KR20180053122A - Fabrication Method of Perovskite Solar Cell - Google Patents

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KR20180053122A
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Abstract

The present invention provides a method for manufacturing a large-area perovskite-based solar cell able to be modularized with a cheap and simple process. The manufacturing method of an organometallic halide film of a perovskite structure according to the present invention comprises: a step (a) of applying a first solution containing a metal halide complex on a substrate; and a step (b) of pressurizing and spraying a second solution containing an organic halide to the first solution applied to the substrate, and drying the solution.

Description

페로브스카이트계 태양전지의 제조방법{Fabrication Method of Perovskite Solar Cell}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fabrication method of a perovskite solar cell,

본 발명은 페로브스카이트 구조를 갖는 유기금속할로겐화물을 광흡수체로 함유하는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 저비용의 단순한 공정으로 대면적에서도 매우 균일한 두께를 가지며 우수한 결정성을 갖는 페로브스카이트 유기할로겐화물 막이 구비되어, 고효율을 유지하면서도 대면적 제조 가능한 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for producing a perovskite solar cell containing an organometallic halide having a perovskite structure as a light absorber and more particularly to a process for producing a perovskite solar cell which has a very uniform thickness And a perovskite organic halide film having excellent crystallinity and capable of producing a large area while maintaining high efficiency.

과학기술 발전에 따른 인간의 삶은 풍요롭게 되었으나 에너지의 지속적인 사용으로 이산화탄소 농도를 증가시켰고 이로 인해 지구는 기후변화라는 또 다른 인류의 도전을 받게 되었다. 기후변화에 대응하기 위해서 인류는 친환경적이면서도 이산화탄소를 줄이는 신재생에너지를 점차적으로 확대하고 있다. 이러한 신재생에너지는 현재 11개의 종류가 있으며, 가장 효율이 좋은 것으로 알려진 것이 풍력과 태영광이다. 이중 태양광은 태양빛을 전기에너지로 변환하는 것으로 실리콘으로 제조된 태양전지가 대표적이라고 할 수 있다. 현재까지 가장 잘 알려진 태양전지의 효율은 25% 이상을 보이고 있으며, 전체 시장의 약 80% 이상을 차지하고 있다. 그러나, 1세대 태양전지로 불리는 실리콘 태양전지는 초고순도의 실리콘 웨이퍼로 제조되며, 이는 제조설비가 매우 고가이고 공정이 복잡하여 결과적으로 제조비용이 매우 비싸다는 가장 큰 단점이 있다. 국내의 경우 제조단가가 셀 기준으로 0.6~0.7$/Wp로 신재생에너지 발전단가가 기존 화석에너지 발전단가가 같아지는 균형점인 그리드 패리티(Grid Parity)에 도달하기에는 아직도 한계가 있다고 볼 수 있다. 박막 태양전지로 대변되는 2세대 태양전지의 경우에도 휘어지거나 다양한 제품에 응용이 가능하다는 장점은 있지만 1세대 실리콘 태양전지와 비슷한 제조단가를 가지고 있어, 저렴하게 에너지원으로 보급하기에는 아직까지 한계가 있는 실정이다. 이를 극복하고자 개발된 3세대 태양전지는 염료감응형 태양전지(DSSC: Dye-Sensitized Solar Cell) 또는 유기 태양전지(OPV: Organic Photovoltaic)를 들 수 있겠다. 이러한 시도의 근본적인 접근 방식은 제조단가를 줄이는 것이라고 할 수 있겠다. 실례로 염료감응형 태양전지나 유기 태양전지의 경우 셀 제조단가를 0.5$/Wp 이하로 낮출 수 있다. 그러나, 염료감응형 태양전지는 세계 최고기록인 광변환효율이 13% 대를 유지하고 있으며, 유기 태양전지의 경우에는 11% 대의 수준으로 제조단가와 효율의 상관관계를 비교하면 효율적인 접근방법이라고 할 수 없다. 또한, 염료감응형 태양전지의 경우에는 액체 전해질 누수에 따른 셀 안정성이 최대 걸림돌로 작용하면서 실용화 마지막 단계에서 좌절이 되었다고 볼 수 있다. 유기 태양전지의 경우에도 얇은 박막과 구부러진다는 장점 등이 우수하다고 할 수 있으나, 산소에 노출될 경우 효율이 감소하게 되어 기존 제조단가 보다 고비용의 실링(encapsulation)이 이뤄져야 상용화가 가능하게 되어 아직까지 실용화에 다가가지 못하고 있다고 할 수 있다. 그러나, 지난 5년 이내간 페로브스카이트 구조를 갖는 유기금속할로겐화물을 광흡수체로 사용하는 페로브스카이트 태양전지의 등장으로 태양전지 기술은 새로운 시대를 열 수 있는 기회가 다가오고 있다. 페로브스카이트 태양전지는 구조의 최적화를 통해, 20%에 이르는 광변환효율을 나타내고 있어(대한민국공개특허 제2014-0035284호), 앞으로 2-3년 안에 실리콘 태양전지에 상응하는 25%까지 구현이 가능할 것으로 예측되고 있다. 또한, 400 ~500nm 정도의 광활성층으로도 태양 광의 90% 이상을 흡수할 수 있는 높은 광 흡수율을 가지고 있으며, 얇게 만들 수 있어 휘어짐(flexible)이 가능한 태양전지를 만들 수 있을 뿐만 아니라, 유기양이온이나 금속 이온들을 조절하여 밴드갭(band-gap)을 제어할 수 있어, 다른 종류의 태양전지와의 텐덤(tandem structure)화가 용이하여 그 응용 가능성이 매우 크다고 할 수 있다. 무엇보다도 중요한 또 하나의 관점은 실리콘과 같은 고비용의 장비를 사용하지 않아도 되며 유기태양전지와 다르게 산소가 있는 분위기에서도 고효율 태양전지 제조가 가능하여 제조단가를 기존 어떤 태양전지보다도 획기적으로 낮출 수 있다는 장점이 있다. The human life has been enriched by the technological development, but the continuous use of energy has increased the concentration of carbon dioxide, which has caused the Earth to be challenged by another human being called climate change. To cope with climate change, humankind is gradually expanding renewable energy that is environmentally friendly but also reduces carbon dioxide. There are currently 11 types of renewable energy, and the most efficient is known to be wind and solar. The dual solar cell converts solar light into electric energy, which is typical of solar cells made of silicon. To date, the best known efficiency of solar cells is more than 25%, accounting for more than 80% of the total market. However, silicon solar cells, which are referred to as first generation solar cells, are manufactured with ultrahigh purity silicon wafers, which are the most disadvantageous in that the manufacturing equipment is very expensive and the process is complicated, resulting in a very high manufacturing cost. In the case of Korea, the production unit price is 0.6-0.7 $ / Wp per cell, and it is still a limit to reach the grid parity which is the balance point where the renewable energy generation unit price becomes equal to the existing fossil energy generation unit price. Though the second-generation solar cell represented by the thin-film solar cell is advantageous in that it can be bent or applied to various products, it has a manufacturing cost similar to that of the first-generation silicon solar cell, It is true. The third-generation solar cell developed to overcome this is Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) or Organic Photovoltaic (OPV). A fundamental approach to this approach is to reduce manufacturing costs. For example, in the case of dye-sensitized solar cell or organic solar cell, it is possible to lower the cell manufacturing cost to less than 0.5 $ / Wp. However, the dye-sensitized solar cell maintains the world's best record light conversion efficiency of 13%, and the organic solar cell has an 11% efficiency. I can not. In addition, in the case of the dye-sensitized solar cell, the cell stability due to the leakage of the liquid electrolyte acts as the biggest obstacle, and it can be said that it is frustrated at the last stage of practical use. In the case of organic solar cells, the thin film and the advantage of bending can be said to be excellent. However, since the efficiency is reduced when exposed to oxygen, encapsulation is more costly than the manufacturing cost, and commercialization is possible. It can be said that it is not able to approach. However, with the advent of perovskite solar cells that use organometallic halides with interstitial perovskite structure as light absorbers within the last five years, solar cell technology is approaching a new era. Perovskite solar cells show 20% photoconversion efficiency through optimization of structure (Korean Patent Laid-Open No. 2014-0035284), and up to 25% corresponding to silicon solar cell in the next 2-3 years Is expected to be possible. In addition, it has a high light absorptivity capable of absorbing 90% or more of the sunlight even with a photoactive layer of about 400 to 500 nm, and can be made thin to make a solar cell capable of being flexible, It is possible to control the band-gap by controlling the metal ions, and the tandem structure with other types of solar cells is easy, so that the application possibility is very high. Another important point is that it is possible to manufacture high-efficiency solar cells even in the atmosphere of oxygen different from organic solar cells, and it is possible to lower the manufacturing cost dramatically compared to other solar cells .

그러나 페로브스카이트 태양전지의 경우에도 아직까지 기술개발의 성숙도가 높지 않아 세계 최고기록의 경우에도 0.1cm2이 단위셀 크기의 면적에서의 효율을 보이고 있으며, 1cm2 정도로 크기를 확대하는 경우에도 그 효율이 현저하게 감소하는 실정이다. 모듈화를 위해 필수적으로 요구되는 대면적화에서의 급격히 효율이 감소되는 문제점은 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 위해 가장 먼저 필수적으로 해결되어야 할 난제이다. However, perovskite, and if the solar cell is not yet high enough to maturity of the technology, even if the world record is 0.1cm 2 it shows the efficiency of the unit cell size of the area, even if you enlarge the size of about 1cm 2 The efficiency is remarkably reduced. The problem of rapidly decreasing the efficiency in the large area required for modularization is a first and foremost problem to be solved for the commercialization of the perovskite solar cell.

대한민국공개특허 제2014-0035284호Korean Patent Publication No. 2014-0035284

본 발명의 목적은, 단순하고 저렴한 공정으로, 모듈화 가능한 대면적의 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이며, 핀홀등의 결함 형성이 방지되고 대면적에서도 균일한 두께를 갖는 고품질의 유기금속할로겐화물 막(광활성층)이 구비된 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a perovskite solar cell having a large area that can be modularized in a simple and inexpensive process and is capable of preventing defects such as pinholes from being formed and forming a high quality organic And a method of manufacturing a solar cell provided with a metal halide film (photoactive layer).

본 발명에 따른 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법은 a) 기판, 투명전극 및 제1전하전달체가 순차적으로 적층된 기재의 제1전하전달체 상, 슬롯 다이(slot-die)를 이용하여, 금속할로겐화물을 함유하는 제1용액 및 유기할로겐화물을 함유하는 제2용액을 순차적으로 도포한 후 건조하여, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물 막인 광활성층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 광활성층 상부에 제2전하전달체 및 상기 투명전극의 대전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a perovskite solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) forming a metal layer on a first charge carrier of a substrate on which a substrate, a transparent electrode, and a first charge carrier are sequentially laminated, using a slot- Sequentially applying a first solution containing a halide and a second solution containing an organic halide and then drying the solution to form a photoactive layer which is an organic metal halide film of perovskite structure; And b) sequentially forming a second charge carrier and a counter electrode of the transparent electrode over the photoactive layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 a) 단계에서, 상기 제1용액은 금속할로겐화물 및 금속할로겐화물과 콤플렉스를 형성하며 금속할로겐화물을 용해하는 용매인 콤플렉스 용매를 함유할 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, in the step a), the first solution forms a complex with a metal halide and a metal halide, and is a complex solvent which is a solvent dissolving a metal halide ≪ / RTI >

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 a) 단계는, a1) 슬롯 다이를 이용하여, 상기 제1전하전달체상 제1용액을 도포한 후 건조하는 단계; 및 a2) 슬롯 다이를 이용하여, 건조된 a1) 단계의 도포막 상, 제2용액을 도포한 후 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, the step a) includes the steps of a1) applying a first solution on the first charge carrier using a slot die, and drying the first solution; And a2) coating the second solution on the coated film of step a1) using a slot die, followed by drying.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 a) 단계는, 슬롯 다이를 이용하여, 상기 제1전하전달체상 제1용액을 도포하고, 슬롯 다이를 이용하여 상기 제1전하전달체상 도포된 제1용액에 제2용액을 도포한 후 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, the step a) includes: applying a first solution on the first charge carrier using a slot die; Applying the second solution to the first solution coated on the carrier and then drying the coated solution.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 제1용액의 도포 및 제2용액의 도포시, 슬롯 다이의 이동 속도는, 서로 독립적으로 5mm/sec 이하일 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, when the first solution is applied and the second solution is applied, the moving speed of the slot die may be independently 5 mm / sec or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 제1전하전달체는, 상기 투명전극층 측에 위치하는 치밀막 및 치밀막 상부에 위치하는 다공막을 포함하는 다층막일 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, the first charge carrier may be a multilayer film including a dense film positioned on the transparent electrode layer side and a porous film located on the dense film.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 다공막은 금속산화물 입자를 포함하며, 금속산화물 입자간 빈 공간에 의해 열린 기공구조를 가질 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, the porous film includes metal oxide particles, and may have an open pore structure by an empty space between metal oxide particles.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 제2전하전달체는 정공전도성 유기물일 수 있다. In the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, the second charge carrier may be a hole-conducting organic material.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 a) 단계에서, 적어도 20mmx20mm 이상의 면적을 갖는 대면적의 막을 기준으로, 하기 관계식 1에 따라 관계식 2로 규정되는 UN이 5 이하인 유기금속할로겐화물 막이 제조될 수 있다.In the method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, it is preferable that, in the step (a), the organic layer having a UN of not more than 5 A metal halide film can be produced.

(관계식 1)(Relational expression 1)

Figure pat00001
Figure pat00001

관계식 1에서, Tave는 유기금속할로겐화물 막의 평균두께를 의미하며, T는 측정영역에서의 유기금속할로겐화물 막의 두께를 의미하며, T(i)는 유기금속할로겐화물 막의 랜덤한 측정영역에서의 측정된 유기금속할로겐화물 막의 두께이되, i번째의 랜덤한 측정영역에서 측정된 두께를 의미하며, i는 측정회수(1 내지 n번째)를 의미하며, n은 랜덤한 측정영역을 대상으로 유기금속할로겐화물 막의 두께가 측정된 총 두께 측정횟수로 10 내지 50의 자연수이다.In the relation 1, Tave means the average thickness of the organometallic halide film, T means the thickness of the organometallic halide film in the measurement area, T (i) means the measurement in the random measurement area of the organometallic halide film (N) is the thickness of the organometallic halide film, i is the thickness measured in the i-th random measurement region, i is the number of measurements (1 to n) The thickness of the coating film is a natural number of 10 to 50 in terms of the total number of thickness measurements.

(관계식 2)(Relational expression 2)

Figure pat00002
Figure pat00002

관계식 2에서, Tave, n, T(i)는 관계식 1과 동일하다. In relation 2, T ave , n, T (i) are the same as in the relational expression 1.

본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은, 슬롯 다이를 이용하여 금속할로겐화물 용액과 유기할로겐화물 용액을 도포하고 건조하여 광활성층을 제조함에 따라, 20mmx20mm에 이르는 대면적에서도 균일한 두께를 가지며 치밀하고 결정성이 우수한 광활성층이 제조되는 장점이 있으며, 슬롯 다이를 이용한 도포 및 건조라는 저비용의 매우 간단한 방법으로 모듈화 가능한 대면적의 페로브스카이트 태양전지를 단시간에 대량생산할 수 있는 장점이 있다. A method of manufacturing a solar cell according to the present invention is a method of manufacturing a photoactive layer by applying a metal halide solution and an organic halide solution by using a slot die and drying the same to obtain a uniform thickness with a uniform thickness over a large area of 20 mm x 20 mm There is an advantage that a photoactive layer having excellent crystallinity can be produced and a perovskite solar cell with a large area that can be modularized can be mass produced in a short time by a very simple and low cost method of coating and drying using a slot die.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서 광활성층의 제조 공정을 도시한 일 공정도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서 광활성층의 제조 공정을 도시한 다른 일 공정도이며,
도 3은 실시예 1에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 3(a)) 및 X-선회절분석 결과(도 3(b))를 도시한 도면이며,
도 4는 실시예 2에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 4(a)) 및 X-선회절분석 결과(도 4(b))를 도시한 도면이며,
도 5는 실시예 3에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 5(a)) 및 X-선회절분석 결과(도 5(b))를 도시한 도면이며,
도 6은 비교예 1에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 6(a)) 및 X-선회절분석 결과(도 6(b))를 도시한 도면이며,
도 7은 실시예 3에서 제조된 광활성층을 관찰한 광학사진이며,
도 8은 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1에서 제조된 태양전지의 광전 변환 특성을 측정 도시한 도면이다.
FIG. 1 is a process diagram showing a manufacturing process of a photoactive layer in a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is another process drawing showing a manufacturing process of a photoactive layer in a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention,
3 is a scanning electron micrograph (FIG. 3 (a)) and an X-ray diffraction analysis result (FIG. 3 (b)) of the surface of the photoactive layer prepared in Example 1,
4 is a scanning electron micrograph (FIG. 4 (a)) and an X-ray diffraction analysis result (FIG. 4 (b)) of the surface of the photoactive layer prepared in Example 2,
5 is a scanning electron micrograph (FIG. 5 (a)) and an X-ray diffraction analysis result (FIG. 5 (b)) of the surface of the photoactive layer prepared in Example 3,
6 is a scanning electron micrograph (FIG. 6 (a)) and an X-ray diffraction analysis result (FIG. 6 (b)) of the surface of the photoactive layer prepared in Comparative Example 1,
7 is an optical photograph of the photoactive layer prepared in Example 3,
8 is a diagram showing measurement of photoelectric conversion characteristics of the solar cell manufactured in Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 1. FIG.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 태양전지 제조방법을 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, a method of manufacturing a solar cell according to 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.

알려진 바와 같이, 페로브스카이트 구조를 갖는 유기금속할로겐화물(이하, 페로브스카이트 유기금속할로겐화물)은 단지 유기금속할로겐화물이 용해된 용액을 도포한 후 건조하는 단순한 공정으로 자발적인 결정화가 가능하다. 그러나, 이와 같은 자발적 결정화는 용액 도포라는 단순한 공정으로 유기금속할로겐화물 막의 제조를 가능하게 하나, 반면, 대면적의 막을 제조하거나 대량생산하는 경우 결정화 과정을 제어할 수 없어 막의 품질을 제어하기 어려운 문제점을 야기한다.As is known, an organic metal halide having a perovskite structure (hereinafter, perovskite organic metal halide) can be spontaneously crystallized by a simple process in which a solution in which only an organometallic halide is dissolved is applied and then dried Do. However, such a spontaneous crystallization makes it possible to manufacture an organic metal halide film by a simple process of applying a solution, whereas when a large-area film is manufactured or mass-produced, the crystallization process can not be controlled, .

본 출원인은 페로브스카이트 태양전지등, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물 막에 기반한 소자의 상용화를 위해 선결되어야 하는 가장 큰 난제인 대면적에서 재현성있고 우수한 품질을 갖는 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막을 간단하고 단순한 공정으로 제조할 수 있는 기술을 개발하기 위해, 각고의 노력을 기울인 결과, 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막의 제조를 위한 액의 도포 방법에 따라 제조되는 막질이 크게 달라지며, 대면적에서도 균일한 두께를 가지며 핀홀등의 결함 생성이 방지되고 조대하고 우수한 결정성을 갖는 결정립들을 갖는 고품질의 막이 제조되기 위해서는, 기재상 도포되는 액의 유동이 가능한 억제되어야 함을 발견하였다. 이러한 발견을 기반으로 연구를 심화한 결과, 슬롯-다이를 이용하여 금속할로겐화물을 함유하는 액과 유기할로겐화물을 함유하는 액을 각각 순차적으로 도포하는 경우, 액의 유동이 가장 억제되면서도 균일한 도포가 가능하며, 20mmx20mm 이상의 대면적에서도 고품질의 막이 제조됨을 확인하여 본 발명을 출원하기에 이르렀다.The present applicant has proposed a perovskite-type organic metal halide film-based device, such as a perovskite solar cell, which is a major obstacle to be commercialized, As a result of efforts made to develop a technique for manufacturing a metal halide film by a simple and simple process, it has been found that the film quality produced by the coating method of the liquid for producing the perovskite organic metal halide film is greatly different It has been found that the flow of the applied liquid on the substrate should be suppressed as much as possible in order to produce a high-quality film having a uniform thickness even on a large area, preventing generation of defects such as pinholes, and having crystal grains having a great and excellent crystallinity . As a result of deepening the research based on these findings, it has been found that when a liquid containing a metal halide and a liquid containing an organic halide are successively applied using a slot-die, the flow of the liquid is suppressed to the minimum, And it has been confirmed that a high-quality film can be produced even in a large area of 20 mm x 20 mm or more. Thus, the present invention has been filed.

상술한 발견에 기반한, 본 발명에 따른 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법은, a) 기판, 투명전극 및 제1전하전달체가 순차적으로 적층된 기재의 제1전하전달체 상, 슬롯 다이(slot-die)를 이용하여, 금속할로겐화물을 함유하는 제1용액 및 유기할로겐화물을 함유하는 제2용액을 순차적으로 도포한 후 건조하여, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물 막인 광활성층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 광활성층 상부에 제2전하전달체 및 상기 투명전극의 대전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.Based on the above discovery, a method of manufacturing a perovskite solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) forming a first electrode on a first charge carrier of a substrate on which a substrate, a transparent electrode and a first charge carrier are sequentially stacked, a first solution containing a metal halide and a second solution containing an organic halide are successively applied and dried to form a photoactive layer which is an organic metal halide film of perovskite structure step; And b) sequentially forming a second charge carrier and a counter electrode of the transparent electrode over the photoactive layer.

기판은 리지드 기판 또는 플렉시블 기판일 수 있으며, 광투과성을 갖는 물질이면 사용 가능하다. 구체적인 일 예로, 기판은 유리, 실리콘, PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PC(polycarbonate), PEN(polyethylene naphthalate), PI(polyimide) 또는 PAR(polyarylate)등일 수 있으나, 본 발명이 기판의 물질에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. The substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate, and any material having light transmittance may be used. As a specific example, the substrate may be glass, silicon, polystyrene, polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI) It goes without saying that the present invention can not be limited by the material of the substrate.

투명 전극은 투명 전도성 물질이면 무방하며, 구체적인 일 예로, F-doped Tin oxide(FTO), Zinc oxide(ZnO), Tin oxide(SnO2), Indium tin oxide (ITO, In2O3:Sn), cadmium stannte(CTO, Cd2SnO4), alumium zinc oxide(AZO, ZnO:Al), ITO, AZO, IMO, CTO등일 수 있으며, 상술한 투명전도성 물질층과 Cu, Al 등의 금속층이 적층된 다층 구조일 수 있다. For example, the transparent electrode may be a transparent conductive material. For example, the transparent electrode may be a F-doped tin oxide (FTO), a zinc oxide (ZnO), a tin oxide (SnO 2 ), an indium tin oxide (ITO, In 2 O 3 : Sn) cadmium stannte (CTO, Cd 2 SnO 4), alumium zinc oxide (AZO, ZnO: Al), ITO, AZO, IMO, CTO, and the like, the above-mentioned transparent conductive material layer and Cu, a laminated multi-layer metal layers such as Al Structure.

제1전하전달체와 제2전하전달체는 서로 상보적인 전하의 이동경로를 제공하는 것으로, 제1전하전달체가 전자전달체인 경우 제2전하전달체는 정공전달체일 수 있고, 이와 달리, 제1전하전달체가 정공전달체인 경우 제2전하전달체는 전자전달체일 수 있다. 이하, 제1전하전달체가 전자전달체인 경우를 기준하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법을 상술한다.The first charge carrier and the second charge carrier provide a transfer path of charge complementary to each other. If the first charge carrier is an electron transfer, the second charge carrier may be a hole carrier, In the case of hole transport, the second charge carrier may be an electron carrier. Hereinafter, a method of manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention will be described based on the case where the first charge carrier is an electron transfer.

전자전달체는 전자의 이동이 가능한 유기물 또는 무기물이면 사용 가능하다. 좋게는 전자전달체는 열린 기공을 갖는 다공성막을 포함할 수 있는데, 이러한 다공성 구조는 광흡수체(페로브스카이트 유기금속할로겐화물)과의 접촉 면적을 증진시키며 용이한 전자의 이동이 담보될 수 있어 보다 유리하다. 전자전달체의 다공성막은 금속산화물 입자 및/또는 금속산화물 막대를 포함할 수 있으며, 입자 및/또는 막대간의 빈 공간에 의해 열린 다공 구조를 가질 수 있다. 다공성막의 금속산화물은 Ti산화물, Sn산화물, Zn산화물, In산화물, Nb산화물, W산화물, Mo산화물, Mg산화물, Zr산화물, Ba 산화물, Yr산화물, Sr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sm산화물, Sc산화물, In산화물, Ga산화물 및 SrTi산화물에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질일 수 있으며, 이들의 일정비율로 혼합된 혼합물 또는 이들의 복합체(composite)일 수 있다. 전자전달체의 다공성막은 금속산화물 입자 및/또는 금속산화물 막대를 함유하는 슬러리를 도포한 후 열처리하여 제조될 수 있다. 슬러리의 도포는 스크린 프린팅, 스핀코팅, 바코팅, 그라이바 코팅, 닥터 블레이드, 롤 코팅등의 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자전달체의 다공성막의 두께는 50nm 내지 10μm, 구체적으로는 50nm 내지 1μm일 수 있으나, 한정되는 것은 아니다. The electron transporting material can be used as long as it is an organic or inorganic material capable of electron transfer. Preferably, the electron carrier may comprise a porous membrane with open pores, which enhances the contact area with the light absorber (perovskite organometallic halide) and facilitates the transfer of electrons with ease It is advantageous. The porous membrane of the electron carrier may comprise metal oxide particles and / or metal oxide rods and may have an open porous structure by the voids between particles and / or rods. The metal oxide of the porous film may be at least one selected from the group consisting of Ti oxide, Sn oxide, Zn oxide, In oxide, Nb oxide, W oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Ba oxide, Yr oxide, Sr oxide, La oxide, Y oxide, Sm oxide, Sc oxide, In oxide, Ga oxide and SrTi oxide, or a mixture thereof at a certain ratio thereof, or a composite thereof. The porous film of the electron carrier may be prepared by applying a slurry containing metal oxide particles and / or metal oxide rods and then heat-treating the slurry. Application of the slurry may be performed by, but not limited to, screen printing, spin coating, bar coating, gravure coating, doctor blade, roll coating and the like. The thickness of the porous film of the electron transporting material may be 50 nm to 10 μm, specifically, 50 nm to 1 μm, but is not limited thereto.

전자전달체 다공막 하부에 위치하는 치밀막을 더 포함할 수 있다. 즉, 전자전달체는 투명전극층 측에 위치하는 치밀막 및 치밀막 상부에 위치하는 다공막을 포함하는 다층막 구조일 수 있다. 치밀막은 다공막에 함입된 광흡수체와 투명전극간의 접촉을 방지하며 보다 용이한 전자의 전달을 가능하게 한다. 전자전달체의 치밀막은 다공막과 독립적으로, 전자의 이동이 가능한 유기물 또는 무기물일 수 있다. 구체적인 일 예로, 전자전달체의 치밀막은 Ti산화물, Sn산화물, Zn산화물, In산화물, Nb산화물, W산화물, Mo산화물, Mg산화물, Zr산화물, Ba 산화물, Yr산화물, Sr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sm산화물, Sc산화물, In산화물, Ga산화물 및 SrTi산화물, 이들의 혼합물 및 이들의 복합물 중에서 하나 또는 둘 이상의 선택된 물질일 수 있다. 전자전달체의 치밀막은 통상의 물리/화학적증착 또는 열분해법을 통해 형성될 수 있으며, 5 내지 20nm의 두께일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.And a dense film located under the electron transporting porous film. That is, the electron transporting material may be a multilayer film structure including a dense film located on the transparent electrode layer side and a porous film located on the dense film. The dense film prevents the contact between the transparent electrode and the light absorber embedded in the porous film, and enables easy electron transfer. The dense film of the electron transporting material may be an organic material or an inorganic material capable of moving electrons independently of the porous film. As a specific example, the dense film of the electron transporting material may include Ti oxide, Sn oxide, Zn oxide, In oxide, Nb oxide, W oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Ba oxide, Yr oxide, Sr oxide, La oxide, , Al oxide, Y oxide, Sm oxide, Sc oxide, In oxide, Ga oxide and SrTi oxide, a mixture thereof, and a combination thereof. The dense film of the electron carrier may be formed through conventional physical / chemical vapor deposition or pyrolysis, and may be 5-20 nm thick, but is not limited thereto.

제1용액은 금속할로겐화물을 함유할 수 있다. 이때, 제1용액은 금속할로겐화물 및 금속할로겐화물과 콤플렉스를 형성하며 금속할로겐화물을 용해하는 용매인 콤플렉스 용매를 함유할 수 있으며, 이러한 경우, 제1용액은 금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 것으로 해석될 수 있다.The first solution may contain a metal halide. In this case, the first solution may contain a complex solvent which forms a complex with the metal halide and the metal halide and is a solvent which dissolves the metal halide. In this case, the first solution may be interpreted as containing a metal halide complex .

구체적으로, 제1용액은 하기 화학식 1을 만족하는 금속할로겐화물을 함유할 수 있다.Specifically, the first solution may contain a metal halide satisfying the following formula (1).

(화학식 1)(Formula 1)

MX2 MX 2

화학식 1에서 M은 2가 금속이온으로, Mg2+, Cu2+, Mo2+, Ba2+, Si2+, Zn2+,, Tc2+, Hf2+, Ca2+, Ga2+, Ru2+, Ta2+, Ti2+, As2+, Pb2+, Re2+, Cr2+, Se2+, Ag2+, Os2+, Mn2+, Sr2+, Cd2+, Ir2+, Fe2+, Y2+, In2+, Pt2+, Co2+, Zr2+, Sn2+, Au2+, Ni2+, Nb2+ 및 Te2+에서 하나 또는 둘 이상 선택된 금속이온일 수 있고, X는 Cl-, Br-, I- 및 F-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 할로겐 이온일 수 있다.In the formula (1), M is a divalent metal ion, and Mg 2+ , Cu 2+ , Mo 2+ , Ba 2+ , Si 2+ , Zn 2+ , Tc 2+ , Hf 2+ , Ca 2+ , Ga 2 + , Ru 2+ , Ta 2+ , Ti 2+ , As 2+ , Pb 2+ , Re 2+ , Cr 2+ , Se 2+ , Ag 2+ , Os 2+ , Mn 2+ , Sr 2+ , Cd 2+ , Ir 2+ , Fe 2+ , Y 2+ , In 2+ , Pt 2+ , Co 2+ , Zr 2+ , Sn 2+ , Au 2+ , Ni 2+ , Nb 2+ and Te 2 + may be one or more than one metal ion selected from, X is Cl - may be one or more than one halide ion is selected from -, Br -, I - and F.

이때, 제1용액의 용매는 금속할로겐화물을 용해하는 용매이면 무방하며, 구체적인 일 예로, 비수계 극성 유기용매를 사용할 수 있다. 실질적인 일 예로, 제1용액의 용매는 감마-부티로락톤, 포름아마이드, N,N-다이메틸포름아마이드, 다이포름아마이드, 아세토나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 다이메틸설폭사이드,다이에틸렌글리콜, 1-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세트아미드, 아세톤, α-터피네올, β-터피네올, 다이하이드로 터피네올, 2-메톡시 에탄올, 아세틸아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합용매일 수 있다. 제1용액은 0.8 내지 1.3M(mol/L)의 금속할로겐화물을 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the solvent of the first solution may be any solvent which dissolves the metal halide, and specific examples thereof include a non-aqueous polar organic solvent. As a practical example, the solvent of the first solution may be selected from the group consisting of gamma-butyrolactone, formamide, N, N- dimethylformamide, diformamide, acetonitrile, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, acetone,? -Terpineol,? -Terpineol, dihydrotopeenol, 2-methoxyethanol, acetylacetone, methanol, ethanol , Propanol, butanol, pentanol, hexanol, ketone and methyl isobutyl ketone, and the like. The first solution may contain, but is not limited to, metal halides of 0.8 to 1.3 M (mol / L).

제1용액이 금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 경우, 금속할로겐화물 콤플렉스는 금속할로겐화물과 금속할로겐화물을 용해하는 용매간의 화합물일 수 있다. 제1용액이 금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 경우, 보다 저온에서 페로브스카이트 유기금속할로겐화물로의 전환이 가능하여 유리하다.When the first solution contains a metal halide complex, the metal halide complex may be a compound between a metal halide and a solvent that dissolves the metal halide. If the first solution contains a metal halide complex, it is advantageous to be able to convert to perovskite organometallic halides at lower temperatures.

금속할로겐화물 콤플렉스는 하기 화학식 2를 만족할 수 있다.The metal halide complex may satisfy the following general formula (2).

(화학식 2)(2)

MX2-Y(용매)MX 2 -Y (solvent)

화학식 1에서 M은 2가 금속이온으로, Mg2+, Cu2+, Mo2+, Ba2+, Si2+, Zn2+,, Tc2+, Hf2+, Ca2+, Ga2+, Ru2+, Ta2+, Ti2+, As2+, Pb2+, Re2+, Cr2+, Se2+, Ag2+, Os2+, Mn2+, Sr2+, Cd2+, Ir2+, Fe2+, Y2+, In2+, Pt2+, Co2+, Zr2+, Sn2+, Au2+, Ni2+, Nb2+ 및 Te2+에서 하나 또는 둘 이상 선택된 금속이온일 수 있고, X는 Cl-, Br-, I- 및 F-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 할로겐 이온일 수 있으며, Y는 디메틸설폭사이드 (Dimethylsolfoxide, DMSO), N-메틸피롤리디논(N-methyl pyrrolidinone: NMP), 1,2-디메틸하이드라진(1,2-dimetylhydrazine), 아닐린(aniline), 부틸아민(butylamine), 데실아민(decylamine), 디메틸세틸아민(dimethylcetylamine), 에탄올아민(ethanolamine), 에틸아민(ethylamine), 히드라진(hydrazine), 메틸아민(methylamine), 메틸히드라진(methylhydarzine), 노닐아민(nonylamine), 피퍼리딘(piperidine), 피리딘(pyridine) 및 퀴롤린(quinoline)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. In the formula (1), M is a divalent metal ion, and Mg 2+ , Cu 2+ , Mo 2+ , Ba 2+ , Si 2+ , Zn 2+ , Tc 2+ , Hf 2+ , Ca 2+ , Ga 2 + , Ru 2+ , Ta 2+ , Ti 2+ , As 2+ , Pb 2+ , Re 2+ , Cr 2+ , Se 2+ , Ag 2+ , Os 2+ , Mn 2+ , Sr 2+ , Cd 2+ , Ir 2+ , Fe 2+ , Y 2+ , In 2+ , Pt 2+ , Co 2+ , Zr 2+ , Sn 2+ , Au 2+ , Ni 2+ , Nb 2+ and Te 2 + may be one or two or more selected metal ion in, X is Cl -, Br -, I - and F - in may be one or a halogen ion selected two or more, Y is dimethyl sulfoxide (Dimethylsolfoxide, DMSO), N N-methyl pyrrolidinone (NMP), 1,2-dimethylhydrazine, aniline, butylamine, decylamine, dimethylcetylamine ), Ethanolamine, ethylamine, hydrazine, methylamine, methylhydarzine, nonylamine, piperidine, pyridine, and the like. ) And quinoline. ≪ / RTI >

제1용액이 금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 경우, 제1용액은 금속할로겐화물, 금속할로겐화물과 콤플렉스를 형성하며 금속할로겐화물을 용해하는 용매인 콤플렉스 용매 및 콤플렉스 용매와 상이한 이종의 용매를 함유할 수 있음은 물론이다. 즉, 금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 제1용액은 금속할로겐화물이 콤플렉스를 형성하는 용매(콤플렉스 용매)와 이와 이종의 용매가 혼합된 혼합용매에 용해된 액을 의미할 수 있다. 구체적으로, 제1용액은 금속할로겐화물; 디메틸설폭사이드 (Dimethylsolfoxide, DMSO), N-메틸피롤리디논(N-methyl pyrrolidinone: NMP), 1,2-디메틸하이드라진(1,2-dimetylhydrazine), 아닐린(aniline), 부틸아민(butylamine), 데실아민(decylamine), 디메틸세틸아민(dimethylcetylamine), 에탄올아민(ethanolamine), 에틸아민(ethylamine), 히드라진(hydrazine), 메틸아민(methylamine), 메틸히드라진(methylhydarzine), 노닐아민(nonylamine), 피퍼리딘(piperidine), 피리딘(pyridine) 및 퀴롤린(quinoline)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 콤플렉스 용매; 및 감마-부티로락톤, 포름아마이드, N,N-다이메틸포름아마이드, 다이포름아마이드, 아세토나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 다이에틸렌글리콜, 1-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세트아미드, 아세톤, α-터피네올, β-터피네올, 다이하이드로 터피네올, 2-메톡시 에탄올, 아세틸아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 이종의 용매;를 포함할 수 있다. 이러한 경우 제1용액은, 금속할로겐화물 기준, 0.8 내지 1.3M(mol/L)의 금속할로겐화물 콤플렉스를 함유할 수 있으며, 제1용액 내 콤플렉스 용매 : 이종의 용매간의 부피비는 1 : 1 내지 5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. When the first solution contains a metal halide complex, the first solution forms a complex with a metal halide, a metal halide, and contains a complex solvent which is a solvent dissolving the metal halide and a different solvent which is different from the complex solvent Of course. That is, the first solution containing the metal halide complex may mean a solution in which the metal halide is dissolved in a solvent (complex solvent) forming the complex and a mixed solvent in which the two different solvents are mixed. Specifically, the first solution is a metal halide; Dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methyl pyrrolidinone (NMP), 1,2-dimethylhydrazine, aniline, butylamine, decyl It is preferable to use an organic solvent such as decylamine, dimethylcetylamine, ethanolamine, ethylamine, hydrazine, methylamine, methylhydarzine, nonylamine, piperidine piperidine, pyridine, and quinoline; a complex solvent selected from one or more of piperidine, pyridine, and quinoline; And N, N-dimethylacetamide, tetrahydrofuran, tetrahydrofuran, diethylene glycol, 1-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, Acetone, methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, ketone and methyl esters such as acetone, methyl acetamide, acetone,? -Terpineol,? -Terpineol, dihydrotopeenol, 2-methoxyethanol, And one or more solvents selected from isobutyl ketone. In this case, the first solution may contain a metal halide complex of 0.8 to 1.3 M (mol / L) based on the metal halide, and the volume ratio of the complex solvent to the heterogeneous solvent in the first solution is 1: 1 to 5 But is not limited thereto.

제2용액의 유기할로겐화물은, 금속할로겐화물과 페로브스카이트 결정 구조를 형성할 수 있으며, 1가의 유기양이온과 할로겐이온간의 화합물이면 사용 가능하다. 구체적으로, 제2용액의 유기할로겐화물은 하기 화학식 3을 만족할 수 있다.The organic halide of the second solution can form a perovskite crystal structure with the metal halide and can be used as long as it is a compound between a monovalent organic cation and a halogen ion. Specifically, the organic halide of the second solution may satisfy the following formula (3).

(화학식 3)(Formula 3)

AX AX

화학식 3에서 A는 1가의 유기 암모늄 이온, K+, Rb+ 및 Cs+가에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 1가의 양이온일 수 있으며, X는 Cl-, Br-, I- 및 F-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 할로겐 이온일 수 있다. In formula (3), A may be a monovalent cation selected from monovalent organic ammonium ions, K + , Rb + and Cs + , one or more of which is selected from the group consisting of Cl - , Br - , I - and F - Two or more selected halogen ions.

제2용액의 용매는 유기할로겐화물을 용해하는 용매이면 무방하다. 구체적인 일 예로, 제2용액의 용매는 제1용액과 독립적으로, 비수계 극성 유기용매일 수 있으며, 비수계 극성 유기용매는 감마-부티로락톤, 포름아마이드, N,N-다이메틸포름아마이드, 다이포름아마이드, 아세토나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 다이메틸설폭사이드,다이에틸렌글리콜, 1-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세트아미드, 아세톤, α-터피네올, β-터피네올, 다이하이드로 터피네올, 2-메톡시 에탄올, 아세틸아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 용매일 수 있다. 이때, 제2용액은 0.8 내지 1.3M(mol/L)의 유기할로겐화물을 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent of the second solution may be any solvent that dissolves the organic halide. As a specific example, the solvent of the second solution may be a non-aqueous polar organic solvent, independently of the first solution, and the non-aqueous polar organic solvent may include gamma-butyrolactone, formamide, N, N- dimethylformamide, Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, acetone,? -Terpineol,? -Tetrahydrofuran, diethyleneglycol, It is possible to use one or two or more kinds of solvents selected from terpineol, dihydropterone, 2-methoxyethanol, acetylacetone, methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, ketone and methylisobutyl ketone . At this time, the second solution may contain organic halides of 0.8 to 1.3 M (mol / L), but is not limited thereto.

상술한 바와 같이, 20mmx20mm이상의 대면적에서 고품질이 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막을 제조하기 위해서는, 기재 상 제1액 또는 제2액의 도포시 및 도포된 액의 유동이 가능한 억제되어야 하며, 대면적에서도 화학양론비에 따른 금속할로겐화물과 유기할로겐화물간의 몰비가 균질하게 유지될 수 있도록 도포되어야 한다.As described above, in order to produce a high-quality perovskite organometallic halide film having a large area of 20 mm x 20 mm or more, the flow of the first liquid or the second liquid on the substrate and the applied liquid must be suppressed as much as possible, The area should also be applied so that the molar ratio between the metal halide and the organic halide can be kept homogeneous according to the stoichiometric ratio.

슬롯 다이 코팅은 다이 헤드(die head)가 이동하며 슬롯 다이로 불리는 금형 판 사이의 토출구로 펌프에 의해 공급된 유동상이 토출됨에 따라, 코팅 면적에 실질적인 제약이 없어 대면적 코팅에 유리하다. 또한, 슬롯 다이 코팅은 슬롯 다이의 이동속도를 감소시킴으로써, 제1액과 제2액의 도포시 및 도포된 액의 유동을 현저하게 억제할 수 있으며, 토출구 사이의 간극(clearance)과 펌프 압력에 의해 토출되는 양의 정밀한 제어가 가능하여, 단위 면적당 도포되는 제1액의 양과 제2액의 양을 정밀하게 조절 가능하다. The slot die coating is advantageous for large area coating because there is no substantial restriction on the coating area as the die head moves and the fluidized bed supplied by the pump is discharged to the discharge port between the mold plates called the slot die. Further, by reducing the moving speed of the slot die, the slot die coating can remarkably suppress the flow of the applied liquid and the applied liquid during the application of the first and second liquids, and the clearance between the ejection openings and the pump pressure The amount of the first liquid to be applied per unit area and the amount of the second liquid can be precisely controlled.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법에서, 광활성층 형성 단계를 도시한 일 공정도이다.FIG. 1 is a process diagram showing a photoactive layer forming step in a method of manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1에 도시한 일 예와 같이, 광활성층 형성 단계는 기판(110), 투명전극(120) 및 제1전하전달체(130)가 순차적으로 적층된 기재의 제1전하전달체(130) 상부로, 제1슬롯 다이(210)를 이용하여 제1용액을 도포하고, 도포된 제1용액 상에 제2슬롯 다이(220)를 이용하여 제2용액을 도포하여 도포막을 형성한 후, 이를 건조하여 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막(140)을 제조할 수 있다.1, the photoactive layer forming step is performed on the first charge carrier 130 of the base material in which the substrate 110, the transparent electrode 120, and the first charge carrier 130 are sequentially stacked, The first solution is applied using the first slot die 210 and the second solution is coated on the applied first solution using the second slot die 220 to form a coating film, The organometallic halide film 140 can be prepared.

이때, 제1용액의 도포와 제2용액의 도포는 순차적으로 이루어질 수 있으며, 도 1에 도시한 일 예와 같이 제1용액의 도포 도중 기 도포된 제1용액의 도포막 상부로 제2용액의 도포가 이루어질 있다. 이러한 동시 도포는 제1용액을 도포하는 제1슬롯 다이(210)와 제2용액을 도포하는 제2슬롯 다이(220)가 일정 거리 이격되어 동일 속도로 이동함으로써 수행될 수 있다. In this case, the application of the first solution and the application of the second solution may be sequentially performed. As shown in FIG. 1, during the application of the first solution, Application can be performed. This simultaneous application may be performed by moving the first slot die 210 for applying the first solution and the second slot die 220 for applying the second solution at the same distance and spaced apart by a certain distance.

그러나, 본 발명이 서로 이격된 두 슬롯 다이를 이용한 제1용액과 제2용액의 동시 도포에 의해 한정되는 것은 아니며, 제1전하전달체(130), 구체예로 전자전달체 상 제1슬롯 다이(210)를 통한 제1용액의 도포가 완료된 후, 제2슬롯 다이(220)를 이용한 제2용액의 도포가 수행될 수도 있음은 물론이다.However, it should be understood that the present invention is not limited to simultaneous application of a first solution and a second solution using two slot die spaced apart from each other, and may include a first charge carrier 130, The application of the second solution using the second slot die 220 may be performed after the application of the first solution through the second slot die 220 is completed.

도 1에 도시한 일 공정도와 같이, 슬롯 다이를 이용한 제2용액의 도포는, 제1전하전달체(130), 구체예로 전자전달체 상 도포된 제1용액의 용매가 존재하는 상태, 즉, 도포된 제1용액이 미건조된 상태에서 제2용액의 도포가 이루어질 수 있다.1, the application of the second solution using the slot die is performed in a state in which the solvent of the first charge transporting body 130, that is, the first solution coated on the electron transporting body, is present, that is, The application of the second solution can be performed in a state where the first solution is not dried.

좋게는, 도 2에 도시한 일 예와 같이, 제1슬롯 다이(210)를 이용하여 제1용액의 도포가 완료되고, 도포된 제1용액을 건조하여 금속할로겐화물 막(141, 또는 금속할로겐화물 콤플렉스 막)을 제조한 후, 금속할로겐화물 막(141, 또는 금속할로겐화물 콤플렉스 막) 상부로, 제2슬롯 다이(220)를 이용하여 제2용액을 도포하는 유리하다.2, application of the first solution is completed using the first slot die 210, and the coated first solution is dried to form a metal halide film 141, It is advantageous to apply the second solution by using the second slot die 220 onto the metal halide film 141 (or the metal halide complex film).

이러한 경우, 제2용액의 도포에 의해 제1용액의 도포막의 유동이 원천적으로 방지되어, 보다 우수한 결정성을 갖는 조대한 결정립의 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막이 제조될 수 있으며, 보다 균일한 두께를 갖는 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막이 제조될 수 있다. 이때, 도포된 제1용액의 건조는 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the application of the second solution is originally prevented from flowing the coating film of the first solution, so that a perovskite organometallic halide film of coarse crystal with better crystallinity can be produced, A perovskite organometallic halide film having a thickness can be produced. Here, drying of the applied first solution may be performed at a temperature of 50 to 100 ° C, but is not limited thereto.

제1용액의 도포 및 제2용액의 도포시, 슬롯 다이는, 서로 독립적으로 5mm/sec 이하, 보다 좋게는 4mm/sec의 느린 속도로 이동하는 것이 유리하다. 상술한 바와 같이, 20mmx20mm 이상의 대면적 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막을 제조하고자 하는 경우, 제1용액 및 제2용액의 도포 도중 및 도포 후(건조 전) 도포된 액의 유동이 가능한 억제되어야 한다. 제1용액의 도포 또는 제2용액의 도포를 위해, 슬롯 다이의 이동속도가 5mm/sec를 초과하여 상대적으로 빠르게 도포가 이루어지는 경우 토출된 제1용액(또는 제2용액)의 유동에 의해 두께의 균일성이 현저하게 떨어지는 막이 제조될 위험이 있다.When applying the first solution and applying the second solution, it is advantageous for the slot die to move independently of each other at a slow speed of 5 mm / sec or less, more preferably 4 mm / sec. As described above, when a large area perovskite organometallic halide film having a size of 20 mm x 20 mm or more is to be prepared, the flow of the applied liquid during and after the application (before drying) of the first solution and the second solution should be suppressed as much as possible . When the slot die movement speed exceeds 5 mm / sec and relatively fast application is performed for the application of the first solution or the application of the second solution, the flow of the discharged first solution (or the second solution) There is a risk that a film having a significantly lowered uniformity is produced.

다만, 과도하게 이동속도가 느린 경우 생산성의 저하를 야기함에 따라, 제1용액의 도포 또는 제2용액의 도포시, 슬롯 다이의 이동 속도는 실질적으로 0.1mm/sec 이상일 수 있으며, 보다 실질적으로는 0.5mm/sec 이상일 수 있다.However, when the excessively slow moving speed causes a decrease in productivity, the moving speed of the slot die may be substantially 0.1 mm / sec or more when applying the first solution or applying the second solution, and more practically, 0.5 mm / sec or more.

기재의 단위 면적당 제1용액의 토출량과 제2용액의 토출량은, 제1용액의 농도와 제2용액의 농도를 고려하여, 페로브스카이트 유기금속할로겐화물의 화학양론비 또는 이에 근접한 양이 토출되도록, 토출구 사이의 간극(clearance) 및 펌프(제1용액 또는 제2용액을 공급하는 공급 펌프)의 압력(용액 이송 속도)이 조절될 수 있음은 물론이다. 구체적인 일 예로, 제1용액 내 금속할로겐화물 농도와 제2용액 내 유기할로겐화물 농도가 동일한 경우, 단위면적 당 동일한 부피의 제1용액과 제2용액이 도포되도록 제1슬롯 다이와 제2슬롯 다이는 동일한 토출구 간극(clearance) 및 용액 이송 속도(펌프 압)를 가질 수 있다. 또한, 상술한 화학양론비 또는 이에 근접하는 비로 제1용액과 제2용액이 토출되도록 함과 동시에, 단위면적당 제1용액의 토출량과 제2용액의 토출량을 조절하여 페로브스카이트 유기금속화합물 막의 두께를 조절할 수 있음은 물론이다. 실질적이며 비한정적인 일 예로, 광의 효과적인 흡수 및 과도한 직렬저항 증가 방지 측면에서, 페로브스카이트 유기금속화합물 막의 두께는 50nm 내지 2μm일 수 있다. 상술한 슬롯 다이의 이송 속도에서 상술한 두께의 페로브스카이트 유기금속화합물 막을 제조하기 위한 실질적인 일 예로, 슬롯다이(제1 슬롯다이 또는 제2 슬롯 다이)의 토출구 간격은 0.01 내지 0.1mm일 수 있으며, 용액의 이송속도는 50μl/min 내지 500μl/min일 수 있다. The discharge amount of the first solution and the discharge amount of the second solution per unit surface area of the base material are determined such that the stoichiometric ratio of the perovskite organometallic halide or an amount thereof close to the discharge It is needless to say that the clearance between the discharge ports and the pressure of the pump (the supply pump for supplying the first solution or the second solution) (the solution transfer rate) can be adjusted. As a specific example, when the metal halide concentration in the first solution and the concentration of the organic halide in the second solution are the same, the first slot die and the second slot die are formed so that the first solution and the second solution of the same volume per unit area are applied Can have the same outlet clearance and solution delivery speed (pump pressure). The amount of the first solution and the amount of the second solution discharged are controlled so that the first solution and the second solution are discharged at a stoichiometric ratio or a ratio close to the stoichiometric ratio as described above and the perovskite organic metal compound film It is a matter of course that the thickness can be adjusted. As a practical, non-limiting example, in terms of effective absorption of light and prevention of excessive series resistance increase, the thickness of the perovskite organic metal compound film may be 50 nm to 2 탆. As a practical example for producing the perovskite organometallic compound film having the above-mentioned thickness at the above-mentioned feed rate of the slot die, the outlet interval of the slot die (the first slot die or the second slot die) may be 0.01 to 0.1 mm , And the transfer speed of the solution may be 50 μl / min to 500 μl / min.

슬롯 다이를 이용한 제1용액과 제2용액의 순차적 도포가 수행된 후, 도포막의 건조가 수행될 수 있다. 건조는 70 내지 100℃의 저온에서 수행될 수 있으며, 상압에서 5 내지 20분 수행될 수 있다. 이때, 100℃이하의 저온 건조만으로도 페로브스카이트 유기금속할로겐화물로의 전환이 이루어질 수 있으나, 필요시, 결정성 향상 또는 결정립 크기 증가등을 위해 130 내지 160℃의 열처리가 추가로 이루어질 있음은 물론이다.After the sequential application of the first solution and the second solution using the slot die is performed, drying of the coating film can be performed. The drying can be carried out at a low temperature of 70 to 100 DEG C and can be carried out at normal pressure for 5 to 20 minutes. At this time, the conversion to the perovskite organometallic halide can be accomplished only by low-temperature drying at a temperature of 100 ° C or less. However, if necessary, a heat treatment at 130 to 160 ° C is further performed for improving the crystallinity or increasing the grain size Of course.

슬롯 다이를 이용한 제1용액과 제2용액의 순차적 도포 및 도포막의 건조에 의해, 하기 화학식 4를 만족하는 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막이 제조될 수 있다.A perovskite organometallic halide film satisfying the following Chemical Formula 4 can be prepared by sequential application of a first solution and a second solution using a slot die and drying of a coating film.

(화학식 4)(Formula 4)

AMX3 AMX 3

상기 화학식 4에서 A는 1가의 유기 암모늄 이온, K+, Rb+ 및 Cs+가에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 1가의 양이온일 수 있으며, M은 2가 금속이온으로, Mg2+, Cu2+, Mo2+, Ba2+, Si2+, Zn2+,, Tc2+, Hf2+, Ca2+, Ga2+, Ru2+, Ta2+, Ti2+, As2+, Pb2+, Re2+, Cr2+, Se2+, Ag2+, Os2+, Mn2+, Sr2+, Cd2+, Ir2+, Fe2+, Y2+, In2+, Pt2+, Co2+, Zr2+, Sn2+, Au2+, Ni2+, Nb2+ 및 Te2+에서 하나 또는 둘 이상 선택된 금속이온이며, X는 Cl-, Br-, I- 및 F-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 할로겐 이온일 수 있다.In Formula 4, A may be a monovalent cation selected from monovalent organic ammonium ions, K + , Rb +, and Cs + , wherein M is a divalent metal ion, Mg 2+ , Cu 2+ , Mo 2+ , Ba 2+ , Si 2+ , Zn 2+ , Tc 2+ , Hf 2+ , Ca 2+ , Ga 2+ , Ru 2+ , Ta 2+ , Ti 2+ , As 2+ , Pb 2+ , Re 2+ , Cr 2+ , Se 2+ , Ag 2+ , Os 2+ , Mn 2+ , Sr 2+ , Cd 2+ , Ir 2+ , Fe 2+ , Y 2+ , In 2 +, and Pt 2+, Co 2+, Zr 2+ , Sn 2+, Au 2+, Ni 2+, Nb 2+ and one or more than one metal ion selected from Te 2+, X is Cl -, Br - , I - it may be one or more than one halide ion is selected from - and F.

상술한 슬롯 다이 도포를 이용하여 제조된 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막은, 적어도 20mmx20mm 이상의 면적을 갖는 대면적의 막을 기준으로, 하기 관계식 1에 따라 관계식 2로 규정되는 UN이 5 이하인 극히 균일한 두께를 갖는 유기금속할로겐화물 막인 특징이 있다.The perovskite organometallic halide film produced using the slot die coating described above has an extremely uniform uniformity of UN determined by the relational expression 2 according to the following relational expression 1 on the basis of a large area film having an area of at least 20 mm x 20 mm or more Is an organometallic halide film having a thickness of about 10 nm.

(관계식 1)(Relational expression 1)

Figure pat00003
Figure pat00003

관계식 1에서, Tave는 유기금속할로겐화물 막의 평균두께를 의미하며, T는 측정영역에서의 유기금속할로겐화물 막의 두께를 의미하며, T(i)는 유기금속할로겐화물 막의 랜덤한 측정영역에서의 측정된 유기금속할로겐화물 막의 두께이되, i번째의 랜덤한 측정영역에서 측정된 두께를 의미하며, i는 측정회수(1 내지 n번째)를 의미하며, n은 랜덤한 측정영역을 대상으로 유기금속할로겐화물 막의 두께가 측정된 총 두께 측정횟수로 10 내지 50의 자연수이다.In the relation 1, Tave means the average thickness of the organometallic halide film, T means the thickness of the organometallic halide film in the measurement area, T (i) means the measurement in the random measurement area of the organometallic halide film (N) is the thickness of the organometallic halide film, i is the thickness measured in the i-th random measurement region, i is the number of measurements (1 to n) The thickness of the coating film is a natural number of 10 to 50 in terms of the total number of thickness measurements.

(관계식 2)(Relational expression 2)

Figure pat00004
Figure pat00004

관계식 2에서, Tave, n, T(i)는 관계식 1과 동일하다. In relation 2, T ave , n, T (i) are the same as in the relational expression 1.

나아가, 제1용액이 유기금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 경우, 20mmx20mm 이상의 대면적에서도 UN이 5 이하인 극히 균일한 두께를 가지면서도, 결정성이 우수한 조립의 결정립들로 이루어진 고품질의 막이 제조되어 보다 유리하다. 결정성이 우수한 조립의 결정립은 광전류의 이동을 원활하게 할 뿐만 아니라 광전하의 재결합에 의한 소멸을 방지하여 유리하다.Furthermore, when the first solution contains an organometallic halide complex, a high-quality film composed of granules with excellent crystallinity and having an extremely uniform thickness with a UN of not more than 5 is produced at a large area of 20 mm x 20 mm or more, Do. The crystal grains having excellent crystallinity are advantageous not only to smooth the movement of the photocurrent but also to prevent the destruction due to the recombination of the photoelectric charges.

보다 구체적으로, 슬롯 다이를 이용하여 제1용액 및 제2용액을 도포하되, 제1용액의 도포막을 건조한 후 제2용액을 도포하고, 제1용액이 유기금속할로겐화물 콤플렉스를 함유하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 태양전지는 20mmx20mm 이상의 대면적을 가짐에도 불구하고, 11%에 이르는 높은 광전변환효율을 가질 수 있다. More specifically, when the first solution and the second solution are applied using a slot die, the second solution is applied after drying the coating film of the first solution, and when the first solution contains the organometallic halide complex, The solar cell manufactured by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention can have a photoelectric conversion efficiency as high as 11% although it has a large area of 20 mm x 20 mm or more.

슬롯 다이를 이용하여 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막인 광활성층의 제조하 수행된 후, 광활성층 상부로 정공전달체(제2전하전달체)를 형성하는 단계가 수행될 수 있다.A step of forming a hole transporting material (second charge transporting material) on top of the photoactive layer may be performed after the photoactive layer, which is a perovskite organic metal halide film, is formed using a slot die.

정공전달체는 정공의 이동이 가능한 유기물 또는 무기물이면 무방하다. 구체적인 일 예로, 정공전달체는 정공전도성 유기물일 수 있으며, 구체적으로 정공전도성 유기물의 막일 수 있다. 정공전도성 유기물은 단분자 또는 공액고분자 반도체일 수 있다. 정공전도성 유기물의 비한정적인 일 예로, Spiro-MeOTAD ([2,22′,7,77′-tetrkis (N,N-di-pmethoxyphenylamine)-9,9,9′-spirobifluorine]), PTAA (poly(triarylamine)), Poly(4-butylphenyldiphenyl- amine) 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-phenylenevinylene]), 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, , 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) 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-cobenzothiadiazole), PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS poly(3,4- ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) 및 이들의 공중합체에서 하나 또는 둘 이상 선택된 혼합물일 수 있다. 정공전달체는 태양전지에서 정공전달체를 제조시 통상적으로 사용하는 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 일 예로, 정공전도성 유기물을 함유하는 액을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있다. 정공전달체의 두께는 10nm 내지 500nm일 수 있으나, 이에 한정될 수 없음은 물론이다. The hole transporting material may be an organic or inorganic material capable of transporting holes. As a specific example, the hole transporting material may be a hole-conducting organic material, specifically, a hole-transporting organic material. The hole-conducting organic material may be a single molecule or a conjugated polymer semiconductor. Non-limiting examples of the hole-conducting organic material include Spiro-MeOTAD ([2,22 ', 7,7'-tetrkis (N, N-di-pmethoxyphenylamine) -9,9,9'- spirobifluorine], PTAA (3-hexylthiophene), MDMO-PPV (poly [2-methoxy-5- (3 ', 7'-dimethyloctyloxyl)] - 1,4- poly (3-octyl thiophene), POT (poly (octyl thiophene)), poly (ethylene oxide) -phenylenevinylene (MEH-PPV) Poly (3-decyl thiophene), poly (3-dodecyl thiophene), poly (p-phenylene vinylene), poly (9,9'-dioctylfluorene- butylphenyl) diphenyl amine, Polyaniline, CuSCN, CuI, PCPDTBT (Poly [2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl4,4-bis (2-ethylhexyl-4H-cyclopenta [ : 3,4-b '] dithiophene-2,6-diyl]], Si-PCPDTBT (poly [(4,4'-bis (2-ethylhexyl) dithieno [3,2- d] silole) -2,6-diyl-alt- (2,1,3-benzothiadiazole) -4,7-diyl]), PBDTTPD (poly ((4,8-diethylhexyloxyl) benzo [ : 4,5-b '] dithiophene) -2,6-diyl) -one - ((5-octylthieno [3,4-c] py 9,6-dione) -1,3-diyl), PFDTBT (poly [2,7- (9- (2-ethylhexyl) -9- , 7-di-2-thienyl-2 ', 1', 3'-benzothiadiazole)]), PFO-DBT (poly [2,7-9,9- (dioctyl-fluorene) - (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)], PSiFDTBT (poly [(2,7-dioctylsilafluorene) 4,7-bis (2-thienyl) -2,1,3-benzothiadiazole) -5,5'-diyl], PSBTBT (poly [(4,4'-bis (2-ethylhexyl) dithieno [ (2,1,3-benzothiadiazole) -4,7-diyl]), PCDTBT (Poly [[9- (1- 2,9-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl), PFB (poly (9,9 ' 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: poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonate) and copolymers thereof. The hole transporting material may be prepared by a method commonly used in the manufacture of a hole transporting material in a solar cell. For example, the hole transporting material may be prepared by applying a liquid containing a hole-transporting organic material and drying the applied material. The thickness of the hole transporting material may be 10 nm to 500 nm, but is not limited thereto.

정공전달체의 형성 후, 정공전달체의 상부로, 투명전극의 대전극을 형성하는 단계가 수행될 수 있는데, 대전극은 골드(Au), 실버(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 인듐 함유 산화 주석(indium tin oxide, ITO), 불소 함유 산화주석(fluorine tin oxide, FTO), 산화 인듐 아연(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 함유 산화아연(Al-doped Zinc Oxide, AZO), 산화 인듐 아연 주석(Indium Zinc Tin Oxide, IZTO), 몰리브덴(Mo), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, 주석계 산화물 및 산화아연(Zinc Oxide)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.After the formation of the hole carrier, a step of forming a counter electrode of the transparent electrode may be performed on the upper portion of the hole carrier. The counter electrode may be formed of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al) Indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), indium zinc oxide (IZO), aluminum-containing zinc oxide (AZO) One of the indium zinc tin oxide (IZTO), molybdenum (Mo), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , SnO 2 -Sb 2 O 3 , tin oxide and zinc oxide Or two or more materials selected from the group consisting of, but not limited to.

(실시예 1) (Example 1)

FTO(F-doped SnO2) 기판(7ohms/cm2)을 20x20 mm로 절단 한 후, 한쪽 끝부분의 0.5 mm을 레이저 스크라이버를 이용하여 FTO를 제거하였다. Ti-acac(Titanium acetylacetone):EtOH(1:9 v/v%) 용액을 분무 열분해(450℃)하여 FTO 기판에 80nm의 TiO2 치밀막을 형성하였다. After FTO (F-doped SnO 2 ) substrate (7 ohms / cm 2 ) was cut to 20 × 20 mm, the FTO was removed using a laser scriber at 0.5 mm at one end. A 80 nm TiO 2 dense film was formed on the FTO substrate by spray pyrolysis (450 ° C) of a solution of Ti-acac (Titanium acetylacetone): EtOH (1: 9 v / v%).

이후, TiO2 치밀막 상, 평균입경이 40nm인 이산화티탄(TiO2) 나노입자를 포함하는 페이스트 용액을 스핀 코팅하고 공기중 550℃에서 60분간 열처리하여 120 nm 두께의 TiO2 다공막을 제조하였다. Then, a paste solution containing titanium dioxide (TiO 2 ) nanoparticles having an average particle size of 40 nm on a TiO 2 compacted film was spin-coated and heat-treated at 550 ° C for 60 minutes in air to prepare a TiO 2 porous film having a thickness of 120 nm.

레드디아이오다이드(PbI2)를 다이메틸포름아마이드(DMF)용매에 1.2M 농도로 용해하여 레드디아이오다이드(PbI2) 용액을 제조하였으며, 메틸암모늄아이오다이드(CH3NH3I)를 2-프로판올에 1.2M 농도로 용해하여 메틸암모늄아이오다이드 용액을 제조하였다. 두 슬롯 다이를 이용하여 TiO2 다공막 상에 레드디아이오다이드 용액과 메틸암모늄아이오다이드 용액을 도포하였다. 이때, 두 슬롯 다이의 간격은 10 cm로 유지되었으며, 레드디아이오다이드 용액의 도포막 상부로 메틸암모늄아이오다이드 용액이 도포되도록 하였다. 두 슬롯 다이의 이동 속도는 3mm/sec였으며, 슬롯 다이의 토출구 간격은 0.06 mm이었고, 용액의 이송 속도는 150 μl/min 이었다.The red DI iodide (PbI 2) dimethylformamide (DMF) was dissolved in 1.2M concentration in a solvent of red DI iodide (PbI 2) was prepared in a solution, methyl ammonium iodide (CH 3 NH 3 I) 2-propanol was dissolved at a concentration of 1.2 M to prepare a methylammonium iodide solution. A red diazide solution and a methyl ammonium iodide solution were applied on the TiO 2 porous film using a two slot die. At this time, the gap between the two slot die was maintained at 10 cm, and a methylammonium iodide solution was applied onto the coating film of the red diazide solution. The moving speed of the two slot die was 3 mm / sec, the slot spacing of the slot die was 0.06 mm, and the transfer rate of the solution was 150 μl / min.

슬롯 다이를 이용한 도포가 완료된 후, 기판을 100℃ 및 상압에서 10분 동안 건조하여 광활성층을 제조하였다. After the application using the slot die was completed, the substrate was dried at 100 DEG C and atmospheric pressure for 10 minutes to prepare a photoactive layer.

이후, 광활성층 상에 Spiro-MeOTAD가 8 중량%가 용해된 디클로로벤젠 용액에 2.31 mg의 LiTFSI(lithium bis(fluorosulfonyl)imide)와 6.2 mg의 tBP(tertiary butyl pyridine)를 첨가한 후, 5000 rpm으로 10초간 스핀 코팅하여 전공전달층을 형성하였다. 제조된 정공전달층의 상부에 고진공(5x10-6 Torr 이하)의 열 증착기(thermal evaporator)를 이용하여 Au를 80nm로 코팅하여 대전극을 제조하였다.Then, Spiro-MeOTAD on the photoactive layer 2.31 mg of LiTFSI (lithium bis (fluorosulfonyl) imide) and 6.2 mg of tBP (tertiary butyl pyridine) were added to the dichlorobenzene solution in which 8 wt% was dissolved, and then spin coated at 5000 rpm for 10 seconds to form a transfer layer Respectively. A counter electrode was prepared by coating Au with a thickness of 80 nm using a thermal evaporator (5 × 10 -6 Torr or less) on top of the hole transport layer.

도 3은 실시예 1에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 3(a)) 및 제조된 광활성의 X-선 회절분석 결과(도 3(b))를 도시한 도면이다. 도 3에서 알 수 있듯이, 페로브스카이트 유기금속할로겐화물로 이루어진 고순도의 막이 제조됨을 알 수 있으며, 치밀한 고품질의 박막이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 주사전자현미경을 이용하여 제조된 광활성층 중앙 및 가장자리를 포함하도록 10개의 랜덤한 표면 영역을 관찰한 결과, 미세조직(평균 결정립 크기, 결함 정도)이 실질적으로 균질한 페로브스카이트 유기금속화합물 막이 제조됨을 확인하였다. 실시예 1의 방법으로 제조된 광활성층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하되, 가장자리 영역 및 중앙 영역을 포함하도록 10개의 랜덤한 영역의 단면을 관찰하여 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막의 두께를 측정하였다. 측정결과, Tave가 978nm이며 UN이 11.9인 광활성층이 제조됨을 확인하였다. 3 is a scanning electron micrograph (FIG. 3 (a)) of the surface of the photoactive layer prepared in Example 1 and an X-ray diffraction analysis result (FIG. 3 (b) . As can be seen from FIG. 3, it can be seen that a high-purity film composed of perovskite organometallic halide was produced, and a dense and high-quality thin film was produced. In addition, 10 random surface areas were observed to include the center and edge of the photoactive layer prepared using a scanning electron microscope. As a result, it was found that the microstructure (average grain size, degree of defect) It was confirmed that a compound film was produced. The cross-section of the photoactive layer prepared by the method of Example 1 was observed with a scanning electron microscope, and the cross-section of 10 random regions including the edge region and the central region was observed to measure the thickness of the perovskite organometallic halide film Respectively. As a result of the measurement, it was confirmed that a photoactive layer having a T ave of 978 nm and a UN of 11.9 was produced.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1에서, 레드디아이오다이드 용액 대신, 레드디아이오다이드(PbI2)를 다이메틸포름아마이드(DMF)/디메틸설폭사이드(DMSO)/N-메틸피롤리디논(NMP) (8/1/1 v/v/v) 혼합용매에 1.2M 농도로 용해하여 제조된 용액을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.Red diazide (PbI 2 ) was dissolved in dimethylformamide (DMF) / dimethylsulfoxide (DMSO) / N-methylpyrrolidinone (NMP) (8/1) instead of the red diazide solution in Example 1, 1 v / v / v) mixed solvent at a concentration of 1.2 M, a solar cell was prepared in the same manner as in Example 1.

도 4는 실시예 2에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 4(a)) 및 제조된 광활성의 X-선 회절분석 결과(도 4(b))를 도시한 도면이다. 도 4에서 알 수 있듯이, 페로브스카이트 유기금속할로겐화물로 이루어진 고순도의 막이 제조됨을 알 수 있으며, 금속할로겐화물 콤플렉스를 이용하는 경우, 실시예 1에서 제조된 광활성층 대비 보다 치밀한 고품질의 박막이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 주사전자현미경을 이용하여 제조된 광활성층 중앙 및 가장자리를 포함하도록 10개의 랜덤한 표면 영역을 관찰한 결과, 실시예 1에서 제조된 광활성층과 유사하게 미세조직(평균 결정립 크기, 결함 정도)이 실질적으로 균질한 페로브스카이트 유기금속화합물 막이 제조됨을 확인하였다. 실시예 2의 방법으로 제조된 광활성층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하되, 가장자리 영역 및 중앙 영역을 포함하도록 10개의 랜덤한 영역의 단면을 관찰하여 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막의 두께를 측정하였다. 측정결과, Tave가 990nm이며 UN이 10.1인 광활성층이 제조됨을 확인하였다.4 is a scanning electron micrograph (FIG. 4 (a)) of the surface of the photoactive layer prepared in Example 2 and an X-ray diffraction analysis result (FIG. 4 (b) . As can be seen from FIG. 4, it can be seen that a high-purity film composed of perovskite organometallic halide was produced. When a metal halide complex was used, a thinner film having a higher quality than that of the photoactive layer prepared in Example 1 . In addition, 10 random surface areas including the center and edges of the photoactive layer prepared using a scanning electron microscope were observed. As a result, microstructure (average grain size, degree of defect) was observed similarly to the photoactive layer prepared in Example 1. As a result, It was confirmed that the substantially uniform perovskite organic metal compound film was produced. The cross-section of the photoactive layer prepared by the method of Example 2 was observed with a scanning electron microscope, and the cross-section of 10 random regions including the edge region and the central region was observed to measure the thickness of the perovskite organometallic halide film Respectively. As a result of the measurement, it was confirmed that a photoactive layer having a T ave of 990 nm and a UN of 10.1 was produced.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 2와 동일한 용액을 사용하되 제1용액의 슬롯 다이 코팅이 완료된 후, 도포된 제1용액의 도포막을 50℃ 상압에서 10분 동안 건조한 후, 제2용액을 슬롯 다이 코팅하고 100℃ 상압에서 10분 동안 건조하여 광활성층을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다. After the slot die coating of the first solution was completed using the same solution as in Example 2, the coated film of the applied first solution was dried for 10 minutes at 50 ° C and atmospheric pressure, then the second solution was slot-die coated, And dried for 10 minutes to prepare a photoactive layer. A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1.

도 5는 실시예 3에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 5(a)) 및 제조된 광활성층의 X-선 회절분석 결과(도 5(b))를 도시한 도면이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 페로브스카이트 유기금속할로겐화물로 이루어진 고순도의 막이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 도 3 내지 도 5를 통해 알 수 있듯이, 금속할로겐화물 콤플렉스 용액을 슬롯 다이로 도포한 후 이를 건조하고 다시 유기할로겐화물 용액을 슬롯 다이로 도포한 후 건조하여 광활성층을 제조하는 경우, 매우 조대한 결정립들로 이루어진 우수한 결정성을 갖는 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막이 제조됨을 알 수 있으며, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 광활성층 보다도 더욱 치밀한 고품질의 박막이 제조됨을 알 수 있다. 도 6은 실시예 3의 방법으로 제조된 광활성층을 관찰한 광학사진으로, 도 6에서 알 수 있듯이 대면적의 기판이라 할지라도 완벽한 막 형태로 페로브스카이트 유기금속할로겐화물이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 주사전자현미경을 이용하여 제조된 광활성층 중앙 및 가장자리를 포함하도록 10개의 랜덤한 표면 영역을 관찰한 결과, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 광활성층과 유사하게 미세조직(평균 결정립 크기, 결함 정도)이 실질적으로 균질한 페로브스카이트 유기금속화합물 막이 제조됨을 확인하였다. 실시예 3의 방법으로 제조된 광활성층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하되, 가장자리 영역 및 중앙 영역을 포함하도록 10개의 랜덤한 영역의 단면을 관찰하여 페로브스카이트 유기금속할로겐화물 막의 두께를 측정하였다. 측정결과, 20mmx20mm의 대면적을 가짐에도 불구하고 Tave가 997nm이며 UN이 2.12인 현저하게 균일한 박막이 제조됨을 확인하였다.5 is a scanning electron micrograph (FIG. 5 (a)) showing the surface of the photoactive layer prepared in Example 3 and FIG. 5 (b) showing the result of X-ray diffraction analysis to be. As can be seen from FIG. 5, it can be seen that a film of high purity composed of the perovskite organometallic halide is produced. 3 to 5, when a metal halide complex solution is coated with a slot die, followed by drying, and then the organic halide solution is coated with a slot die and dried to produce a photoactive layer, It can be seen that a perovskite organometallic halide film having excellent crystallinity composed of coarse crystal grains is produced and that a thin film of a higher quality than that of the photoactive layer prepared in Examples 1 and 2 is produced . FIG. 6 is an optical photograph of a photoactive layer prepared by the method of Example 3. As can be seen from FIG. 6, it can be seen that a perovskite organometallic halide is produced in a perfect film form even with a large- have. Further, ten random surface areas including the center and edges of the photoactive layer prepared using a scanning electron microscope were observed. As a result, it was found that the microstructure (average grain size , Degree of defect) of the perovskite organic metal compound film was substantially uniform. The cross-section of the photoactive layer prepared by the method of Example 3 was observed with a scanning electron microscope, and the cross-section of 10 random regions including the edge region and the central region was observed to measure the thickness of the perovskite organometallic halide film Respectively. As a result of the measurement, it was confirmed that a remarkably uniform thin film having a T ave of 997 nm and a UN of 2.12 was produced despite having a large area of 20 mm × 20 mm.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 1에서, 메틸암모늄아이오다이드 용액과 레드디아이오다이드 용액을 사용하는 대신, 메틸암모늄아이오다이드(CH3NH3I)와 레드디아이오다이드(PbI2)를 1:1 몰비로 다이메틸포름아마이드(DMF)에 용해시켜 제조한 1.2M 농도의 메틸암모늄레드트리아이오다이드(CH3NH3PbI3)의 단일한 용액을 슬롯 다이 코팅한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 태양전지를 제조하였다. In Example 1, methyl ammonium iodide (CH 3 NH 3 I) and red diiodide (PbI 2 ) were mixed in a molar ratio of 1: 1 in place of the methyl ammonium iodide solution and the red diazide solution, dimethylformamide dimethyl ammonium concentration of 1.2M is prepared by dissolving the (DMF) Red tree iodide (CH 3 NH 3 PbI 3) the sun in the same way as in example 1 except that the slot die coating to a single solution of A battery was prepared.

도 6은 비교예 1에서 제조된 광활성층의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 6(a)) 및 제조된 광활성층의 X-선 회절분석 결과(도 6(b))를 도시한 도면이다. 도 6에서 알 수 있듯이 치밀하지 못한 저품질의 광활성층이 제조됨을 알 수 있으며, X-선 회절분석 결과에서 2θ=12.7°에서 피크가 관찰됨에 따라, 유기금속할로겐화물로 완전히 전환되지 못하고 막 내 미반응산물이 잔류하는 저품질의 광활성층이 제조됨을 알 수 있다. 또한, 제조된 광활성층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 평균 두께가 약 1.1μm 정도인 다량의 결함이 형성되고 매우 불균일한 두께의 광활성층이 제조됨을 확인하였다. 6 is a scanning electron micrograph (FIG. 6 (a)) showing the surface of the photoactive layer prepared in Comparative Example 1 and FIG. 6 (b) showing the result of X-ray diffraction analysis to be. As can be seen from FIG. 6, it can be seen that a low quality photoactive layer was produced. As a result of X-ray diffraction analysis, a peak was observed at 2? = 12.7 °, Quality photoactive layer in which the reaction product remains. The cross-section of the prepared photoactive layer was observed by a scanning electron microscope. As a result, it was confirmed that a large amount of defects having an average thickness of about 1.1 탆 was formed and a photoactive layer having a very uniform thickness was produced.

소스메터 및 제논램프를 구비한 솔라시뮬레이터를 이용하여, 1.5 AM의 조건으로, 실시예1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1에서 제조된 페로브스카이트 태양전지의 광전특성을 측정하여, 도 8에 도시하였으며, 단락전류밀도, 개방전압, 충진율(%), 광전변환효율(%)을 표 1로 정리 도시하였다. 도 8에서 알 수 있듯이 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 태양전지의 경우, 높은 개방전압(open voltage) 및 단락 전류를 가지면서도 향상된 필팩터를 가져, 현저하게 향상된 광전변환효율을 가짐을 알 수 있다. 또한, 표 1에서 알 수 있듯이, 실시예 3에서 제조된 태양전지의 경우, 20mmx20mm 이상의 대면적을 가짐에도 불구하고, 그 광전변환효율이 11.0%로, 비교예 1에서 제조된 태양전지 대비 1.7배 이상 증진된 광전변환효율을 가짐을 알 수 있다. The photoelectric characteristics of the perovskite solar cells manufactured in Examples 1, 2, and 3 and Comparative Example 1 were measured under a condition of 1.5 AM using a solar simulator equipped with a source meter and a xenon lamp , And FIG. 8 shows the short-circuit current density, the open-circuit voltage, the filling rate (%), and the photoelectric conversion efficiency (%). As can be seen from FIG. 8, in the case of the solar cell manufactured according to the embodiment of the present invention, the solar cell has a high open voltage and a short-circuit current, and has an improved fill factor and has remarkably improved photoelectric conversion efficiency. . As can be seen from Table 1, the solar cell produced in Example 3 had a photoelectric conversion efficiency of 11.0%, 1.7 times larger than that of the solar cell manufactured in Comparative Example 1, even though the solar cell had a large area of 20 mm x 20 mm or more It can be seen that the photoelectric conversion efficiency is enhanced.

(표 1)(Table 1)

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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 (9)

a) 기판, 투명전극 및 제1전하전달체가 순차적으로 적층된 기재의 제1전하전달체 상, 슬롯 다이(slot-die)를 이용하여, 금속할로겐화물을 함유하는 제1용액 및 유기할로겐화물을 함유하는 제2용액을 순차적으로 도포한 후 건조하여, 페로브스카이트 구조의 유기금속할로겐화물 막인 광활성층을 형성하는 단계; 및
b) 상기 광활성층 상부에 제2전하전달체 및 상기 투명전극의 대전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
a) a first solution containing a metal halide and an organic halide, using a slot die, on a first charge carrier of a substrate on which a substrate, a transparent electrode and a first charge carrier are sequentially laminated, And sequentially drying the solution to form a photoactive layer, which is an organic metal halide film of perovskite structure; And
and b) sequentially forming a second charge carrier and a counter electrode of the transparent electrode over the photoactive layer.
제 1항에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 제1용액은 금속할로겐화물 및 금속할로겐화물과 콤플렉스를 형성하며 금속할로겐화물을 용해하는 용매인 콤플렉스 용매를 함유하는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the step (a), the first solution forms a complex with the metal halide and the metal halide, and contains a complex solvent which is a solvent dissolving the metal halide.
제 2항에 있어서,
상기 a) 단계는,
a1) 슬롯 다이를 이용하여, 상기 제1전하전달체상 제1용액을 도포한 후 건조하는 단계; 및
a2) 슬롯 다이를 이용하여, 건조된 a1) 단계의 도포막 상, 제2용액을 도포한 후 건조하는 단계;를 포함하는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The step a)
a1) applying and drying the first solution on the first charge carrier using a slot die; And
a2) applying a second solution on a coated film of the dried a1) step using a slot die, and then drying the applied solution.
제 2항에 있어서,
상기 a) 단계는, 슬롯 다이를 이용하여, 상기 제1전하전달체상 제1용액을 도포하고, 슬롯 다이를 이용하여 상기 제1전하전달체상 도포된 제1용액에 제2용액을 도포한 후 건조하는 단계;를 포함하는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The step a) may include applying a first solution on the first charge carrier using a slot die, applying a second solution to the first solution coated on the first charge carrier using a slot die, The method comprising the steps of: preparing a perovskite solar cell;
제 1항에 있어서,
상기 제1용액의 도포 및 제2용액의 도포시, 슬롯 다이의 이동 속도는, 서로 독립적으로 5mm/sec 이하인 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the rate of movement of the slot die during the application of the first solution and the application of the second solution is 5 mm / sec or less independently of each other.
제 1항에 있어서,
상기 제1전하전달체는, 상기 투명전극층 측에 위치하는 치밀막 및 치밀막 상부에 위치하는 다공막을 포함하는 다층막인 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first charge carrier is a multi-layer film including a dense film positioned on the transparent electrode layer side and a porous film located on the dense film, the perovskite type solar cell.
제 6항에 있어서,
상기 다공막은 금속산화물 입자를 포함하며, 금속산화물 입자간 빈 공간에 의해 열린 기공구조를 갖는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the porous film comprises metal oxide particles and has a pore structure opened by an empty space between metal oxide particles.
제 1항에 있어서,
상기 제2전하전달체는 정공전도성 유기물인 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second charge carrier is a hole-conducting organic material.
제 3항에 있어서,
상기 a) 단계에서, 적어도 20mmx20mm 이상의 면적을 갖는 대면적의 막을 기준으로, 하기 관계식 1에 따라 관계식 2로 규정되는 UN이 5 이하인 유기금속할로겐화물 막이 제조되는 페로브스카이트계 태양전지의 제조방법.
(관계식 1)
Figure pat00006

(관계식 1에서, Tave는 유기금속할로겐화물 막의 평균두께를 의미하며, T는 측정영역에서의 유기금속할로겐화물 막의 두께를 의미하며, T(i)는 유기금속할로겐화물 막의 랜덤한 측정영역에서의 측정된 유기금속할로겐화물 막의 두께이되, i번째의 랜덤한 측정영역에서 측정된 두께를 의미하며, i는 측정회수(1 내지 n번째)를 의미하며, n은 랜덤한 측정영역을 대상으로 유기금속할로겐화물 막의 두께가 측정된 총 두께 측정횟수로 10 내지 50의 자연수이다)
(관계식 2)
Figure pat00007

(관계식 2에서, Tave, n, T(i)는 관계식 1과 동일하다)
The method of claim 3,
A method for producing a perovskite type solar cell, wherein, in the step (a), an organometallic halide film having a UN of not more than 5, which is defined by the relational expression (2), is produced in accordance with the following relational expression 1 on the basis of a large area film having an area of at least 20 mm x 20 mm or more.
(Relational expression 1)
Figure pat00006

(Where Tave means the average thickness of the organometallic halide film, T means the thickness of the organometallic halide film in the measurement region, and T (i) I denotes the number of measurements (1 to n), and n denotes a measurement range of the organometallic halide film in the random measurement region, The thickness of the halide film is a natural number of 10 to 50 in terms of the total number of thickness measurement times measured)
(Relational expression 2)
Figure pat00007

(In the relational expression 2, T ave , n, T (i) are the same as in the relational expression 1)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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Y. Zhao 외, "Organic-inorganic hybird lead halide perovskites for optoelectronic and electronic applications", Chem. Soc. Rev., 45, 655-689, 2016( published on 08 December 2015)* *

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