KR20200034637A - Organic-inorganic complex solar cell - Google Patents

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KR20200034637A
KR20200034637A KR1020190116149A KR20190116149A KR20200034637A KR 20200034637 A KR20200034637 A KR 20200034637A KR 1020190116149 A KR1020190116149 A KR 1020190116149A KR 20190116149 A KR20190116149 A KR 20190116149A KR 20200034637 A KR20200034637 A KR 20200034637A
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김세용
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Abstract

The present specification provides an organic-inorganic complex solar cell. The organic-inorganic complex solar cell comprises: a first electrode; a light absorbing layer including a compound of perovskite structure disposed on the first electrode; an insertion layer disposed on the light absorption layer; a hole transport layer disposed on the insertion layer; and a second electrode disposed on the hole transport layer, wherein the light absorbing layer further includes a fluorine-based additive, and the insertion layer includes at least one of CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc, and Cu-doped NiO.

Description

유-무기 복합 태양전지 {ORGANIC-INORGANIC COMPLEX SOLAR CELL}Organic-Inorganic Composite Solar Cell {ORGANIC-INORGANIC COMPLEX SOLAR CELL}

본 출원은 2018년 9월 21일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0113932의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.This application claims the benefit of the filing date of Korean Patent Application No. 10-2018-0113932 filed with the Korean Intellectual Property Office on September 21, 2018, all of which is incorporated herein.

본 명세서는 유-무기 복합 태양전지에 관한 것이다.This specification relates to an organic-inorganic composite solar cell.

화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생 가능하며, 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 태양 빛으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 여기서 태양전지란 태양빛으로부터 광 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성하는 전지를 의미한다.In order to solve the global environmental problems caused by the depletion of fossil energy and its use, research on renewable and clean alternative energy sources such as solar energy, wind power, and hydropower has been actively conducted. Among them, interest in solar cells that directly change electrical energy from solar light is increasing. Here, a solar cell means a battery that absorbs light energy from sunlight and generates current-voltage using a photovoltaic effect that generates electrons and holes.

유-무기 복합 페로브스카이트 물질은 흡광계수가 높고, 용액 공정을 통해 쉽게 합성이 가능한 특성 때문에 최근에 유-무기 복합 태양전지 광흡수 물질로서 각광 받고 있다.The organic-inorganic composite perovskite material has recently been spotlighted as an organic-inorganic composite solar cell light absorbing material because of its high absorption coefficient and its ability to be easily synthesized through a solution process.

그러나, 기존의 페로브스카이트 물질을 적용한 유-무기 복합 태양전지의 경우, 높은 효율에도 불구하고, 정공수송층에 적용되는 p형 도펀트의 열적 안정성 및 p형 도펀트에 의한 광흡수층의 열화 문제로 인해 장기 구동 안정성이 저하되는 문제가 있다. 특히, p형 도펀트가 페로브스카이트 층으로 확산하여 반응하고 이로 인하여 페로브스카이트 층이 열화되는 문제가 있다. 소자의 온도가 높아지는 경우, 이러한 반응이 더욱 더 심화되어 소자의 고온 안정성에 심각한 문제를 야기한다.However, in the case of the organic-inorganic composite solar cell using the existing perovskite material, despite the high efficiency, due to the thermal stability of the p-type dopant applied to the hole transport layer and the deterioration of the light absorbing layer by the p-type dopant There is a problem that long-term driving stability is lowered. In particular, there is a problem that the p-type dopant diffuses into the perovskite layer and reacts, thereby deteriorating the perovskite layer. When the temperature of the device increases, this reaction is further exacerbated, causing serious problems in the high temperature stability of the device.

따라서, 이러한 내구성 및 공정성 향상을 해결하기 위하여 p형 도펀트의 확산을 방지하는 기능층의 도입이 필요하다Therefore, in order to solve this improvement in durability and fairness, it is necessary to introduce a functional layer that prevents diffusion of the p-type dopant.

Adv. Mater. 2014, 26, 4991-499Adv. Mater. 2014, 26, 4991-499

본 명세서는 유-무기 복합 태양전지를 제공한다.The present specification provides an organic-inorganic composite solar cell.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극;An exemplary embodiment of the present specification is a first electrode;

상기 제1 전극 상에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광흡수층;A light absorbing layer comprising a perovskite compound provided on the first electrode;

상기 광흡수층 상에 구비된 삽입층; An insertion layer provided on the light absorption layer;

상기 삽입층 상에 구비된 정공수송층; 및A hole transport layer provided on the insertion layer; And

상기 정공수송층 상에 구비된 제2 전극을 포함하고,It includes a second electrode provided on the hole transport layer,

상기 광흡수층은 불소계 첨가제를 더 포함하며,The light absorbing layer further includes a fluorine-based additive,

상기 삽입층은 CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc 및 Cu-doped NiO 중 1 종 이상을 포함하는 것인 유-무기 복합 태양전지를 제공한다.The insertion layer provides an organic-inorganic composite solar cell comprising one or more of CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc, and Cu-doped NiO.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지는 상온 및 고온에서 장기 안정성이 우수하다.The organic-inorganic composite solar cell according to an exemplary embodiment of the present specification is excellent in long-term stability at room temperature and high temperature.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지는 넓은 광스펙트럼을 흡수할 수 있어, 광 에너지 손실이 줄고, 에너지 변환 효율이 상승하는 효과가 있다. The organic-inorganic composite solar cell according to the exemplary embodiment of the present specification can absorb a wide spectrum of light, thereby reducing light energy loss and increasing energy conversion efficiency.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지는 이력현상(hysteresis)이 개선되는 효과가 있다.The organic-inorganic composite solar cell according to an exemplary embodiment of the present specification has an effect of improving hysteresis.

도 1 및 2는 본 명세서의 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지의 구조를 예시한 도이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 실시예 2 및 3에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 비교예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 비교예 2에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 85℃에서의 안정성 평가 결과를 나타낸 도이다.
1 and 2 are diagrams illustrating the structure of an organic-inorganic composite solar cell according to an exemplary embodiment of the present specification.
3 is a view showing the results of the reverse scan and forward scan measurement of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Example 1.
4 is a view showing the results of the reverse scan and forward scan measurement of the organic-inorganic composite solar cells prepared in Examples 2 and 3.
5 is a view showing the results of the reverse scan and forward scan measurement of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Comparative Example 1.
6 is a view showing the reverse scan and forward scan measurement results of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Comparative Example 2.
7 is a view showing the results of the stability evaluation at 85 ℃ of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Example 1 and Comparative Example 1.

이하, 본 명세서를 상세히 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in detail.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when it is said that a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components unless otherwise specified.

본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에"위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접하여 있는 경우뿐만 아니라, 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.In the present specification, when it is said that a member is positioned “on” another member, this includes not only the case where one member abuts another member, but also the case where another member is present between two members.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극;An exemplary embodiment of the present specification is a first electrode;

상기 제1 전극 상에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광흡수층;A light absorbing layer comprising a perovskite compound provided on the first electrode;

상기 광흡수층 상에 구비된 삽입층; An insertion layer provided on the light absorption layer;

상기 삽입층 상에 구비된 정공수송층; 및A hole transport layer provided on the insertion layer; And

상기 정공수송층 상에 구비된 제2 전극을 포함하고,It includes a second electrode provided on the hole transport layer,

상기 광흡수층은 불소계 첨가제를 더 포함하며,The light absorbing layer further includes a fluorine-based additive,

상기 삽입층은 CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc 및 Cu-doped NiO 중 1 종 이상을 포함하는 것인 유-무기 복합 태양전지를 제공한다.The insertion layer provides an organic-inorganic composite solar cell comprising one or more of CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc, and Cu-doped NiO.

상기 삽입층 물질은 정공 수송 특성이 우수한 p형 무기 화합물로 페로브스카이트 계면과 적합한 가전자대 에너지 크기를 가지며 상부에 올라갈 정공 수송층과의 가전자대 에너지 크기와 상충됨이 없으므로 정공 수송 특성에 문제가 없다. 또한 밴드갭이 커 가시광 흡수가 작고 효과적인 전자 막힘 특성 (Electron block)이 있어 정공 수송층 내의 재결합 없이 효과적인 정공수송을 가능하게 한다. 또한 전도도도 높아 광 흡수층과 삽입층 계면에서의 전하 축적이 적어 소자 이력 특성을 감소시킬 수 있다.The insert layer material is a p-type inorganic compound having excellent hole transport properties, has a suitable valence band energy size with a perovskite interface, and has no conflict with the valence band energy size with a hole transport layer going up there, so there is a problem in hole transport properties. none. In addition, the large band gap has a small visible light absorption and has an effective electron blocking property, thereby enabling efficient hole transport without recombination in the hole transport layer. In addition, since the conductivity is high, charge accumulation at the interface between the light absorbing layer and the insertion layer is small, and thus the device hysteresis characteristics can be reduced.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 삽입층은 Cu 복합물 또는 Cu가 도핑된 산화물을 포함한다. 상기 Cu 복합물은 CuSCN, CuI, CuBr, CuCl 및 CuPc 중 1 종 이상이다. In one embodiment of the present specification, the insertion layer includes a Cu composite or an oxide doped with Cu. The Cu composite is at least one of CuSCN, CuI, CuBr, CuCl and CuPc.

본 명세서에 있어서, 상기 Cu-doped NiO는 Cu가 도핑된 NiO를 의미한다.In the present specification, the Cu-doped NiO means NiO doped with Cu.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 삽입층은 CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc 및 Cu-doped NiO 중 1종 내지 3종을 포함한다.In one embodiment of the present specification, the insertion layer includes 1 to 3 of CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc, and Cu-doped NiO.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지를 나타내었다. 구체적으로, 도 1은 제1 전극(10), 광흡수층(20), 삽입층(30), 정공수송층(40) 및 제2 전극(50)이 순차적으로 적층된 유-무기 복합태양전지를 나타내었다.1 shows an organic-inorganic composite solar cell according to an exemplary embodiment of the present specification. Specifically, FIG. 1 shows an organic-inorganic composite solar cell in which the first electrode 10, the light absorbing layer 20, the insertion layer 30, the hole transport layer 40, and the second electrode 50 are sequentially stacked. Did.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 삽입층의 가전자대 에너지(valence band energy)는 상기 페로브스카이 구조의 화합물의 HOMO 레벨과 상기 정공수송층의 HOMO 레벨 사이의 에너지 레벨을 가진다.In one embodiment of the present specification, valence band energy of the insertion layer has an energy level between the HOMO level of the compound of the perovskite structure and the HOMO level of the hole transport layer.

즉, 상기 삽입층과 광활성층 간의 가전자대 에너지 차이는, 정공수송층과 광활성층 간의 가전자대 에너지 차이보다 작다. 이에 따라, 광흡수층과 정공수송층간의 전하 주입 장벽을 줄여 계면에서 발생하는 전하 누적에 의한 이력현상을 개선할 수 있다. That is, the valence band energy difference between the insertion layer and the photoactive layer is smaller than the valence band energy difference between the hole transport layer and the photoactive layer. Accordingly, the charge injection barrier between the light absorbing layer and the hole transport layer can be reduced to improve hysteresis due to charge accumulation at the interface.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 가전자대 에너지는 UPS (ultra violet photoelectron spectroscopy) 분석 장비를 이용하여 측정된다. 구체적으로 수십 eV의 에너지를 갖는 자외선을 조사하여 시료의 가전자대 최외각의 전자들을 여기 시켜 방출되는 것을 측정함으로써 가전자대 에너지를 측정한다.In one embodiment of the present specification, the valence band energy is measured using an UPS (ultra violet photoelectron spectroscopy) analysis equipment. Specifically, the valence band energy is measured by irradiating ultraviolet rays having energy of several tens of eV to excite the electrons at the outermost valence band of the sample and measuring the emission.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 삽입층의 가전자대 에너지(valence band energy)는 4.8eV 내지 5.6eV이다. 구체적으로, 상기 삽입층의 가전자대 에너지는 5.0eV 내지 5.4eV이다.In one embodiment of the present specification, the valence band energy of the insertion layer is 4.8 eV to 5.6 eV. Specifically, the valence band energy of the insertion layer is 5.0 eV to 5.4 eV.

일반적으로, 정공수송층은 정공수송물질(예컨대, spiro-OMETAD) 및 p형 도펀트(예컨대, Li(TFSi))를 포함하고 있다. 종래의 유-무기 복합 태양전지는 정공수송층과 광흡수층이 접하여 구비되므로, 상기 p형 도펀트가 광흡수층과 접촉된다. 이에 따라, 광흡수층 내에서 화학반응을 통한 공극을 형성시키므로 소자가 열화되는 문제 및 장기 안정성이 하락되는 문제점를 발생시킨다. 또한, 정공수송물질의 가전자대와 광흡수층의 가전자대의 차이가 커서 정공수송시에 장벽에 의한 전하 누적 및 이력현상이 발생하므로 소자의 성능이 저하되는 문제점이 있다.Generally, the hole transport layer includes a hole transport material (eg, spiro-OMETAD) and a p-type dopant (eg, Li (TFSi)). Since the conventional organic-inorganic composite solar cell is provided in contact with the hole transport layer and the light absorbing layer, the p-type dopant is in contact with the light absorbing layer. Accordingly, a void is formed through a chemical reaction in the light absorbing layer, thereby causing a problem of deterioration of the device and a decrease in long-term stability. In addition, since the difference between the valence band of the hole transport material and the valence band of the light absorbing layer is large, charge accumulation and hysteresis due to a barrier occurs during hole transport, and thus the performance of the device is deteriorated.

반면에, 본 명세서의 일 실시상태는 광흡수층과 정공수송층 사이에 삽입층을 도입함으로써, 광흡수층 내 이온들이 정공수송층으로 확산되는 것을 방지하고, 각 층 간의 가전자대 에너지를 조절하여, 전술한 문제점(열화, 장기 안정성 하락, 성능 저하)들을 개선하는 효과를 나타낸다.On the other hand, in one embodiment of the present specification, by introducing an insertion layer between the light absorbing layer and the hole transporting layer, the ions in the light absorbing layer are prevented from diffusing into the hole transporting layer, and the valence band energy between each layer is controlled to solve the aforementioned problems. It shows the effect of improving (deterioration, poor long-term stability, poor performance).

본 명세서에 있어서, 상기 “이력 현상”은 하기 식 1을 통해 이력도를 구함으로써 비교할 수 있다.In the present specification, the “hysteresis phenomenon” may be compared by obtaining a hysteresis diagram through Equation 1 below.

식 (1):

Figure pat00001
Equation (1):
Figure pat00001

상기 식 (1)에 있어서,

Figure pat00002
는 reverse scan에서, 개방전압(Voc)의 80%에 해당하는 전압 인가 시 측정된 전류밀도이다. In the formula (1),
Figure pat00002
Is the current density measured when a voltage corresponding to 80% of the open voltage (V oc ) is applied in a reverse scan.

상기 식 (1)에 있어서,

Figure pat00003
는 forward scan에서, 개방전압(Voc)의 80%에 해당하는 전압 인가 시 측정된 전류밀도이다.In the formula (1),
Figure pat00003
Is the current density measured when a voltage corresponding to 80% of the open voltage (V oc ) is applied in the forward scan.

상기 reverse scan은 개방전압에서 단락전류 방향으로 IV 스캔을 진행한 것이며, 상기 forward scan은 단락전류에서 개방전압 방향으로 IV 스캔을 진행한 것이다.The reverse scan is an IV scan in the direction of the short-circuit current from the open voltage, and the forward scan is an IV scan in the direction of the open voltage from the short-circuit current.

상기 이력도는 소자의 이력정도를 나타내는 지수로 0 내지 1의 값을 가지며, 0에 가까울수록 이력이 없다는 것을 의미한다.The hysteresis is an index indicating the degree of hysteresis of the device, and has a value of 0 to 1, which means that there is no history as it approaches 0.

본 명세서에 있어서, “가전자대 에너지”는 에너지의 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 전도대의 마이너스(-) 방향으로 가전자대 에너지가 표시되는 경우에도, 가전자대 에너지는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다. 예컨대, HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위란 전도대로부터 최고 점유 분자 오비탈까지의 거리를 의미한다. 또한, LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 준위란 전도대로부터 최저 비점유 분자 오비탈까지의 거리를 의미한다. In the present specification, "valence value vs. energy" means the amount of energy. Therefore, even when the valence band energy is displayed in the negative (-) direction of the conduction band, the valence band energy is interpreted to mean the absolute value of the corresponding energy value. For example, the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level means the distance from the conduction band to the highest occupied molecular orbital. In addition, the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy level means the distance from the conduction band to the lowest unoccupied molecular orbital.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 삽입층의 두께는 1nm 내지 500nm이다. 구체적으로, 상기 삽입층의 두께는 10nm 내지 100nm이다.In one embodiment of the present specification, the thickness of the insertion layer is 1 nm to 500 nm. Specifically, the thickness of the insertion layer is 10nm to 100nm.

삽입층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 광흡수층의 표면 거칠기를 평탄화시켜 계면에서 발생하는 전하 누적 등의 현상을 감소 시키고, 삽입층에 미세 구멍 발생을 억제하여 상부의 정공 수송층으로부터 확산되는 도펀트를 효과적으로 막아줄 수 있다.When the thickness of the insertion layer satisfies the above range, the surface roughness of the light absorbing layer is flattened to reduce phenomena such as charge accumulation occurring at the interface, and the generation of micropores in the insertion layer is suppressed to prevent the dopant diffused from the upper hole transport layer. It can be effectively prevented.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층은 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함한다.In one embodiment of the present specification, the light absorbing layer includes a compound having a perovskite structure.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시된다.In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure is represented by any one of the following Chemical Formulas 1 to 3.

[화학식 1][Formula 1]

R1M1X13 R1M1X1 3

[화학식 2][Formula 2]

R2aR3(1-a)M2X2zX3(3-z) R2 a R3 (1-a) M2X2 z X3 (3-z)

[화학식 3][Formula 3]

R4bR5cR6dM3X4z'X5(3-z') R4 b R5 c R6 d M3X4 z ' X5 (3-z')

상기 화학식 1 내지 3에 있어서,In Chemical Formulas 1 to 3,

R2 및 R3는 서로 상이하고, R2 and R3 are different from each other,

R4, R5 및 R6는 서로 상이하며,R4, R5 and R6 are different from each other,

R1 내지 R6는 각각 독립적으로 CnH2n + 1NH3 +, NH4 +, HC(NH2)2 +, Cs+, Rb+, NF4 +, NCl4 +, PF4 +, PCl4 +, CH3PH3 +, CH3AsH3 +, CH3SbH3 +, PH4 +, AsH4 + 및 SbH4 +에서 선택되는 1가의 양이온이며,R1 to R6 are each independently C n H 2n + 1 NH 3 + , NH 4 + , HC (NH 2 ) 2 + , Cs + , Rb + , NF 4 + , NCl 4 + , PF 4 + , PCl 4 + , CH 3 PH 3 + , CH 3 AsH 3 + , CH 3 SbH 3 + , PH 4 + , AsH 4 + and SbH 4 + is a monovalent cation selected from,

M1 내지 M3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Fe2 +, Mn2+, Cr2 +, Pd2 +, Cd2 +, Ge2 +, Sn2 +, Bi2 +, Pb2 + 및 Yb2 + 에서 선택되는 2가의 금속 이온이고,M1 to M3 are the same as or different from each other, and each independently Cu 2 + , Ni 2 + , Co 2 + , Fe 2 + , Mn 2+ , Cr 2 + , Pd 2 + , Cd 2 + , Ge 2 + , Sn 2 + , Bi 2 + , Pb 2 + and a divalent metal ion selected from Yb 2 + ,

X1 내지 X5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 이온이며,X1 to X5 are the same as or different from each other, and each independently a halogen ion,

n은 1 내지 9의 정수이고,n is an integer from 1 to 9,

a는 0 < a < 1의 실수이며,a is a real number of 0 <a <1,

b는 0 < b < 1의 실수이고,b is a real number of 0 <b <1,

c는 0 < c < 1의 실수이며,c is a real number in 0 <c <1,

d는 0 < d < 1의 실수이고,d is a real number of 0 <d <1,

b + c + d는 1이고,b + c + d is 1,

z는 0 < z < 3의 실수이며,z is a real number of 0 <z <3,

z'은 0 < z' < 3의 실수이다.z 'is a real number of 0 <z' <3.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층의 페로브스카이트 구조의 화합물은 단일 양이온을 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서 단일 양이온이란, 한 종류의 1가 양이온을 사용한 것을 의미한다. 즉, 화학식 1에 있어서 R1으로 한 종류의 1가 양이온만 선택된 것을 의미한다. 예컨대, 상기 화학식 1의 R1은 CnH2n + 1NH3 + 이고, n은 1 내지 9의 정수일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure of the light absorbing layer may include a single cation. In the present specification, a single cation means that one type of monovalent cation is used. That is, in Formula 1, R1 means that only one type of monovalent cation was selected. For example, R1 in Chemical Formula 1 is C n H 2n + 1 NH 3 + , and n may be an integer from 1 to 9.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층의 페로브스카이트 구조의 화합물은 복합 양이온을 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서 복합 양이온이란, 두 종류 이상의 1가 양이온을 사용한 것을 의미한다. 즉, 화학식 2에서 R2 및 R3가 각각 서로 상이한 1가 양이온이 선택되고, 화학식 3에서 R4 내지 R6가 각각 서로 상이한 1가의 양이온이 선택된 것을 의미한다. 예컨대, 상기 화학식 2의 R2는 CnH2n+1NH3 +, R3는 HC(NH2)2 +일 수 있다. 또한, 상기 화학식 3의 R4는 CnH2n + 1NH3 +, R5는 HC(NH2)2 +, R6는 Cs+일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure of the light absorbing layer may include a complex cation. In the present specification, the complex cation means that two or more kinds of monovalent cations are used. That is, in Formula 2, it is meant that a monovalent cation in which R2 and R3 are different from each other is selected, and in Formula 3, a monovalent cation in which R4 to R6 are different from each other is selected. For example, R2 in Chemical Formula 2 may be C n H 2n + 1 NH 3 + , and R3 may be HC (NH 2 ) 2 + . In addition, R4 in Chemical Formula 3 may be C n H 2n + 1 NH 3 + , R5 may be HC (NH 2 ) 2 + , and R6 may be Cs + .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 화학식 1으로 표시된다.In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure is represented by Chemical Formula 1.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 화학식 2로 표시된다. In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure is represented by Chemical Formula 2.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 화학식 3으로 표시된다.In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure is represented by Chemical Formula 3.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R6는 각각 CnH2n + 1NH3 +, HC(NH2)2 + 또는 Cs+이다. 이때, R2와 R3는 서로 상이하고, R4 내지 R6는 서로 상이하다.In one embodiment of the present specification, R1 to R6 are each C n H 2n + 1 NH 3 + , HC (NH 2 ) 2 + or Cs + . At this time, R2 and R3 are different from each other, and R4 to R6 are different from each other.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 CH3NH3 +, HC(NH2)2 + 또는 Cs+이다.In one embodiment of the present specification, R1 is CH 3 NH 3 + , HC (NH 2 ) 2 + or Cs + .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R4는 각각 CH3NH3 +이다.In one embodiment of the present specification, R2 and R4 are each CH 3 NH 3 + .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3 및 R5는 각각 HC(NH2)2 +이다.In one embodiment of the present specification, R3 and R5 are each HC (NH 2 ) 2 + .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R6는 Cs+이다.In one embodiment of the present specification, R6 is Cs + .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 M1 내지 M3는 각각 Pb2 +이다.In one embodiment of the present disclosure, the M1 to M3 are each a Pb + 2.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X2 및 X3는 서로 상이하다.In one embodiment of the present specification, X2 and X3 are different from each other.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X4 및 X5는 서로 상이하다.In one embodiment of the present specification, X4 and X5 are different from each other.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X5는 각각 F- 또는 Br-이다.In one embodiment of the present disclosure, the X1 to X5 each is F - is - or Br.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3의 합이 1이 되기 위하여, a는 0<a<1의 실수이다. 또한, 상기 X2 및 X3의 합이 3이 되기 위하여, z는 0<z<3의 실수이다.In an exemplary embodiment of the present specification, in order that the sum of R2 and R3 becomes 1, a is a real number of 0 <a <1. Also, in order that the sum of X2 and X3 becomes 3, z is a real number of 0 <z <3.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4, R5 및 R6의 합이 1이 되기 위하여, b는 0<b<1의 실수이고, c는 0<c<1의 실수이며, d는 0<d<1의 실수이고, b+c+d는 1이다. 또한, 상기 X4 및 X5의 합이 3이 되기 위하여, z'는 0<z'<3의 실수이다.In one embodiment of the present specification, in order for the sum of R4, R5, and R6 to become 1, b is a real number of 0 <b <1, c is a real number of 0 <c <1, and d is 0 <d <1 is a real number, and b + c + d is 1. In addition, in order that the sum of X4 and X5 becomes 3, z 'is a real number of 0 <z' <3.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 CH3NH3PbI3, HC(NH2)2PbI3 , CH3NH3PbBr3, HC(NH2)2PbBr3, (CH3NH3)a(HC(NH2)2)(1-a)PbIzBr(3-z) 또는 (HC(NH2)2)b(CH3NH3)cCsdPbIz'Br(3-z')이고, a는 0<a<1의 실수, b는 0<b<1의 실수, c는 0<c<1의 실수, d는 0<d<1의 실수, b+c+d는 1, z는 0<z<3의 실수, z'은 0<z'<3의 실수이다.In one embodiment of the present specification, the compound of the perovskite structure is CH 3 NH 3 PbI 3 , HC (NH 2 ) 2 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbBr 3 , HC (NH 2 ) 2 PbBr 3 , (CH 3 NH 3 ) a (HC (NH 2 ) 2 ) (1-a) PbI z Br (3-z) or (HC (NH 2 ) 2 ) b (CH 3 NH 3 ) c Cs d PbI z ' Br (3-z') , a is a real number of 0 <a <1, b is a real number of 0 <b <1, c is a real number of 0 <c <1, d is a real number of 0 <d <1, b + c + d is 1, z is a real number of 0 <z <3, z 'is a real number of 0 <z'<3 .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층을 불소계 첨가제를 더 포함한다.In one embodiment of the present specification, the light absorbing layer further includes a fluorine-based additive.

본 명세서에 있어서, 상기 불소계 첨가제는 화합물의 주쇄 내에 불소를 포함하는 화합물을 의미한다.In the present specification, the fluorine-based additive means a compound containing fluorine in the main chain of the compound.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 불소계 첨가제는 화합물의 주쇄 내에 플루오린기, 플로오로알킬기로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함한다.In one embodiment of the present specification, the fluorine-based additive contains at least one member from the group consisting of a fluorine group and a fluoroalkyl group in the main chain of the compound.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 플로오로알킬기는 알킬기가 적어도 하나의 플루오린기(F)로 치환된 것을 의미한다. 예컨대, 상기 플로오로알킬기는 퍼플루오로알킬(perfluoro alkyl)기 일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the fluoroalkyl group means that the alkyl group is substituted with at least one fluorine group (F). For example, the fluoroalkyl group may be a perfluoroalkyl group.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 불소계 첨가제는 엑시톤 발생층 내에서 계면활성제 역할을 한다. 예컨대, 상기 불소계 첨가제는 불소계 계면활성제를 포함한다.In one embodiment of the present specification, the fluorine-based additive serves as a surfactant in the exciton generating layer. For example, the fluorine-based additive includes a fluorine-based surfactant.

본 명세서에 있어서, 상기 불소계 계면활성제는 계면활성제의 주쇄 내에 불소를 포함하고 있는 계면활성제를 의미한다.In the present specification, the fluorine-based surfactant means a surfactant containing fluorine in the main chain of the surfactant.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 불소계 첨가제는 당업계에서 사용되는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로, 주쇄가 친수성기, 친유성기 및 플루오린기를 포함하는 화합물; 주쇄가 친수성기, 친유성기 및 플루오로알킬기(fluoro alkyl)기를 포함하는 화합물; 주쇄가 친수성기, 친유성기 및 퍼플루오로알킬(perfluoro alkyl)기를 포함하는 화합물; 또는 주쇄가 친수성기, 친유성기, 플루오린기 및 퍼플루오로알킬(perfluoro alkyl)기를 포함하는 화합물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present specification, the fluorine-based additive may be used without limitation as long as it is a material used in the art. Specifically, a compound whose main chain contains a hydrophilic group, a lipophilic group, and a fluorine group; A compound whose main chain contains a hydrophilic group, a lipophilic group, and a fluoroalkyl group; A compound whose main chain contains a hydrophilic group, a lipophilic group, and a perfluoroalkyl group; Alternatively, the main chain may be a compound including a hydrophilic group, a lipophilic group, a fluorine group, and a perfluoroalkyl group, but is not limited thereto.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 불소계 첨가제는 하기 화학식 A로 표시될 수 있다.In one embodiment of the present specification, the fluorine-based additive may be represented by Formula A below.

[화학식 A][Formula A]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 A에 있어서, x 및 y는 각각 1 내지 10의 정수이다.In the formula (A), x and y are each an integer of 1 to 10.

구체적으로, 상기 불소계 첨가제로 Dupont 社 FS-31, Zonyl 社 FS-300, DIC 社 RS-72-K 또는 3M 社 FC-4430가 사용될 수 있다. Specifically, as the fluorine-based additive, Dupont FS-31, Zonyl FS-300, DIC RS-72-K or 3M FC-4430 may be used.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층은 불소계 첨가제를 광흡수층 100wt% 기준으로 0.005wt% 내지 0.5wt% 포함한다. 구체적으로, 상기 광흡수층은 상기 불소계 첨가제를 광흡수층 100wt% 기준으로 0.01wt% 내지 0.2wt% 포함한다.In one embodiment of the present specification, the light absorbing layer contains 0.005 wt% to 0.5 wt% based on 100 wt% of the light absorbing layer of the fluorine-based additive. Specifically, the light absorbing layer contains the fluorine-based additive in an amount of 0.01wt% to 0.2wt% based on 100wt% of the light absorbing layer.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층은 페로브스카이트 구조의 화합물; 및 불소계 첨가제를 포함한다. In one embodiment of the present specification, the light absorbing layer includes a compound of perovskite structure; And fluorine-based additives.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층의 두께는 100nm 내지 1μm이다. In one embodiment of the present specification, the thickness of the light absorbing layer is 100 nm to 1 μm.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드, 바 코팅, 브러쉬 페인팅, 열증착 등의 방법을 통해 도입될 수 있다. In one embodiment of the present specification, the light absorbing layer may be introduced through spin coating, dip coating, inkjet printing, gravure printing, spray coating, doctor blade, bar coating, brush painting, thermal deposition, or the like.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극과 광흡수층 사이에 전자수송층을 더 포함한다.In one embodiment of the present specification, an electron transport layer is further included between the first electrode and the light absorbing layer.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유-무기 복합 태양전지는 n-i-p 구조이다.In one embodiment of the present specification, the organic-inorganic composite solar cell has an n-i-p structure.

본 명세서에 있어서, n-i-p 구조는 제1 전극, 광흡수층, 삽입층, 정공수송층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조 또는 제1 전극, 전자수송층, 광흡수층, 삽입층, 정공수송층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조를 의미한다.  In the present specification, the nip structure is a structure in which a first electrode, a light absorbing layer, an insertion layer, a hole transport layer and a second electrode are sequentially stacked, or a first electrode, an electron transport layer, a light absorption layer, an insertion layer, a hole transport layer and a second electrode This refers to a structure sequentially stacked.

도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지를 나타내었다. 구체적으로, 도 1은 제1 전극(10), 전자수송층(60), 광흡수층(20), 삽입층(30), 정공수송층(40) 및 제2 전극(50)이 순차적으로 적층된 유-무기 복합태양전지를 나타내었다.2 shows an organic-inorganic composite solar cell according to an exemplary embodiment of the present specification. Specifically, Figure 1 is the first electrode 10, the electron transport layer 60, the light absorbing layer 20, the insertion layer 30, the hole transport layer 40 and the second electrode 50 are sequentially stacked U- An inorganic composite solar cell is shown.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유-무기 복합 태양전지는 제1 전극 하부에 기판을 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present specification, the organic-inorganic composite solar cell may further include a substrate under the first electrode.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 기판을 사용할 수 있다. 구체적으로, 유리 기판, 박막유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌테라프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyehtylene naphthalate, PEN), 폴리에테르에테르케톤(polyether ether ketone) 및 폴리이미드(polyimide) 등의 유연한 필름이 단층 또는 복층의 형태로 포함될 수 있다. 다만, 상기 기판은 이에 한정되지 않으며, 유-무기 복합 태양전지에 통상적으로 사용되는 기판을 사용할 수 있다. In one embodiment of the present specification, the substrate may be a substrate having excellent transparency, surface smoothness, ease of handling, and waterproofness. Specifically, a glass substrate, a thin glass substrate, or a plastic substrate can be used. The plastic substrate has a flexible film such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether ether ketone and polyimide in the form of a single layer or multiple layers. Can be included. However, the substrate is not limited thereto, and a substrate commonly used in organic-inorganic composite solar cells may be used.

본 명세서에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드일 수 있다. 또한, 상기 제1 전극은 캐소드이고, 상기 제2 전극은 애노드일 수 있다.In the present specification, the first electrode may be an anode, and the second electrode may be a cathode. Further, the first electrode may be a cathode, and the second electrode may be an anode.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 투명 전극이고, 상기 태양전지는 상기 제1 전극을 경유하여 빛을 흡수하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the first electrode is a transparent electrode, and the solar cell may absorb light through the first electrode.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극이 투명전극인 경우, 상기 제1 전극은 유리 및 석영판 이외에 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthelate, PEN), 폴리프로필렌(polyperopylene, PP), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbornate, PC), 폴리스티렌(polystylene, PS), 폴리옥시에틸렌(polyoxyethlene, POM), AS 수지 (acrylonitrile styrene copolymer), ABS 수지 (acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl cellulose, TAC) 및 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 등의 플라스틱과 같은 유연하고 투명한 물질 위에 전도성을 갖는 물질이 도핑된 것이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극은 산화주석인듐(indium tin oxide, ITO), 불소함유 산화주석 (fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드 (aluminium doped zink oxide, AZO), IZO (indium zinc oxide), ZnO-Ga2O3, ZnOAl2O3 및 ATO (antimony tin oxide) 등이 될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제1 전극은 ITO일 수 있다.In one embodiment of the present specification, when the first electrode is a transparent electrode, the first electrode is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthelate (PEN), poly, in addition to glass and quartz plates Propylene (polyperopylene, PP), polyimide (PI), polycarbonate (polycarbornate, PC), polystyrene (PS), polyoxyethlene (POM), AS resin (acrylonitrile styrene copolymer), ABS resin ( The conductive material may be doped with a flexible and transparent material such as acrylonitrile butadiene styrene copolymer, triacetyl cellulose (TAC), and polyarylate (PAR). Specifically, the first electrode is indium tin oxide (ITO), fluorine doped tin oxide (FTO), aluminum doped zinc oxide (aluminium doped zink oxide, AZO), IZO (indium tin) zinc oxide), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnOAl 2 O 3 and antimony tin oxide (ATO), and more specifically, the first electrode may be ITO.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 반투명 전극일 수도 있다. 상기 제1 전극이 반투명 전극인 경우, 은(Ag), 금(Au), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금 같은 금속으로 제조될 수 있다. In one embodiment of the present specification, the first electrode may be a translucent electrode. When the first electrode is a semi-transparent electrode, it may be made of a metal such as silver (Ag), gold (Au), magnesium (Mg) or alloys thereof.

본 명세서에 있어서, 상기 전자수송층은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물은 구체적으로, Ti 산화물, Zn 산화물, In 산화물, Sn 산화물, W 산화물, Nb 산화물, Mo 산화물, Mg 산화물, Zr 산화물, Sr 산화물, Yr 산화물, La 산화물, V 산화물, Al 산화물, Y 산화물, Sc 산화물, Sm 산화물, Ga 산화물, SrTi 산화물 및 이들의 복합물 중에서 1 또는 2 이상 선택된 것이 사용 가능하나, 이에만 한정되는 것은 아니다. In the present specification, the electron transport layer may include a metal oxide. Metal oxide is specifically, Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, V oxide, Al oxide, Y oxide , Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, SrTi oxide and one or more selected from these composites may be used, but is not limited thereto.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 정공수송층은 터셔리부틸피리딘(tertiary butyl pyridine, tBP), 리튬 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드(Lithium Bis(Trifluoro methanesulfonyl)Imide, Li(TFSi)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS), 2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디-p-메톡시페닐아민)-9,9'-스피로비플루오렌(2,2′,7,7′-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9′-spirobifluorene, Spiro-OMeTAD) 등을 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present specification, the hole transport layer is tertiary butyl pyridine (tBP), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Lithium Bis (Trifluoro methanesulfonyl) Imide, Li (TFSi) ), Poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (4-styrenesulfonate) (PEDOT: PSS), 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-meth) Thoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene (2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene, Spiro-OMeTAD), etc. Can be used, but is not limited to this.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 정공수송층은 p형 도펀트로서 Li 계열 도펀트, Co 계열 도펀트, Li(TFSi), V2O4, WOx, MoOX 및 FK209 등을 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present specification, the hole transport layer may be a Li-based dopant, a Co-based dopant, Li (TFSi), V 2 O 4 , WO x , MoO X, and FK209 as a p-type dopant, but only It is not limited.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 정공수송층의 두께는 10nm 내지 1μm이다. In one embodiment of the present specification, the hole transport layer has a thickness of 10 nm to 1 μm.

정공수송층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우 하부 층에 핀홀 등의 결함 없이 균일한 막을 형성 할 수 있으며, 상부 전극과 하부 삽입층과의 접촉을 막을 수 있어 효과적으로 구동할 수 있는 소자 구조를 얻을 수 있다.When the thickness of the hole transport layer satisfies the above range, a uniform film can be formed on the lower layer without defects such as pinholes, and the contact between the upper electrode and the lower insertion layer can be prevented to obtain a device structure that can be effectively driven. .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 정공수송층은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드, 바 코팅, 브러쉬 페인팅, 열증착 등의 방법을 통해 도입될 수 있다.In one embodiment of the present specification, the hole transport layer may be introduced through spin coating, dip coating, inkjet printing, gravure printing, spray coating, doctor blade, bar coating, brush painting, thermal evaporation, or the like.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 삽입층은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드, 바 코팅, 브러쉬 페인팅, 열증착 등의 방법을 통해 도입될 수 있다. In one embodiment of the present specification, the insertion layer may be introduced through spin coating, dip coating, inkjet printing, gravure printing, spray coating, doctor blade, bar coating, brush painting, thermal deposition, or the like.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail to specifically describe the present specification. However, the embodiments according to the present specification may be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not interpreted to be limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more fully describe the present specification to those skilled in the art.

실시예 1. Example 1.

산화주석인듐(indium tin oxide, ITO)이 코팅된 유리 기판(40 Ω/sq)을 초음파를 이용하여 이소프로필알코올에서 20분간 세척하였다. 상기 ITO 기판 상에 SnCl 전구체(0.1M)를 포함하는 전구체 용액 250μl를 2,000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 200℃에서 1시간 동안 열처리하여 전자수송층을 형성하였다.A glass substrate (40 Ω / sq) coated with indium tin oxide (ITO) was washed with isopropyl alcohol for 20 minutes using ultrasonic waves. On the ITO substrate, 250 μl of a precursor solution containing SnCl precursor (0.1 M) was spin-coated at a rate of 2,000 rpm, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour to form an electron transport layer.

상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 전구체((HC(NH2)2)x(CH3NH3)yCs1 -x-yPbIzBr3-z(0<x<1, 0<y<1, 0.8< x+y<1, 0<z<3))와 페로브스카이트 전구체 대비 0.05wt%의 불소계 계면활성제(3M 社, FC-4430)를 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 녹인 용액을 5,000rpm으로 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 광흡수층을 형성하였다.Perovskite precursor ((HC (NH 2 ) 2 ) x (CH 3 NH 3 ) yCs 1 -xy PbI z Br 3-z (0 <x <1, 0 <y <1, 0.8) on the electron transport layer <x + y <1, 0 <z <3)) and a solution of 0.05 wt% of a fluorine-based surfactant (3M, FC-4430) compared to a perovskite precursor in dimethylformamide at 5,000 rpm. After spin coating, heat treatment was performed at 150 ° C for 30 minutes to form a light absorbing layer.

CuSCN을 디에틸설파이드(diethylsulfide)에 35mg/ml의 농도로 녹인 후 1시간 동안 교반한 용액을 상기 광흡수층 상에 3000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 삽입층을 형성하였다.After dissolving CuSCN in diethylsulfide at a concentration of 35 mg / ml, the solution stirred for 1 hour was spin-coated on the light absorbing layer at a rate of 3000 rpm to form an intercalation layer.

Spiro-OMeTAD를 클로로벤젠에 녹인 후 (농도: 80 mg/mL) Li(TFSi)의 아세토니트릴 용액 (농도: 520mg/ml) 17.5μL와 tBP 28.5μL를 첨가하고 혼합한 용액 100 μL를 삽입층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성하였다.After dissolving Spiro-OMeTAD in chlorobenzene (concentration: 80 mg / mL), 17.5 μL of Li (TFSi) acetonitrile solution (concentration: 520 mg / ml) and 28.5 μL of tBP were added and 100 μL of the mixed solution was placed on the insert layer. Spin coating at a rate of 5,000 rpm to form a hole transport layer.

상기 정공수송층 상에 금(Au)을 10- 8torr 이하의 압력에서 70nm의 두께로 증착하여 제2 전극을 형성함으로써 유-무기 복합 태양전지를 완성하였다.An organic-inorganic composite solar cell was completed by depositing gold (Au) on the hole transport layer to a thickness of 70 nm at a pressure of 10 to 8 torr or less to form a second electrode.

실시예 2.Example 2.

산화주석인듐(indium tin oxide, ITO)이 코팅된 유리 기판(40 Ω/sq)을 초음파를 이용하여 이소프로필알코올에서 20분간 세척하였다. 상기 ITO 기판 상에 SnCl 전구체(0.1M)를 포함하는 전구체 용액 250μl를 2,000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 200℃에서 1시간 동안 열처리하여 전자수송층을 형성하였다.A glass substrate (40 Ω / sq) coated with indium tin oxide (ITO) was washed with isopropyl alcohol for 20 minutes using ultrasonic waves. On the ITO substrate, 250 μl of a precursor solution containing SnCl precursor (0.1 M) was spin-coated at a rate of 2,000 rpm, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour to form an electron transport layer.

상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 전구체((HC(NH2)2)x(CH3NH3)yCs1 -x-yPbIzBr3-z(0<x<1, 0<y<1, 0.8<x+y<1, 0<z<3))와 페로브스카이트 전구체 대비 0.05wt%의 불소계 계면활성제(3M 社, FC-4430)를 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 녹인 용액을 5,000rpm으로 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 광흡수층을 형성하였다.Perovskite precursor ((HC (NH 2 ) 2 ) x (CH 3 NH 3 ) yCs 1 -xy PbI z Br 3-z (0 <x <1, 0 <y <1, 0.8) on the electron transport layer <x + y <1, 0 <z <3)) and a solution of 0.05 wt% fluorine-based surfactant (3M, FC-4430) in comparison with perovskite precursor in dimethylformamide at 5,000 rpm. After spin coating, heat treatment was performed at 150 ° C for 30 minutes to form a light absorption layer.

CuPc (Copper(II) phthalocyanine)을 클로로벤젠(Chlorobenzene)에 5mg/ml의 농도로 녹인 후 3시간 동안 교반한 용액을 상기 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 삽입층을 형성하였다.After dissolving CuPc (Copper (II) phthalocyanine) in chlorobenzene at a concentration of 5 mg / ml, a solution stirred for 3 hours was spin coated on the light absorbing layer at a rate of 5,000 rpm to form an intercalation layer.

Spiro-OMeTAD를 클로로벤젠에 녹인 후 (농도: 80 mg/mL) Li(TFSi)의 아세토니트릴 용액 (농도: 520mg/ml) 17.5μL와 tBP 28.5μL를 첨가하고 혼합한 용액 100μL를 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성하였다.After dissolving Spiro-OMeTAD in chlorobenzene (concentration: 80 mg / mL), 17.5 μL of Li (TFSi) acetonitrile solution (concentration: 520 mg / ml) and 28.5 μL of tBP were added and 100 μL of the mixed solution was placed on the light absorbing layer. A hole transport layer was formed by spin coating at a speed of 5,000 rpm.

상기 정공수송층 상에 금(Au)을 10- 8torr 이하의 압력에서 70nm의 두께로 증착하여 제2 전극을 형성함으로써 유-무기 복합 태양전지를 완성하였다.An organic-inorganic composite solar cell was completed by depositing gold (Au) on the hole transport layer to a thickness of 70 nm at a pressure of 10 to 8 torr or less to form a second electrode.

실시예 3. Example 3.

산화주석인듐(indium tin oxide, ITO)이 코팅된 유리 기판(40 Ω/sq)을 초음파를 이용하여 이소프로필알코올에서 20분간 세척하였다. 상기 ITO 기판 상에 SnCl 전구체(0.1M)를 포함하는 전구체 용액 250μl를 2,000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 200℃에서 1시간 동안 열처리하여 전자수송층을 형성하였다.A glass substrate (40 Ω / sq) coated with indium tin oxide (ITO) was washed with isopropyl alcohol for 20 minutes using ultrasonic waves. On the ITO substrate, 250 μl of a precursor solution containing SnCl precursor (0.1 M) was spin-coated at a rate of 2,000 rpm, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour to form an electron transport layer.

상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 전구체((HC(NH2)2)x(CH3NH3)yCs1 -x-yPbIzBr3-z(0<x<1, 0<y<1, 0.8<x+y<1, 0<z<3))와 페로브스카이트 전구체 대비 0.05wt%의 불소계 계면활성제(3M 社, FC-4430)를 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 녹인 용액을 5,000rpm으로 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 광흡수층을 형성하였다.Perovskite precursor ((HC (NH 2 ) 2 ) x (CH 3 NH 3 ) yCs 1 -xy PbI z Br 3-z (0 <x <1, 0 <y <1, 0.8) on the electron transport layer <x + y <1, 0 <z <3)) and a solution of 0.05 wt% fluorine-based surfactant (3M, FC-4430) in comparison with perovskite precursor in dimethylformamide at 5,000 rpm. After spin coating, heat treatment was performed at 150 ° C for 30 minutes to form a light absorbing layer.

CuI를 아세토니트릴(Acetonitrile)에 10 mg/ml의 농도로 녹인 후 1시간 동안 교반한 용액을 상기 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 삽입층을 형성하였다.After dissolving CuI in acetonitrile at a concentration of 10 mg / ml, the solution stirred for 1 hour was spin coated on the light absorbing layer at a rate of 5,000 rpm to form an intercalation layer.

Spiro-OMeTAD를 클로로벤젠에 녹인 후 (농도: 80 mg/mL) Li(TFSi)의 아세토니트릴 용액 (농도: 520mg/ml) 17.5 μL와 tBP 28.5μL를 첨가하고 혼합한 용액 100 μL를 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성하였다.After dissolving Spiro-OMeTAD in chlorobenzene (concentration: 80 mg / mL), 17.5 μL of Li (TFSi) acetonitrile solution (concentration: 520 mg / ml) and 28.5 μL of tBP were added and 100 μL of the mixed solution was put on the light absorbing layer. Spin coating at a rate of 5,000 rpm to form a hole transport layer.

상기 정공수송층 상에 금(Au)을 10- 8torr 이하의 압력에서 70nm의 두께로 증착하여 제2 전극을 형성함으로써 유-무기 복합 태양전지를 완성하였다.An organic-inorganic composite solar cell was completed by depositing gold (Au) on the hole transport layer to a thickness of 70 nm at a pressure of 10 to 8 torr or less to form a second electrode.

비교예 1. Comparative Example 1.

산화주석인듐(indium tin oxide, ITO)이 코팅된 유리 기판(40 Ω/sq)을 초음파를 이용하여 이소프로필알코올에서 20분간 세척하였다. 상기 ITO 기판 상에 SnCl 전구체(0.1M)를 포함하는 전구체 용액 250μl를 2,000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 200℃에서 1시간 동안 열처리하여 전자수송층을 형성하였다.A glass substrate (40 Ω / sq) coated with indium tin oxide (ITO) was washed with isopropyl alcohol for 20 minutes using ultrasonic waves. On the ITO substrate, 250 μl of a precursor solution containing SnCl precursor (0.1 M) was spin-coated at a rate of 2,000 rpm, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour to form an electron transport layer.

상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 전구체((HC(NH2)2)x(CH3NH3)yCs1 -x-yPbIzBr3-z(0<x<1, 0<y<1, 0.8<x+y<1, 0<z<3))와 페로브스카이트 전구체 대비 0.05wt%의 불소계 계면활성제(3M 社, FC-4430)를 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 녹인 용액을 5,000rpm으로 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 광흡수층을 형성하였다.Perovskite precursor ((HC (NH 2 ) 2 ) x (CH 3 NH 3 ) yCs 1 -xy PbI z Br 3-z (0 <x <1, 0 <y <1, 0.8) on the electron transport layer <x + y <1, 0 <z <3)) and a solution of 0.05 wt% fluorine-based surfactant (3M, FC-4430) in comparison with perovskite precursor in dimethylformamide at 5,000 rpm. After spin coating, heat treatment was performed at 150 ° C for 30 minutes to form a light absorbing layer.

Spiro-OMeTAD를 클로로벤젠에 녹인 후 (농도: 80 mg/mL) Li(TFSi)의 아세토니트릴 용액 (농도: 520mg/ml) 17.5 μL와 tBP 28.5μL를 첨가하고 혼합한 용액 100 μL를 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성하였다.After dissolving Spiro-OMeTAD in chlorobenzene (concentration: 80 mg / mL), 17.5 μL of Li (TFSi) acetonitrile solution (concentration: 520 mg / ml) and 28.5 μL of tBP were added and 100 μL of the mixed solution was put on the light absorbing layer. Spin coating at a rate of 5,000 rpm to form a hole transport layer.

상기 정공수송층 상에 금(Au)을 10-8 torr 이하의 압력에서 70nm의 두께로 증착하여 제2 전극을 형성함으로써 유-무기 복합 태양전지를 완성하였다.The organic-inorganic composite solar cell was completed by depositing gold (Au) on the hole transport layer to a thickness of 70 nm at a pressure of 10 -8 torr or less to form a second electrode.

비교예 2. Comparative Example 2.

산화주석인듐(indium tin oxide, ITO)이 코팅된 유리 기판(40 Ω/sq)을 초음파를 이용하여 이소프로필알코올에서 20분간 세척하였다. 상기 ITO 기판 상에 SnCl 전구체(0.1M)를 포함하는 전구체 용액 250μl를 2,000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 200℃에서 1시간 동안 열처리하여 전자수송층을 형성하였다.A glass substrate (40 Ω / sq) coated with indium tin oxide (ITO) was washed with isopropyl alcohol for 20 minutes using ultrasonic waves. On the ITO substrate, 250 μl of a precursor solution containing SnCl precursor (0.1 M) was spin-coated at a rate of 2,000 rpm, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour to form an electron transport layer.

상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 전구체((HC(NH2)2)x(CH3NH3)yCs1 -x-yPbIzBr3-z(0<x<1, 0<y<1, 0.8<x+y<1, 0<z<3))와 페로브스카이트 전구체 대비 0.05wt%의 불소계 계면활성제(3M 社, FC-4430)를 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 녹인 용액을 5,000rpm으로 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 광흡수층을 형성하였다.Perovskite precursor ((HC (NH 2 ) 2 ) x (CH 3 NH 3 ) yCs 1 -xy PbI z Br 3-z (0 <x <1, 0 <y <1, 0.8) on the electron transport layer <x + y <1, 0 <z <3)) and a solution of 0.05 wt% fluorine-based surfactant (3M, FC-4430) in comparison with perovskite precursor in dimethylformamide at 5,000 rpm. After spin coating, heat treatment was performed at 150 ° C for 30 minutes to form a light absorbing layer.

상기 페로브스카이트 광흡수층 위에 NiO 나노입자 분산액 (입경 ~15 nm, 분산매: 톨루엔, 고형분 1.5 wt%)을 150 μL를 도포한 후, 5000 rpm의 속도로 스핀 코팅 한 후에 60℃ 열처리를 10분 동안 수행 하였다.After coating 150 μL of NiO nanoparticle dispersion (particle size ~ 15 nm, dispersion medium: toluene, solid content 1.5 wt%) on the perovskite light absorbing layer, spin coating at a rate of 5000 rpm, followed by heat treatment at 60 ° C. for 10 minutes Was carried out for a while.

이후, Spiro-OMeTAD를 클로로벤젠에 녹인 후 (농도: 80 mg/mL) Li(TFSi)의 아세토니트릴 용액 (농도: 520mg/ml) 17.5 μL와 tBP 28.5μL를 첨가하고 혼합한 용액 100 μL를 상기 NiO 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성하였다.Then, after dissolving Spiro-OMeTAD in chlorobenzene (concentration: 80 mg / mL), 17.5 μL of Li (TFSi) acetonitrile solution (concentration: 520 mg / ml) and 28.5 μL of tBP were added, and 100 μL of the mixed solution was described above. A hole transport layer was formed by spin coating on NiO at a rate of 5,000 rpm.

상기 정공수송층 상에 금(Au)을 10-8 torr 이하의 압력에서 70nm의 두께로 증착하여 제2 전극을 형성함으로써 유-무기 복합 태양전지를 완성하였다The organic-inorganic composite solar cell was completed by depositing gold (Au) on the hole transport layer to a thickness of 70 nm at a pressure of 10 -8 torr or less to form a second electrode.

비교예 3.Comparative Example 3.

산화주석인듐(indium tin oxide, ITO)이 코팅된 유리 기판(40 Ω/sq)을 초음파를 이용하여 이소프로필알코올에서 20분간 세척하였다. 상기 ITO 기판 상에 SnCl 전구체(0.1M)를 포함하는 전구체 용액 250μl를 2,000rpm의 속도로 스핀 코팅하고, 200℃에서 1시간 동안 열처리하여 전자수송층을 형성하였다.A glass substrate (40 Ω / sq) coated with indium tin oxide (ITO) was washed with isopropyl alcohol for 20 minutes using ultrasonic waves. On the ITO substrate, 250 μl of a precursor solution containing SnCl precursor (0.1 M) was spin-coated at a rate of 2,000 rpm, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour to form an electron transport layer.

상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 전구체((HC(NH2)2)x(CH3NH3)yCs1 -x-yPbIzBr3-z(0<x<1, 0<y<1, 0.8<x+y<1, 0<z<3))를 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 녹인 용액을 5,000rpm으로 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 광흡수층을 형성하였다.Perovskite precursor ((HC (NH 2 ) 2 ) x (CH 3 NH 3 ) yCs 1 -xy PbI z Br 3-z (0 <x <1, 0 <y <1, 0.8) on the electron transport layer The solution of <x + y <1, 0 <z <3)) dissolved in dimethylformamide was spin-coated at 5,000 rpm, and then heat-treated at 150 ° C for 30 minutes to form a light absorbing layer.

CuPc (Copper(II) phthalocyanine)을 클로로벤젠(Chlorobenzene)에 5mg/ml의 농도로 녹인 후 3시간 동안 교반한 용액을 상기 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 삽입층을 형성하였다.After dissolving CuPc (Copper (II) phthalocyanine) in chlorobenzene at a concentration of 5 mg / ml, a solution stirred for 3 hours was spin coated on the light absorbing layer at a rate of 5,000 rpm to form an intercalation layer.

Spiro-OMeTAD를 클로로벤젠에 녹인 후 (농도: 80 mg/mL) Li(TFSi)의 아세토니트릴 용액 (농도: 520mg/ml) 17.5μL와 tBP 28.5μL를 첨가하고 혼합한 용액 100μL를 광흡수층 상에 5,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성하였다.After dissolving Spiro-OMeTAD in chlorobenzene (concentration: 80 mg / mL), 17.5 μL of Li (TFSi) acetonitrile solution (concentration: 520 mg / ml) and 28.5 μL of tBP were added, and 100 μL of the mixed solution was added onto the light absorption layer. A hole transport layer was formed by spin coating at a speed of 5,000 rpm.

상기 정공수송층 상에 금(Au)을 10- 8torr 이하의 압력에서 70nm의 두께로 증착하여 제2 전극을 형성함으로써 유-무기 복합 태양전지를 완성하였다.An organic-inorganic composite solar cell was completed by depositing gold (Au) on the hole transport layer to a thickness of 70 nm at a pressure of 10 to 8 torr or less to form a second electrode.

제조된 유-무기 복합 태양전지의 성능을 측정하기 위하여, 하기와 같은 방법을 사용하였다. 먼저 태양광 모사기 (Solar Simulator)를 설치하고 표준 실리콘 셀을 사용하여 1 Sun(100 mW/cm2)의 세기로 보정한다. 이후 전류-전압측정 장비(Keithley 2420 및 구동 컴퓨터, 소프트웨어)와 유-무기 복합 태양전지를 연결하여 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 유-무기 복합 태양 전지의 성능을 측정하였다. In order to measure the performance of the prepared organic-inorganic composite solar cell, the following method was used. First, install a Solar Simulator and calibrate to an intensity of 1 Sun (100 mW / cm 2 ) using a standard silicon cell. Thereafter, the performance of the organic-inorganic composite solar cells prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was measured by connecting the current-voltage measuring equipment (Keithley 2420 and driving computer, software) with the organic-inorganic composite solar cell. Did.

표 1에는 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 유-무기 복합 태양 전지의 성능 측정 결과를 나타내었다.Table 1 shows the performance measurement results of the organic-inorganic composite solar cells prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.

Jsc (mA/cm2)Jsc (mA / cm 2 ) Voc
(V)
Voc
(V)
FFFF η
(%)
η
(%)
이력도History
실시예
1
Example
One
Reverse scanReverse scan 19.919.9 1.001.00 72.072.0 14.314.3 0.0670.067
Forward scanForward scan 19.619.6 0.990.99 69.269.2 13.413.4 실시예
2
Example
2
Reverse scanReverse scan 19.719.7 0.9720.972 68.668.6 13.213.2 0.0910.091
Forward scanForward scan 19.819.8 1.0151.015 73.573.5 14.814.8 실시예
3
Example
3
Reverse scanReverse scan 16.716.7 1.0811.081 65.365.3 11.811.8 0.0250.025
Forward scanForward scan 16.716.7 1.0791.079 69.069.0 12.512.5 비교예
1
Comparative example
One
Reverse scanReverse scan 20.620.6 1.011.01 72.672.6 15.215.2 0.3750.375
Forward scanForward scan 20.620.6 0.970.97 54.254.2 10.910.9 비교예
2
Comparative example
2
Reverse scanReverse scan 17.517.5 0.680.68 46.346.3 5.55.5 0.5090.509
Forward scanForward scan 18.418.4 0.800.80 32.332.3 4.84.8 비교예
3
Comparative example
3
Reverse scanReverse scan 18.518.5 0.9640.964 62.462.4 11.111.1 --

상기 표 1에서 VOC는 개방전압을, JSC는 단락전류밀도를, FF는 충전율(Fill factor)을, η은 에너지 변환 효율을 의미한다. 개방전압과 단락전류밀도는 각각 전압-전류 밀도 곡선의 4사분면에서 X축과 Y축 절편이며, 이 두 값이 높을수록 태양 전지의 효율은 바람직하게 높아진다. 또한 충전율(Fill factor)은 곡선 내부에 그릴 수 있는 직사각형의 넓이를 단락전류밀도와 개방전압의 곱으로 나눈 값이다. 에너지 변환 효율(η)은 상기 개방전압(Voc), 단락전류밀도(Jsc) 및 충전율(FF)의 곱을 입사된 빛의 세기(Pin)로 나누면 구할 수 있으며(하기 식 2 참고), 이 값이 높을수록 바람직하다.In Table 1, V OC is an open voltage, J SC is a short-circuit current density, FF is a fill factor, and η is energy conversion efficiency. The open-voltage and short-circuit current densities are the X-axis and Y-axis intercepts in the quadrant of the voltage-current density curve, respectively, and the higher these two values, the higher the efficiency of the solar cell is. In addition, the fill factor is a value obtained by dividing the area of the rectangle that can be drawn inside the curve by the product of the short-circuit current density and the open voltage. The energy conversion efficiency (η) can be obtained by dividing the product of the open voltage (Voc), short-circuit current density (Jsc), and charging rate (FF) by the intensity of the incident light (P in ) (see Equation 2 below). The higher this is, the more preferable.

식 (2):

Figure pat00005
Equation (2):
Figure pat00005

상기 표 1에서 이력도는 하기 식 (1)을 통해 계산되었다.In Table 1, the hysteresis was calculated through the following equation (1).

식 (1):

Figure pat00006
Equation (1):
Figure pat00006

상기 식 (1)에 있어서,

Figure pat00007
는 reverse scan에서, 개방전압(Voc)의 80%에 해당하는 전압 인가 시 측정된 전류밀도이다. In the formula (1),
Figure pat00007
Is the current density measured when a voltage corresponding to 80% of the open voltage (V oc ) is applied in a reverse scan.

상기 식 (1)에 있어서,

Figure pat00008
는 forward scan에서, 개방전압(Voc)의 80%에 해당하는 전압 인가 시 측정된 전류밀도이다.In the formula (1),
Figure pat00008
Is the current density measured when a voltage corresponding to 80% of the open voltage (V oc ) is applied in the forward scan.

상기 reverse scan은 개방전압에서 단락전류 방향으로(약 1.2V에서 0V 방향으로) IV 스캔을 진행한 것이며, 상기 forward scan은 단락전류에서 개방전압 방향으로(0V에서 1.2V 방향으로 IV 스캔을 진행한 것이다.The reverse scan is an IV scan in the direction of the short-circuit current from the open voltage (approximately 1.2V to 0V), and the forward scan is an IV scan in the direction of the open-voltage in the short-circuit current (from 0V to 1.2V) will be.

도 3에는 실시예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를, 도 4에는 실시예 2 및 3에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를, 도 5에는 비교예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를, 도 6에는 비교예 2에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 reverse scan 및 forward scan 측정 결과를 나타내었다. 3 shows the results of the reverse scan and forward scan measurements of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Example 1, and FIG. 4 shows the results of the reverse scan and forward scan measurements of the organic-inorganic composite solar cell manufactured in Examples 2 and 3 5, the reverse scan and forward scan measurement results of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Comparative Example 1, and FIG. 6 shows the reverse scan and forward scan measurement results of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Comparative Example 2. It was shown.

표1 및 도 3 내지 6로부터, 실시예 1 내지 3의 reverse scan 및 forward scan의 전류-전압 특성이 거의 차이가 없음을 알 수 있다. 이는 실시예에서 사용된 CuSCN, CuPC 및 CuI가 광 흡수층과 정공 수송층과의 가전자대 에너지가 상충하지 않으므로 계면에서 전하의 누적 없이 효과적으로 이동시켜 주는 효과가 탁월하기 때문이다. 반면에, 비교예 1 및 2의 경우, reverse scan 및 forward scan의 전류-전압 특성 차이가 큰 것을 확인할 수 있다. It can be seen from Table 1 and FIGS. 3 to 6 that the current-voltage characteristics of the reverse scans and the forward scans of Examples 1 to 3 have little difference. This is because CuSCN, CuPC, and CuI used in the examples do not conflict in valence band energy between the light absorbing layer and the hole transporting layer, so the effect of effectively moving without accumulation of charge at the interface is excellent. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the difference between the current-voltage characteristics of the reverse scan and the forward scan is large.

또한, 표 1로부터 광흡수층이 불소계 계면활성제를 포함하지 않을 경우(비교예 3), 불소계 계면활성제를 포함한 경우(실시예 2)에 비하여 성능이 저하되는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen from Table 1 that the light absorbing layer does not contain a fluorine-based surfactant (Comparative Example 3), and deteriorates in performance compared to a case where a fluorine-based surfactant is included (Example 2).

본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지의 고온에서의 안정성을 평가하기 위하여, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지를 85℃ 습도제어 없는 조건(습도 50% 이내)에서 보관한 뒤 일정 시간 마다 꺼내어 효율을 측정하여 평가하였다. 도 7에는 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 유-무기 복합 태양전지의 85℃에서의 안정성 평가 결과를 나타내었다.In order to evaluate the stability of the organic-inorganic composite solar cell according to an exemplary embodiment of the present specification at high temperature, the organic-inorganic composite solar cell prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was 85 ° C without humidity control (humidity After storing at 50%), it was taken out every hour and evaluated by measuring the efficiency. 7 shows stability evaluation results at 85 ° C. of the organic-inorganic composite solar cell prepared in Example 1 and Comparative Example 1.

도 7로부터, 실시예 1의 경우, 85℃에서 400시간이 지난 후에도 태양전지의 효율이 70% 이상 유지되는 반면에, 비교예 1의 경우 85℃에서 시간이 지남에 따라 효율이 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유-무기 복합 태양전지의 고온 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있다. From FIG. 7, in the case of Example 1, the efficiency of the solar cell was maintained at 70% or more even after 400 hours at 85 ° C., whereas in Comparative Example 1, the efficiency rapidly decreased at 85 ° C. over time. Can be confirmed. From this, it can be seen that the high temperature stability of the organic-inorganic composite solar cell according to one embodiment of the present specification is excellent.

10: 제1 전극
20: 광흡수층
30: 삽입층
40: 정공수송층
50: 제2 전극
60: 전자수송층
10: first electrode
20: light absorbing layer
30: insertion layer
40: hole transport layer
50: second electrode
60: electron transport layer

Claims (6)

제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 페로브스카이트 구조의 화합물을 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 구비된 삽입층;
상기 삽입층 상에 구비된 정공수송층; 및
상기 정공수송층 상에 구비된 제2 전극을 포함하고,
상기 광흡수층은 불소계 첨가제를 더 포함하며,
상기 삽입층은 CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc 및 Cu-doped NiO 중 1 종 이상을 포함하는 것인 유-무기 복합 태양전지.
A first electrode;
A light absorbing layer comprising a perovskite compound provided on the first electrode;
An insertion layer provided on the light absorption layer;
A hole transport layer provided on the insertion layer; And
It includes a second electrode provided on the hole transport layer,
The light absorbing layer further includes a fluorine-based additive,
The insert layer is an organic-inorganic composite solar cell comprising one or more of CuSCN, CuI, CuBr, CuCl, CuPc and Cu-doped NiO.
청구항 1에 있어서,
상기 삽입층의 가전자대 에너지(valence band energy)는 상기 페로브스카이트 구조의 화합물의 HOMO 레벨과 상기 정공수송층의 HOMO 레벨 사이의 에너지 레벨을 가지는 것인 유-무기 복합 태양전지.
The method according to claim 1,
The valence band energy of the insertion layer is an organic-inorganic composite solar cell having an energy level between the HOMO level of the compound of the perovskite structure and the HOMO level of the hole transport layer.
청구항 1에 있어서,
상기 삽입층의 가전자대 에너지(valence band energy)는 4.8eV 내지 5.6eV인 것인 유-무기 복합 태양전지.
The method according to claim 1,
The organic-inorganic composite solar cell having valence band energy of 4.8 eV to 5.6 eV in the insertion layer.
청구항 1에 있어서,
상기 삽입층의 두께는 1nm 내지 500nm인 것인 유-무기 복합 태양전지.
The method according to claim 1,
The thickness of the insertion layer is 1nm to 500nm organic-inorganic composite solar cell.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극과 광흡수층 사이에 전자수송층을 더 포함하는 것인 유-무기 복합 태양전지.
The method according to claim 1,
An organic-inorganic composite solar cell further comprising an electron transport layer between the first electrode and the light absorbing layer.
청구항 1에 있어서,
상기 페로브스카이트 구조의 화합물은 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시되는 것인 유-무기 복합 태양전지:
[화학식 1]
R1M1X13
[화학식 2]
R2aR3(1-a)M2X2zX3(3-z)
[화학식 3]
R4bR5cR6dM3X4z'X5(3-z')
상기 화학식 1 내지 3에 있어서,
R2 및 R3는 서로 상이하고,
R4, R5 및 R6는 서로 상이하며,
R1 내지 R6는 각각 독립적으로 CnH2n + 1NH3 +, NH4 +, HC(NH2)2 +, Cs+, Rb+, NF4 +, NCl4 +, PF4 +, PCl4 +, CH3PH3 +, CH3AsH3 +, CH3SbH3 +, PH4 +, AsH4 + 및 SbH4 +에서 선택되는 1가의 양이온이며,
M1 내지 M3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Fe2 +, Mn2+, Cr2 +, Pd2 +, Cd2 +, Ge2 +, Sn2 +, Bi2 +, Pb2 + 및 Yb2 + 에서 선택되는 2가의 금속 이온이고,
X1 내지 X5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 이온이며,
n은 1 내지 9의 정수이고,
a는 0 < a < 1의 실수이며,
b는 0 < b < 1의 실수이고,
c는 0 < c < 1의 실수이며,
d는 0 < d < 1의 실수이고,
b + c + d는 1이고,
z는 0 < z < 3의 실수이며,
z'은 0 < z' < 3의 실수이다.
The method according to claim 1,
The compound of the perovskite structure is an organic-inorganic composite solar cell represented by any one of the following Chemical Formulas 1 to 3:
[Formula 1]
R1M1X1 3
[Formula 2]
R2 a R3 (1-a) M2X2 z X3 (3-z)
[Formula 3]
R4 b R5 c R6 d M3X4 z ' X5 (3-z')
In Chemical Formulas 1 to 3,
R2 and R3 are different from each other,
R4, R5 and R6 are different from each other,
R1 to R6 are each independently C n H 2n + 1 NH 3 + , NH 4 + , HC (NH 2 ) 2 + , Cs + , Rb + , NF 4 + , NCl 4 + , PF 4 + , PCl 4 + , CH 3 PH 3 + , CH 3 AsH 3 + , CH 3 SbH 3 + , PH 4 + , AsH 4 + and SbH 4 + is a monovalent cation selected from,
M1 to M3 are the same as or different from each other, and each independently Cu 2 + , Ni 2 + , Co 2 + , Fe 2 + , Mn 2+ , Cr 2 + , Pd 2 + , Cd 2 + , Ge 2 + , Sn 2 + , Bi 2 + , Pb 2 + and a divalent metal ion selected from Yb 2 + ,
X1 to X5 are the same as or different from each other, and each independently a halogen ion,
n is an integer from 1 to 9,
a is a real number of 0 <a <1,
b is a real number of 0 <b <1,
c is a real number in 0 <c <1,
d is a real number of 0 <d <1,
b + c + d is 1,
z is a real number of 0 <z <3,
z 'is a real number of 0 <z'<3.
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