a pillar shape such as a pillar shape, plate shape, needle shape, wire shape, or rod formation is formed inside the light absorption layer made of one type of perovskite material. The branches may include a different type of perovskite material than the one type of perovskite material.
또한, 제2페로브스카이트 광흡수층(5)의 형성 방법으로는 도포법 및/또는 진공 증착법 등을 들 수 있으며, 도포법으로는 그라비아 도포법, 바 도포법, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코팅법, 딥법 및 다이 코트법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 전자전달층(6) 일면에 페로브스카이트 물질을 포함하는 용액을 스핀 코팅한 후, 열처리하여 제2페로브스카이트 광흡수층(5)을 형성시킬 수 있다.In addition, methods of forming the second perovskite light absorption layer 5 include coating and/or vacuum deposition, and examples of the coating methods include gravure coating, bar coating, printing, spraying, and spin. Coating methods, dip methods, and die coat methods may be used, and preferably, a solution containing a perovskite material is spin-coated on one surface of the electron transport layer 6, and then heat-treated to form a second perovskite light absorption layer. (5) can be formed.
다음으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제2단계는 제1하프셀(10)의 제1페로브스카이트 광흡수층(4)과 제2하프셀(20)의 제2페로브스카이트 광흡수층(5)이 맞닿도록 접합시킬 수 있다.Next, referring to FIG. 3, the second step of the manufacturing method of the tandem type perovskite solar cell module of the present invention is the first perovskite light absorption layer 4 of the first half cell 10 and the first perovskite solar cell module. The second perovskite light absorption layer 5 of the two half cells 20 can be bonded so that they come into contact with each other.
이 때, 접합은 80 ~ 120℃, 바람직하게는 85 ~ 110℃의 온도 및 1 ~ 100 MPa, 바람직하게는 2 ~ 20 MPa 의 압력 하에서 수행할 수 있다.At this time, bonding can be performed at a temperature of 80 to 120°C, preferably 85 to 110°C, and a pressure of 1 to 100 MPa, preferably 2 to 20 MPa.
또한, 다른 일예로서, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제2단계는 제1하프셀(10)의 제1페로브스카이트 광흡수층(4) 일면 또는 제2하프셀(20)의 제2페로브스카이트 광흡수층(5) 일면에 접착용액을 도포한 후, 제1하프셀(10)의 제1페로브스카이트 광흡수층(4)과 제2하프셀(20)의 제2페로브스카이트 광흡수층(5)이 맞닿도록 접합시킬 수 있다.In addition, as another example, the second step of the manufacturing method of the tandem type perovskite solar cell module of the present invention is one side or the second half of the first perovskite light absorption layer 4 of the first half cell 10. After applying the adhesive solution to one side of the second perovskite light absorption layer 5 of the cell 20, the first perovskite light absorption layer 4 and the second half cell of the first half cell 10 ( The second perovskite light absorption layer 5 of 20) can be bonded so that it contacts.
이 때, 접착용액은 페로브스카이트 광흡수층(4, 5)의 일부를 녹일 수 있는 성분이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 1-부탄올(1-butanol), 클로로포름(chloroform) 및 아세토니트릴(acetonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.At this time, the adhesive solution may be an ingredient that can dissolve part of the perovskite light absorption layer (4, 5), preferably isopropyl alcohol, 1-butanol, or chloroform. It may include one or more types selected from (chloroform) and acetonitrile.
다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제3단계는 제1기판(9) 상에 순차적으로 적층된 소스 전극(8), 투명 전도성 산화물층(7), 전자전달층(6), 제2페로브스카이트 광흡수층(5), 제1페로브스카이트 광흡수층(4), 정공전달층(3), 재결합층(2) 및 태양전지(1)를 식각하여, 제1기판(9) 상에 복수개의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀(30)을 형성시킬 수 있다. 이 때, 식각은 레이저 식각 방법으로 수행할 수 있다.Next, referring to Figure 4, the third step of the manufacturing method of the tandem perovskite solar cell module of the present invention is to sequentially stack the source electrode 8 on the first substrate 9 and the transparent conductive oxide. layer (7), electron transport layer (6), second perovskite light absorption layer (5), first perovskite light absorption layer (4), hole transport layer (3), recombination layer (2), and solar By etching the battery 1, a plurality of tandem type perovskite solar cells 30 can be formed on the first substrate 9. At this time, etching can be performed using a laser etching method.
다음으로, 도 5를 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제4단계는 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀 사이에 절연소재를 증착시켜 절연부(40)를 형성시킬 수 있다.Next, referring to Figure 5, the fourth step of the manufacturing method of the tandem perovskite solar cell module of the present invention is one tandem perovskite solar cell and an adjacent tandem perovskite solar cell. The insulating portion 40 can be formed by depositing an insulating material between cells.
이 때, 절연소재는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 마그네슘(MgO), 비스무스 셀레나이드(Bi2Se3), 비스무스 텔루라이드(Bi2Te3) 및 안티모니 텔루라이드(Sb2Te3) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.At this time, the insulating materials are aluminum oxide (Al 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), bismuth selenide (Bi 2 Se 3 ), bismuth telluride (Bi 2 Te 3 ), and It may include one or more types selected from antimony telluride (Sb 2 Te 3 ).
다음으로, 도 6을 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제5단계는 제4단계에서 형성된 절연부(40)의 수직 방향으로 절연부(40)의 일부를 식각하여 제1식각홈(50)을 형성시킬 수 있다. 이 때, 식각은 레이저 방법으로 수행할 수 있다.Next, referring to FIG. 6, the fifth step of the manufacturing method of the tandem type perovskite solar cell module of the present invention is to form a portion of the insulating portion 40 in the vertical direction of the insulating portion 40 formed in the fourth step. The first etch groove 50 can be formed by etching. At this time, etching can be performed using a laser method.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제6단계는 태양전지(60)의 일면과 제1식각홈(50)에 드레인 전극(60)을 증착시킬 수 있다.Next, referring to FIG. 7, the sixth step of the manufacturing method of the tandem-type perovskite solar cell module of the present invention is to apply a drain electrode 60 to one side of the solar cell 60 and the first etch groove 50. can be deposited.
드레인 전극(drain electrode)은 전도성 금속, 전도성 금속의 합금, 금속산화물 및 전도성 고분자 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 소재로 제조할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, ITO(Induim Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ATO (Sb2O3 doped Tin Oxide), GTO(Gallium doped Tin Oxide), ZTO(tin doped zinc oxide), ZTO:Ga(gallium doped ZTO), IGZO(Indium gallium zinc oxide, IZO(Indium doped zinc oxide) 및/또는 AZO(Aluminum doped zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 또한 증착은 스퍼터 증착 방법으로 수행할 수 있다.The drain electrode can be manufactured from a material containing one or more types selected from conductive metals, alloys of conductive metals, metal oxides, and conductive polymers. Preferred examples include Induim Tin Oxide (ITO) and Fluorine (FTO). doped Tin Oxide), ATO (Sb 2 O 3 doped Tin Oxide), GTO (Gallium doped Tin Oxide), ZTO (tin doped zinc oxide), ZTO:Ga(gallium doped ZTO), IGZO(Indium gallium zinc oxide, IZO( It may include Indium doped zinc oxide) and/or Aluminum doped zinc oxide (AZO), etc. Additionally, deposition may be performed using a sputter deposition method.
다음으로, 도 8을 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제7단계는 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극(60)과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극(60)이 맞닿지 않도록 식각하여 제2식각홈(70)을 형성할 수 있다. 달리 말하면, 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀 사이에 형성된 드레인 전극(60)의 일부를 수직 방향으로 식각하여 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극(60)과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극(60)이 맞닿지 않도록 하는 것이다.Next, referring to FIG. 8, the seventh step of the manufacturing method of the tandem perovskite solar cell module of the present invention is the tandem electrode 60 adjacent to the drain electrode 60 formed in one tandem perovskite solar cell cell. The second etch groove 70 can be formed by etching so that the drain electrode 60 formed in the type perovskite solar cell does not contact the drain electrode 60. In other words, a portion of the drain electrode 60 formed between one tandem perovskite solar cell and an adjacent tandem perovskite solar cell is etched in the vertical direction to produce one tandem perovskite solar cell. This is to prevent the drain electrode 60 formed in the battery cell from touching the drain electrode 60 formed in the adjacent tandem perovskite solar cell cell.
마지막으로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법의 제8단계는 드레인 전극(60)의 일면과 제2식각홈(70)에 봉지소재를 접합하여 봉지부(80)를 형성시키고, 봉지부(80) 일면에 제2기판(90)을 적층시킨 후, 상기 봉지부(80)를 경화시켜 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.Lastly, referring to FIG. 9, the eighth step of the manufacturing method of the tandem-type perovskite solar cell module of the present invention is to bond an encapsulating material to one surface of the drain electrode 60 and the second etch groove 70. A tandem type perovskite solar cell module can be manufactured by forming an encapsulation portion 80, stacking the second substrate 90 on one side of the encapsulation portion 80, and then curing the encapsulation portion 80. .
봉지부(80)은 에틸렌 비닐 에세테이트 코폴리머(ethylene vinyl acetate copolymer)(EVA), 폴리올레핀(polyolefin)(POE) 폴리우레탄(polyurethane)(PU), cycloaliphatic epoxy resin, parylene C, epoxy urethane acrylate, polyester acrylate, urethane acrylate, silicone acrylat 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한 라미네이트 방법으로 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제조할 수 있으며, 접합, 적층 및/또는 경화는 자외선과 열을 이용할 수 있다. 경화는 70 ~ 200℃의 열, UV 또는 10kPa ~ 10MPa의 압력 하에서 수행할 수 있다.The encapsulation portion 80 is made of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polyolefin (POE), polyurethane (PU), cycloaliphatic epoxy resin, parylene C, epoxy urethane acrylate, polyester. It may include one or more types selected from acrylate, urethane acrylate, and silicone acrylat. Additionally, tandem perovskite solar cell modules can be manufactured using a laminate method, and ultraviolet rays and heat can be used for bonding, stacking, and/or curing. Curing can be performed under heat at 70 to 200°C, UV or pressure at 10 kPa to 10 MPa.
또한, 제2기판(90)은 유리기판, 쿼츠기판 등의 투명한 기판일 수 있다.Additionally, the second substrate 90 may be a transparent substrate such as a glass substrate or quartz substrate.
한편, 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈은 앞서 설명한 본 발명의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.Meanwhile, the tandem-type perovskite solar cell module of the present invention may be manufactured by the method of manufacturing the tandem-type perovskite solar cell module of the present invention described above.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention, and should be interpreted to aid understanding of the present invention.
실시예 1 : 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조Example 1: Preparation of tandem perovskite solar cell module
1) 제1하프셀의 제조1) Manufacturing of the first half cell
(1) 태양전지로서 n 또는 p형 불순물이 도핑된 실리콘 태양전지(두께 : 160 ~ 200㎛)를 준비하고, 불산 처리하여 SiOx 산화막을 제거한 다음 초순수를 이용하여 잔여 불산을 제거하였으며, 산화막이 제거된 실리콘 태양전지 일면에 스퍼터링 공정(공정 조건 : 공정온도 95~98℃ RF power 200 ~ 250W, 공정압력 2.2 ~ 2.4 mTorr , 아르곤 유량 25 ~ 30 sccm)을 통하여 20nm 두께의 재결합층(ITO)을 형성시켰다. (1) As a solar cell, a silicon solar cell (thickness: 160 ~ 200㎛) doped with n- or p-type impurities was prepared, treated with hydrofluoric acid to remove the SiOx oxide film, and then the remaining hydrofluoric acid was removed using ultrapure water, and the oxide film was removed. A 20nm thick recombination layer (ITO) is formed on one side of the silicon solar cell through a sputtering process (process conditions: process temperature 95~98℃, RF power 200~250W, process pressure 2.2~2.4 mTorr, argon flow rate 25~30 sccm). I ordered it.
(2) 다음으로, 재결합층 일면에 스퍼터 진공증착법을 통해 20nm 두께의 정공전달층(NiOx)을 형성시켰다.(2) Next, a 20 nm thick hole transport layer (NiOx) was formed on one side of the recombination layer through sputter vacuum deposition.
(3) 다음으로, 정공전달층 일면에 페로브스카이트 물질을 다이메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF) 및 디메틸프로필렌유레아(N,N'-Dimethylpropyleneurea, DMPU)을 포함하는 혼합 용액에 용해시켜 제조한 전구체 용액을 블레이드 코팅한 후, 150℃에서 10분동안 열처리하고, 다시 130℃에서 20분간 열처리하여 300nm 두께의 페로브스카이트 결정구조를 가지는 제1페로브스카이트 광흡수층(Cs1-y-zMAyFAzPbIxBr3-x(0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1))을 형성시켜 제1하프셀을 제조하였다.(3) Next, a perovskite material was prepared on one side of the hole transport layer by dissolving it in a mixed solution containing dimethylformamide (DMF) and dimethylpropyleneurea (DMPU). After coating the blade with the precursor solution, heat treatment was performed at 150°C for 10 minutes, and then again at 130°C for 20 minutes to form a first perovskite light absorption layer (Cs 1-yz MA) with a 300nm thick perovskite crystal structure. The first half-cell was prepared by forming y FA z PbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1)).
2) 제1하프셀의 제조2) Manufacturing of the first half cell
(1) 2 ~ 3mm 두께의 유리 기판을 준비하고, 유리 기판의 일면에 은(Ag)을 패터닝(1Х10-7 torr의 압력에서 증착)하여 1800nm 두께의 소스 전극을 형성시켰다.(1) A glass substrate with a thickness of 2 to 3 mm was prepared, and silver (Ag) was patterned (deposited at a pressure of 1Х10 -7 torr) on one side of the glass substrate to form a source electrode with a thickness of 1800 nm.
(2) 다음으로, 소스 전극 일면에 스퍼터링 공정(공정 조건 : 공정온도 95~98℃, RF power 200 ~ 250W, 공정압력 2.2 ~ 2.4 mTorr, 아르곤 유량 25 ~ 30 sccm)을 통하여 75nm 두께의 투명 전도성 산화물층(ITO)을 형성시켰다. (2) Next, a 75nm thick transparent conductive layer is applied to one side of the source electrode through a sputtering process (process conditions: process temperature 95~98℃, RF power 200~250W, process pressure 2.2~2.4 mTorr, argon flow rate 25~30 sccm). An oxide layer (ITO) was formed.
(3) 다음으로, 투명 전도성 산화물층 일면에 SnO2 나노 콜로이달 용액을 스핀코팅하여 20nm 두께의 전자전달층(SnO2)을 형성시켰다.(3) Next, a 20 nm thick electron transport layer (SnO 2 ) was formed by spin coating a SnO 2 nano colloidal solution on one side of the transparent conductive oxide layer.
(4) 다음으로, 전자전달층 일면에 페로브스카이트 물질을 다이메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF) 및 디메틸프로필렌유레아(N,N'-Dimethylpropyleneurea, DMPU)을 포함하는 혼합 용액에 용해시켜 제조한 전구체 용액을 블레이드 코팅한 후, 150℃에서 10분동안 열처리하고, 다시 130℃에서 20분간 열처리하여 300nm 두께의 페로브스카이트 결정구조를 가지는 제2페로브스카이트 광흡수층(Cs1-y-zMAyFAzPbIxBr3-x(0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1))을 형성시켜 제2하프셀을 제조하였다.(4) Next, a perovskite material was prepared on one side of the electron transport layer by dissolving it in a mixed solution containing dimethylformamide (DMF) and dimethylpropyleneurea (DMPU). After coating the blade with the precursor solution, heat treatment was performed at 150°C for 10 minutes and then again at 130°C for 20 minutes to form a second perovskite light absorption layer (Cs 1-yz MA) with a 300nm thick perovskite crystal structure. A second half-cell was prepared by forming y FA z PbI x Br 3-x (0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y + z ≤ 1)).
3) 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조3) Manufacturing of tandem perovskite solar cell module
(1) 100℃의 온도 및 5MPa의 압력 하에서 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층과 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층이 맞닿도록 접합시킨 후, 제1기판 상에 순차적으로 적층된 소스 전극, 투명 전도성 산화물층, 전자전달층, 제2페로브스카이트 광흡수층, 제1페로브스카이트 광흡수층, 정공전달층, 재결합층 및 태양전지를 레이저 식각하여, 제1기판 상에 복수개의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀을 형성시켰다.(1) After bonding the first perovskite light absorption layer of the first half cell and the second perovskite light absorption layer of the second half cell into contact under a temperature of 100°C and a pressure of 5 MPa, they are placed on the first substrate. The source electrode, transparent conductive oxide layer, electron transport layer, second perovskite light absorption layer, first perovskite light absorption layer, hole transport layer, recombination layer, and solar cell sequentially stacked are laser etched, A plurality of tandem perovskite solar cells were formed on one substrate.
(2) 다음으로, 제1기판 상에 형성된 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀 사이에 산화 알루미늄(Al2O3)을 증착(증착 조건 : ALD)시켜 절연부를 형성시켰다.(2) Next, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is deposited between one tandem perovskite solar cell formed on the first substrate and an adjacent tandem perovskite solar cell cell (deposition conditions: ALD) was used to form an insulating part.
(3) 다음으로, 형성된 절연부의 수직 방향으로 절연부의 일부를 레이저 식각 하여 제1식각홈을 형성시켰다.(3) Next, a part of the insulating part was laser etched in the vertical direction of the formed insulating part to form a first etching groove.
(4) 다음으로, 태양전지의 일면과 제1식각홈에 드레인 전극을 12㎛ 두께로 증착(1x10-7 torr 압력에서 증착)시켜 제1식각홈은 메우고, 태양전지의 일면에 드레인 전극을 형성시켰다.(4) Next, a drain electrode is deposited to a thickness of 12㎛ (deposited at 1x10 -7 torr pressure) on one side of the solar cell and the first etch groove to fill the first etch groove and form a drain electrode on one side of the solar cell. I ordered it.
(5) 다음으로, 하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀 사이에 형성된 드레인 전극의 일부를 수직 방향으로 식각하여 제2식각홈을 형성시켰다.(5) Next, a portion of the drain electrode formed between one tandem perovskite solar cell and an adjacent tandem perovskite solar cell was etched in the vertical direction to form a second etch groove.
(6) 다음으로, 드레인 전극의 일면과 제2식각홈을 메우도록 폴리올레핀(POE) 필름을 접합하여 봉지부를 형성시키고, 상기 POE 필름 일면에 유리 기판(두께 : 3mm)을 적층시킨 후, 라미네이션 방법(라미네이션 조건 : 100 kPa, 120 ~ 200℃, 5 ~ 20분)으로 봉지부를 경화시켜 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제조하였다.(6) Next, a polyolefin (POE) film is bonded to one side of the drain electrode to fill the second etch groove to form an encapsulation portion, and a glass substrate (thickness: 3 mm) is laminated on one side of the POE film, followed by a lamination method. A tandem type perovskite solar cell module was manufactured by curing the encapsulation using (lamination conditions: 100 kPa, 120 to 200°C, 5 to 20 minutes).
이와 같은 방법으로 제조된 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈은 페로브스카이트 광흡수층의 손상 및 수광 면적에 의한 손실이 최소화됨을 확인할 수 있었다.It was confirmed that the tandem perovskite solar cell module manufactured in this way minimized damage to the perovskite light absorption layer and loss due to the light receiving area.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 전술한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, specific embodiments are shown and described. However, it is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make various changes without departing from the gist of the technical idea of the invention as set forth in the claims below. .
Claims (12)
상기 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층과 상기 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층이 맞닿도록 접합시키는 제2단계;
상기 제1기판 상에 순차적으로 적층된 소스 전극, 투명 전도성 산화물층, 전자전달층, 제2페로브스카이트 광흡수층, 제1페로브스카이트 광흡수층, 정공전달층, 재결합층 및 태양전지를 식각하여, 제1기판 상에 복수개의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀을 형성하는 제3단계;
하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀 사이에 절연소재를 증착시켜 절연부를 형성하는 제4단계;
상기 절연부의 수직 방향으로 절연부의 일부를 식각하여 제1식각홈을 형성하는 제5단계;
상기 태양전지의 일면과 제1식각홈에 드레인 전극을 증착시키는 제6단계;
하나의 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극과 인접한 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 셀에 형성된 드레인 전극이 맞닿지 않도록 식각하여 제2식각홈을 형성하는 제7단계; 및
상기 드레인 전극의 일면과 제2식각홈에 봉지소재를 접합하여 봉지부를 형성시키고, 상기 봉지부 일면에 제2기판을 적층시킨 후, 상기 봉지부를 경화시켜 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제조하는 제8단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
A first half-cell and a first substrate in which a solar cell, a recombination layer, a hole transport layer, and a first perovskite light absorption layer are sequentially stacked, a source electrode, a transparent conductive oxide layer, an electron transport layer, and a second perovskite. A first step of preparing second half cells in which light absorption layers are sequentially stacked;
A second step of bonding the first perovskite light absorption layer of the first half cell and the second perovskite light absorption layer of the second half cell to come into contact with each other;
A source electrode, a transparent conductive oxide layer, an electron transport layer, a second perovskite light absorption layer, a first perovskite light absorption layer, a hole transport layer, a recombination layer, and a solar cell are sequentially stacked on the first substrate. A third step of etching to form a plurality of tandem perovskite solar cells on the first substrate;
A fourth step of forming an insulating portion by depositing an insulating material between one tandem perovskite solar cell and an adjacent tandem perovskite solar cell;
A fifth step of forming a first etch groove by etching a portion of the insulating part in a vertical direction of the insulating part;
A sixth step of depositing a drain electrode on one side of the solar cell and the first etch groove;
A seventh step of forming a second etch groove by etching so that the drain electrode formed in one tandem perovskite solar cell cell does not contact the drain electrode formed in the adjacent tandem perovskite solar cell cell; and
A tandem perovskite solar cell module is manufactured by bonding an encapsulation material to one side of the drain electrode and the second etch groove to form an encapsulation portion, stacking a second substrate on one side of the encapsulation portion, and then curing the encapsulation portion. Step 8:
A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module comprising a.
상기 제1하프셀에 포함된 태양전지는 다결정 실리콘 태양전지, 결정질 실리콘 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 갈륨비소(GaAs) 태양전지, 텔루르화카드뮴(CdTe) 태양전지, CIGS(CuInGaSe) 태양전지, CZTS(Cu2ZnSnS4) 태양전지, 유기 태양전지, 연료감응 태양전지 또는 3-5족 화합물 태양전지인 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The solar cells included in the first half cell are polycrystalline silicon solar cells, crystalline silicon solar cells, perovskite solar cells, gallium arsenide (GaAs) solar cells, cadmium telluride (CdTe) solar cells, and CIGS (CuInGaSe) solar cells. A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that it is a battery, a CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) solar cell, an organic solar cell, a fuel-sensitive solar cell, or a group 3-5 compound solar cell.
상기 제2단계의 접합은 80 ~ 120℃의 온도 및 1 ~ 100 MPa의 압력 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that the second step bonding is performed at a temperature of 80 to 120 ° C. and a pressure of 1 to 100 MPa.
상기 제2단계는 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층 일면 또는 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층 일면에 접착용액을 도포한 후, 제1하프셀의 제1페로브스카이트 광흡수층과 제2하프셀의 제2페로브스카이트 광흡수층이 맞닿도록 접합시키는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
In the second step, the adhesive solution is applied to one side of the first perovskite light-absorbing layer of the first half-cell or to one side of the second perovskite light-absorbing layer of the second half-cell, and then applied to the first layer of the first half-cell. A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that the low-level perovskite light-absorbing layer is bonded to the second perovskite light-absorbing layer of the second half cell.
상기 접착용액은 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 1-부탄올(1-butanol), 클로로포름(chloroform) 및 아세토니트릴(acetonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 4,
The adhesive solution is a tandem perovskite solar cell, characterized in that it contains at least one selected from isopropyl alcohol, 1-butanol, chloroform, and acetonitrile. Manufacturing method of battery module.
상기 절연소재는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 마그네슘(MgO), 비스무스 셀레나이드(Bi2Se3), 비스무스 텔루라이드(Bi2Te3) 및 안티모니 텔루라이드(Sb2Te3) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The insulating materials include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), bismuth selenide (Bi 2 Se 3 ), bismuth telluride (Bi 2 Te 3 ), and antimony. A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, comprising at least one selected from telluride (Sb 2 Te 3 ).
상기 제8단계의 경화는 70 ~ 200℃의 열, UV 또는 10kPa ~ 10MPa의 압력 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The curing in the eighth step is a method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that performed under heat of 70 to 200°C, UV or pressure of 10 kPa to 10 MPa.
상기 제1단계에서 준비한 제1하프셀은
태양전지의 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층을 형성시키는 제1-1단계;
상기 재결합층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 정공전달층을 형성시키는 제1-2단계; 및
상기 정공전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제1페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-3단계;
를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The first half-cell prepared in the first step is
Step 1-1 of forming a recombination layer on one side of the solar cell through a sputtering process;
Step 1-2 of forming a hole transport layer on one surface of the recombination layer through a coating method or a vacuum deposition method; and
Steps 1-3 of forming a first perovskite light absorption layer on one surface of the hole transport layer through a coating method or vacuum deposition method;
A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that it is manufactured including.
상기 제1단계에서 준비한 제1하프셀은 정공전달층과 제1페로브스카이트 광흡수층 사이에 보호층을 더 포함하고,
상기 제1단계에서 준비한 제1하프셀은
태양전지의 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 재결합층을 형성시키는 제1-1단계;
상기 재결합층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 정공전달층을 형성시키는 제1-2단계;
상기 정공전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 보호층을 형성시키는 제1-3단계; 및
상기 보호층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제1페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-4단계;
를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The first half-cell prepared in the first step further includes a protective layer between the hole transport layer and the first perovskite light absorption layer,
The first half-cell prepared in the first step is
Step 1-1 of forming a recombination layer on one side of the solar cell through a sputtering process;
Step 1-2 of forming a hole transport layer on one surface of the recombination layer through a coating method or a vacuum deposition method;
Steps 1-3 of forming a protective layer on one surface of the hole transport layer through coating or vacuum deposition; and
Steps 1-4 of forming a first perovskite light absorption layer on one surface of the protective layer through a coating method or vacuum deposition method;
A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that it is manufactured including.
상기 제1단계에서 준비한 제2하프셀은
제1기판 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 소스 전극을 형성시키는 제1-1단계;
상기 소스 전극 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 투명 전도성 산화물층을 형성시키는 제1-2단계;
상기 투명 전도성 산화물층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 전자전달층을 형성시키는 제1-3단계; 및
상기 전자전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제2페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-4단계;
를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The second half cell prepared in the first step is
Step 1-1 of forming a source electrode by patterning a metal material on one side of the first substrate;
Step 1-2 of forming a transparent conductive oxide layer on one surface of the source electrode through a sputtering process;
Steps 1-3 of forming an electron transport layer on one surface of the transparent conductive oxide layer through coating or vacuum deposition; and
Steps 1-4 of forming a second perovskite light absorption layer on one surface of the electron transport layer through a coating method or vacuum deposition method;
A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that it is manufactured including.
상기 제1단계에서 준비한 제2하프셀은 전자전달층과 제2페로브스카이트 광흡수층 사이에 버퍼층을 더 포함하고,
상기 제1단계에서 준비한 제2하프셀은
제1기판 일면에 금속물질을 패터닝(patterning)하여 소스 전극을 형성시키는 제1-1단계;
상기 소스 전극 일면에 스퍼터링 공정을 통하여 투명 전도성 산화물층을 형성시키는 제1-2단계;
상기 투명 전도성 산화물층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 전자전달층을 형성시키는 제1-3단계;
상기 전자전달층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 버퍼층을 형성시키는 제1-4단계; 및
상기 버퍼층 일면에 도포법 또는 진공 증착법을 통해 제2페로브스카이트 광흡수층을 형성시키는 제1-5단계;
를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
According to paragraph 1,
The second half-cell prepared in the first step further includes a buffer layer between the electron transport layer and the second perovskite light absorption layer,
The second half cell prepared in the first step is
Step 1-1 of forming a source electrode by patterning a metal material on one side of the first substrate;
Step 1-2 of forming a transparent conductive oxide layer on one surface of the source electrode through a sputtering process;
Steps 1-3 of forming an electron transport layer on one surface of the transparent conductive oxide layer through coating or vacuum deposition;
Steps 1-4 of forming a buffer layer on one surface of the electron transport layer through coating or vacuum deposition; and
Steps 1-5 of forming a second perovskite light absorption layer on one surface of the buffer layer through a coating method or vacuum deposition method;
A method of manufacturing a tandem perovskite solar cell module, characterized in that it is manufactured including.
상기 제1페로브스카이트 광흡수층 및 제2페로브스카이트 광흡수층은 각각 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤형 페로브스카이트 태양전지 모듈의 제조방법.
[화학식 1]
ABX3
상기 화학식 1에 있어서, A는 폼아미디니움(Formamidinium), 메틸암모늄(Methylammonium), 세슘(Cesium), 루비듐(Rubidium), 칼륨(Potassium), 나트륨(Sodium), 리튬(Lithium), 구아니디늄(Guanidinum), 부틸암모늄(Butylammonium), 에틸암모늄(Ethylammonium) 또는 페네틸암모늄(Phenethylammonium)이고, B는 납(Lead), 주석(Tin), 저마늄(Germanium), 카드뮴(Cadmium), 아연(Zinc) 또는 망간(Magnesium)이며, X는 요오드화물(Iodide), 브롬화물(Bromide), 염화물(Chloride), 플루오린화물(Fluoride), 티오시아네이트(Thiocyanate), 시아네이트(Cyanate), 셀레노시아네이트(Selenocyanate), 포메이트(Formate) 또는 아세테이트(Acetate)이다.
According to paragraph 1,
A method of manufacturing a tandem-type perovskite solar cell module, wherein the first perovskite light absorption layer and the second perovskite light absorption layer each include a perovskite material represented by the following formula (1): .
[Formula 1]
ABX 3
In Formula 1, A is Formamidinium, Methylammonium, Cesium, Rubidium, Potassium, Sodium, Lithium, Guanidinium ( Guanidinum, Butylammonium, Ethylammonium, or Phenethylammonium, and B is Lead, Tin, Germanium, Cadmium, and Zinc. Or manganese (Magnesium), and (Selenocyanate), Formate or Acetate.
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