KR20220032446A - Perovskite solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a perovskite solar cell comprises: a substrate; a lower transparent electrode provided onto the substrate; an upper transparent electrode provided onto the lower transparent electrode; and a light absorbing layer interposed between the lower transparent electrode and the upper transparent electrode. The light absorbing layer comprises a perovskite material. At least one of the lower transparent electrode and the upper transparent electrode includes a first color realization layer, an intermediate layer, and a second color realization layer sequentially stacked. The first color realization layer and the second color realization layer may include doped impurities.

Description

페로브스카이트 태양전지 및 그 제조 방법{Perovskite solar cell and method of manufacturing the same}Perovskite solar cell and method of manufacturing the same

본 발명은 페로브스카이트 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중층의 투명전극을 포함하는 페로브스카이트 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a perovskite solar cell, and more particularly, to a perovskite solar cell module including a multi-layered transparent electrode.

태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로써, 광전 효과를 이용하여 전력을 생성한다. 그 중, 페로브스카이트 태양전지는 제조 비용이 저렴하고 습식 공정으로 박막 제작이 가능하며 기존의 태양전지에 비해 우수한 광전 변환 효율을 가져 각광받고 있다. A solar cell is a device that converts solar energy into electrical energy, and generates electric power using the photoelectric effect. Among them, the perovskite solar cell is in the spotlight because of its low manufacturing cost, thin film production possible through a wet process, and superior photoelectric conversion efficiency compared to conventional solar cells.

현재 태양전지는 주로 결정질 실리콘 기반의 태양전지가 주를 이루고 있으며, 도심의 건물에 집적하여 전기 발전하는 태양전지인 BIPV 기술이 활발히 연구 개발되고 있다. BIPV는 미관을 해치지 않으면서도 충분히 높은 발전량을 확보하는 것이 매우 중요하며, 미적인 효과를 만족시키기 위하여 다양한 색상 구현이 가능해야 한다.Currently, solar cells mainly consist of crystalline silicon-based solar cells, and BIPV technology, which is a solar cell that generates electricity by being integrated in city buildings, is being actively researched and developed. For BIPV, it is very important to secure a sufficiently high power generation without compromising the aesthetics, and it should be possible to implement various colors to satisfy the aesthetic effect.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 다양한 색 구현이 가능한 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a perovskite solar cell module capable of implementing various colors.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description below.

본 발명의 실시예들에 따른 페로브스카이트 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 제공되는 하부 투명 전극; 상기 하부 투명 전극 상에 제공되는 상부 투명 전극; 및 상기 하부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극 사이에 개재되는 광 흡수층을 포함하되, 상기 광 흡수층은 페로브스카이트 물질을 포함하고, 상기 하부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극 중 적어도 하나는 순차로 적층된 제1 컬러 구현층, 중간층 및 제2 컬러 구현층을 포함하되, 상기 제1 컬러 구현층 및 상기 제2 컬러 구현층은 도펀트를 포함할 수 있다.A perovskite solar cell according to embodiments of the present invention includes a substrate; a lower transparent electrode provided on the substrate; an upper transparent electrode provided on the lower transparent electrode; and a light absorbing layer interposed between the lower transparent electrode and the upper transparent electrode, wherein the light absorbing layer includes a perovskite material, and at least one of the lower transparent electrode and the upper transparent electrode is sequentially stacked A first color realization layer, an intermediate layer and a second color realization layer may be included, and the first color realization layer and the second color realization layer may include a dopant.

일 실시예들에 따르면, 상기 중간층은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W) 니켈(Ni) 및/또는 티타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the intermediate layer may include silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten (W), nickel (Ni), and/or Alternatively, it may include titanium nitride (TiN).

일 실시예들에 따르면, 상기 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 란탄족 원소, 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the dopant may include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), a lanthanide element, and/or titanium (Ti).

일 실시예들에 따르면, 상기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, SnO2, In2O3, ITO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, 및/또는 MoOx를 포함할 수 있다.In some embodiments, the metal oxide may include ZnO, TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, antimony tin oxide (ATO), WO x , and/or MoO x .

일 실시예들에 따르면, 상기 중간층의 두께는 1nm 이상 15nm 이하일 수 있다.In some embodiments, the thickness of the intermediate layer may be 1 nm or more and 15 nm or less.

일 실시예들에 따르면, 상기 하부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극 각각의 두께는 10 nm 이상 200 nm 이하일 수 있다.In some embodiments, the thickness of each of the lower transparent electrode and the upper transparent electrode may be 10 nm or more and 200 nm or less.

일 실시예들에 따르면, 상기 광 흡수층은 불투명할 수 있다.In some embodiments, the light absorption layer may be opaque.

일 실시예들에 따르면, 상기 제1 컬러 구현층의 굴절률은 상기 제2 컬러 구현층의 굴절률과 동일할 수 있다.In some embodiments, the refractive index of the first color realizing layer may be the same as the refractive index of the second color realizing layer.

본 발명의 실시예들에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법은 기판 상에 하부 투명 전극을 형성하는 것; 및 상기 하부 투명 전극 상에 광 흡수층을 형성하는 것을 포함하되, 상기 하부 투명 전극을 형성하는 것은 상기 기판 상에 제1 컬러 구현층, 중간층, 및 제2 컬러 구현층을 차례로 형성하는 것을 포함하고, 상기 제1 컬러 구현층을 형성하는 것은 제1 서브사이클(subcycle)을 n회 수행하는 것 및 제2서브사이클을 m회 수행하는 것을 포함하되, 상기 제1 서브사이클은 상기 기판이 준비되는 챔버 내에 제1 전구체를 공급하는 것; 제1 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제1 퍼지 공정을 수행하는 것; 제1 반응 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 것; 및 제2 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 2 퍼지 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다.A method of manufacturing a perovskite solar cell according to embodiments of the present invention includes forming a lower transparent electrode on a substrate; and forming a light absorption layer on the lower transparent electrode, wherein forming the lower transparent electrode comprises sequentially forming a first color realizing layer, an intermediate layer, and a second color realizing layer on the substrate, Forming the first color realization layer includes performing a first subcycle n times and performing a second subcycle m times, wherein the first subcycle is performed in a chamber in which the substrate is prepared. supplying a first precursor; supplying a first inert gas into the chamber to perform a first purge process; supplying a first reactant gas into the chamber; and supplying a second inert gas into the chamber to perform a second purge process.

일 실시예들에 따르면, 상기 n은 1 이상 10 이하의 자연수이고, 상기 m은 1 이상 100 이하의 자연수일 수 있다.In some embodiments, n may be a natural number of 1 or more and 10 or less, and m may be a natural number of 1 or more and 100 or less.

일 실시예들에 따르면, 상기 제2 서브사이클은 상기 챔버 내에 제2전구체를 공급하는 것; 제3 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 3 퍼지 공정을 수행하는 것; 제2 반응 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 것; 및 제4 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 4 퍼지 공정을 수행하는 것을 포함하되, 상기 제2 전구체는 상기 제1 전구체와 다른 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments, the second subcycle may include supplying a second precursor into the chamber; supplying a third inert gas into the chamber to perform a third purge process; supplying a second reactant gas into the chamber; and supplying a fourth inert gas into the chamber to perform a fourth purge process, wherein the second precursor may include a material different from that of the first precursor.

일 실시예들에 따르면, 상기 제1 컬러 구현층 및 제2 컬러 구현층은 도펀트를 포함하는 금속 산화물층이고, 상기 중간층은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W) 니켈(Ni) 및/또는 티타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the first color realization layer and the second color realization layer are metal oxide layers including a dopant, and the intermediate layer is silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu). ), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten (W), nickel (Ni), and/or titanium nitride (TiN).

일 실시예들에 따르면, 상기 광 흡수층은 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다.In some embodiments, the light absorption layer may include a perovskite material.

일 실시예들에 따르면, 상기 제2 컬러 구현층을 형성하는 것은 상기 중간층 상에 상기 제1 서브사이클(subcycle)을 x회 및 상기 제2 서브사이클을 y회 수행하는 것을 포함하되, 상기 n 은 상기 x와 다르고, 상기 m은 상기 y와는 다를 수 있다.According to some embodiments, forming the second color realization layer includes performing the first subcycle x times and the second subcycle y times on the intermediate layer, wherein n is different from x, and m may be different from y.

일 실시예들에 따르면, 상기 광 흡수층 상에 상부 투명 전극을 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 상부 투명 전극을 형성하는 것은 상기 광 흡수층 상에 제3 컬러 구현층, 중간층, 및 제4 컬러 구현층을 차례로 형성하는 것을 포함하고, 상기 제3 컬러 구현층을 형성하는 것은 상기 광 흡수층 상에 상기 제1 서브 사이클을 a회 및 상기 제2 서브 사이클을 b회 수행하는 것을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the method may further include forming an upper transparent electrode on the light absorbing layer, wherein the forming of the upper transparent electrode includes a third color realization layer, an intermediate layer, and a fourth color realizing layer on the light absorbing layer. is sequentially formed, and the forming of the third color realization layer may include performing the first sub-cycle a times and the second sub-cycle b times on the light absorption layer.

일 실시예들에 따르면, 상기 제4 컬러 구현층을 형성하는 것은 상기 중간층 상에 상기 제1 서브사이클(subcycle)을 c회 및 상기 제2 서브사이클을 d회 수행하는 것을 포함하되,According to some embodiments, forming the fourth color realization layer includes performing the first subcycle c times and the second subcycle d times on the intermediate layer,

상기 a 은 상기 c와 다르고, 상기 b은 상기 d와는 다를 수 있다.A may be different from c, and b may be different from d.

일 실시예들에 따르면, 상기 제2 서브 사이클을 수행하는 횟수(m)에 대한 상기 제1 서브 사이클을 수행하는 횟수(n)의 비가 증가할수록, 상기 하부 투명 전극의 굴절률이 감소하도록 구성될 수 있다.According to embodiments, as the ratio of the number of times (n) of performing the first sub-cycle to the number of times (m) of performing the second sub-cycle increases, the refractive index of the lower transparent electrode may be reduced there is.

본 발명의 실시예들에 따른 페로브스카이트 태양전지는 차례로 적층된 제1 색상 구현층, 중간층, 제2 색상 구현층을 포함하는 투명 전극을 포함할 수 있다. 제1 색상 구현층 및 제2 색상 구현층이 함유하는 도핑된 불순물의 양을 조절하여 제1 색상 구현층 및 제2 색상 구현층 각각의 굴절률을 조절할 수 있다. 또한, 상기 중간층의 두께 및 물질을 조절하여 태양전지에서 반사된 태양광의 명도 및 채도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 다양한 색상을 구현할 수 있는 태양전지가 제공될 수 있다. The perovskite solar cell according to embodiments of the present invention may include a transparent electrode including a first color realization layer, an intermediate layer, and a second color realization layer sequentially stacked. The refractive index of each of the first color realization layer and the second color realization layer may be adjusted by adjusting the amount of doped impurities contained in the first color realizing layer and the second color realizing layer. In addition, the brightness and saturation of sunlight reflected from the solar cell may be adjusted by adjusting the thickness and material of the intermediate layer. Accordingly, a solar cell capable of implementing various colors may be provided.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 컬러 구현층의 형성을 위한 공정의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 투명 전극의 굴절률의 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a process for forming a first color realization layer according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a change in refractive index of a lower transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms and various modifications and changes may be made. However, it is provided in order to complete the disclosure of the present invention through the description of the present embodiment, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. In the accompanying drawings, for convenience of explanation, the size is enlarged than the actual size, and the ratio of each component may be exaggerated or reduced.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiment and is not intended to limit the present invention. Also, unless otherwise defined, terms used herein may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' means that a referenced component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.

본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.When a layer is referred to herein as being 'on' another layer, it may be formed directly on top of the other layer, or a third layer may be interposed therebetween.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Although terms such as first and second are used herein to describe various regions, layers, and the like, these regions and layers should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one region or layer from another. Accordingly, a part referred to as the first part in one embodiment may be referred to as the second part in another embodiment. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 페로브스카이트 태양전지(1)는 기판(100), 하부 투명 전극(200), 전자/정공 수송층(300), 흡수층(400) 및 상부 투명 전극(500)을 포함할 수 있다. 하부 투명 전극(200)은 제1 컬러 구현층(210), 중간층(220), 및 제2 컬러 구현층(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a perovskite solar cell 1 according to embodiments of the present invention includes a substrate 100 , a lower transparent electrode 200 , an electron/hole transport layer 300 , an absorption layer 400 , and an upper portion. A transparent electrode 500 may be included. The lower transparent electrode 200 may include a first color realization layer 210 , an intermediate layer 220 , and a second color realization layer 230 .

기판(100)은 투명 기판일 수 있다. 일 예로, 기판(100)은 투명한 유리 또는 투명한 고분자 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 유리, 사파이어, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone, PES), 또는 아크릴 소재일 수 있다. 기판(100)은 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 포함할 수 있다. 외부로부터 상기 제1 면(100a)을 향해 태양광이 입사될 수 있다.The substrate 100 may be a transparent substrate. For example, the substrate 100 may include transparent glass or a transparent polymer material. For example, the substrate 100 may include glass, sapphire, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylenenaphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), Or it may be an acrylic material. The substrate 100 may include a first surface and a second surface facing each other. Sunlight may be incident toward the first surface 100a from the outside.

하부 투명 전극(200)이 상기 기판(100)의 상기 제1 면(100a) 상에 제공될 수 있다. 하부 투명 전극(200)은 차례로 적층된 제1 컬러 구현층(210), 중간층(220), 및 제2 컬러 구현층(230)을 포함하는 다중층 구조일 수 있다. 하부 투명 전극(200)의 두께(H1)는 ~ 이상 ~ 이하일 수 있다. 하부 투명 전극(200)에 광전 효과에 의해 발생한 전자 또는 정공이 흐를 수 있다. A lower transparent electrode 200 may be provided on the first surface 100a of the substrate 100 . The lower transparent electrode 200 may have a multilayer structure including a first color realization layer 210 , an intermediate layer 220 , and a second color realization layer 230 that are sequentially stacked. The thickness H1 of the lower transparent electrode 200 may be greater than or equal to ~. Electrons or holes generated by the photoelectric effect may flow through the lower transparent electrode 200 .

제1 컬러 구현층(210)은 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 컬러 구현층(210)은 금속 산화물 및 도핑된 불순물을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, SnO2, In2O3, ITO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, 및/또는 MoOx를 포함할 수 있다. 상기 도핑된 불순물은 예를 들어, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 란탄족 원소, 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 컬러 구현층(210)을 구성하는 물질은 이에 한정되지 않을 수 있다. 제1 컬러 구현층(210)은 도핑된 불순물을 포함하여, 보다 낮은 저항을 가질 수 있다. 이에 따라, 하부 투명 전극(200)의 전기적 전도성이 향상될 수 있다.The first color implementation layer 210 may include a transparent conductive material. More specifically, the first color implementation layer 210 may include a metal oxide and doped impurities. For example, the metal oxide may include ZnO, TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, antimony tin oxide (ATO), WO x , and/or MoO x . The doped impurities may include, for example, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), a lanthanide element, and/or titanium (Ti). However, the material constituting the first color realization layer 210 may not be limited thereto. The first color implementation layer 210 may include doped impurities and have a lower resistance. Accordingly, electrical conductivity of the lower transparent electrode 200 may be improved.

제2 컬러 구현층(230)은 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 제2 컬러 구현층(230)은 제1 컬러 구현층(210)과 동일하거나 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 컬러 구현층(210)은 ZnO, TiO2, SnO2, In2O3, ITO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, 및/또는 MoOx를 포함할 수 있다. 제1 컬러 구현층(210)은 도핑된 불순물을 포함할 수 있다. 상기 도핑된 불순물은 예를 들어, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 란탄족 원소, 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 그러나, 제2 컬러 구현층(230)을 구성하는 물질은 이에 한정되지 않을 수 있다. 제2 컬러 구현층(230)은 도핑된 불순물을 포함하여, 보다 낮은 저항을 가질 수 있다. 이에 따라, 하부 투명 전극(200)의 전기적 전도성이 향상될 수 있다. 또한 제2 컬러 구현층(230)은 제1 전자/정공 수송층(310)의 역할을 대신할 수 있다. 이 경우 별도의 전자/정공 수송층이 없어도 되어 구조가 보다 단순해지면서도 효율은 향상될 수 있다.The second color implementation layer 230 may include a transparent conductive material. The second color realization layer 230 may include the same or different material as the first color realization layer 210 . For example, the second color implementation layer 210 may include ZnO, TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, antimony tin oxide (ATO), WO x , and/or MoO x . The first color implementation layer 210 may include doped impurities. The doped impurities may include, for example, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), a lanthanide element, and/or titanium (Ti). However, the material constituting the second color realization layer 230 may not be limited thereto. The second color implementation layer 230 may include doped impurities and may have a lower resistance. Accordingly, electrical conductivity of the lower transparent electrode 200 may be improved. In addition, the second color implementation layer 230 may replace the role of the first electron/hole transport layer 310 . In this case, since there is no need for a separate electron/hole transport layer, the structure can be simplified and efficiency can be improved.

제1 컬러 구현층(210) 및 제2 컬러 구현층(230) 각각은 도핑된 불순물의 함유량에 따라 그 굴절률이 달라질 수 있다. 이에 따라, 하부 투명 전극(200)의 굴절률 및 태양광 반사율이 달라질 수 있다.Each of the first color realization layer 210 and the second color realization layer 230 may have a different refractive index depending on the content of doped impurities. Accordingly, the refractive index and solar reflectance of the lower transparent electrode 200 may vary.

중간층(220)이 제1 컬러 구현층(210) 및 제2 컬러 구현층(230) 사이에 개재될 수 있다. 중간층(220)은 금속 박막층 또는 금속 질화물 박막층일 수 있다. 중간층(220)은 금속 물질, 일 예로, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W) 및/또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. 중간층(220)은 금속 물질을 포함하여 하부 투명 전극(200)의 전기적 전도성을 향상시킬 수 있다. 다른 예로, 중간층(220)은 금속 질화물, 예를 들어, 티타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있다. 중간층(220)은 태양광을 투과시킬 수 있는 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 중간층(220)의 두께(H2)는 1 nm 이상 15 nm 이하일 수 있다. 중간층(220)의 두께 및 물질에 따라, 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 반사광의 명도 및 채도가 달라질 수 있다. 이에 따라, 중간층(220)의 두께 및 물질의 종류를 달리하여 다양한 색상을 구현하는 페로브스카이트 태양전지가 제공될 수 있다. The intermediate layer 220 may be interposed between the first color realization layer 210 and the second color realization layer 230 . The intermediate layer 220 may be a metal thin film layer or a metal nitride thin film layer. The intermediate layer 220 is a metallic material, for example, silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten (W) and / or nickel ( Ni) may be included. The intermediate layer 220 may include a metal material to improve electrical conductivity of the lower transparent electrode 200 . As another example, the intermediate layer 220 may include a metal nitride, for example, titanium nitride (TiN). The intermediate layer 220 may have a predetermined thickness capable of transmitting sunlight. For example, the thickness H2 of the intermediate layer 220 may be 1 nm or more and 15 nm or less. Depending on the thickness and material of the intermediate layer 220, the brightness and saturation of the reflected light of the perovskite solar cell according to the embodiment may vary. Accordingly, a perovskite solar cell implementing various colors by varying the thickness of the intermediate layer 220 and the type of material may be provided.

전자/정공 수송층(300)이 하부 투명 전극(200) 상에 제공될 수 있다. 전자/정공 수송층(300)은 제1 및 제2 전자/정공 수송층(310,330)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 하부 투명 전극(200)의 상면 상에 제1 전자/정공 수송층(310)이 제공될 수 있다. 제1 전자/정공 수송층(310)은 하부 투명 전극(200)의 제2 컬러 구현층(230)과 직접 접촉할 수 있다. 제1 전자/정공 수송층(310)은 전자 또는 정공을 이동시킬 수 있는 에너지 밴드를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 제1 전자/정공 수송층(310)은 고분자 물질, 단분자 물질 또는 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 전자 수송층(120)은 TiO2, 풀러렌 유도체(ex. PCBM) 또는 PEDOT:PSS를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The electron/hole transport layer 300 may be provided on the lower transparent electrode 200 . The electron/hole transport layer 300 may include first and second electron/hole transport layers 310 and 330 . More specifically, the first electron/hole transport layer 310 may be provided on the upper surface of the lower transparent electrode 200 . The first electron/hole transport layer 310 may directly contact the second color realization layer 230 of the lower transparent electrode 200 . The first electron/hole transport layer 310 may include a material having an energy band capable of transporting electrons or holes. The first electron/hole transport layer 310 may include a polymer material, a monomolecular material, or a metal oxide. For example, the electron transport layer 120 may include TiO 2 , a fullerene derivative (ex. PCBM), or PEDOT:PSS, but is not limited thereto.

제1 전자/정공 수송층(310) 상에 제2 전자/정공 수송층(330)이 제공될 수 있다. 제2 전자/정공 수송층(330)은 제1 전자/정공 수송층(310)과 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전자/정공 수송층(330)은 고분자 물질, 단분자 물질 또는 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 전자 수송층(120)은 TiO2, 풀러렌 유도체(ex. PCBM) 또는 PEDOT:PSS를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.A second electron/hole transport layer 330 may be provided on the first electron/hole transport layer 310 . The second electron/hole transport layer 330 may include the same material as the first electron/hole transport layer 310 or a different material. For example, the second electron/hole transport layer 330 may include a polymer material, a monomolecular material, or a metal oxide. For example, the electron transport layer 120 may include TiO 2 , a fullerene derivative (ex. PCBM), or PEDOT:PSS, but is not limited thereto.

광 흡수층(400)이 제1 전자/정공 수송층(310) 및 제2 전자/정공 수송층(330) 사이에 개재될 수 있다. 광 흡수층(400)은 태양광을 흡수할 수 있다. 광 흡수층(400)은 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 광 흡수층(130)은 유무기 복합 페로브스카이트 물질을 포함할 수 있다. 광 흡수층(400)의 페로브스카이트 물질은 AMX3 화학식의 결정 구조를 가질 수 있다. 일 예로, A는 유기 양이온 물질을 포함하고, M은 금속 양이온 물질을 포함하며 X는 할로겐 음이온 물질을 포함할 수 있으나 광 흡수층(130)을 구성하는 물질은 이에 한정되지 않는다. The light absorption layer 400 may be interposed between the first electron/hole transport layer 310 and the second electron/hole transport layer 330 . The light absorption layer 400 may absorb sunlight. The light absorption layer 400 may include a perovskite material. For example, the light absorption layer 130 may include an organic-inorganic composite perovskite material. The perovskite material of the light absorption layer 400 may have a crystal structure of Formula AMX 3 . For example, A may include an organic cation material, M may include a metal cation material, and X may include a halogen anion material, but the material constituting the light absorption layer 130 is not limited thereto.

광 흡수층(400)은 태양광을 흡수하여 전자-정공 쌍(electron-hole pair)을 발생시킬 수 있다.(광전 효과) 광 흡수층(400)으로부터 발생한 전자는 제1 및 제2 전자/정공 수송층(310, 330) 중 어느 하나로 이동하고, 광 흡수층(400)으로부터 발생한 정공은 제1 및 제2 전자/정공 수송층(310, 330) 중 다른 하나로 이동할 수 있다. 페로브스카이트 물질은 높은 광흡수 계수를 가져 광 흡수력이 뛰어나며 낮은 엑시톤(exciton) 결합에너지로 인해 낮은 에너지로도 전자-정공 쌍 생성이 가능하다. 또한, 전자 및 정공의 확산거리가 길어 태양전지의 효율성이 증가할 수 있다.The light absorbing layer 400 may absorb sunlight to generate electron-hole pairs. (Photoelectric effect) Electrons generated from the light absorbing layer 400 are transferred to the first and second electron/hole transport layers ( After moving to any one of 310 and 330 , holes generated from the light absorption layer 400 may move to the other of the first and second electron/hole transport layers 310 and 330 . The perovskite material has a high light absorption coefficient, so it has excellent light absorption, and it is possible to generate electron-hole pairs even with low energy due to low exciton binding energy. In addition, since the diffusion distance of electrons and holes is long, the efficiency of the solar cell may be increased.

상부 투명 전극(500)이 제2 전자/정공 수송층(330) 상에 제공될 수 있다. 상부 투명 전극(500)은 단일층일 수 있다. 상부 투명 전극(500)은 제1 컬러 구현층(210) 또는 제2 컬러 구현층(230)과 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있다. 투명 전극(500)은 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상부 투명 전극(500)은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 상부 투명 전극(500)은 ZnO, TiO2, SnO2, In2O3, ITO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, 및/또는 MoOx를 포함할 수 있다. 상부 투명 전극(500)은 도핑된 불순물을 더 포함할 수 있다. 상기 도핑된 불순물은 예를 들어, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 란탄족 원소, 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 그러나, 상부 투명 전극(500)을 구성하는 물질은 이에 한정되지 않을 수 있다. 상부 투명 전극(500)을 통해 태양광이 외부로부터 광 흡수층(400)을 향해 입사될 수 있으며, 상부 투명 전극(500)에 광전 효과에 의해 발생한 전자 또는 정공이 흐를 수 있다. 또한 제3 컬러 구현층(510)은 제2 전자/정공 수송층(330)의 역할을 대신할 수 있으며, 이 경우 별도의 전자/정공 수송층이 없어도 되어 구조가 보다 단순해지면서도 효율은 향상될 수 있다.The upper transparent electrode 500 may be provided on the second electron/hole transport layer 330 . The upper transparent electrode 500 may be a single layer. The upper transparent electrode 500 may include the same or different material from the first color realizing layer 210 or the second color realizing layer 230 . The transparent electrode 500 may include a transparent conductive material. More specifically, the upper transparent electrode 500 may include a metal oxide. For example, the upper transparent electrode 500 may include ZnO, TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, antimony tin oxide (ATO), WO x , and/or MoO x . The upper transparent electrode 500 may further include doped impurities. The doped impurities may include, for example, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), a lanthanide element, and/or titanium (Ti). However, the material constituting the upper transparent electrode 500 may not be limited thereto. Sunlight may be incident toward the light absorption layer 400 from the outside through the upper transparent electrode 500 , and electrons or holes generated by the photoelectric effect may flow through the upper transparent electrode 500 . In addition, the third color realization layer 510 may replace the role of the second electron/hole transport layer 330 , and in this case, there is no need for a separate electron/hole transport layer, thereby simplifying the structure and improving efficiency. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 투명 전극(200)은 제1 및 제2 컬러 구현층(210, 230) 및 중간층(220)을 포함하는 다중층일 수 있고, 상부 투명 전극(500)은 단일층일 수 있다. 제1 및 제2 컬러 구현층(210, 230)의 도핑된 불순물의 함유량에 따라 하부 투명 전극(200)의 굴절률이 달라질 수 있고, 중간층(220)의 두께 및 물질의 종류에 따라 하부 투명 전극(200)에서 반사된 태양광의 명도 및 채도가 달라질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the lower transparent electrode 200 may be a multi-layer including the first and second color realization layers 210 and 230 and the intermediate layer 220 , and the upper transparent electrode 500 is a single layer. It can be a layer. The refractive index of the lower transparent electrode 200 may vary depending on the content of doped impurities in the first and second color implementation layers 210 and 230, and the lower transparent electrode ( 200), the brightness and saturation of the reflected sunlight may vary.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다. 앞서 도 1을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 보다 상세히 설명한다. 2 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention. A detailed description of technical features overlapping with those described above with reference to FIG. 1 will be omitted, and differences will be described in more detail.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(2)는 기판(100), 하부 투명 전극(200), 전자/정공 수송층(300), 흡수층(400) 및 상부 투명 전극(500)을 포함할 수 있다. 기판(100), 전자/정공 수송층(300), 및 흡수층(400)은 도 1을 참조하여 설명한 내용과 실질적으로 동일할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a perovskite solar cell 2 according to another embodiment of the present invention includes a substrate 100 , a lower transparent electrode 200 , an electron/hole transport layer 300 , an absorption layer 400 , and an upper portion. A transparent electrode 500 may be included. The substrate 100 , the electron/hole transport layer 300 , and the absorption layer 400 may be substantially the same as described with reference to FIG. 1 .

하부 투명 전극(200)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 제공될 수 있다. 하부 투명 전극(200)은 단일층일 수 있다. 하부 투명 전극(200)은 도 1에서 설명한 제1 컬러 구현층(210) 또는 제2 컬러 구현층(230)과 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있다. 하부 투명 전극(200)은 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 하부 투명 전극(200)은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 하부 투명 전극(200)은 ZnO, TiO2, SnO2, In2O3, ITO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, 및/또는 MoOx를 포함할 수 있다. 하부 투명 전극(200)은 도핑된 불순물을 더 포함할 수 있다. 상기 도핑된 불순물은 예를 들어, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 란탄족 원소, 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 그러나, 하부 투명 전극(200)을 구성하는 물질은 이에 한정되지 않을 수 있다.The lower transparent electrode 200 may be provided on the first surface 100a of the substrate 100 . The lower transparent electrode 200 may be a single layer. The lower transparent electrode 200 may include the same or different material from the first color realization layer 210 or the second color realization layer 230 described with reference to FIG. 1 . The lower transparent electrode 200 may include a transparent conductive material. More specifically, the lower transparent electrode 200 may include a metal oxide. For example, the lower transparent electrode 200 may include ZnO, TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, antimony tin oxide (ATO), WO x , and/or MoO x . The lower transparent electrode 200 may further include doped impurities. The doped impurities may include, for example, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), a lanthanide element, and/or titanium (Ti). However, the material constituting the lower transparent electrode 200 may not be limited thereto.

상부 투명 전극(500)이 제2 전자/정공 수송층(330) 상에 제공될 수 있다. 상부 투명 전극(500)은 차례로 적층된 제1 컬러 구현층(510), 중간층(520), 및 제2 컬러 구현층(530)을 포함하는 다중층 구조일 수 있다. 상부 투명 전극(200)의 두께(H3)는 10 nm 이상 100 nm 이하일 수 있다. 상부 투명 전극(500)에 광전 효과에 의해 발생한 전자 또는 정공이 흐를 수 있다. The upper transparent electrode 500 may be provided on the second electron/hole transport layer 330 . The upper transparent electrode 500 may have a multilayer structure including a first color realization layer 510 , an intermediate layer 520 , and a second color realization layer 530 that are sequentially stacked. The thickness H3 of the upper transparent electrode 200 may be 10 nm or more and 100 nm or less. Electrons or holes generated by the photoelectric effect may flow through the upper transparent electrode 500 .

상부 투명 전극(500)의 제1 컬러 구현층(510)은 도 1에서 설명한 하부 투명 전극(200)의 제1 컬러 구현층(210)과 실질적으로 동일할 수 있다. 상부 투명 전극(500)의 중간층(520)은 도 1에서 설명한 하부 투명 전극(200)의 중간층(220)과 실질적으로 동일할 수 있다. 상부 투명 전극(500)의 제2 컬러 구현층(530)은 도 1에서 설명한 하부 투명 전극(200)의 제2 컬러 구현층(230)과 실질적으로 동일할 수 있다. The first color realization layer 510 of the upper transparent electrode 500 may be substantially the same as the first color realization layer 210 of the lower transparent electrode 200 described with reference to FIG. 1 . The intermediate layer 520 of the upper transparent electrode 500 may be substantially the same as the intermediate layer 220 of the lower transparent electrode 200 described with reference to FIG. 1 . The second color realization layer 530 of the upper transparent electrode 500 may be substantially the same as the second color realization layer 230 of the lower transparent electrode 200 described with reference to FIG. 1 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 투명 전극(500)은 제1 및 제2 컬러 구현층(510, 530) 및 중간층(520)을 포함하는 다중층일 수 있고, 하부 투명 전극(200)은 단일층일 수 있다. 제1 및 제2 컬러 구현층(510, 530)의 도핑된 불순물의 함유량에 따라 상부 투명 전극(500)의 굴절률이 달라질 수 있고, 중간층(520)의 두께 및 물질의 종류에 따라 상부 투명 전극(500)에서 반사된 태양광의 명도 및 채도가 달라질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the upper transparent electrode 500 may be a multi-layer including first and second color realization layers 510 and 530 and an intermediate layer 520 , and the lower transparent electrode 200 is a single layer. It can be a layer. The refractive index of the upper transparent electrode 500 may vary depending on the content of doped impurities in the first and second color realization layers 510 and 530, and the upper transparent electrode ( 500), the brightness and saturation of the reflected sunlight may vary.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면도이다. 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 보다 상세히 설명한다. 3 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention. A detailed description of the technical features overlapping with those previously described with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted, and differences will be described in more detail.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(2)는 기판(100), 하부 투명 전극(200), 전자/정공 수송층(300), 흡수층(400) 및 상부 투명 전극(500)을 포함할 수 있다. 기판(100), 하부 투명 전극(200), 전자/정공 수송층(300), 및 흡수층(400)은 도 1을 참조하여 설명한 내용과 실질적으로 동일할 수 있고, 상부 투명 전극(500)은 도 2를 참조하여 설명한 상부 투명 전극(500)과 실질적으로 동일할 수 있다. 하부 투명 전극(200)의 두께(H4)는 10 nm 이상 200 nm 이하일 수 있고, 상부 투명 전극(500)의 두께(H5)는 10 nm 이상 200 nm 이하일 수 있다.Referring to FIG. 3 , a perovskite solar cell 2 according to another embodiment of the present invention includes a substrate 100 , a lower transparent electrode 200 , an electron/hole transport layer 300 , an absorption layer 400 , and an upper portion. A transparent electrode 500 may be included. The substrate 100 , the lower transparent electrode 200 , the electron/hole transport layer 300 , and the absorption layer 400 may be substantially the same as those described with reference to FIG. 1 , and the upper transparent electrode 500 is illustrated in FIG. 2 . It may be substantially the same as the upper transparent electrode 500 described with reference to . The thickness H4 of the lower transparent electrode 200 may be 10 nm or more and 200 nm or less, and the thickness H5 of the upper transparent electrode 500 may be 10 nm or more and 200 nm or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 투명 전극(500)은 제1 및 제2 컬러 구현층(510, 530) 및 중간층(520)을 포함하는 다중층일 수 있고, 하부 투명 전극(200)도 제1 및 제2 컬러 구현층(210, 230) 및 중간층(220)을 포함하는 다중층일 수 있다. 상부 투명 전극(500)의 제1 및 제2 컬러 구현층(510, 530)의 도핑된 불순물의 함유량에 따라 상부 투명 전극(500)의 굴절률이 달라질 수 있고, 하부 투명 전극(200)의 제1 및 제2 컬러 구현층(210, 230)의 도핑된 불순물의 함유량에 따라 하부 투명 전극(200)의 굴절률이 달라질 수 있다. 상부 투명 전극(500) 및 하부 투명 전극(200) 각각의 굴절률은 서로 다를 수 있고, 독립적으로 조절될 수 있다. 일 예로, 상부 투명 전극(500)의 중간층(520)의 두께 및 물질의 종류를 달리하여 상부 투명 전극(500)에서 반사된 태양광의 명도 및 채도를 조절할 수 있고, 하부 투명 전극(200)의 중간층(220)의 두께 및 물질의 종류를 달리하여 하부 투명 전극(200)에서 반사된 태양광의 명도 및 채도를 조절할 수 있다. 다른 예로, 하부 투명 전극(200)의 제2 컬러 구현층(230) 및 상부 투명 전극(500)의 제2 컬러 구현층(520) 각각의 두께 및 굴절률을 달리하여 반사된 태양광의 명도 및 채도를 조절할 수 있다. 또 다른 예로, 하부 투명 전극(200)의 제1 컬러 구현층(210) 및 상부 투명 전극(500)의 제1 컬러 구현층(510) 각각의 두께 및 굴절률을 달리하여 반사된 태양광의 명도 및 채도를 조절할 수 있다. 상부 투명 전극(200) 및 하부 투명 전극(500) 각각에서 반사된 빛은 서로 간섭되어, 다양한 색상을 구현할 수 있는 페로브스카이트 태양전지가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the upper transparent electrode 500 may be a multi-layer including first and second color realization layers 510 and 530 and an intermediate layer 520 , and the lower transparent electrode 200 is also It may be a multi-layer including the first and second color realization layers 210 and 230 and the intermediate layer 220 . The refractive index of the upper transparent electrode 500 may vary depending on the content of doped impurities in the first and second color implementation layers 510 and 530 of the upper transparent electrode 500 , and the first of the lower transparent electrode 200 . And the refractive index of the lower transparent electrode 200 may vary according to the content of doped impurities in the second color implementation layers 210 and 230 . The refractive index of each of the upper transparent electrode 500 and the lower transparent electrode 200 may be different from each other, and may be independently adjusted. For example, the brightness and saturation of sunlight reflected from the upper transparent electrode 500 may be adjusted by varying the thickness and type of material of the intermediate layer 520 of the upper transparent electrode 500 , and the intermediate layer of the lower transparent electrode 200 . By varying the thickness of 220 and the type of material, the brightness and saturation of sunlight reflected from the lower transparent electrode 200 may be adjusted. As another example, by varying the thickness and refractive index of the second color realization layer 230 of the lower transparent electrode 200 and the second color realizing layer 520 of the upper transparent electrode 500 , the brightness and saturation of reflected sunlight can be adjusted As another example, the brightness and saturation of reflected sunlight by varying the thickness and refractive index of each of the first color realization layer 210 of the lower transparent electrode 200 and the first color realizing layer 510 of the upper transparent electrode 500 . can be adjusted. The light reflected from each of the upper transparent electrode 200 and the lower transparent electrode 500 may interfere with each other to provide a perovskite solar cell capable of implementing various colors.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 컬러 구현층의 형성을 위한 공정의 개념도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 투명 전극의 굴절률의 변화를 나타낸 그래프이다. 이하, 도 4 및 도 5를 도 1과 함께 참고하여 설명한다.4 is a conceptual diagram of a process for forming a first color realization layer according to an embodiment of the present invention. 5 is a graph illustrating a change in refractive index of a lower transparent electrode according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. 1 .

도 1을 다시 참조하면, 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 하부 투명 전극(200)을 형성할 수 있다. 하부 투명 전극(200)을 형성하는 것은 제1 컬러 구현층(210), 중간층(220), 제2 컬러 구현층(230)을 차례로 형성하는 것을 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 1 , the lower transparent electrode 200 may be formed on the first surface 100a of the substrate 100 . Forming the lower transparent electrode 200 may include sequentially forming the first color realization layer 210 , the intermediate layer 220 , and the second color realization layer 230 .

구체적으로, 챔버(미도시) 내에 기판(100)이 준비될 수 있다. 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 제1 컬러 구현층(210)이 형성될 수 있다. 제1 컬러 구현층(210)을 형성하는 것은 예를 들어, 원자층 증착법(ALD)일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 컬러 구현층(210)을 형성하는 것은 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 제1 서브사이클(subcycle, S1)을 n회 수행하는 것 및 제2 서브사이클(S2)을 m회 수행하는 것을 포함할 수 있다. Specifically, the substrate 100 may be prepared in a chamber (not shown). A first color realization layer 210 may be formed on the first surface 100a of the substrate 100 . The first color implementation layer 210 may be formed by, for example, atomic layer deposition (ALD), but is not limited thereto. Forming the first color realizing layer 210 includes performing a first subcycle (S1) n times on the first surface 100a of the substrate 100 and performing a second subcycle (S2) m It may include performing several times.

보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 제1 서브사이클(S1)을 수행하는 것은 챔버 내에 제1 전구체를 공급하는 것, 제1 불활성 가스를 공급하는 것, 제1 반응 가스를 공급하는 것 및 제1 불활성 가스를 다시 공급하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응 가스는 산소, 황, 또는 질소일 수 있고, 상기 제1 전구체와 상기 제1 반응 가스가 반응하여 금속 산화물, 금속 황화물 또는 금속 질화물이 생성될 수 있다. 상기 제1 서브사이클(S1)은 n회 연속하여 수행될 수 있고, 상기 n은 1 이상 10 이하의 자연수일 수 있다.More specifically, referring to FIG. 4 , performing the first subcycle S1 includes supplying a first precursor into the chamber, supplying a first inert gas, supplying a first reaction gas, and It may include re-supplying the first inert gas. For example, the first reactive gas may be oxygen, sulfur, or nitrogen, and the first precursor and the first reactive gas may react to form a metal oxide, a metal sulfide, or a metal nitride. The first subcycle S1 may be continuously performed n times, and n may be a natural number of 1 or more and 10 or less.

상기 제1 서브사이클(S1)을 n회 수행한 후, 제2 서브사이클(S2)을 m회 수행할 수 있다. 제2 서브사이클(S2)을 수행하는 것은 제2 전구체를 공급하는 것, 제2 불활성 가스를 공급하는 것, 제2 반응 가스를 공급하는 것 및 제2 불활성 가스를 다시 공급하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 반응 가스는 산소, 황, 또는 질소일 수 있고, 상기 제2 전구체는 제1 전구체와 상이할 수 있다. 상기 제2 전구체와 상기 제2 반응 가스가 반응하여 불순물이 제1 컬러 구현층(210)에 도핑될 수 있다. 상기 제2 서브사이클(S2)은 m회 연속하여 수행될 수 있고, 상기 m은 1 이상 100 이하의 자연수일 수 있다. 이에 따라, 제1 컬러 구현층(210)이 기판(100) 상에 형성될 수 있다.After the first subcycle S1 is performed n times, the second subcycle S2 may be performed m times. Performing the second subcycle S2 may include supplying a second precursor, supplying a second inert gas, supplying a second reaction gas, and supplying a second inert gas again. . For example, the second reactant gas may be oxygen, sulfur, or nitrogen, and the second precursor may be different from the first precursor. An impurity may be doped into the first color implementation layer 210 by reacting the second precursor with the second reaction gas. The second subcycle S2 may be continuously performed m times, and m may be a natural number of 1 or more and 100 or less. Accordingly, the first color realization layer 210 may be formed on the substrate 100 .

상기 제2 서브사이클(m)을 복수 회 반복하여 제1 컬러 구현층(210)이 함유하는 불순물량을 조절할 수 있다. 상기 불순물의 양에 따라, 하부 투명 전극(200)의 굴절률이 달라질 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 제2 서브사이클(S2)을 수행한 횟수(m)에 대한 상기 제1 서브사이클(S1)을 수행한 횟수(n)에 대한 비(n/m)에 따라 하부 투명 전극(200)의 굴절률(Refractive index)가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 서브사이클(S2)을 수행한 횟수(m)에 대한 상기 제1 서브사이클(S1)을 수행한 횟수(n)에 대한 비(n/m)가 커질수록 하부 투명 전극(200)의 굴절률(Refractive index)이 감소할 수 있다.The amount of impurities contained in the first color realization layer 210 may be adjusted by repeating the second subcycle m a plurality of times. The refractive index of the lower transparent electrode 200 may vary according to the amount of the impurity. Referring to FIG. 5 , according to the ratio (n/m) of the number of times (m) of the second subcycle (S2) to the number of times (n) of the first subcycle (S1), the lower transparent A refractive index of the electrode 200 may vary. For example, as the ratio (n/m) of the number of times (m) of the second subcycle (S2) to the number of times (n) of the first subcycle (S1) increases, the lower transparent electrode A refractive index of (200) may decrease.

상기 제1 컬러 구현층(210) 상에 중간층(220)을 형성할 수 있다. 중간층(220)을 형성하는 것은 스퍼터링(Sputtering) 방식의 증착 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 컬러 구현층(210) 상에 금속 물질을 증착하여 중간층(220)을 형성할 수 있다. 상기 금속 물질은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W) 및/또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. An intermediate layer 220 may be formed on the first color realizing layer 210 . Forming the intermediate layer 220 may include performing a sputtering-type deposition process. More specifically, the intermediate layer 220 may be formed by depositing a metal material on the first color realization layer 210 . The metal material may include silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten (W), and/or nickel (Ni). .

상기 중간층(220) 상에 제2 컬러 구현층(230)을 형성할 수 있다. 제2 컬러 구현층(230)의 형성은 상기 제1 컬러 구현층(210)의 형성과 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 서브사이클을 x회 수행하고, 제2 서브사이클을 y회 수행할 수 있다. 이때, 상기 n은 상기 x와 다를수 있고, 상기 m은 상기 y와 다를 수 있으나 이에 제한되지 않는다. A second color realization layer 230 may be formed on the intermediate layer 220 . The formation of the second color realization layer 230 may be the same as that of the first color realization layer 210 . More specifically, the first subcycle may be performed x times and the second subcycle may be performed y times. In this case, n may be different from x, and m may be different from y, but is not limited thereto.

상기 제2 컬러 구현층(230) 상에 제1 전자/정공 수송층(310), 광 흡수층(400), 및 제2 전자/정공 수송층(330)이 순차적으로 형성될 수 있다. 제1 전자/정공 수송층(310), 광 흡수층(400), 및 제2 전자/정공 수송층(330) 각각은 스퍼터링 또는 증발과 같은 진공 증착 또는 습식 공정 방법을 통해 형성될 수 있다.A first electron/hole transport layer 310 , a light absorption layer 400 , and a second electron/hole transport layer 330 may be sequentially formed on the second color implementation layer 230 . Each of the first electron/hole transport layer 310 , the light absorption layer 400 , and the second electron/hole transport layer 330 may be formed through a vacuum deposition method such as sputtering or evaporation or a wet process method.

상기 제2 전자/정공 수송층(330) 상에 상부 투명 전극(500)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 상부 투명 전극(500)은 스퍼터링 또는 증발과 같은 진공 증착 방법을 통해 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 상부 투명 전극(500)은 상기 하부 투명 전극(200)의 형성과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(400) 상에 제1 컬러 구현층(510), 중간층(520), 및 제2 컬러 구현층(530)을 차례로 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 컬러 구현층(510)을 형성하는 것은 상기 광 흡수층(400) 상에 상기 제1 서브 사이클을 a회 및 상기 제2 서브 사이클을 b회 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 a는 상기 x 및 n과 다를 수 있고, 상기 b는 상기 y 및 m과 다를 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 제2 컬러 구현층(530)을 형성하는 것은 상기 광 흡수층(400) 상에 상기 제1 서브 사이클을 c회 및 상기 제2 서브 사이클을 d회 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 c는 상기 a와 다를 수 있고, 상기 d는 상기 b와 다를 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이에 따라 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지가 제조될 수 있다.An upper transparent electrode 500 may be formed on the second electron/hole transport layer 330 . According to an embodiment, the upper transparent electrode 500 may be formed through a vacuum deposition method such as sputtering or evaporation. According to another embodiment, the upper transparent electrode 500 may be formed in the same manner as that of the lower transparent electrode 200 . For example, the method may include sequentially forming a first color realizing layer 510 , an intermediate layer 520 , and a second color realizing layer 530 on the light absorbing layer 400 . Forming the first color realization layer 510 may include performing the first sub-cycle a times and the second sub-cycle b times on the light absorption layer 400 . In this case, a may be different from x and n, and b may be different from y and m, but is not limited thereto. Forming the second color realization layer 530 may include performing the first sub-cycle c times and the second sub-cycle d times on the light absorption layer 400 . In this case, c may be different from a, and d may be different from b, but is not limited thereto. Accordingly, the perovskite solar cell according to an embodiment may be manufactured.

제1 컬러 구현층(210) 및 제2 컬러 구현층(230)을 형성하는 단계에서, 제1 서브사이클(S1)을 수행하는 횟수(n) 및 제2 서브사이클(S2)을 수행하는 횟수(m)의 비를 조절하여 하부 투명 전극(200)의 굴절률를 조절할 수 있다. In the step of forming the first color realizing layer 210 and the second color realizing layer 230 , the number of times n of performing the first subcycle S1 and the number of times of performing the second subcycle S2 ( S2 ) m) may be adjusted to adjust the refractive index of the lower transparent electrode 200 .

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (17)

기판;
상기 기판 상에 제공되는 하부 투명 전극;
상기 하부 투명 전극 상에 제공되는 상부 투명 전극; 및
상기 하부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극 사이에 개재되는 광 흡수층을 포함하되,
상기 광 흡수층은 페로브스카이트 물질을 포함하고,
상기 하부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극 중 적어도 하나는 순차로 적층된 제1 컬러 구현층, 중간층 및 제2 컬러 구현층을 포함하되,
상기 제1 컬러 구현층 및 상기 제2 컬러 구현층은 도펀트를 포함하는 금속 산화물층인 페로브스카이트 태양전지.
Board;
a lower transparent electrode provided on the substrate;
an upper transparent electrode provided on the lower transparent electrode; and
A light absorbing layer interposed between the lower transparent electrode and the upper transparent electrode,
The light absorbing layer comprises a perovskite material,
At least one of the lower transparent electrode and the upper transparent electrode includes a first color realization layer, an intermediate layer, and a second color realization layer sequentially stacked,
The first color realization layer and the second color realization layer are a metal oxide layer including a dopant perovskite solar cell.
 제1 항에 있어서,
상기 중간층은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W) 니켈(Ni) 및/또는 티타늄 질화물(TiN)을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The intermediate layer is made of silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten (W), nickel (Ni), and/or titanium nitride (TiN). Perovskite solar cell containing.
 제1 항에 있어서,
상기 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 란탄족 원소, 및/또는 티타늄(Ti)을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The dopant is a perovskite solar cell comprising boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), a lanthanide element, and/or titanium (Ti).
 제1 항에 있어서,
상기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, SnO2, In2O3, ITO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, 및/또는 MoOx를 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The metal oxide is ZnO, TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, antimony tin oxide (ATO), WO x , and/or MoO x Perovskite solar cell comprising a.
 제1 항에 있어서,
상기 중간층의 두께는 1 nm 이상 15 nm 이하인 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The thickness of the intermediate layer is 1 nm or more and 15 nm or less perovskite solar cell.
 제1 항에 있어서,
상기 하부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극 각각의 두께는 10 nm 이상 200 nm 이하인 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The thickness of each of the lower transparent electrode and the upper transparent electrode is 10 nm or more and 200 nm or less perovskite solar cell.
 제1 항에 있어서,
상기 광 흡수층은 불투명한 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The light absorption layer is opaque perovskite solar cell.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 컬러 구현층의 굴절률은 상기 제2 컬러 구현층의 굴절률과 동일한 페로브스카이트 태양전지.
According to claim 1,
The refractive index of the first color realization layer is the same as the refractive index of the second color realization layer perovskite solar cell.
 기판 상에 하부 투명 전극을 형성하는 것; 및
상기 하부 투명 전극 상에 광 흡수층을 형성하는 것을 포함하되,
상기 하부 투명 전극을 형성하는 것은 상기 기판 상에 제1 컬러 구현층, 중간층, 및 제2 컬러 구현층을 차례로 형성하는 것을 포함하고,
상기 제1 컬러 구현층을 형성하는 것은 제1 서브사이클(subcycle)을 n회 수행하는 것 및 제2서브사이클을 m회 수행하는 것을 포함하되,
상기 제1 서브사이클은:
상기 기판이 준비되는 챔버 내에 제1 전구체를 공급하는 것;
제1 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 1 퍼지 공정을 수행하는 것;
제1 반응 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 것; 및
제2 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 2 퍼지 공정을 수행하는 것을 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
forming a lower transparent electrode on the substrate; and
Comprising forming a light absorption layer on the lower transparent electrode,
Forming the lower transparent electrode includes sequentially forming a first color realization layer, an intermediate layer, and a second color realization layer on the substrate,
Forming the first color realization layer includes performing a first subcycle n times and performing a second subcycle m times,
The first subcycle comprises:
supplying a first precursor into a chamber in which the substrate is prepared;
supplying a first inert gas into the chamber to perform a first purge process;
supplying a first reactant gas into the chamber; and
A method of manufacturing a perovskite solar cell comprising supplying a second inert gas into the chamber to perform a second purge process.
 제9 항에 있어서,
상기 n은 1 이상 10 이하의 자연수이고,
상기 m은 1 이상 100 이하의 자연수인 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein n is a natural number of 1 or more and 10 or less,
Wherein m is a natural number between 1 and 100. A method of manufacturing a perovskite solar cell.
 제9 항에 있어서,
상기 제2 서브사이클은:
상기 챔버 내에 제2전구체를 공급하는 것;
제3 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 3 퍼지 공정을 수행하는 것;
제2 반응 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 것; 및
제4 불활성 가스를 상기 챔버 내에 공급하여, 제 4 퍼지 공정을 수행하는 것을 포함하되,
상기 제2 전구체는 상기 제1 전구체와 다른 물질을 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The second subcycle is:
supplying a second precursor into the chamber;
supplying a third inert gas into the chamber to perform a third purge process;
supplying a second reactant gas into the chamber; and
Supplying a fourth inert gas into the chamber, comprising performing a fourth purge process,
The second precursor is a method of manufacturing a perovskite solar cell comprising a material different from the first precursor.
 제9 항에 있어서,
상기 제1 컬러 구현층 및 제2 컬러 구현층은 도펀트를 포함하는 금속 산화물층이고,
상기 중간층은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W) 니켈(Ni) 및/또는 티타늄 질화물(TiN)을 포함하는 태양전지의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The first color realization layer and the second color realization layer are metal oxide layers including a dopant,
The intermediate layer is made of silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten (W), nickel (Ni), and/or titanium nitride (TiN). A method of manufacturing a solar cell comprising.
 제9항에 있어서,
상기 광 흡수층은 페로브스카이트 물질을 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The light absorbing layer is a method of manufacturing a perovskite solar cell comprising a perovskite material.
 제9 항에 있어서,
상기 제2 컬러 구현층을 형성하는 것은 상기 중간층 상에 상기 제1 서브사이클(subcycle)을 x회 및 상기 제2 서브사이클을 y회 수행하는 것을 포함하되,
상기 n 은 상기 x와 다르고, 상기 m은 상기 y와는 다른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Forming the second color realization layer includes performing the first subcycle x times and the second subcycle y times on the intermediate layer,
wherein n is different from x, and m is different from y.
 제14 항에 있어서,
상기 광 흡수층 상에 상부 투명 전극을 형성하는 것을 더 포함하되,
상기 상부 투명 전극을 형성하는 것은 상기 광 흡수층 상에 제3 컬러 구현층, 중간층, 및 제4 컬러 구현층을 차례로 형성하는 것을 포함하고,
상기 제3 컬러 구현층을 형성하는 것은 상기 광 흡수층 상에 상기 제1 서브 사이클을 a회 및 상기 제2 서브 사이클을 b회 수행하는 것을 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Further comprising forming an upper transparent electrode on the light absorption layer,
Forming the upper transparent electrode includes sequentially forming a third color realization layer, an intermediate layer, and a fourth color realization layer on the light absorption layer,
Forming the third color implementation layer is a method of manufacturing a perovskite solar cell comprising performing the first sub-cycle a times and the second sub-cycle b times on the light absorption layer.
 제15 항에 있어서,
상기 제4 컬러 구현층을 형성하는 것은 상기 중간층 상에 상기 제1 서브사이클(subcycle)을 c회 및 상기 제2 서브사이클을 d회 수행하는 것을 포함하되,
상기 a 은 상기 c와 다르고, 상기 b은 상기 d와는 다른 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Forming the fourth color realization layer includes performing the first subcycle c times and the second subcycle d times on the intermediate layer,
wherein a is different from c, and b is a method of manufacturing a perovskite solar cell different from d.
 제9 항에 있어서,
상기 제2 서브 사이클을 수행하는 횟수(m)에 대한 상기 제1 서브 사이클을 수행하는 횟수(n)의 비가 증가할수록, 상기 하부 투명 전극의 굴절률이 감소하도록 구성되는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.

10. The method of claim 9,
Manufacturing of a perovskite solar cell configured to decrease the refractive index of the lower transparent electrode as the ratio of the number of times (n) of performing the first subcycle to the number of times (m) of performing the second subcycle increases method.
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