KR20170114620A - Compound having Double Perovskite Structure and Solar Cell using Thereof - Google Patents

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KR20170114620A
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장승훈
서장원
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Abstract

본 발명은 납을 함유하지 않는 무연 페로브스카이트계 화합물이며, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은 직접 천이 밴드갭(direct band gap)을 가지며, 화학식 1을 만족한다.
(화학식 1)
A2(MIMIII)X6
화학식 1에서, A는 1가의 양이온으로, A는 알칼리 이온, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, MI은 1가의 금속 이온이고, MIII는 3가의 금속 이온이며, X는 할로겐 이온이다.
The present invention relates to a lead-free perovskite compound which does not contain lead, and the perovskite compound according to the present invention has a direct band gap and satisfies the formula (1).
(Formula 1)
A 2 (M I M III ) X 6
Wherein A is a monovalent cation, A is at least one selected from an alkali ion, an organic ammonium ion and an amidinium group ion, M 1 is a monovalent metal ion, M III is a trivalent metal Ion, and X is a halogen ion.

Description

페로브스카이트 화합물 및 이를 함유하는 태양전지{Compound having Double Perovskite Structure and Solar Cell using Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a perovskite compound and a solar cell containing the perovskite compound.

본 발명은 페로브스카이트 구조를 갖는 화합물 및 이를 함유하는 태양전지에 관한 것으로, 상세하게, 종래의 납 기반 유기-무기 페로브스카이트 화합물을 효과적으로 대체할 수 있는 무연 이중 페로브스카이트 화합물에 관한 것이다. The present invention relates to a compound having a perovskite structure and a solar cell containing the same, and more particularly, to a lead-free double perovskite compound capable of effectively replacing a conventional lead-based organic-inorganic perovskite compound .

오가노메탈 할라이드 페로브스카이트 화합물(Organometal halide perovskite compound)로도 지칭되는 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물은 유기 양이온(A), 금속 양이온(M) 및 할로겐 음이온(X)으로 이루어지며, 페로브스카이트 구조를 갖는 물질이다. 이러한 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물은 소재 가격이 매우 낮고, 저온 공정이나 저가의 용액 공정이 가능하여 상업성이 우수하며, 발광소자, 메모리소자, 센서, 광발전소자등 다양한 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다.An organic / organic hybrid perovskite compound, also referred to as an organometallic halide perovskite compound, is composed of an organic cation (A), a metal cation (M) and a halogen anion (X) It is a material with a robust structure. These organic / organic hybrid perovskite compounds have very low material cost, are capable of low-temperature process and low-cost solution process, are excellent in commerciality, and have been actively studied in various fields such as light emitting devices, memory devices, sensors and photovoltaic devices .

상술한 바와 같이, 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물은 자기-조립(self-assembling)하여 결정화되는 특징으로 저온 용액 공정이 가능한 장점이 있지만, 빠른 결정화 및 자기-조립 특성을 제어하는 것이 어려워 실제 치밀하고 편평한 표면을 갖는 박막을 제조하는데 어려움이 있다. As described above, the organic / organic hybrid perovskite compound is self-assembled and crystallized. However, since it is difficult to control the crystallization and self-assembly characteristics at a low temperature, It is difficult to produce a thin film having a dense and flat surface.

본 출원인은 대한민국 공개특허 제2014-0035284호를 통해, 현저하게 높은 발전효율을 갖는 신규한 구조의 태양전지를 제안한 바 있으며, 용액 도포법을 이용하여 편평한 표면을 갖는 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물 막의 제조방법 또한 제안한 바 있다. The present applicant has proposed a novel solar cell having a remarkably high power generation efficiency through Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0035284. The present applicant has proposed a novel solar cell using a solution coating method using an organic / organic hybrid perovskite A method for producing a compound film has also been proposed.

그러나, 현재까지 최대 효율을 나타내는 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 화합물은 중금속인 Pb 기반인 한계가 있다. Pb는 인체 조혈과 신경계, 특히는 유아의 신장 및 기타 기관에 악영향을 미치며, 미국보건재단(National Sanitation Foundation, NSF), 유럽의 유해물질 제한 지침(Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS)등 세계 각 국에서는 Pb로 인한 오염과 피해에 주목하며, Pb 사용에 대해 제한을 두고 있다. 이에, 페로브스카이트 화합물 기반 소자가 상업화되기 위해서는 광전 효율이 우수한 무연 페로브스카이트 화합물의 개발이 선행되어야 하는 것이 현실이다. However, the organic / organic hybrid perovskite compounds exhibiting the maximum efficiency to date have a limit of Pb-based heavy metal. Pb has adverse effects on human hematopoiesis and the nervous system, especially kidneys and other organs in infants. It is also known as the National Sanitation Foundation (NSF) and the Restriction of Hazardous Substances Directive (RoHS) , Attention is paid to pollution and damage caused by Pb, and there is a limitation on the use of Pb. Therefore, in order to commercialize a perovskite compound-based device, it is a reality that a lead-free perovskite compound having excellent photoelectric efficiency must be developed.

대한민국 공개특허 제2014-0035284호Korean Patent Publication No. 2014-0035284

본 발명의 목적은 납을 함유하지 않는 무연 페로브스카이트계 화합물을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 납을 함유하지 않으면서도 태양광을 효과적으로 흡수하고, 우수한 광전 특성을 갖는 무연 페로브스카이트계 화합물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a lead-free perovskite-based compound which does not contain lead. Another object of the present invention is to provide a lead-free perovskite compound which absorbs sunlight efficiently without containing lead and has excellent photoelectric properties.

본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은 직접 천이 밴드갭(direct band gap)을 가지며, 화학식 1을 만족하고, 납을 함유하지 않는 특징이 있다.The perovskite compound according to the present invention has a direct band gap, satisfies the formula (1), and is free from lead.

(화학식 1)(Formula 1)

A2(MIMIII)X6 A 2 (M I M III ) X 6

화학식 1에서, A는 1가의 양이온으로, A는 알칼리 이온, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, MI은 1가의 금속 이온이고, MIII는 3가의 금속 이온이며, X는 할로겐 이온이다.Wherein A is a monovalent cation, A is at least one selected from an alkali ion, an organic ammonium ion and an amidinium group ion, M 1 is a monovalent metal ion, M III is a trivalent metal Ion, and X is a halogen ion.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은 이중 페로브스카이트(Double Perovskite) 구조를 갖는 특징이 있다.The perovskite compound according to an embodiment of the present invention is characterized by having a double perovskite structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물에 있어, MI은 In+이거나, MIII는 In3+ 또는 Ga3+일 수 있다.In the perovskite compound according to an embodiment of the present invention, M I may be In + or M III may be In 3+ or Ga 3+ .

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물에 있어, MI-MIII 쌍은 하기 i) 내지 v)에서 선택될 수 있다.In a perovskite based compound according to one embodiment of the present invention, the M I -M III pair may be selected from i) to v) below.

i)In1+-Sb3+ i) In 1+ -Sb 3+

ii)In1+-Bi3+ ii) In 1+ -Bi 3+

iII)Cu1+-In3+ iii) Cu 1+ -In 3+

iv)Ag1+-In3+ iv) Ag 1+ -In 3+

v)Ag1+-Ga3+ v) Ag 1+ -Ga 3+

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은 밴드갭 에너지가 1 내지 2.5 eV일 수 있다.The perovskite compound according to an embodiment of the present invention may have a band gap energy of 1 to 2.5 eV.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물에 있어, X는 I-, Br- 및 Cl-에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다.In the perovskite compound according to an embodiment of the present invention, X may be selected from one or more of I - , Br - and Cl - .

본 발명은 상술한 페로브스카이트계 화합물을 광흡수체로 함유하는 태양전지를 포함한다.The present invention includes a solar cell containing the above-mentioned perovskite compound as a light absorber.

본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은 납을 함유하지 않는 무연 페로브스카이트계 화합물임에 따라, 인체 및 환경에 무해한 장점이 있다. 나아가, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은 직접 천이형 밴드 갭을 가지며, 태양광 흡수에 적합한 밴드 갭을 가지면서도, 전자 유효질량 및 정공 유효질량이 현저하게 낮아, 종래의 납 기반 페로브스카이트 화합물과 동등 내지 우수한 광전 특성을 가질 수 있으며, 종래의 납 기반 페로브스카이트 화합물을 실질적으로 대체할 수 있다.Since the perovskite compound according to the present invention is a lead-free perovskite compound that does not contain lead, it has an advantage of being harmless to the human body and the environment. Furthermore, the perovskite-based compound according to the present invention has a direct transition band gap, has a band gap suitable for solar absorption, has an electron effective mass and a hole effective mass remarkably low, And can have substantially the same photoelectric characteristics as those of the conventional lead-based perovskite compound and can substantially replace the conventional lead-based perovskite compound.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물의 에너지 밴드 구조이며,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물의 에너지 밴드 구조이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물의 에너지 밴드 구조이며,
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물의 에너지 밴드 구조이며,
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물의 에너지 밴드 구조이다.
1 is an energy band structure of a perovskite compound according to an embodiment of the present invention,
2 is an energy band structure of a perovskite compound according to another embodiment of the present invention,
3 is an energy band structure of a perovskite compound according to another embodiment of the present invention,
4 is an energy band structure of a perovskite compound according to another embodiment of the present invention,
5 is an energy band structure of a perovskite compound according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 페로브스카이트계 화합물을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the perovskite compound of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

직접 천이 밴드갭(direct band gap)은, 반도체 물질이 직접 천이형 에너지 밴드 구조(direct transition energy band structure)를 가짐을 의미한다. 상세하게, 전자가 가전자대에서 전도대로 천이할 때, 운동량의 변화에 따라서 직접 천이(direct transition)와 간접 천이(indirect transition)로 분류된다. 직접 천이의 경우, 전자 운동량의 변화가 필요 없기 때문에 전자 천이의 효율이 간접 천이의 경우보다 크다. 이에 따라, 직접 천이 밴드갭의 반도체들은 보다 효과적으로 광을 흡수하고 방출할 수 있다. 실질적인 일 예로, 현재까지 최대 효율을 나타내는 페로브스카이트 화합물인 CH3NH3PbX3(X는 할로겐 이온) 또한 직접 천이 밴드갭을 갖는 물질이다.The direct band gap means that the semiconductor material has a direct transition energy band structure. Specifically, when an electron transitions from a valence band to a conduction band, it is classified as a direct transition and an indirect transition according to the change in the momentum. In the case of a direct transition, the electron transition efficiency is greater than that of the indirect transition because there is no need to change the electron momentum. As a result, semiconductors with a direct transition bandgap can more effectively absorb and emit light. As a practical example, a perovskite compound CH 3 NH 3 PbX 3 (X is a halogen ion) exhibiting maximum efficiency up to now is also a material having a direct transition band gap.

APbX3(A=1가의 유기 양이온, X=할로겐 이온)로 대표되는 납 기반 페로브스카이트 화합물의 우수한 광전 특성은, 태양광 흡수에 적합한 밴드갭 에너지(Eg, eV) 및 직접 천이 밴드갭의 구조에 기인한 것이다.The excellent photoelectric characteristics of the lead-based perovskite compound typified by APbX 3 (organic cation having A = 1 valence and X = halogen ion) are excellent because of the band gap energy (Eg, eV) suitable for solar absorption and the direct transition band gap Structure.

따라서, 납 기반 페로브스카이트 화합물을 실질적으로 대체하기 위해서는, 무연 페로브스카이트 화합물이 태양광 흡수에 적합한 에너지 밴드갭 및 직접 천이 밴드갭의 구조를 가져야 한다.Therefore, in order to substantially replace the lead-based perovskite compound, the lead-free perovskite compound should have an energy bandgap suitable for solar absorption and a structure of a direct transition bandgap.

본 출원인은 납 기반 페로브스카이트 화합물을 실질적이며 즉각적으로 대체할 수 있는 무연 페로브스카이트 화합물에 대해 장기간 심도깊은 연구를 수행한 결과, 2가의 금속 이온을 1가의 금속 이온과 3가의 금속 이온으로 대체함과 동시에, 특정 조성을 만족하는 경우, Pb를 함유하지 않는 무연 화합물이면서도, 직접 천이 밴드갭을 가질 수 있음을 발견하였다.The Applicant has conducted long and in-depth studies on lead-free perovskite compounds which can substantially and immediately replace the lead-based perovskite compounds, and as a result, found that when divalent metal ions are replaced by monovalent metal ions and trivalent metal ions , And found that a lead-free compound that does not contain Pb can have a direct transition band gap when a specific composition is satisfied.

상술한 발견에 기반한 본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은 직접 천이 밴드갭(direct band gap)을 가지며, 화학식 1을 만족하고, 납을 함유하지 않는 특징이 있다.The perovskite-based compound according to the present invention based on the above-described findings has a direct band gap, satisfies the following formula (1), and is free from lead.

(화학식 1)(Formula 1)

A2(MIMIII)X6 A 2 (M I M III ) X 6

화학식 1에서, A는 1가의 양이온으로, A는 알칼리 이온, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, MI은 1가의 금속 이온이고, MIII는 3가의 금속 이온이며, X는 할로겐 이온이다. 이때, 알칼리 이온은 Cs+를 포함할 수 있다. Wherein A is a monovalent cation, A is at least one selected from an alkali ion, an organic ammonium ion and an amidinium group ion, M 1 is a monovalent metal ion, M III is a trivalent metal Ion, and X is a halogen ion. At this time, the alkali ion may include Cs < + >.

보다 특징적으로, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은, 화학식 1을 만족하며 이중 페로브스카이트 구조(double perovskite structure)를 갖는다. 이러한 이중 페로브스카이트 구조는 금속산화물계 페로브스카이트 물질들에서 기 알려진 구조로, 초격자(superlattice) 구조로도 통칭된다.More specifically, the perovskite-based compound according to the present invention satisfies the formula (1) and has a double perovskite structure. Such a double perovskite structure is known from metal oxide based perovskite materials and is also referred to as a superlattice structure.

상세하게, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은, 이중 페로브스카이트 구조를 갖는 이중 페로브스카이트 화합물로, 직접 천이 밴드갭(direct band gap)을 가지며, 화학식 1을 만족하고, 납을 함유하지 않는 특징이 있다. In detail, the perovskite compound according to the present invention is a double perovskite compound having a double perovskite structure, which has a direct band gap and satisfies the formula (1) It does not contain any special features.

APbX3(A=1가의 유기 양이온, X=할로겐 이온)로 대표되는 납 기반 페로브스카이트 화합물은 단일 페로브스카이트(simple perovskite) 구조를 갖는다. 단일 페로브스카이트 구조는 PbX3(또는 2가의 금속M-X3) 옥타헤드론(octahedron)이 코너-쉐어링(corner-shearing)된 3차원 네트워크에 유기 양이온이 중간에 위치한 형태이다. 달리 상술하면, 단일 페로브스카이트 구조는 Pb와 같은 2가의 금속 이온(M)이 단위셀(unit cell)의 중심에 위치하며, 할로겐 이온(X)이 단위셀의 각 면 중심에 위치하여 M을 중심으로 옥타헤드론(octahedron) 구조를 형성하고, 1가이 유기 양이온(A)이 단위셀의 각 코너(corner)에 위치한 형태일 수 있다.A lead-based perovskite compound typified by APbX 3 (A = 1 organic cation, X = halogen ion) has a simple perovskite structure. The single perovskite structure is an organic cation in the middle of a three-dimensional network of PbX 3 (or divalent metal MX 3 ) octahedron corners-sheared. In a single perovskite structure, a bivalent metal ion (M) such as Pb is located at the center of a unit cell, and a halogen ion (X) is located at the center of each surface of the unit cell And the monovalent organic cation (A) may be located at each corner of the unit cell.

반면, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 화합물은 이중 페로브스카이트 구조를 가지며, 이중 페로브스카이트 구조는 단일 페로브스카이트 구조의 M-자리(site)에 1가의 금속 이온(MI)과 3가의 금속 이온(MIII)이 규칙적으로 배열된 결정 격자 구조로서, A2MIMIIIX6의 화학식을 가질 수 있다. 구체적으로, 이중 페로브스카이트 구조는 MIX3 옥타헤드론과 MIIIX3 옥타헤드론이 서로 규칙적으로 교번되며 코너-쉐어링(corner-shearing)된 3차원 네트워크에 유기 양이온이 중간에 위치한 형태이다. 이러한 이중 페로브스카이트 구조는 큐빅 결정계(crystal system)의

Figure pat00001
공간군(space group)에 속할 수 있다.On the other hand, the perovskite compound according to the present invention has a double perovskite structure, and the double perovskite structure has a monovalent metal ion (M I ) at the M-site of a single perovskite structure, And a trivalent metal ion (M III ) are regularly arranged, and may have a chemical formula of A 2 M I M III X 6 . Specifically, the double perovskite structure is a three-dimensional network in which the M I X 3 octahedron and the M III X 3 octahedron are alternately and periodically arranged in a corner-shearing three-dimensional network with organic cations in the middle . Such a dual perovskite structure may be a cubic crystal system
Figure pat00001
It can belong to a space group.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은 직접 천이 밴드갭(direct band gap)을 가지고, 화학식 2를 만족하는 이중 페로브스카이트 구조의 화합물이며, 납을 함유하지 않는 무연 페로브스카이트 화합물일 수 있다.Specifically, the perovskite compound according to an embodiment of the present invention is a compound having a double band perovskite structure having a direct band gap and satisfying the following formula (2) Perovskite compound.

(화학식 2)(2)

A2(MIMIII)X6 A 2 (M I M III ) X 6

화학식 2에서, A는 1가의 양이온으로, Cs+이거나, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, MI은 1가의 금속 이온이고, MIII는 3가의 금속 이온이며, X는 할로겐 이온이고, MI은 In+이거나, MIII는 In3+ 또는 Ga3+이다.In formula (2), A is a monovalent cation, at least one selected from Cs + , an organic ammonium ion and an amidinium group, M I is a monovalent metal ion, M III is a trivalent metal ion , X is a halogen ion, M I is In +, or M III is In 3+ or Ga 3+ .

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은 1가의 금속 이온 또는 3가의 금속 이온으로 In을 함유하거나, 3가의 금속 이온으로 Ga을 함유한다. 1가의 금속 이온 또는 3가의 금속 이온으로 In을 함유하거나, 3가의 금속 이온으로 Ga을 함유하는 경우, 보다 안정적으로 이중 페로브스카이트 구조를 가질 수 있다. That is, the perovskite compound according to one embodiment of the present invention contains In as a monovalent metal ion or trivalent metal ion, or Ga as a trivalent metal ion. In the case where In is contained as a monovalent metal ion or a trivalent metal ion, or Ga is contained as a trivalent metal ion, it may have a double perovskite structure more stably.

보다 특징적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은 1가의 금속 이온으로 In+를 함유하거나, 또는 3가의 금속 이온으로 In3+를 함유할 수 있다. 상세하게, 1가 금속 이온으로 In+를 함유하며 3가 금속 이온으로 Sb3+ 또는 Bi3+를 함유하거나, 3가 금속으로 In3+를 함유하며 1가 금속 이온으로 Cu+ 또는 Ag+를 함유할 수 있다.More specifically, the perovskite-based compound according to one embodiment of the present invention may contain In + as a monovalent metal ion, or may contain In 3+ as a trivalent metal ion. Specifically, it is preferable to use a compound containing In + as a monovalent metal ion and Sb 3+ or Bi 3+ as a trivalent metal ion, or containing In 3+ as a trivalent metal and Cu + or Ag + as a monovalent metal ion ≪ / RTI >

페로브스카이트계 화합물이 1가의 금속 이온으로 In+을 함유하는 경우, 현저하게 작은 정공 유효질량(effective mass)을 가질 수 있어, 높은 정공 이동도를 나타낼 수 있다. 또한, 3가의 금속 이온으로 In3+을 함유하는 경우, 매우 작은 전자 유효질량을 가질 수 있어, 높은 전자 이동도를 나타낼 수 있다. 또한, 1가의 금속 이온으로 In+를 함유하거나, 또는 3가의 금속 이온으로 In3+를 함유하는 경우, 3가 금속 이온이나 1가 이온과 같이 In과 짝이 되는 금속 이온 및/또는 할로겐 이온을 튜닝함으로써, 태양광 흡수에 매우 적합한 범위의 밴드갭을 가질 수 있다.When the perovskite-based compound contains In + as a monovalent metal ion, it can have a remarkably small effective hole mass, and can exhibit high hole mobility. In addition, when In 3 + is contained as a trivalent metal ion, it can have a very small electron effective mass, and can exhibit high electron mobility. Further, when containing In 3+ free of In +, or trivalent metal ion to a monovalent metal ion, a trivalent metal ion or a monovalent metal ion and / or a halogen ion that is paired with the In ions, such as By tuning, it is possible to have a band gap in a range very suitable for solar absorption.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물에 있어, 화학식 1의 MI-MIII 쌍은 하기 i) 내지 v)에서 선택될 수 있다.Specifically, in the perovskite-based compound according to one embodiment of the present invention, the M 1 -M III pair of formula (1) may be selected from the following i) to v).

i)In1+-Sb3+ i) In 1+ -Sb 3+

ii)In1+-Bi3+ ii) In 1+ -Bi 3+

iii)Cu1+-In3+ iii) Cu 1+ -In 3+

iv)Ag1+-In3+ iv) Ag 1+ -In 3+

v)Ag1+-Ga3+ v) Ag 1+ -Ga 3+

i) 내지 v)의 금속 양이온 쌍은 직접 천이 밴드갭을 가지며, 태양광을 흡수할 수 있는 밴드갭을 가지며, 이중 페로브스카이트 구조가 안정적으로 형성되는 금속 이온 쌍이다. The metal cation pairs of i) to v) are metal ion pairs having a direct transition bandgap, having a bandgap capable of absorbing solar light, and having a double perovskite structure stably formed.

보다 특징적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물에 있어, 화학식 1의 MI-MIII 쌍은 In1+-Sb3+ 또는 In1+-Bi3+일 수 있다.More specifically, in the perovskite-based compound according to one embodiment of the present invention, the M 1 -M III pair of formula (1) may be In 1+ -Sb 3+ or In 1+ -Bi 3+ .

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은 하기 화학식 3 을 만족할 수 있다.That is, the perovskite compound according to an embodiment of the present invention may satisfy the following formula (3).

(화학식 3)(Formula 3)

A2(InISbIII)X6 A 2 (In I Sb III ) X 6

화학식 3에서, A는 1가의 양이온으로, Cs+이거나, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, InI은 1가의 In 이온이고, SbIII는 3가의 Sb 이온이며, X는 할로겐 이온이다.In formula (3), A is a monovalent cation, Cs +, or an organic ammonium ion or an amidinium group ion. In I is a monovalent In ion and Sb III is a trivalent Sb ion And X is a halogen ion.

(화학식 4)(Formula 4)

A2(InIBiIII)X6 A 2 (In I Bi III ) X 6

화학식 4에서, A는 1가의 양이온으로, Cs+이거나, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, InI은 1가의 In 이온이고, BiIII는 3가의 Bi 이온이며, X는 할로겐 이온이다.In the formula (4), A is a monovalent cation, Cs + or an organic ammonium ion and an amidinium group ion, wherein In 1 is a monovalent In ion and Bi III is a trivalent Bi ion And X is a halogen ion.

1가의 금속 이온이 In이며, 3가의 금속 이온이 Sb 또는 Bi인 경우, 10-2 오더(order)의 극히 작은 정공 유효 질량을 가짐과 동시에, 10-2 오더(order)의 극히 작은 전자 유효 질량을 가질 수 있다. 나아가, 화학식 3과 같이, 1가의 금속 이온이 In이며, 3가의 금속 이온이 Sb인 경우, Pb와 유사하게 넓은 파장 범위의 태양광을 흡수할 수 있는 와이드 밴드 갭을 제공하여, APbX3로 대표되는 Pb 기반 페로브스카이트 화합물과 동등 내지 보다 우수한 광전 특성을 가질 수 있다. The monovalent metal ions are In, 3-valent metal ion is Sb or the case of Bi, 10 -2 and at the same time having a very small effective mass of a hole of the order (order), 10 -2 extremely small electron effective mass of the order (order) Lt; / RTI > Further, when the monovalent metal ion is In and the trivalent metal ion is Sb, as shown in Formula 3, a wide band gap capable of absorbing the sunlight in a wide wavelength range similar to Pb is provided, and represented by APbX 3 Based perovskite compound which is equivalent to or better than the Pb-based perovskite compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물에 있어, 화학식 1 내지 화학식 4에서 1가의 양이온(A)의 유기 암모늄 이온은 하기 화학식 5 내지 6을 만족할 수 있다.In the perovskite compound according to one embodiment of the present invention, the organic ammonium ion of the monovalent cation (A) in the general formulas (1) to (4) may satisfy the following general formulas (5) to (6).

(화학식 5)(Formula 5)

R1-NH3 + R 1 -NH 3 +

화학식 5에서 R1은 C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이다. In formula (5), R 1 is C1-C24 alkyl, C3-C20 cycloalkyl or C6-C20 aryl.

(화학식 6)(Formula 6)

R2-C3H3N2 +-R3 R 2 -C 3 H 3 N 2 + -R 3

화학식 6에서 R2는 C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이며, R3은 수소 또는 C1-C24의 알킬이다. R 6 in formula 2 is an aryl-cycloalkyl or C6-C20 alkyl, C3-C20 of C1-C24, R 3 is hydrogen or alkyl of C1-C24.

화학식 1 내지 화학식 4에서, 아미디니움계 이온은 하기 화학식 7을 만족할 수 있다.In the general formulas (1) to (4), the amidinium ion may satisfy the following general formula (7).

(화학식 7)(Formula 7)

Figure pat00002
Figure pat00002

화학식 7에서, R4 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, C1-C24의 알킬, C3-C20의 시클로알킬 또는 C6-C20의 아릴이다. In formula (7), R 4 to R 8 are, independently of each other, hydrogen, C 1 -C 24 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl or C 6 -C 20 aryl.

화학식 1 내지 화학식 4에서, A는 Cs+를 포함하는 알칼리 이온, 화학식 5 내지 화학식 6의 유기 암모늄 이온, 화학식 7의 아미디니움계(amidinium group) 이온 또는 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온일 수 있다. 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온을 모두 함유하는 경우, 페로브스카이트 화합물의 전하 이동도를 현저하게 향상시킬 수 있다. In the general formulas (1) to (4), A represents an alkali ion including Cs + , an organic ammonium ion represented by the general formulas (5) to (6), an amidinium group or an organic ammonium ion represented by the general formula . When both the organic ammonium ion and the amidinium ion are contained, the charge mobility of the perovskite compound can be remarkably improved.

A가 유기 암모늄 이온과 아미디니움계 이온을 모두 함유하는 경우, 1가 유기 양이온의 총 몰수를 1로 하여, 0.7 내지 0.95의 아미디니움계 이온 및 0.3 내지 0.05의 유기암모늄 이온을 함유할 수 있다. 즉, 화학식 1 내지 화학식 4에서, A는 Aa (1-x)Ab x일 수 있으며, 이때, Aa는 아미디니움계 이온이고, Ab는 유기 암모늄 이온이며, x는 0.3 내지 0.05의 실수일 수 있다. 아미디니움계 이온과 유기암모늄 이온간의 몰비 즉, 0.7 내지 0.95몰의 아미디니움계 이온 : 0.3 내지 0.05몰의 유기암모늄 이온의 몰비는 매우 넓은 파장 대역의 광을 흡수할 수 있으면서도 보다 빠른 엑시톤(exciton)의 이동 및 분리, 보다 빠른 광전자 및 광정공의 이동이 이루어질 수 있는 범위이다. When A contains both an organic ammonium ion and an amidinium ion, it may contain an amidinium ion of 0.7 to 0.95 and an organic ammonium ion of 0.3 to 0.05, with the total number of moles of monovalent organic cations being 1 have. That is, in the general formulas (1) to (4), A may be A a (1-x) A b x wherein A a is an amidinium ion, A b is an organic ammonium ion, It can be a mistake of. The molar ratio between the amidinium ions and the organic ammonium ions, that is, the molar ratio of the amidinium ions in the range of 0.7 to 0.95 mol: 0.3 to 0.05 mol of the organic ammonium ions, can absorb light in a very wide wavelength band, exciton movement and separation, and faster photoelectrons and optical hole movement can be achieved.

화학식 5의 R1, 화학식 6의 R2~R3 및/또는 화학식 7의 R4~R8은 페로브스카이트계 화합물의 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. R 1 in the formula (5), R 2 to R 3 in the formula (6) and / or R 4 to R 8 in the formula (7) can be appropriately selected depending on the use of the perovskite compound.

상세하게, 페로브스카이트계 화합물의 단위셀의 크기는 페로브스카이트 화합물의 밴드갭에 영향을 미친다. 이에 따라, 발광층, 반도체층, 광흡수층, 전하저장층과 같은 페로브스카이트 화합물 막의 용도를 고려하여, 해당 용도가 적합한 밴드갭을 가질 수 있도록 화학식 5의 R1, 화학식 6의 R2~R3 및/또는 화학식 7의 R4~R8이 적절히 조절될 수 있으며, 이는 반도체 소자나 광 소자 관련 종사자에게는 주지의 사실이다. In detail, the size of the unit cell of the perovskite compound affects the band gap of the perovskite compound. Accordingly, in consideration of the use of a perovskite compound film such as a light emitting layer, a semiconductor layer, a light absorbing layer, and a charge storage layer, R 1 to R 5 in Chemical Formula 5, R 2 to R 3 and / or R 4 to R 8 in the general formula (7) can be suitably controlled, which is well known to those skilled in the art of semiconductor devices and optical devices.

구체 예로, 태양전지로 활용하기에 적절한 밴드갭 에너지를 고려하는 경우, 화학식 5에서, R1은 C1-C24의 알킬, 구체적으로 C1-C7 알킬, 보다 구체적으로 메틸일 수 있다. 또한, 화학식 6에서 R2는 C1-C24의 알킬일 수 있고 R3는 수소 또는 C1-C24의 알킬일 수 있으며, 구체적으로 R2는 C1-C7 알킬일 수 있고 R3는 수소 또는 C1-C7 알킬일 수 있으며, 보다 구체적으로 R2는 메틸일 수 있고 R3는 수소일 수 있다. 또한, 화학식 7에서 R4 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 아미노 또는 C1-C24의 알킬, 구체적으로, 수소, 아미노 또는 C1-C7 알킬, 보다 구체적으로 수소, 아미노 또는 메틸일 수 있으며, 보다 더 구체적으로 R4가 수소, 아미노 또는 메틸이고 R5 내지 R8가 수소일 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 아미디니움계 이온은 포름아미디니움(formamidinium, NH2CH=NH2 +) 이온, 아세트아미디니움(acetamidinium, NH2C(CH3)=NH2 +) 또는 구아미디니움(Guamidinium, NH2C(NH2)=NH2 +)등을 포함할 수 있다.As a specific example, when considering the band gap energy suitable for use as a solar cell, in Formula 5, R 1 may be C1-C24 alkyl, specifically C1-C7 alkyl, more specifically methyl. In formula (6), R 2 may be C1-C24 alkyl and R 3 may be hydrogen or C1-C24 alkyl. Specifically, R 2 may be C 1 -C 7 alkyl and R 3 may be hydrogen or C 1 -C 7 Alkyl, more particularly R < 2 > may be methyl and R < 3 > may be hydrogen. In the formula (7), R 4 to R 8 independently of each other may be hydrogen, amino or C 1 -C 24 alkyl, specifically hydrogen, amino or C 1 -C 7 alkyl, more particularly hydrogen, amino or methyl, more particularly R 4 is hydrogen, amino or methyl may be R 5 to R 8 are hydrogen. Specific and non-limiting one example, an amidinyl you umgye ions formamidinium nium (formamidinium, NH 2 CH = NH 2 +) ions, acetic amidinyl nium (acetamidinium, NH 2 C (CH 3) = NH 2 +) Or guanidinium (NH 2 C (NH 2 ) = NH 2 + ), and the like.

상술한 바와 같이, 유기 양이온(A)의 구체적인 예들은, 페로브스카이트 화합물 막의 용도, 즉, 태양광의 광흡수층으로의 용도를 고려한 일 예이며, 흡수하고자 하는 광의 파장 대역의 설계, 발광소자의 발광층으로 사용하는 경우 발광 파장 대역의 설계, 트랜지스터의 반도체 소자로 사용하는 경우 에너지 밴드갭과 문턱 전압(threshold voltage)등을 고려하여 화학식 5의 R1, 화학식 6의 R2~R3 및/또는 화학식 7의 R4~R8이 적절히 선택될 수 있다. As described above, specific examples of the organic cation (A) are an example in which the use of the perovskite compound film, that is, the use of sunlight as a light absorbing layer is taken into consideration. The design of the wavelength band of the light to be absorbed, R 1 in Chemical Formula 5, R 2 to R 3 in Chemical Formula 6, and / or R 2 in Formula ( 1 ) are selected in consideration of the design of the light emitting wavelength band when used as a light emitting layer and the energy band gap and threshold voltage when used as a semiconductor device of a transistor. R 4 to R 8 in formula (7) may be appropriately selected.

화학식 1 내지 화학식 4에서, X6의 X는 할로겐 음이온이다. 할로겐 음이온은 I-, Br-, F- 및 Cl-에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. 구체적으로, 할로겐 음이온은 요오드 이온(I-), 클로린 이온(Cl-) 및 브롬 이온(Br-)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 이온을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 할로겐 음이온은 요오드 이온(I-), 클로린 이온(Cl-), 브롬 이온(Br-), 또는 요오드 이온과 브롬 이온일 수 있다. 구체 예로, 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4에서, X는 Xa (1-y)Xb y 일 수 있고, Xa 및 Xb는 서로 상이한 할로겐 이온(요오드 이온(I-), 클로린 이온(Cl-) 및 브롬 이온(Br-)에서 선택되는 서로 상이한 할로겐 이온)이고, y는 0<y<1인 실수일 수 있다.In the general formulas (1) to (4), X of X 6 is a halogen anion. The halogen anion may be selected from one or more of I - , Br - , F - and Cl - . Specifically, the halogen anion may include one or two or more selected ions from iodine ion (I - ), chlorine ion (Cl - ) and bromine ion (Br - ). More specifically, the halogen anion may be an iodine ion (I - ), a chlorine ion (Cl - ), a bromine ion (Br - ), or an iodine ion and a bromine ion. Specific examples, in formula 1, Formula 2, Formula 3 or Formula 4, X is X a (1-y) may be a X b y, X a and X b are different from each other halogen ions (iodide ion (I -), chlorine ion (Cl -) and bromide (Br -) and are different from each other a halogen ion selected from), y can be a real number 0 <y <1.

태양광 흡수에 유리한 와이드 밴드갭 측면에서, 화학식 1 내지 화학식 4의 할로겐 음이온은 요오드 이온, 클로린 이온 또는 브롬 이온인 것이 좋고, 특히 화학식 3 및 화학식 4의 할로겐 음이온은 요오드 이온 또는 브롬 이온인 것이 보다 좋다. 또한, 페로브스카이트 화합물의 결정성 및 내습성 향상 측면에서 할로겐 음이온은 요오드 이온 및 브롬 이온을 모두 함유할 수도 있다. In view of the wide band gap favorable for solar absorption, it is preferable that the halogen anion of the formulas (1) to (4) is iodine ion, chlorine ion or bromine ion, and in particular, the halogen anion of formulas (3) good. Further, from the viewpoint of improving the crystallinity and moisture resistance of the perovskite compound, the halogen anion may contain both iodine ion and bromine ion.

보다 구체적으로, 화학식 1 내지 화학식 4, 특히 화학식 3 및 화학식 4에서, X는 Xa (1-y)Xb y 일 수 있고, Xa 요오드 이온이고, Xb는 브롬 이온이며, y는 0.05≤y≤0.5인 실수, 구체적으로 0.1≤y≤0.4인 실수일 수 있다. 즉, 태양광 흡수에 유리한 와이드 밴드갭을 가지며, 수분에 의한 열화가 현저히 방지되고 100℃ 이하의 저온 공정에서도 우수한 결정성을 갖기 위해, 할로겐 음이온이 요오드 이온 및 브롬 이온을 모두 함유하는 경우, 음이온의 총 몰수를 1로 하여, 0.5 내지 0.95의 요오드 이온 및 0.5 내지 0.05의 브롬 이온, 좋게는 0.6 내지 0.9의 요오드 이온 및 0.4 내지 0.1의 브롬 이온을 함유할 수 있다. More specifically, X may be X a (1-y) X b y , X a iodine ion, X b is bromine ion, y is 0.05 Y &lt; / = 0.5, specifically 0.1? Y? 0.4. In other words, when the halogen anion contains both iodine ion and bromine ion in order to have a wide band gap favorable for absorption of sunlight, to prevent deterioration due to moisture, and to have excellent crystallinity even at a low temperature process of 100 ° C or lower, May contain 0.5 to 0.95 iodine ions and 0.5 to 0.05 bromine ions, preferably 0.6 to 0.9 iodine ions and 0.4 to 0.1 bromine ions, assuming that the total molar amount of the iodine ions is 1.

상술한 바를 기반으로, 1가의 금속 이온이 In1+이며, 3가의 금속 이온이 Sb3+인, 구체적이며 비 한정적인 페로브스카이트계 화합물의 일 예를 들면, 페로브스카이트계 화합물은 (CH3NH3)2InSb(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (CH3NH3)2InSb(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (CH3NH3)2InSb(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (CH3NH3)2InSb(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InSb(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InSb(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InSb(IxBry)6(0.5≤x≤0.95인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InSb(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InSb(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-y)Bry)6(x는 0<x<1인 실수이며, y는 0<y<1인 실수), (NH2CH=NH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-y)Bry)6(0.05≤x≤0.5인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=CH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-x)Brx)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수), (NH2C(CH3)=NH2)2InSb(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InSb(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InSb(IxBry)6(0.5≤x≤0.95인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InSb(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InSb(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-y)Bry)6(x는 0<x<1인 실수이며, y는 0<y<1인 실수), (NH2C(CH3)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-y)Bry)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수이며, y는 0.05≤y≤0.5인 실수), (NH2C(CH3)=CH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-x)Brx)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수), (NH2C(NH2)=NH2)2InSb(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InSb(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InSb(IxBry)6(0.5≤x≤0.95인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InSb(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InSb(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-y)Bry)6(x는 0<x<1인 실수이며, y는 0<y<1인 실수), (NH2C(NH2)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-y)Bry)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수이며, y는 0.05≤y≤0.5인 실수) 또는 (NH2C(NH2)=CH2(1-x)CH3NH3x)2InSb(I(1-x)Brx)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수)를 들 수 있다.On the basis of the above description, one specific example of the specific non-limiting perovskite compound in which the monovalent metal ion is In 1+ and the trivalent metal ion is Sb 3+ is, for example, a perovskite- 3 NH 3) 2 InSb (I x Cl y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( CH 3 NH 3) 2 InSb (I x Br y ) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 of the real and x + y = 1), ( CH 3 NH 3) 2 InSb (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 real number, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( CH 3 NH 3) 2 InSb (I x F y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), (NH 2 CH = NH 2) 2 InSb (I x Cl y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InSb (I x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InSb (I x Br y) 6 (0.5≤x≤0.95 mistake, 0.05≤y≤0.5 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InSb (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InSb (I x F y) 6 (0≤x≤1 Real number, the real number 0≤y≤1 and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-y) Br y) 6 (x is and the 0 <x <1 real number, y is 0 <y <1 is accidentally), (NH 2 CH = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-y) Br y) 6 (0.05≤x≤0.5 mistake, 0.05≤y≤0.5 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = CH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-x) Br x ) 6 (x is a real number of 0.05? X? 0.5), (NH 2 C (CH 3 ) = NH 2 ) 2 InSb (I x Cl y ) 6 (0? X ? 1, 1), (NH 2 C (CH 3 ) NH 2 ) 2 InSb (I x Br y ) 6 (0 ≤ x ≤ 1, 0 y 1, and x x y = 1), (NH 2 C (CH 3 ) = NH 2 ) 2 InSb (I x Br y ) 6 (real number 0.5 ≦ x ≦ 0.95, real number 0.05 ≦ y ≦ 0.5, , (NH 2 C (CH 3 ) = NH 2) 2 InSb (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (CH 3) = NH 2) 2 InSb (I x F y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (CH 3) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-y) Br y) 6 (x is in 0 <x <1 real number, y is 0 <y <1 is accidentally), (NH 2 C (CH 3) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-y ) Br y) 6 (x is a real number of 0.05≤x≤0.5, y is a real number 0.05≤y≤0.5), (NH 2 C (CH 3) = CH 2 (1- x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-x) Br x) 6 (x is a real 0.05≤x≤0.5), (NH 2 C (NH 2) = NH 2) 2 InSb (I x Cl y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (NH 2) = NH 2) 2 I x Br y (InSb) 6 (0 Y? 1 and x + y = 1), (NH 2 C (NH 2 ) = NH 2 ) 2 InSb (I x Br y ) 6 (0.5? X? mistake, 0.05≤y≤0.5 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (NH 2) = NH 2) 2 InSb (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y ≤1 is a real number and x + y = 1), ( NH 2 C (NH 2) = NH 2) 2 InSb (I x F y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 real and x + y = 1), ( NH 2 C (NH 2) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-y) Br y) 6 (x is in 0 <x <1 mistake and, y is 0 <y <1 is accidentally), (NH 2 C (NH 2) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-y) Br y) 6 (x is a real number of 0.05≤x≤0.5, y is a real number 0.05≤y≤0.5) or (NH 2 C (NH 2) = CH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InSb (I (1-x ) Br x ) 6 (x is A real number of 0.05? X? 0.5).

상술한 바를 기반으로, 1가의 금속 이온이 In1+이며, 3가의 금속 이온이 Bi3+인, 구체적이며 비 한정적인 페로브스카이트계 화합물의 일 예를 들면, 페로브스카이트계 화합물은 (CH3NH3)2InBi(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (CH3NH3)2InBi(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (CH3NH3)2InBi(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (CH3NH3)2InBi(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InBi(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InBi(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InBi(IxBry)6(0.5≤x≤0.95인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InBi(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2)2InBi(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=NH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-y)Bry)6(x는 0<x<1인 실수이며, y는 0<y<1인 실수), (NH2CH=NH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-y)Bry)6(0.05≤x≤0.5인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2CH=CH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-x)Brx)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수), (NH2C(CH3)=NH2)2InBi(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InBi(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InBi(IxBry)6(0.5≤x≤0.95인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InBi(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2)2InBi(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(CH3)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-y)Bry)6(x는 0<x<1인 실수이며, y는 0<y<1인 실수), (NH2C(CH3)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-y)Bry)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수이며, y는 0.05≤y≤0.5인 실수), (NH2C(CH3)=CH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-x)Brx)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수), (NH2C(NH2)=NH2)2InBi(IxCly)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InBi(IxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InBi(IxBry)6(0.5≤x≤0.95인 실수, 0.05≤y≤0.5인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InBi(ClxBry)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2)2InBi(IxFy)6(0≤x≤1인 실수, 0≤y≤1인 실수 및 x+y=1), (NH2C(NH2)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-y)Bry)6(x는 0<x<1인 실수이며, y는 0<y<1인 실수), (NH2C(NH2)=NH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-y)Bry)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수이며, y는 0.05≤y≤0.5인 실수) 또는 (NH2C(NH2)=CH2(1-x)CH3NH3x)2InBi(I(1-x)Brx)6(x는 0.05≤x≤0.5인 실수)를 들 수 있다.On the basis of the above description, one example of a specific, non-limiting perovskite compound in which the monovalent metal ion is In 1+ and the trivalent metal ion is Bi 3+ is a perovskite compound (CH 3 NH 3) 2 InBi (I x Cl y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( CH 3 NH 3) 2 InBi (I x Br y ) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 of the real and x + y = 1), ( CH 3 NH 3) 2 InBi (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 real number, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( CH 3 NH 3) 2 InBi (I x F y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), (NH 2 CH = NH 2) 2 InBi (I x Cl y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InBi (I x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InBi (I x Br y) 6 (0.5≤x≤0.95 mistake, 0.05≤y≤0.5 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InBi (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2) 2 InBi (I x F y) 6 (0≤x≤1 Real number, the real number 0≤y≤1 and x + y = 1), ( NH 2 CH = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-y) Br y) 6 (x is and the 0 <x <1 real number, y is 0 <y <1 is accidentally), (NH 2 CH = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-y) Br y) 6 (0.05≤x≤0.5 mistake, 0.05≤y≤0.5 the real and x + y = 1), ( NH 2 CH = CH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-x) Br x ) 6 (x is a real number with 0.05? X? 0.5), (NH 2 C (CH 3 ) = NH 2 ) 2 InBi (I x Cl y ) 6 (0? X ? 1, 1), (NH 2 C (CH 3 ) NH 2 ) 2 InBi (I x Br y ) 6 (real number of 0? X? 1, real number of 0? Y ? 1, and x + y = 1), (NH 2 C (CH 3) = NH 2) 2 InBi (I x Br y) 6 (0.5≤x≤0.95 mistake, 0.05≤y≤0.5 the real and x + y = 1) , (NH 2 C (CH 3 ) = NH 2) 2 InBi (Cl x Br y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (CH 3) = NH 2) 2 InBi (I x F y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (CH 3) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-y) Br y) 6 (x is in 0 <x <1 real number, y is 0 <y <1 is accidentally), (NH 2 C (CH 3) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-y ) Br y) 6 (x is a real number of 0.05≤x≤0.5, y is a real number 0.05≤y≤0.5), (NH 2 C (CH 3) = CH 2 (1- x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-x) Br x) 6 (x is a real 0.05≤x≤0.5), (NH 2 C (NH 2) = NH 2) 2 InBi (I x Cl y) 6 (0≤x≤1 mistake, 0≤y≤1 the real and x + y = 1), ( NH 2 C (NH 2) = NH 2) 2 I x Br y (InBi) 6 (0 X N y = 1), (NH 2 C (NH 2 ) = NH 2 ) 2 InBi (I x Br y ) 6 (0.5? X? Real number, real number of 0.05? Y? 0.5 and x + y = 1), (NH 2 C (NH 2 ) = NH 2 ) 2 InBi (Cl x Br y ) 6 1) and (NH 2 C (NH 2 ) = NH 2 ) 2 InBi (I x F y ) 6 (real number of 0? X ? 1, real number of 0? Y ? x + y = 1), ( NH 2 C (NH 2) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-y) Br y) 6 (x is in 0 <x <1 mistake and, y is 0 <y <1 is accidentally), (NH 2 C (NH 2) = NH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-y) Br y) 6 (x is a real number of 0.05≤x≤0.5, y is a real number 0.05≤y≤0.5) or (NH 2 C (NH 2) = CH 2 (1-x) CH 3 NH 3x) 2 InBi (I (1-x ) Br x ) 6 (x is A real number of 0.05? X? 0.5).

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은, 페로브스카이트 화합물의 자기 조립에 의한 결정화 특성을 이용하여 제조될 수 있다. 상세하게, 상술한 구체예를 포함한 화학식 1 내지 4를 만족하도록, 유기 할로겐화물 및 금속 할로겐화물을 용매에 용해하여 용액(이하, 페로브스카이트 용액)을 제조하고, 용매를 휘발 제거하거나, 용매를 가열 및 냉각함으로써 제조될 수 있다. 이때, 온도에 따른 용해도 변화를 이용하여 가열시 완전 용해된 상태를 유지하나, 냉각시 과포화에 의한 석출이 발생하도록 할 수 있음은 물론이다. 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 화합물은, 브롬화수소산(HBr) 수용액과 하오포아인산 수용액의 혼합 액에 상술한 구체예를 포함한 화학식 1 내지 4를 만족하도록, 유기 할로겐화물 및 금속 할로겐화물의 전구물질을 투입한 후, 100 내지 140℃, 구체적으로는 110 내지 130℃로 가열한 후 이를 냉각함으로써, 페로브스카이트계 화합물을 석출상으로 제조할 수 있다. 이때, 가열 시간은 5 내지 15분일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 혼합액에서 브롬화수소산 수용액 : 하이포아인산 수용액의 부피비는 1: 0.1 내지 0.4일 수 있으며, 브롬화수소산 수용액은 30 내지 55 중량%의 브롬화수소산을 함유할 수 있으며, 하이포아인산 수용액은 40 내지 60중량%의 하이포아인산을 함유할 수 있다. 또한, 혼합액에 함유된 전구물질은 화학식 1 내지 4에 따른 페로브스카이트계 화합물 기준, 0.0005mol 내지 0.002mol일 수 있다. The perovskite compound according to one embodiment of the present invention can be prepared by using the crystallization property of the perovskite compound by self-assembly. Specifically, a solution (hereinafter, a perovskite solution) is prepared by dissolving an organic halide and a metal halide in a solvent so as to satisfy formulas (1) to (4) including the above specific examples, &Lt; / RTI &gt; At this time, it is possible to maintain the completely dissolved state by heating using the change of solubility according to temperature, but it is of course possible to cause precipitation by supersaturation upon cooling. In detail, the perovskite compound according to one embodiment of the present invention can be prepared by reacting a mixed solution of an aqueous solution of hydrobromic acid (HBr) and an aqueous solution of a solution of hydrofluoroacetic acid in an organic halide And a precursor of a metal halide, and then heating the resultant at 100 to 140 ° C, specifically 110 to 130 ° C, and cooling the perovskite compound to precipitate the perovskite compound. In this case, the heating time may be 5 to 15 minutes, but is not limited thereto. The volume ratio of the aqueous hydrobromic acid solution to the hypophosphoric acid aqueous solution may be 1: 0.1 to 0.4, the aqueous hydrobromic acid solution may contain 30 to 55 wt% of hydrobromic acid, and the aqueous hypophosphoric acid solution may contain 40 to 60 wt% It may contain phosphorous acid. Also, the precursor contained in the mixed solution may be 0.0005 mol to 0.002 mol based on the perovskite compound represented by the general formulas (1) to (4).

본 발명은 상술한 페로브스카이트계 화합물을 포함하는 전자 소자, 광 소자, 메모리 소자, 열전 소자 또는 센서를 포함한다. The present invention includes an electronic element, an optical element, a memory element, a thermoelectric element or a sensor including the above-mentioned perovskite compound.

전자소자는 트랜지스터를 포함하며, 광 소자는 발광 다이오드나 레이저를 포함하는 발광 소자, 광 검출 소자(광 센서) 또는 광발전 소자(태양전지)를 포함하며, 메모리 소자는 휘발성 또는 비휘발성 메모리 소자를 포함하며, 센서는 유기화합물 또는 생화학물질을 검출하는 검출 센서를 포함한다.The electronic device includes a transistor, and the optical device includes a light emitting device including a light emitting diode or a laser, a photodetector (photosensor) or a photovoltaic device (solar cell), and the memory device includes a volatile or nonvolatile memory device And the sensor includes a detection sensor for detecting an organic compound or a biochemical material.

일 예로, 본 발명은 발광 다이오드의 기본 구조인 제1전극- n형 반도체(전자전달체)-발광층-p형 반도체(정공전달체)-제2전극의 구조를 기반하되, 상술한 페로브스카이트계 화합물을 함유하는 발광층을 갖는 발광 다이오드를 포함한다.For example, the present invention is based on the structure of a first electrode, an n-type semiconductor (electron carrier), a light emitting layer, a p-type semiconductor (hole carrier), and a second electrode, which are the basic structures of a light emitting diode, And a light emitting layer containing a light emitting layer containing the light emitting layer.

일 예로, 본 발명은 저항변화형 메모리의 기본 구조인 제1전극-반도체-제2전극의 구조를 기반하되, 상술한 페로브스카이트계 화합물을 함유하는 반도체를 갖는 저항변화형 메모리를 포함한다. 이때, 잘 알려진 바와 같이, 제1전극은 일 방향으로 서로 이격 배열된 금속 스트립들일 수 있고, 제2전극은 제1전극의 금속 스트립들과 직교하도록 다른 일 방향으로 서로 이격 배열된 금속 스트립들일 수 있다.For example, the present invention includes a resistance change type memory having a semiconductor containing a perovskite compound as described above based on the structure of a first electrode-semiconductor-second electrode which is a basic structure of a resistance change type memory. As is well known, the first electrodes may be metal strips spaced apart from each other in one direction, and the second electrode may be metal strips spaced apart from each other in one direction so as to be orthogonal to the metal strips of the first electrode. have.

일 예로, 본 발명은 트랜지스터의 기본 구조인 서로 이격 대향하는 소스와 드레인 및 소스와 드레인 사이에 위치하는 반도체 채널 및 절연막(게이트 절연막)을 사이에 두고 반도체 채널의 상부 또는 하부에 위치하는 게이트의 구조를 기반하되, 상술한 페로브스카이트계 화합물을 함유하는 반도체 채널을 갖는 트랜지스터를 포함한다.For example, the present invention relates to a semiconductor device having a structure of a gate located above or below a semiconductor channel with a semiconductor channel located between a source and drain and a source and a drain opposing to each other, But includes a transistor having a semiconductor channel containing the above-mentioned perovskite-based compound.

상술한 바와 같이, 트랜지스터와 같은 전자 소자, 광을 발생하는 발광 소자, 메모리 소자, 열전 소자, 광발전용 소자(태양전지)등, 관련 분야의 종사자라면, 목적하는 소자의 알려진 구조를 기반으로, 상술한 페로브스카이트계 화합물을 함유하는 구성 요소를 해당 소자에 적합하게 설계변경함으로써, 해당 소자를 구현할 수 있음은 자명하다.As described above, a person skilled in the related art, such as an electronic device such as a transistor, a light emitting device that generates light, a memory device, a thermoelectric device, or a photovoltaic device (solar cell) It is obvious that the device can be implemented by designing and modifying the component containing the above-mentioned perovskite compound in accordance with the device.

페로브스카이트계 화합물의 다양한 응용 중, 상업적으로 중요한 태양전지에의 응용을 보다 구체적으로 상술한다. Among various applications of perovskite compounds, application to commercially important solar cells is described in more detail.

본 발명은 상술한 페로브스카이트계 화합물을 광흡수체로 함유하는 태양전지를 포함한다.The present invention includes a solar cell containing the above-mentioned perovskite compound as a light absorber.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 전극, 제1 전극 상 위치하는 제1 전하전달체, 제1 전하전달체 상 위치하는 상술한 페로브스카이트계 화합물을 포함하는 광흡수체, 광흡수체 상 위치하는 제2 전하전달체, 제2전하전달체 상 위치하는 제2 전극을 포함할 수 있다.A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a first charge carrier disposed on the first electrode, a light absorber including the above-described perovskite compound on the first charge carrier, And a second electrode positioned on the second charge transfer body.

제1전극은 기판 상 위치할 수 있으며, 기판은 딱딱한(rigid) 기판 또는 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다. 구체적인 일 예로, 기판은 유리 기판을 포함하는 딱딱한(rigid) 기판 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN): 폴리이미드(PI); 폴리카보네이트(PC); 폴리프로필렌(PP); 트리아세틸셀룰로오스(TAC); 폴리에테르술폰(PES) 등을 포함하는 유연한(flexible) 기판일 수 있다. 그러나, 본 발명이 기판의 종류에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. The first electrode may be on a substrate, and the substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate. As a specific example, the substrate may be a rigid substrate or a polyethylene terephthalate (PET) film including a glass substrate; Polyethylene naphthalate (PEN): polyimide (PI); Polycarbonate (PC); Polypropylene (PP); Triacetylcellulose (TAC); Polyether sulfone (PES), and the like. However, it goes without saying that the present invention can not be limited by the kind of the substrate.

제1전극은 제1 전하전달체와 오믹 접합되는 전도성 전극이면 무방하며, 태양전지에서 전면전극 또는 후면전극의 전극물질로 통상적으로 사용되는 물질이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제1전극이 후면전극의 전극물질인 경우, 제1전극은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 탄소, 황화코발트, 황화구리, 산화니켈 및 이들의 복합물에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 제1전극이 투명전극일 경우, 제1전극은 불소 함유 산화주석(FTO; Fouorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide), ZnO, CNT(카본 나노튜브), 그래핀(Graphene)등과 같은 무기계 전도성 전극일 수 있으며, PEDOT:PSS와 같은 유기계 전도성 전극일 수 있다. 투명 태양전지를 제공하고자 하는 경우, 전극(제1전극 및 제2전극)과 기판이 모두 투명전극 및 투명 기판인 것이 좋다. 또한, 전극(제1전극 또는 제2전극)이 유기계 전도성 전극인 경우, 플렉시블 태양전지나 투명 태양전지를 제공하고자 할 때 보다 좋다. The first electrode may be a conductive electrode to be ohmic-bonded to the first charge carrier, and may be a material commonly used as an electrode material of a front electrode or a rear electrode in a solar cell. In a non-limiting example, when the first electrode is an electrode material of the rear electrode, the first electrode may be formed of one of gold, silver, platinum, palladium, copper, aluminum, carbon, cobalt sulfide, copper sulfide, nickel oxide, Or more. In a non-limiting example, when the first electrode is a transparent electrode, the first electrode may include a fluorine-containing tin oxide (FTO), indium doped tin oxide (ITO), ZnO, CNT Nanotubes), graphene, and the like, and may be organic-based conductive electrodes such as PEDOT: PSS. In the case of providing a transparent solar cell, it is preferable that both the electrode (the first electrode and the second electrode) and the substrate are both a transparent electrode and a transparent substrate. When the electrode (the first electrode or the second electrode) is an organic conductive electrode, it is preferable to provide a flexible solar cell or a transparent solar cell.

제1전극 상부에 위치하는 제1 전하전달체는 제1전극과 광흡수체간의 직접적인 접촉을 방지하며 광흡수체에서 생성되는 광전자나 광정공의 전하가 이동하는 이동 경로를 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 제1 전하전달체와 제2 전하전달체는 서로 상보적인 전하를 이동시킬 수 있다. 일 예로, 제1 전하전달체가 전자전달체인 경우 제2 전하전달체는 정공전달체일 수 있고, 제1 전하전달체가 정공전달체인 경우 제2 전하전달체는 전자전달체일 수 있다.The first charge carrier positioned above the first electrode may prevent direct contact between the first electrode and the light absorber and may provide a path for movement of charges of photoelectrons or photo holes generated in the light absorber. At this time, the first charge carrier and the second charge carrier can transfer complementary charges. For example, when the first charge carrier is an electron transferring material, the second charge carrier may be a hole transporting material, and when the first charge carrier is hole transporting, the second charge carrier may be an electron carrier.

이하, 제1 전하전달체가 전자전달체인 경우를 기준으로 본 발명의 일 예에 따른 태양전지를 상술하나, 제1 전하전달체가 정공전달체인 경우 제1 전하전달체는 후술하는 제2 전하전달체 관련 상술한 내용과 동일 내지 유사한 구성을 가질 수 있음은 물론이다. Hereinafter, a solar cell according to an example of the present invention is described based on the case where the first charge carrier is an electron transferring material, and when the first charge carrier is a hole transferring material, the first charge carrier is a It is of course possible to have the same or similar configuration as the contents.

전자전달체는 전자 전도성 유기물 층 또는 무기물 층일 수 있다. 전자 전도성 유기물은 통상의 유기 태양전지에서, n형 반도체로 사용되는 유기물일 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전자 전도성 유기물은 풀러렌(C60, C70, C74, C76, C78, C82, C95), PCBM([6,6]-phenyl-C61butyric acid methyl ester)) 및 C71-PCBM, C84-PCBM, PC70BM([6,6]-phenyl C70-butyric acid methyl ester)을 포함하는 풀러렌-유도체(Fulleren-derivative), PBI(polybenzimidazole), PTCBI(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole), F4-TCNQ(tetra uorotetracyanoquinodimethane) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. The electron carrier may be an electron conductive organic layer or an inorganic layer. The electron conductive organic material may be an organic material used as an n-type semiconductor in a conventional organic solar cell. (6,6] -phenyl-C61 butyric acid methyl ester), and C71-PCBM, C7-PCBM, and C7-PCBM, C84-PCBM, PC 70 BM fullerene containing ([6,6] -phenyl C 70 -butyric acid methyl ester) - derivatives (Fulleren-derivative), PBI ( polybenzimidazole), PTCBI (3,4,9,10- perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole, F4-TCNQ (tetrauorotetracyanoquinodimethane), or mixtures thereof.

전자전도성 무기물은 통상의 양자점 기반 태양전지 또는 염료 감응형 태양전지에서, 전자 전달을 위해 사용되는 전자전도성 금속산화물일 수 있다. 구체적인 일 예로, 전자전도성 금속산화물은 n-형 금속산화물 반도체일 수 있다. n-형 금속산화물 반도체의 비한정적인 일 예로, Ti산화물, Zn산화물, In산화물, Sn산화물, W산화물, Nb산화물, Mo산화물, Mg산화물, Ba 산화물, Zr산화물, Sr산화물, Yr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물 및 SrTi산화물에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 들 수 있으며, 이들의 혼합물 또는 이들의 복합체(composite)를 들 수 있다.The electron conductive inorganic material may be an electron conductive metal oxide used for electron transfer in a conventional quantum dot-based solar cell or a dye-sensitized solar cell. As a specific example, the electron conductive metal oxide may be an n-type metal oxide semiconductor. Examples of the n-type metal oxide semiconductor include Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Ba oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La One or more materials selected from oxides, V oxides, Al oxides, Y oxides, Sc oxides, Sm oxides, Ga oxides, In oxides and SrTi oxides, and mixtures or composites thereof have.

그 구조에 있어, 전자전달체는 다공성 층(다공막)이거나 치밀층(치밀막)일 수 있다. 치밀한 전자전달체는 상술한 전자 전도성 유기물의 막 또는 전자 전도성 무기물의 치밀막(film)을 들 수 있다. 다공성 전자전달체는 상술한 전자 전도성 무기물의 입자들로 이루어진 다공막을 들 수 있다. 전자전달체의 두께는 50nm 내지 10μm, 구체적으로는 50nm 내지 1000nm일 수 있다. 전자전달체가 다공성인 경우 그 비표면적은 10 내지 100 m2/g일 수 있으며, 전자전달체를 이루는 금속산화물 입자의 평균 입경(diameter)은 5 내지 500 nm일 수 있다. 다공성 전자전달체의 기공률(겉보기 기공률)은 30% 내지 65%, 구체적으로 40% 내지 60%일 수 있다.In the structure, the electron carrier may be a porous layer (porous membrane) or a dense layer (dense membrane). The dense electron carrier may be a film of the above-mentioned electron conductive organic material or a dense film of the electron conductive inorganic material. The porous electron carrier may be a porous film composed of particles of the above-described electron conductive inorganic material. The thickness of the electron transporting material may be 50 nm to 10 μm, specifically 50 nm to 1000 nm. When the electron transporting material is porous, its specific surface area may be 10 to 100 m 2 / g, and the average particle diameter of the metal oxide particles constituting the electron transporting material may be 5 to 500 nm. The porosity (apparent porosity) of the porous electron carrier may be 30% to 65%, specifically 40% to 60%.

전자전달체가 다공성 구조인 경우, 제1전극과 전자전달체 사이에는 전자전달막이 더 구비될 수 있다. 전자전달막은 광흡수체와 제1전극이 직접 접촉하는 것을 미연에 방지하는 역할을 함과 동시에 전자를 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 전자전달막은 에너지 밴드 다이어그램상, 다공성 금속산화물에서 전자전달막을 통해 제1전극으로 전자가 자발적으로 이동 가능한 물질이면 무방하다. 비 한정적이며 구체적인 일 예로, 전자전달막은 금속산화물 박막일 수 있으며, 금속산화물 박막의 금속산화물은 다공성 금속산화물의 금속산화물과 동일 내지 상이한 물질일 수 있다. 상세하게, 금속산화물 박막의 물질은 Ti산화물, Zn산화물, In산화물, Sn산화물, W산화물, Nb산화물, Mo산화물, Mg산화물, Ba산화물, Zr산화물, Sr산화물, Yr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물, SrTi산화물, ZnSn산화물, 이들의 혼합물 및 이들의 복합물 중에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다. 전자전달막의 두께는 실질적으로 10nm 이상, 보다 실질적으로 10nm 내지 100nm, 보다 더 실질적으로 50nm 내지 100nm일 수 있다.When the electron transporting material is a porous structure, an electron transporting film may be further provided between the first electrode and the electron transporting material. The electron transporting film may prevent the direct contact between the light absorber and the first electrode, and may transfer electrons. The electron transport membrane may be a material that can move electrons spontaneously from the porous metal oxide to the first electrode through the electron transport membrane on the energy band diagram. As a nonlimiting and specific example, the electron transporting film may be a metal oxide thin film, and the metal oxide of the metal oxide thin film may be the same or different from the metal oxide of the porous metal oxide. In detail, the material of the metal oxide thin film may be Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Ba oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, , Al oxide, Y oxide, Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, In oxide, SrTi oxide, ZnSn oxide, a mixture thereof, and a combination thereof. The thickness of the electron transporting film may be substantially 10 nm or more, more practically 10 nm to 100 nm, and more practically 50 nm to 100 nm.

전자전달체 상 위치하는 광흡수체는 전자전달체가 다공성 층(다공막)인 경우, 염료감응형 태양전지의 염료와 유사하게 전자전달체에 부착된 입자 상이거나, 전자전달체를 코팅하는 막 또는 전자전달체의 기공을 채우며 전자전달체를 덮는 치밀막 또는 다공막의 구조를 가질 수 있다. 이때, 다공막은 막을 이루는 입자(그레인)들이 서로 연속적으로 연결되지 않은 아일랜드 구조를 포함할 수 있다. 상술한 페로브스카이트계 화합물로 다공성 전자전달체의 기공이 채워진 구조를 복합층으로 통칭할 때, 상술한 페로브스카이트계 화합물로 이루어지며 복합층 상부로 돌출된 돌출 구조 또한 다공막의 범주에 속할 수 있다. 이러한 돌출 구조(필라 구조), 복합층 및 복합층을 덮는 치밀막 또는 다공막의 구조는 본 출원인의 공개특허 제2014-0035285호, 공개특허 제2014-0035284호 또는 공개특허 제2014-0035286호에 제시된 구조를 포함하는 것으로, 본 발명이 공개특허 제2014-0035285호, 공개특허 제2014-0035284호 또는 공개특허 제2014-0035286호에 기재된 내용을 전적으로 포함함을 인식하여야 한다. When the electron transporting material is a porous layer (porous film), the light absorber positioned on the electron transporting material may be a particle image attached to the electron transporting material, similar to the dye of the dye-sensitized solar cell, And may have a structure of a dense film or a porous film covering the electron transporting body. At this time, the porous film may include an island structure in which the film forming grains are not continuously connected to each other. When the structure in which the pores of the porous electron carrier are filled with the perovskite compound is referred to as a composite layer, the protruding structure formed of the perovskite compound and protruding to the upper side of the composite layer may also fall within the category of the porous membrane have. The structure of such a protruding structure (pillar structure), a dense film or a porous film covering the multiple layer and the multiple layer is disclosed in Applicants' Publication Nos. 2014-0035285, 2014-0035284 or 2014-0035286 It is to be appreciated that the present invention entirely includes the features described in the published patents 2014-0035285, 2014-0035284 or 2014-0035286, including the proposed structure.

전자전달체가 치밀한 층인 경우, 광흡수층은 전자전달체 상부에 위치하는 치밀막, 다공막 또는 이들의 적층막일 수 있다. In the case where the electron carrier is a dense layer, the light absorbing layer may be a dense film, a porous film, or a laminated film thereof located above the electron transporting body.

치밀막 또는 다공막의 광흡수층의 두께는 태양전지에 설계된 광흡수체(또는 광흡수층)의 양 또는 두께를 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전자전달체 위에 위치하는 광흡수층(전자전달체 상부를 덮는 막의 두께)의 두께는 1nm 내지 10μm일 수 있다. The thickness of the light absorbing layer of the dense film or the porous film can be appropriately adjusted in consideration of the amount or thickness of the light absorber (or light absorbing layer) designed in the solar cell. As a specific, non-limiting example, the thickness of the light absorbing layer (thickness of the film covering the top of the electron transporting material) located on the electron transporting material may be between 1 nm and 10 μm.

광흡수체(또는 광흡수층)는 통상의 용액 도포법 또는 용액 도포 후 비용매를 재 도포하는 2-스텝 도포법을 이용하여 제조될 수 있다. 보다 상세한 용액 도포법 또는 2-스텝 도포법은 본 출원인의 공개특허 제2014-0035285호, 공개특허 제2014-0035284호 또는 공개특허 제2014-0035286호를 참고할 수 있다.The light absorber (or light absorption layer) can be produced by a conventional solution coating method or a two-step coating method in which the non-solvent is applied again after solution application. A more detailed solution coating method or a two-step coating method can be found in the applicants' published patents 2014-0035285, 2014-0035284 or 2014-0035286.

제2 전하전달체는 정공전달체일 수 있으며, 정공전달체는 유기 정공전달체, 무기 정공전달체 또는 이들의 적층체일 수 있다. The second charge carrier may be a hole transporting material, and the hole transporting material may be an organic hole transporting material, an inorganic hole transporting material, or a laminate thereof.

정공전달체가 무기 정공전달체를 포함하는 경우, 무기 정공전달체는 정공 전도도를 갖는, 즉, p형 반도체인, 산화물 반도체, 황화물 반도체, 할로겐화물 반도체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. When the hole transporting material includes an inorganic hole transporting material, the inorganic hole transporting material may be an oxide semiconductor, a sulfide semiconductor, a halide semiconductor, or a mixture thereof having a hole conductivity, that is, a p-type semiconductor.

산화물 반도체의 예로는 NiO, CuO, CuAlO2, CuGaO2 등을 들 수 있으며, 황화물 반도체의 예로는 PbS, 할로겐화물 반도체의 예로는 PbI2 등을 들 수 있으나, 본 발명이 무기 정공전달체 물질에 의해 한정되는 것은 아니다.Examples of the oxide semiconductor include NiO, CuO, CuAlO 2 , and CuGaO 2. Examples of the sulfide semiconductor include PbS and examples of the halide semiconductor include PbI 2. However, the present invention is not limited thereto But is not limited thereto.

정공전달체는 치밀층(치밀막)일 수 있다. 치밀한 정공전달체는 상술한 p형 반도체의 치밀막(film)을 들 수 있다. 무기 정공전달체의 두께는 50nm 내지 10μm, 구체적으로는 10nm 내지 1000nm, 보다 구체적으로 50nm 내지 1000nm일 수 있다. The hole transporting material may be a dense layer (dense film). A dense hole carrier is a dense film of the above-described p-type semiconductor. The thickness of the inorganic hole carrier may be 50 nm to 10 μm, specifically 10 nm to 1000 nm, more specifically 50 nm to 1000 nm.

정공전달체가 유기 정공전달체를 포함하는 경우, 유기 정공전달체는 유기 정공전달물질, 구체적으로 단분자 내지 고분자 유기 정공전달물질(정공전도성 유기물)을 포함할 수 있다. 유기 정공전달물질은 무기 반도체 양자점을 염료로 사용하는 통상의 무기 반도체 기반 태양전지에서 사용되는 유기 정공전달물질이면 사용 가능하며, 안정성 측면에서 고분자 유기 정공전달물질이 좋다. When the hole transporting material includes an organic hole transporting material, the organic hole transporting material may include an organic hole transporting material, specifically, a monomolecular or polymer organic hole transporting material (hole transporting organic material). The organic hole transport material can be used as an organic hole transport material used in a conventional inorganic semiconductor based solar cell using an inorganic semiconductor quantum dot as a dye, and a polymer organic hole transport material is preferable from the standpoint of stability.

단분자 내지 저분자 유기 정공전달물질의 비 한정적인 일 예로, 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))중에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Non-limiting examples of monomolecular or low molecular organic hole transport materials include pentacene, coumarin 6, 3- (2-benzothiazolyl) -7- (diethylamino) coumarin, ZnPC (zinc phthalocyanine) copper phthalocyanine, titanium oxide phthalocyanine (TiOPC), Spiro-MeOTAD (2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, Np-dimethoxyphenylamino) -9,9'- spirobifluorene), F16CuPC , 31H-phthalocyanine, SubPc (boron subphthalocyanine chloride), and N3 (cis -di (thiocyanato) -bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid) -ruthenium (II)).

유기 정공전달물질은 안정성 측면에서 고분자(정공전도성 고분자)인 것이 좋은데, 정공전도성 고분자로, 티오펜계, 파라페닐렌비닐렌계, 카바졸계 및 트리페닐아민계에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 들 수 있으며, 에너지 매칭을 고려하여, 티오펜계 및 트리페닐아민계에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것이 좋고, 보다 좋게는 트리페닐아민계일 수 있다. 고분자 유기 정공전달물질의 비 한정적인 일 예로, 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-p-methoxyphenyl amine)-9,9,9′-spirobi fluorine]), 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) benzo([1,2-b:4,5-b']dithiophene)-2,6-diyl)-alt-((5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)-1,3-diyl)), 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]), PSBTBT(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]), 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-co-benzothiadiazole), PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)), PTAA (poly(triarylamine)), Poly(4-butylphenyl-diphenyl-amine) 및 이들의 공중합체에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 들 수 있다. 비 한정적이며 구체적인 일 예로, 정공전달체는 유기 정공전달물질의 박막일 수 있으며, 박막의 두께는 10 nm 내지 500 nm일 수 있다. The organic hole-transporting material is preferably a polymer (hole-conducting polymer) in terms of stability. The hole-conducting polymer includes one or more selected from thiophene, paraphenylene vinylene, carbazole and triphenylamine In consideration of energy matching, one or two or more thiophene-based compounds and triphenylamine-based compounds may be selected, more preferably triphenylamine-based ones. Non-limiting examples of the polymer organic hole transport material include poly [3-hexylthiophene] (P3HT), poly [2-methoxy-5- (3 ', 7'- dimethyloctyloxyl)] - 1,4-phenylene poly (3-octyl thiophene), POT (poly (octyl thiophene)), poly (vinylidene fluoride), polyvinylene, MEH-PPV Poly (3-decyl thiophene), poly (3-dodecyl thiophene), poly (p-phenylene vinylene), poly (9,9'-dioctylfluorene- butylphenyl) diphenyl amine), Polyaniline, Spiro-MeOTAD ([2,22 ', 7,77'-tetrkis (N, N-di-p- methoxyphenyl amine) (Poly [2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl4,4-bis (2-ethylhexyl-4H-cyclopenta [ dl]], Si-PCPDTBT (poly [(4,4'-bis (2-ethylhexyl) dithieno [3,2-b: 2 ', 3'- 2,1,3-benzothiadiazole) -4,7-diyl]), PBDTTPD (poly ((4,8-diethylhexyloxyl) benzo [1,2- b: 4,5-b '] dithiophene) -1,3-diyl)), PFDTBT (poly [2,7- (9- (2-ethylhexyl) ) -9 -hexyl-fluorene) -tallow-5,5- (4 ', 7 -di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)], PFO-DBT (poly [2,7-. 5 '- (4', 7'-di-2-thienyl-2 ', 1', 3'-benzothiadiazole)]), PSiFDTBT (poly [ , 7-dioctylsilafluorene) -2,7-diyl-lower- (4,7-bis (2-thienyl) -2,1,3-benzothiadiazole) -5,5'-diyl], PSBTBT (poly [ , 4'-bis (2-ethylhexyl) dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] silole) -2,6-diyl-6- (2,1,3-benzothiadiazole) 2,6-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2 , 5-thiophenediyl], PFB (poly (9,9'-dioctylfluorene-co-bis (N, N ' , Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonate), PTAA (poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT (triarylamine), poly (4-butylphenyl-diphenyl-amine), and copolymers thereof. As a non-limiting and specific example, the hole transporting material may be a thin film of an organic hole transporting material, and the thickness of the thin film may be 10 nm to 500 nm.

유기 정공전달체는 통상의 무기 반도체 양자점을 염료로 사용하는 무기 반도체 기반 태양전지에서 유기물 기반 홀 전도층의 전도도 향상과 같은 특성 향상을 위해 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있음은 물론이다. 비 한정적인 일 예로, 정공전달체는 TBP(tertiary butyl pyridine), LiTFSI(Lithium Bis(Trifluoro methanesulfonyl)Imide) 및 Tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)pyridine)cobalt(III)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 첨가제를 더 함유할 수 있으며, 유기 정공전달물질 1g 당 0.05mg 내지 100mg 첨가제를 함유할 수 있다. 그러나, 본 발명이 정공전달체의 첨가제 유/무, 첨가제의 종류 및 첨가제의 함유량에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. It is needless to say that the organic hole transporting material may further include an additive conventionally used for improving properties such as conductivity improvement of an organic material-based hole conduction layer in an inorganic semiconductor-based solar cell using a conventional inorganic semiconductor quantum dot as a dye. As a non-limiting example, the hole transporting material may be either one or two of TBP (tertiary butyl pyridine), LiTFSI (Lithium Bis (Trifluoro methanesulfonyl) Imide) and Tris (2- (1H- pyrazol- Or more, and may contain 0.05 mg to 100 mg of an additive per 1 g of the organic hole transporting material. However, it goes without saying that the present invention can not be limited by the presence / absence of the additive, the kind of the additive, and the content of the additive in the hole transporting material.

제2전극은 정공전달체와 오믹 접합되는 전도성 전극이면 무방하며, 태양전지에서 전면전극 또는 후면전극의 전극물질로 통상적으로 사용되는 물질이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제2전극이 후면전극의 전극물질인 경우, 제2전극은 제2전극은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 탄소, 황화코발트, 황화구리, 산화니켈 및 이들의 복합물에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 제2전극이 투명전극일 경우, 제2전극은 불소 함유 산화주석(FTO; Fouorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide), ZnO, CNT(카본 나노튜브), 그래핀(Graphene)과 같은 무기계 전도성 전극일 수 있으며, PEDOT:PSS와 같은 유기계 전도성 전극일 수 있다. 투명 태양전지를 제공하고자 하는 경우, 제2전극이 투명전극인 것이 좋고, 제2전극이 유기계 전도성 전극인 경우, 플렉시블 태양전지나 투명 태양전지를 제공하고자 할 때 보다 좋다. The second electrode may be a conductive electrode that is ohmic-bonded to the hole transporting material, and may be used as a material commonly used as an electrode material of a front electrode or a rear electrode in a solar cell. In a non-limiting example, when the second electrode is an electrode material of the rear electrode, the second electrode may be formed of gold, silver, platinum, palladium, copper, aluminum, carbon, cobalt sulfide, Or a combination thereof. In a non-limiting example, when the second electrode is a transparent electrode, the second electrode may include a fluorine-containing tin oxide (FTO), indium doped tin oxide (ITO), ZnO, CNT Nanotubes) and graphene, and may be organic-based conductive electrodes such as PEDOT: PSS. In the case of providing a transparent solar cell, the second electrode is preferably a transparent electrode, and when the second electrode is an organic conductive electrode, it is preferable to provide a flexible solar cell or a transparent solar cell.

이중 페로브스카이트 구조를 가지는 1가의 유기 양이온, 1가의 금속이온과 3가의 금속 이온 및 할로겐 이온의 페로브스카이트계 화합물의 에너지 밴드 구조 및 전자 상태 밀도(density of state)를 양자역학적 제1원리 계산을 적용하여 분석하였다. 이때, 본-오펜하이며(Born-Oppenheimer) 근사에 따라 상대적으로 원자 핵은 고정되어 있다고 가정하였으며, 전자와 전자간의 상호작용은 콘-샴(Kohn-Sham) 방정식 및 밀도함수 이론(DFT; Density Funtional Theory)을 이용한 분자 동역학적 모사를 이용하여 분석하였다. 이때, 유기 양이온으로 Cs+를 사용하였으며, 유기 양이온에 의해 에너지 밴드 구조가 거의 영향을 받지 않음은 이미 알려진 사실이다.The energy band structure and the electron state density of a monovalent organic cation having a double perovskite structure, a perovskite compound of a monovalent metal ion, a trivalent metal ion, and a halogen ion are quantitatively analyzed by a first quantum mechanical principle The results were analyzed by applying the calculation. At this time, it is assumed that the atomic nuclei are relatively fixed according to the Born-Oppenheimer approximation, and the interaction between electrons and electrons is represented by the Kohn-Sham equation and the density function theory (DFT) Funtional Theory) was used for the analysis. At this time, Cs + is used as an organic cation, and it is already known that the energy band structure is hardly affected by the organic cation.

도 1은 Cs2InSbI6 및 Cs2InSbBr6의 에너지 밴드 구조(energy band structure)를 도시한 도면이며, 도 2는 Cs2InBiI6 및 Cs2InBiBr6의 에너지 밴드 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 Cs2CuInI6의 에너지 밴드 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 Cs2AgInI6 및 Cs2AgInBr6의 에너지 밴드 구조를 도시한 도면이며, 도 5는 Cs2AgGaI6 및 Cs2AgGaBr6의 에너지 밴드 구조를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a diagram showing an energy band structure of Cs 2 InSbI 6 and Cs 2 InSbBr 6 , FIG. 2 is a diagram showing an energy band structure of Cs 2 InBiI 6 and Cs 2 InBiBr 6 , 3, Cs 2 is a view showing an energy band structure of CuInI 6, Fig. 4 is a view showing an energy band structure of Cs 2 AgInI 6 and Cs 2 AgInBr 6, Figure 5 is Cs 2 AgGaI 6 and Cs 2 AgGaBr 6 And Fig.

도 1 내지 도 5에서 알 수 있듯이, 극히 효과적으로 광을 흡수할 수 있는 직접 천이형 밴드갭이 형성됨을 알 수 있으며, 태양광 흡수에 적합한 밴드 갭 에너지를 가짐을 알 수 있다.As can be seen from FIGS. 1 to 5, it can be seen that a direct transition bandgap capable of absorbing light extremely effectively is formed, and that it has a band gap energy suitable for solar absorption.

표 1은 페로브스카이트계 화합물 별 에너지 밴드 갭(EG), 전자 유효 질량(m*elec) 및 정공 유효 질량(m*hole)을 정리 도시한 것으로, CsPbI3를 비교예로 같이 제시하였다.Table 1 shows the page as a lobe Sky teugye the energy band gap (E G), electron effective mass (m * elec) and the hole effective mass (m * hole) organized by the compounds shown, presented as a CsPbI 3 as a comparative example.

(표 1)(Table 1)

Figure pat00003
Figure pat00003

도 1 내지 도 5 및 표 1에서 알 수 있듯이, 1가 금속 이온으로 In1+를 함유하는 경우, In의 s-오비탈과 할로겐 음이온의 p-오비탈의 하이브리드에 의해 VBM(valance band maximum)이 주로 형성되며, angular momentum이 0인 구형 웨이브펑션(spherical wave-function) 모양을 가짐에 따라, 등방적이고 매우 디스펄시브(dispersive)한 VBM을 가질 수 있다. 이러한 VBM에 의해, In을 1가 금속 이온으로 함유하는 페로브스카이트계 화합물은 현저하게 작은 정공 유효 질량을 가질 수 있다.As can be seen from FIGS. 1 to 5 and Table 1, when In 1 + is contained as a monovalent metal ion, VBM (valance band maximum) is mainly caused by a hybrid of the s-orbital of In and the p- orbital of a halogen anion And has a spherical wave-function shape with an angular momentum of zero, it can have an isotropic and highly dispersive VBM. By such VBM, perovskite-based compounds containing In as a monovalent metal ion can have a remarkably small hole-effective mass.

CBM(conduction band maximum)은 3가 금속 이온의 p-오비탈과 할로겐 이온의 p-오비탈 하이브리드에 의해 주로 형성된다. 3가 금속 이온이 Sb 또는 Bi인 경우, Sb 또는 Bi의 SOC(spin-orbit coupling)의 크기가 커, 보다 등방적이고 매우 디스펄시브한 CBM이 형성되며, 이러한 CMB에 의해 페로브스카이트계 화합물은 현저하게 작은 전자 유효 질량을 가질 수 있다.The CBM (conduction band maximum) is mainly formed by the p-orbital of the trivalent metal ion and the p-orbital hybrid of the halogen ion. When the trivalent metal ion is Sb or Bi, the size of the spin-orbit coupling (SOC) of Sb or Bi is large and a more isotropic and highly discursive CBM is formed. By this CMB, the perovskite- It can have a significantly smaller electron effective mass.

상술한 바와 같이, In+-Sb3+, In+-Bi3+를 금속 이온 쌍으로 함유하는 페로브스카이트 화합물의 경우, 10-2 오더에 이르는 현저하게 작은 정공 유효 질량 및 전자 유효 질량을 가질 수 있으며, 태양광 흡수에 매우 효과적인 밴드갭을 가져 종래 납 기반 페로브스카이트 화합물과 유사하거나 보다 우수한 광전 특성을 가질 수 있다. 또한, Ag+-In3+, Cu+-In3+, Ag+-Ga3+를 금속 이온 쌍으로 함유하는 페로브스카이트 화합물의 경우, 종래의 납 기반 페로브스카이트 화합물과 거의 유사한 정공 유효 질량 및 전자 유효 질량을 가지면서도, 태양광 흡수에 유리한 밴드갭을 가져 납 기반 페로스카이트 화합물을 효과적으로 대체할 수 있다. As described above, in the case of a perovskite compound containing In + -Sb 3+ and In + -Bi 3+ as a metal ion pair, a significantly smaller hole effective mass and electron effective mass reaching 10 -2 order And has a bandgap which is very effective for solar absorption and can have similar or better photoelectric properties than conventional lead-based perovskite compounds. In the case of a perovskite compound containing Ag + -In 3+ , Cu + -In 3+ , and Ag + -Ga 3+ as a metal ion pair, a perovskite compound, which is almost similar to a conventional lead-based perovskite compound It is possible to effectively replace the lead-based perovskite compound with an effective mass and an electron effective mass and a band gap favorable for solar absorption.

Cs2AgBiX6, Cs2AuBiX6, Cs2CuBiX6, Cs2CuSbX6, Cs2AgSbX6, Cs2AuSbX6, Cs2SbBiX6, Cs2AgAuX6(X는 I, Cl 또는 Br)등, 본 발명의 범주에서 벗어나는 2종 금속 이온 기반 페로브스카이트 화합물의 경우, 간접 천이형 밴드갭 구조를 가져 광흡수체로 부적합하거나, 매우 큰 전하(전자 및/또는 정공) 유효질량을 가져, 실질적으로 납 기반 페로브스카이트 화합물을 대체하기 어렵다. Cs 2 AgBiX 6, Cs 2 AuBiX 6, Cs 2 CuBiX 6, Cs 2 CuSbX 6, Cs 2 AgSbX 6, Cs 2 AuSbX 6, Cs 2 SbBiX 6, Cs 2 AgAuX 6 (X is I, Cl or Br) including, In the case of a bimetallic ion-based perovskite compound deviating from the scope of the present invention, it has an indirect transitional bandgap structure and is unsuitable as a light absorber or has a very large effective charge (electron and / or hole) It is difficult to replace the lead-based perovskite compound.

[실시예 1] Cs2InSbBr2I4 이중 페로브스카이트 제조[Example 1] Preparation of Cs 2 InSbBr 2 I 4 double perovskite

브롬화수소산(HBr) 48중량% 수용액 8 ㎖ 와 하이포아인산(H3PO2) 50중량% 수용액 2 ㎖ 혼합용액에 Cs2InSbBr2I4를 만족하도록 CsBr 0.426 g (0.002 mol), InI 0.242 g (0.001 mol) 및 SbI3 0.502 g (0.001 mol)을 차례로 첨가하여 전구체 용액을 제조하였다.Hydrobromic acid (HBr) 48 wt% aqueous solution 8 ㎖ and hypophosphite (H 3 PO 2) CsBr 0.426 g (0.002 mol) so as to satisfy the Cs 2 InSbBr 2 I 4 to 50% by weight aqueous solution of 2 ㎖ mixture, InI 0.242 g ( 0.001 mol) and 0.502 g (0.001 mol) of SbI 3 were added in this order to prepare a precursor solution.

제조한 전구체 용액을 120 ℃ 로 가열하여 전구물질을 모두 용해시키고, 추가적으로 10분 정도 가열하였다. 반응이 완료된 전구체 용액을 실온으로 냉각시키면 침전물 생성됨을 확인할 수 있다. 침전물을 회수하여 X선 회절 패턴을 분석하여 이중 페로브스카이트 상을 확인하였다.The prepared precursor solution was heated to 120 DEG C to dissolve all of the precursors and heated for an additional 10 minutes. When the precursor solution that has been reacted is cooled to room temperature, it can be confirmed that a precipitate is formed. The precipitate was recovered and the X-ray diffraction pattern was analyzed to confirm the double perovskite phase.

[실시예 2] Cs2InBiBr5I 이중 페로브스카이트 제조[Example 2] Preparation of Cs 2 InBiBr 5 I double perovskite

CsBr 0.426 g (0.002 mol), InI 0.242 g (0.001 mol), BiBr3 0.449 g (0.001 mol)을 브롬화수소산(HBr) 48중량% 수용액 8 ㎖ 와 하이포아인산(H3PO2) 50중량% 수용액 2 ㎖의 혼합용액에 차례로 첨가하였다. 0.242 g (0.001 mol) of CIbr, 0.242 g (0.001 mol) of InI and 0.449 g (0.001 mol) of BiBr 3 were added to 8 ml of a 48 wt% aqueous solution of hydrobromic acid (HBr) and 50 wt% aqueous solution of hypophosphoric acid (H 3 PO 2 ) Ml &lt; / RTI &gt;

상기 혼합용액을 120 ℃ 로 가열하여 선구물질을 모두 용해시키고, 추가적으로 10분 정도 가열하였다. 반응이 완료된 용액을 실온으로 냉각시키면 침전물 생성됨을 확인할 수 있다. 침전물을 회수하여 X선 회절 패턴을 분석하여 이중 페로브스카이트 상을 확인하였다.The mixed solution was heated to 120 DEG C to dissolve all of the precursors and heated for an additional 10 minutes. When the solution is cooled to room temperature, it is confirmed that the precipitate is formed. The precipitate was recovered and the X-ray diffraction pattern was analyzed to confirm the double perovskite phase.

[실시예 3] Cs2CuInBr2I4 이중 페로브스카이트 제조[Example 3] Preparation of Cs 2 CuInBr 2 I 4 double perovskite

CsBr 0.426 g (0.002 mol), CuI 0.190 g (0.001 mol), InI3 0.496 g (0.001 mol)을 브롬화수소산(HBr) 48중량% 수용액 8 ㎖ 와 하이포아인산(H3PO2) 50중량% 수용액 2 ㎖의 혼합용액에 차례로 첨가하였다.CsBr 0.426 g (0.002 mol), CuI 0.190 g (0.001 mol), InI 3 0.496 g (0.001 mol) of hydrobromic acid (HBr) 48 wt% aqueous solution 8 ㎖ and hypophosphite (H 3 PO 2) 50% by weight aqueous solution of 2 Ml &lt; / RTI &gt;

상기 혼합용액을 120 ℃ 로 가열하여 선구물질을 모두 용해시키고, 추가적으로 10분 정도 가열하였다. 반응이 완료된 용액을 실온으로 냉각시키면 침전물 생성됨을 확인할 수 있다. 침전물을 회수하여 X선 회절 패턴을 분석하여 이중 페로브스카이트 상을 확인하였다.The mixed solution was heated to 120 DEG C to dissolve all of the precursors and heated for an additional 10 minutes. When the solution is cooled to room temperature, it is confirmed that the precipitate is formed. The precipitate was recovered and the X-ray diffraction pattern was analyzed to confirm the double perovskite phase.

[실시예 4] Cs2AgInBr3I3 이중 페로브스카이트 제조[Example 4] Preparation of Cs 2 AgInBr 3 I 3 double perovskite

CsBr 0.426 g (0.002 mol), AgBr 0.188 g (0.001 mol), InI3 0.496 g (0.001 mol)을 브롬화수소산(HBr) 48중량% 수용액 8 ㎖ 와 하이포아인산(H3PO2) 50중량% 수용액 2 ㎖의 혼합용액에 차례로 첨가하였다.CsBr 0.426 g (0.002 mol), AgBr 0.188 g (0.001 mol), InI 3 0.496 g (0.001 mol) of hydrobromic acid (HBr) 48 wt% aqueous solution 8 ㎖ and hypophosphite (H 3 PO 2) 50% by weight aqueous solution of 2 Ml &lt; / RTI &gt;

상기 혼합용액을 120 ℃ 로 가열하여 선구물질을 모두 용해시키고, 추가적으로 10분 정도 가열하였다. 반응이 완료된 용액을 실온으로 냉각시키면 침전물 생성됨을 확인할 수 있다. 침전물을 회수하여 X선 회절 패턴을 분석하여 이중 페로브스카이트 상을 확인하였다.The mixed solution was heated to 120 DEG C to dissolve all of the precursors and heated for an additional 10 minutes. When the solution is cooled to room temperature, it is confirmed that the precipitate is formed. The precipitate was recovered and the X-ray diffraction pattern was analyzed to confirm the double perovskite phase.

[실시예 5] Cs2AgGaBr6 이중 페로브스카이트 제조[Example 5] Preparation of Cs 2 AgGaBr 6 double perovskite

CsBr 0.426 g (0.002 mol), AgBr 0.188 g (0.001 mol), GaBr3 0.309 g (0.001 mol)을 브롬화수소산(HBr) 48중량% 수용액 8 ㎖ 와 하이포아인산(H3PO2) 50중량% 수용액 2 ㎖의 혼합용액에 차례로 첨가하였다.CsBr 0.426 g (0.002 mol), AgBr 0.188 g (0.001 mol), GaBr 3 0.309 g (0.001 mol) of hydrobromic acid (HBr) 48 wt% aqueous solution 8 ㎖ and hypophosphite (H 3 PO 2) 50% by weight aqueous solution of 2 Ml &lt; / RTI &gt;

상기 혼합용액을 120 ℃ 로 가열하여 선구물질을 모두 용해시키고, 추가적으로 10분 정도 가열하였다. 반응이 완료된 용액을 실온으로 냉각시키면 침전물 생성됨을 확인할 수 있다. 침전물을 회수하여 X선 회절 패턴을 분석하여 이중 페로브스카이트 상을 확인하였다.The mixed solution was heated to 120 DEG C to dissolve all of the precursors and heated for an additional 10 minutes. When the solution is cooled to room temperature, it is confirmed that the precipitate is formed. The precipitate was recovered and the X-ray diffraction pattern was analyzed to confirm the double perovskite phase.

[실시예 6][Example 6]

상기 실시예1에서 제조한 이중 페로브스카이트 물질을 포함하는 페로브스카이트 태양전지를 제조하되, 페로브스카이트 태양전지는 통상적인 방법을 사용하여 제조하였다.A perovskite solar cell including the double perovskite material prepared in Example 1 was prepared, and a perovskite solar cell was manufactured using a conventional method.

a) 다공성 TiO2 박막 기판 제조a) Preparation of porous TiO 2 thin film substrate

불소 함유 산화주석이 코팅된 유리 기판(FTO; F-doped SnO2, 8 ohms/cm2, Pilkington, 이하 FTO 기판(제1전극))을 25 x 25 mm 크기로 절단한 후, 끝 부분을 에칭하여 부분적으로 FTO를 제거 하였다. A glass substrate (FTO: F-doped SnO 2, 8 ohms / cm 2, Pilkington, hereinafter referred to as FTO substrate (first electrode)) coated with fluorine-containing tin oxide was cut into a size of 25 x 25 mm, To remove the FTO.

절단 및 부분 에칭된 FTO 기판 위에 금속산화물 박막으로서 50 nm 두께의 TiO2 치밀막을 분무 열분해법으로 제조하였다. 분무 열분해는 TAA (Titanium acetylacetonate):EtOH(1:9 v/v%) 용액을 이용하여 수행되었으며, 450 ℃로 유지된 열판위에 올려진 FTO 기판위에 3초간 분무하고 10초간 정지하는 방법을 되풀이하는 방법으로 두께를 조절하였다.On the cut and partially etched FTO substrate, a TiO2 compact film with a thickness of 50 nm was fabricated by spray pyrolysis as a metal oxide thin film. Spray pyrolysis was carried out using a solution of titanium acetylacetonate (TAA): EtOH (1: 9 v / v%), spraying for 3 seconds on the FTO substrate placed on a hot plate kept at 450 ° C and stopping for 10 seconds The thickness was adjusted by the method.

평균 입자크기(직경) 50 nm의 TiO2 분말 (TiO2 기준으로 1 중량%가 용해된 titanium peroxocomplex 수용액을 250℃에서 12시간 수열처리하여 제조)에, 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose)가 10 중량 %로 에틸알콜에 용해된 에틸 셀룰로오스 용액을, TiO2 분말 1g당 5 ml 첨가하고, 테르피놀(terpinol)을 TiO2 분말 1 g당 5 g 첨가하여 혼합한 후, 에틸 알콜을 감압 증류법으로 제거하여 TiO2 페이스트를 제조하였다.TiO 2 powder having an average particle size (diameter) of 50 nm (prepared by hydrothermally treating titanium peroxocomplex aqueous solution of 1 wt% based on TiO 2 dissolved therein at 250 ° C for 12 hours) was mixed with 10% by weight of ethyl cellulose acetate the ethyl cellulose solution in an alcohol, then a solution was added 5 ml per TiO 2 powder 1g, adding the hotel pinol (terpinol) 5 g per 1 g TiO 2 powder, and the ethanol removed by vacuum distillation TiO 2 Paste.

제조된 TiO2 분말 페이스트에 에탄올을 첨가(1(TiO2 분말 페이스트):5(에탄올) 중량비)하여 스핀 코팅용 TiO2 슬러리를 제조하였다. FTO 기판의 TiO2 박막 위에, 스핀 코팅용 TiO2 슬러리를 이용하여 스핀 코팅 방법으로 코팅(3000rpm)하고 500 ℃에서 60 분 동안 열처리한 후, 60 ℃의 30 mM TiCl4 수용액에 열처리된 기판을 담그고, 30 분 동안 방치한 후, 탈이온수와 에탄올로 세척 및 건조하고 다시 500 ℃에서 30분 동안 열처리하여 다공성 TiO2 박막(다공성 전자전달체)을 제조하였다. 이때, 다공성 TiO2 박막(다공성 전자전달체)의 두께는 100nm이었고, 제조된 다공성 전자전달체의 비표면적은 33m2/g이며, 기공률(겉보기 기공률)은 50%이었다.To the TiO 2 powder paste thus prepared, ethanol was added (1 (TiO 2 powder paste): 5 (ethanol) weight ratio) to prepare a TiO 2 slurry for spin coating. (3000 rpm) using a TiO 2 slurry for spin coating on a TiO 2 thin film of an FTO substrate and heat-treated at 500 ° C. for 60 minutes. Subsequently, the heat-treated substrate was immersed in a 30 mM aqueous solution of TiCl 4 at 60 ° C. , Left for 30 minutes, washed with deionized water and ethanol, dried, and then heat-treated at 500 ° C for 30 minutes to prepare a porous TiO 2 thin film (porous electron transport material). At this time, the thickness of the porous TiO 2 thin film (porous electron carrier) was 100 nm, the specific surface area of the prepared porous electron carrier was 33 m 2 / g, and the porosity (apparent porosity) was 50%.

b) 이중 페로브스카이트 할로겐화물 용액 제조b) Preparation of a double perovskite halide solution

0.8 M 농도의 Cs2InSbBr2I4 용액은, 용매로 감마부틸로락톤과 다이메틸설폭사이드를 7:3의 부피비로 혼합한 혼합용매를 사용하고, 이 혼합용매에 실시예1에서 제조한 Cs2InSbBr2I4 분말을 용해시켜 제조하였다.The Cs 2 InSbBr 2 I 4 solution at a concentration of 0.8 M was prepared by using a mixed solvent obtained by mixing gamma-butylolactone and dimethylsulfoxide in a volume ratio of 7: 3 as a solvent, and adding Cs 2 InSbBr 2 I 4 powder.

c) 태양전지의 제조c) Manufacture of solar cells

앞서 제조한 다공성 TiO2 박막 기판(FTO/TiO2 기판)상부에 상기 제조한 Cs2InSbBr2I4 용액을 회전 중심에 일괄 도포(주입)하고, 3000 rpm으로 스핀 코팅하였다. 스핀 코팅 시간이 50초가 된 시점에 스핀 중인 FTO 기판의 회전 중심에 다시 비용매인 톨루엔(toluene) 1 ㎖를 일괄 도포(주입)한 후, 5초 동안 스핀 코팅을 더 진행하였다. 스핀 코팅이 수행된 후 150℃의 온도 및 상압 조건에서 30분 동안 어닐링을 수행하여 페로브스카이트 광흡수체인 페로브스카이트 화합물 막(광흡수층)을 형성하였다. The above prepared Cs 2 InSbBr 2 I 4 solution was applied (injected) onto the porous TiO 2 thin film substrate (FTO / TiO 2 substrate) prepared above, and spin-coated at 3000 rpm. When the spin-coating time was 50 seconds, 1 ml of toluene was added to the center of rotation of the FTO substrate under spinning, and spin coating was further performed for 5 seconds. After the spin coating was performed, annealing was performed at a temperature of 150 ° C and normal pressure for 30 minutes to form a perovskite compound film (light absorbing layer), which is a perovskite light absorber.

이후, 광흡수층 상부에 PTAA(poly(triarylamine), EM index, Mw=17,500 g/mol)가 용해된 톨루엔 용액[15 ㎎(PTAA)/1 ㎖]을 3000 rpm으로 60초 동안 스핀 코팅하여 정공전달층을 형성하였다. 이때, PTAA 용액에 2.31 ㎎의 LiTFSI(Lithium Bis(Trifluoro methanesulfonyl)Imide)와 6.28 ㎎의 TBP(tertiary butyl pyridine)를 첨가하였다. Thereafter, a toluene solution [15 mg (PTAA) / 1 ml] in which PTAA (poly (triarylamine), EM index, Mw = 17,500 g / mol) was spin-coated at 3000 rpm for 60 seconds, Layer. At this time, 2.31 mg of LiTFSI (Lithium Bis (Trifluoro methanesulfonyl) Imide) and 6.28 mg of TBP (tertiary butyl pyridine) were added to the PTAA solution.

이후, 정공전달층의 상부에 고진공(5x10-6 torr 이하)의 열 증착기(thermal evaporator)로 Au를 진공 증착하여, 두께가 70 ㎚인 Au 전극(제2전극)을 형성하여 태양전지를 제조하였다. 태양전지 제조 시, 주변 환경은 25℃의 온도 및 25%의 상대습도를 유지하였다. Thereafter, an Au electrode (second electrode) having a thickness of 70 nm was formed on the hole transporting layer by vacuum evaporation of Au with a thermal evaporator of a high vacuum (5 × 10 -6 torr or less) to produce a solar cell . In the manufacture of the solar cell, the ambient environment maintained a temperature of 25 ° C and a relative humidity of 25%.

또한, 제조된 페로브스카이트 태양전지의 전류-전압 특성을 측정하기 위해, 인공태양장치(ORIEL class A solar simulator, Newport, model 91195A)와 소스-미터(source-meter, Kethley, model 2420)를 사용하였으며, 표준시험조건인 1,000 W/㎡의 일조 강도 및 25℃의 항온 조건으로 측정하였다. 측정 결과 페로브스카이트 태양전지의 광전변환 파라미터는 단락전류밀도 Jsc가 7.8 mA/cm2, 개방 전압 Voc가 0.96 V, 성능지수 FF가 71.2%로 광전변환효율 5.3%의 높은 효율 값을 보였다. In order to measure the current-voltage characteristics of the manufactured perovskite solar cell, an artificial solar device (ORIEL class A solar simulator, Newport, model 91195A) and a source-meter (Kethley, model 2420) , And it was measured under a standard test condition of 1,000 W / ㎡ of sunlight intensity and constant temperature of 25 캜. As a result, the photovoltaic conversion parameters of the perovskite solar cell showed a short circuit current density Jsc of 7.8 mA / cm 2, an open circuit voltage Voc of 0.96 V, a performance index FF of 71.2%, and a photoelectric conversion efficiency of 5.3%.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (7)

직접 천이 밴드갭(direct band gap)을 가지며, 화학식 1을 만족하고, 납을 함유하지 않는 페로브스카이트계 화합물.
(화학식 1)
A2(MIMIII)X6
(화학식 1에서, A는 1가의 양이온으로, A는 알칼리 이온, 유기 암모늄 이온 및 아미디니움계(amidinium group) 이온에서 하나 이상 선택되며, MI은 1가의 금속 이온이고, MIII는 3가의 금속 이온이며, X는 할로겐 이온이다)
A perovskite compound having a direct band gap and satisfying the formula (1) and containing no lead.
(Formula 1)
A 2 (M I M III ) X 6
(Wherein A is a monovalent cation, A is at least one selected from an alkali ion, an organic ammonium ion and an amidinium group ion, M 1 is a monovalent metal ion, M III is a trivalent cation, Metal ion, and X is a halogen ion)
제 1항에 있어서,
상기 페로브스카이트계 화합물은 이중 페로브스카이트(Double Perovskite) 구조를 갖는 페로브스카이트계 화합물.
The method according to claim 1,
The perovskite compound is a perovskite compound having a double perovskite structure.
제 2항에 있어서,
상기 MI은 In+이거나, 상기 MIII는 In3+ 또는 Ga3+인 페로브스카이트계 화합물.
3. The method of claim 2,
Wherein the M I is In +, or the M III is In 3+ or Ga 3+ .
제 3항에 있어서,
상기 MI-MIII 쌍은 하기 i) 내지 vi)인 페로브스카이트계 화합물.
i)In1+-Sb3+
ii)In1+-Bi3+
v)Cu1+-In3+
iv)Ag1+-In3+
v)Ag1+-Ga3+
The method of claim 3,
Wherein said M I -M III pair is i) to vi).
i) In 1+ -Sb 3+
ii) In 1+ -Bi 3+
v) Cu 1+ -In 3+
iv) Ag 1+ -In 3+
v) Ag 1+ -Ga 3+
제 3항에 있어서,
밴드갭 에너지가 1 내지 2.5 eV인 페로브스카이트계 화합물.
The method of claim 3,
A perovskite compound having a band gap energy of 1 to 2.5 eV.
제 3항에 있어서,
상기 X는 I-, Br- 및 Cl-에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 페로브스카이트계 화합물.
The method of claim 3,
Wherein X is one or more selected from I - , Br - and Cl - .
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 페로브스카이트계 화합물을 광흡수체로 함유하는 태양전지.A solar cell comprising a perovskite compound according to any one of claims 1 to 6 as a light absorber.
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