KR20230067926A - Organic-inorganic Perovskite Solar Cell and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유무기 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게 우수한 광전변환효율을 가지는 대면적의 페로브스카이트 태양전지를 제공하여 상용화할 수 있는 유무기 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic-inorganic perovskite solar cell and a manufacturing method thereof, and in detail, an organic-inorganic perovskite solar cell that can be commercialized by providing a large-area perovskite solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency It relates to a battery and a manufacturing method thereof.
현대 사회의 발전과 함께 다양한 형태의 에너지 소비가 매년 급격하게 증가하고 있다. 이로 인해 오늘날 산업의 주 에너지원인 화석 원료의 고갈 및 환경오염 문제는 현 인류가 해결해야 하는 가장 중요한 숙제 중 하나이며, 전 세계적으로 재생 가능한 친환경에너지 개발을 위해 노력을 다하고 있다.With the development of modern society, energy consumption in various forms is rapidly increasing every year. As a result, the problem of depletion of fossil fuels, which are the main energy sources of today's industry, and environmental pollution is one of the most important tasks to be solved by mankind today, and efforts are being made to develop renewable and eco-friendly energy all over the world.
그 중 무한한 청정에너지 공급원인 태양에너지는 매년 전 세계 에너지 소비량의 10,000배에 해당하는 3X1021 kJ의 에너지를 지구로 보내고 있다. 이러한 막대한 양의 태양에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 소자인 태양전지 중 기존의 성숙된 반도체 기술에 힘입어 실리콘 기반의 태양전지가 가장 많이 사용되고 있다. 실리콘 태양전지 기술의 발전으로 태양광 발전단가가 충분히 낮아져 기존의 주된 전력 공급원인 가스, 석탄 등의 화력발전 가격과 대등하게 가격 경쟁력을 갖추었다는 보고가 나오고 있다. 하지만 이러한 실리콘 태양전지 기술은 이미 이론적 한계에 가까운 효율을 달성하여 기술포화에 근접해 있다고 여겨지며 그 이상의 발전단가 인하에 필요한 노력이 매우 크다고 할 수 있다. Among them, solar energy, an infinite source of clean energy, sends 3X10 21 kJ of energy to the earth, which is 10,000 times the world's energy consumption every year. Among the solar cells, which are devices that directly convert this enormous amount of solar energy into electrical energy, silicon-based solar cells are most commonly used thanks to the mature semiconductor technology. With the development of silicon solar cell technology, there are reports that the unit cost of photovoltaic power generation has been sufficiently lowered, making it price competitive on a par with the price of thermal power generation such as gas and coal, which are the main sources of electricity supply. However, this silicon solar cell technology has already achieved efficiency close to the theoretical limit and is considered to be close to technological saturation, and it can be said that the effort required to further reduce the unit cost of power generation is very large.
깨끗한 에너지를 값싸게 이용하고자 하는 요구에 따라 저렴한 소재와 저온 및 용액 공정 등을 통해 획기적으로 낮은 생산단가를 구현할 수 있는 새로운 차세대 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 중, 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조를 가진 유-무기 복합 물질을 광 흡수체로 사용하는 태양전지 소자로서 높은 효율, 낮은 소재 가격 및 저가의 용액 공정이 가능하다는 장점 등 기존 차세대 태양전지에 요구되는 대부분의 특성을 가지고 있어 실리콘 태양전지를 대체할 새로운 태양전지로 각광 받고 있다.In accordance with the demand to use clean energy cheaply, interest in new next-generation solar cells that can implement a remarkably low production cost through inexpensive materials, low-temperature and solution processes, etc. is increasing. Among them, the perovskite solar cell is a solar cell device that uses an organic-inorganic composite material with a perovskite structure as a light absorber, and has advantages such as high efficiency, low material price, and low-cost solution process, Since it has most of the characteristics required for solar cells, it is attracting attention as a new solar cell to replace silicon solar cells.
이에 따라, 페로브스카이트 태양전지에 대한 다양한 연구결과로 소자의 획기적인 광전변환효율 향상을 가져 왔으나, 지금까지 보고된 대부분의 25% 이상의 고효율 페로브스카이트 태양전지는 유효면적 1 cm2 이하의 작은 면적에서 구현되어 왔다. Accordingly, various research results on perovskite solar cells have resulted in dramatic photoelectric conversion efficiency improvements, but most of the high-efficiency perovskite solar cells reported so far have an effective area of 1 cm 2 or less. It has been implemented in a small area.
그 이유로는 고효율 페로브스카이트 태양전지는 대부분 큰 표면 거칠기를 가지는 텍스쳐된 투명전극 기판위에 제조되는데, 이 투명전극 기판은 큰 표면 거칠기로 인해 높은 광산란율을 가지기 때문에 태양전지의 광흡수를 증대시켜 높은 광전변환효율을 가질 수 있다는 장점이 있지만, 투명전극 위에 균일한 필름을 형성하기 어렵다는 문제가 있었다. The reason for this is that most high-efficiency perovskite solar cells are manufactured on textured transparent electrode substrates with large surface roughness. Since this transparent electrode substrate has a high light scattering rate due to the large surface roughness, the light absorption of the solar cell is increased. Although it has the advantage of having high photoelectric conversion efficiency, there is a problem in that it is difficult to form a uniform film on the transparent electrode.
또한, 종래에 사용되는 전자전달층은 소성과정으로 인해 제조시간이 오래 걸리며, 필름 형성 방법에 한계가 있어 상용화에 요구되는 바코팅 등으로는 형성하는데 어려움이 크기 때문에 페로브스카이트 태양전지 상용화에 걸림돌이 된다. In addition, the conventionally used electron transport layer takes a long time to manufacture due to the firing process, and there are limitations in the film formation method, so it is difficult to form it with bar coating required for commercialization, so it is difficult to commercialize perovskite solar cells. It becomes a stumbling block.
따라서 페로브스카이트 태양전지를 상업화하기 위해서는 제조시간을 단축하면서도 성능이 뛰어난 소자를 제작 할 수 있는 효과적인 제조기술에 관한 연구가 요구된다.Therefore, in order to commercialize perovskite solar cells, research on effective manufacturing technologies that can shorten manufacturing time and produce devices with excellent performance is required.
본 발명의 목적은 광전변환효율이 우수한 유무기 페로브스카이트 태양전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an organic-inorganic perovskite solar cell with excellent photoelectric conversion efficiency.
본 발명의 다른 목적은 대면적을 가짐에도 광전변환효율이 우수하여 상용화가 가능한 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell that can be commercialized because it has excellent photoelectric conversion efficiency even though it has a large area.
본 발명의 일 양태에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지는 제1요철면을 포함하는 투명전극; 상기 투명전극의 제1요철면 상에 위치하되, 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 전자전달층; 상기 전자전달층 상에 위치하며, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층; 상기 광활성화층 상에 위치하는 정공전달층; 및 상기 정공전달층 상에 위치하는 전극을 포함하며, 상기 전자전달층은 상기 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 및 상기 제1금속산화물 층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 이중구조의 전자전달층이다.An organic/inorganic perovskite solar cell according to an aspect of the present invention includes a transparent electrode including a first uneven surface; an electron transport layer positioned on the first uneven surface of the transparent electrode and including a first metal oxide and a second metal oxide; a photoactive layer disposed on the electron transport layer and including a perovskite compound; a hole transport layer positioned on the photoactivation layer; and an electrode positioned on the hole transport layer, wherein the electron transport layer is positioned on a continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface and the first metal oxide layer, the first concave-convex surface It is an electron transport layer of a double structure including a second concavo-convex surface resulting from the second metal oxide particles located in the concave portion of the.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 제2요철면의 돌출부는 제1금속산화물 층일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the protruding portion of the second uneven surface may be a first metal oxide layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 제1금속산화물 층의 두께는 10 내지 100 nm일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the thickness of the first metal oxide layer may be 10 to 100 nm.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 제2금속산화물 입자의 크기는 1 내지 10 nm일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the second metal oxide particle may have a size of 1 to 10 nm.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 전자전달층은 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the electron transport layer may further include an organic compound including a carboxyl group.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 전자전달층은 제1금속산화물 층의 요철면을 따라 형성된 제2금속산화물 층으로부터 기인한 제3요철면을 포함하는 것일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the electron transport layer includes a third concave-convex surface resulting from a second metal oxide layer formed along the concave-convex surface of the first metal oxide layer. it could be
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 제3요철면의 구조는 상기 투명전극에 포함된 제1요철면의 요철구조로부터 기인한 것일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the structure of the third uneven surface may be derived from the uneven structure of the first uneven surface included in the transparent electrode.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지에 있어, 상기 유기화합물은 포름산(Formic acid, HCOOH), 아크릴산(Acrylic acid, CH2=CHCOOH), 아세트산(Acetic acid, CH3COOH), 프로피온산(Propionic acid, CH3CH2COOH), 부탄산(Butyric acid, CH3(CH2)2COOH), 발레르산(Valeric acid, CH3(CH2)3COOH), 카프로산(Caproic acid, CH3(CH2)4COOH), 카프릴산(Caprylic acid, CH3(CH2)6COOH), 카프르산(Capric acid, CH3(CH2)8COOH), 라우르산(Lauric acid, CH3(CH2)10COOH), 미리스트산(Myristic acid, CH3(CH2)12COOH), 팔미트산(Palmitic acid, CH3(CH2)14COOH), 스테아르산(Stearic acid, CH3(CH2)16COOH), 올레산(Oleic acid, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH), 페닐아세트산(Phenylacetic acid, C6H5CH2COOH), 벤조산(Benzoic acid, C6H5COOH), o-톨루산(o-Toluic acid, o-CH3C6H4COOH), m-톨루산(m-Toluic acid, m-CH3C6H4COOH), p-톨루산(p-Toluic acid, p-CH3C6H4COOH), o-클로로벤조산(o-Chlorobenzoic acid, o-ClC6H4COOH), m-클로로벤조산(m-Chlorobenzoic acid, m-ClC6H4COOH), p-클로로벤조산(p-Chlorobenzoic acid, p-ClC6H4COOH), o-브로모벤조산(o-Bromobenzoic acid, o-BrC6H4COOH), m-브로모벤조산, m-Bromobenzoic acid, m-BrC6H4COOH), p-브로모벤조산(p-Bromobenzoic acid, p-BrC6H4COOH), o-니트로벤조산(o-Nitrobenzoic acid, o-O2NC6H4COOH), m-니트로벤조산(m-Nitrobenzoic acid, m-O2NC6H4COOH), p-니트로벤조산(p-Nitrobenzoic acid, p-O2NC6H4COOH), 프탈산(Phthalic acid, o-C6H4(COOH)2), 아이소프탈산(Isophthalic acid, m-C6H4(COOH)2), 테레프탈산(Terephthalic acid, p-C6H4(COOH)2), 살리실산(Salicylic acid, o-HOC6H4COOH), p-하이드록시벤조산(p-Hydroxybenzoic acid, p-HOC6H4COOH), 안트라닐산(Anthranilic acid, o-H2NC6H4COOH), m-아미노벤조산(m-Aminobenzoic acid, m-H2NC6H4COOH), p-아미노벤조산(p-Aminobenzoic acid, p-H2NC6H4COOH), o-메톡시벤조산(o-Methoxybenzoic acid, o-CH3OC6H4COOH), m-메톡시벤조산(m-Methoxybenzoic acid, m-CH3OC6H4COOH), p-메톡시벤조산(p-Methoxybenzoic acid, p-CH3OC6H4COOH) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 유기화합물일 수 있다.In the organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the organic compound is formic acid (HCOOH), acrylic acid (CH 2 =CHCOOH), acetic acid (CH 3 COOH) ), propionic acid (CH 3 CH 2 COOH), butyric acid (CH 3 (CH 2 ) 2 COOH), valeric acid (CH 3 (CH 2 ) 3 COOH), caproic acid acid, CH 3 (CH 2 ) 4 COOH), caprylic acid (CH 3 (CH 2 ) 6 COOH), capric acid (CH 3 (CH 2 ) 8 COOH), lauric acid ( Lauric acid, CH 3 (CH 2 ) 10 COOH), myristic acid (CH 3 (CH 2 ) 12 COOH), palmitic acid (CH 3 (CH 2 ) 14 COOH), stearic acid ( Stearic acid, CH 3 (CH 2 ) 16 COOH), Oleic acid (CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH), Phenylacetic acid (C 6 H 5 CH 2 COOH) , Benzoic acid (C 6 H 5 COOH), o-Toluic acid (o-CH 3 C 6 H 4 COOH), m-Toluic acid (m-CH 3 C 6 H 4 COOH), p-toluic acid (p-CH 3 C 6 H 4 COOH), o-chlorobenzoic acid (o-ClC 6 H 4 COOH), m-chlorobenzoic acid ( m-Chlorobenzoic acid (m-ClC 6 H 4 COOH), p-Chlorobenzoic acid (p-ClC 6 H 4 COOH), o-Bromobenzoic acid (o-BrC 6 H 4 COOH), m-Bromobenzoic acid, m-BrC 6 H 4 COOH), p-Bromobenzoic acid (p-BrC 6 H 4 COOH), o-nitrobenzoic acid (o- Nitrobenzoic acid (oO 2 NC 6 H 4 COOH), m-Nitrobenzoic acid (mO 2 NC 6 H 4 COOH), p-Nitrobenzoic acid (pO 2 NC 6 H 4 COOH), Phthalic acid (oC 6 H 4 (COOH) 2 ), isophthalic acid (mC 6 H 4 (COOH) 2 ), terephthalic acid (pC 6 H 4 (COOH) 2 ), salicylic acid , o-HOC 6 H 4 COOH), p-hydroxybenzoic acid (p-Hydroxybenzoic acid, p-HOC 6 H 4 COOH), anthranilic acid (Anthranilic acid, o-H2NC 6 H 4 COOH), m-aminobenzoic acid ( m-Aminobenzoic acid (m-H2NC 6 H 4 COOH), p-Aminobenzoic acid (pH 2 NC 6 H 4 COOH), o-Methoxybenzoic acid (o-CH 3 OC 6 H 4 COOH), m-Methoxybenzoic acid (m-CH 3 OC 6 H 4 COOH), p-Methoxybenzoic acid (p-CH 3 OC 6 H 4 COOH) It may be one or two or more organic compounds.
본 발명은 다른 일 양태에 따라 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to another aspect.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법은 a) 제1요철면을 포함하는 투명전극의 상기 제1요철면 상에 제1금속산화물 층을 형성하는 단계; b) 상기 제1금속산화물 층 상에 제2금속산화물 입자 및 분산매를 포함하는 분산액을 도포한 후 열처리하여 상기 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 이중구조의 전자전달층을 형성하는 단계; c) 상기 전자전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층을 형성하는 단계; d) 상기 광활성층 상에 정공전달층을 형성하는 단계; 및 e) 상기 정공전달층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to another aspect of the present invention includes the steps of a) forming a first metal oxide layer on the first uneven surface of a transparent electrode including a first uneven surface; b) forming a double-structured electron transport layer including the first metal oxide and the second metal oxide by applying a dispersion containing second metal oxide particles and a dispersion medium on the first metal oxide layer and then heat-treating the dispersion; ; c) forming a photoactive layer including a perovskite compound on the electron transport layer; d) forming a hole transport layer on the photoactive layer; and e) forming an electrode on the hole transport layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어, 상기 제1금속산화물 층은 제1금속산화물 전구체 용액을 이용한 분무열분해법에 의해 형성되는 것일 수 있다.In the method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the first metal oxide layer may be formed by a spray pyrolysis method using a first metal oxide precursor solution.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어,상기 분산액에 포함되는 제2금속산화물 입자 : 분산매의 부피비는 1 : 10 내지 50일 수 있다.In the method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the volume ratio of the second metal oxide particles included in the dispersion to the dispersion medium may be 1:10 to 50.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어,상기 b) 단계에서 이중구조의 전자전달층은 상기 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 및 제1금속산화물 층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 것일 수 있다.In the method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, in step b), the double-structured electron transport layer includes a continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface and It is located on the first metal oxide layer, but may include a second concave-convex surface resulting from second metal oxide particles located in the concave portion of the first concave-convex surface.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어,상기 b) 단계의 상기 분산액은 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함할 수 있다.In the method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the dispersion of step b) may further include an organic compound containing a carboxyl group.
본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 있어,상기 이중구조의 전자전달층은 제1금속산화물 층의 요철면을 따라 형성된 제2금속산화물 층으로부터 기인한 제3요철면을 포함하는 것일 수 있다.In the method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, the electron transport layer of the dual structure is formed from the second metal oxide layer formed along the concave-convex surface of the first metal oxide layer. 3 may include a concavo-convex surface.
본 발명의 유무기 페로브스카이트 태양전지는 균일한 이중구조의 전자전달층을 포함함에 따라 우수한 광전변화효율을 가질 수 있고, 이를 적용하여 고성능의 페로브스카이트 태양전지를 구현할 수 있다.As the organic-inorganic perovskite solar cell of the present invention includes an electron transport layer having a uniform double structure, it can have excellent photoelectric conversion efficiency, and a high-performance perovskite solar cell can be implemented by applying this.
또한, 유효면적이 대면적임에도 여전히 우수한 광전변환효율을 가져 상용화가 가능한 페로브스카이트 태양전지를 제공할 수 있다. In addition, it is possible to provide a commercially viable perovskite solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency even though the effective area is large.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중구조의 전자전달층을 포함하는 유무기 태양전지의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이중구조의 전자전달층을 포함하는 유무기 태양전지의 모식도이다.
도 3은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 전류밀도-전압 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 유효면적 크기에 따른 광전변환효율을 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram of an organic/inorganic solar cell including a dual structure electron transport layer according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an organic/inorganic solar cell including a dual structure electron transport layer according to another embodiment of the present invention.
3 is a graph showing current density-voltage curves of perovskite solar cells prepared according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1.
4 is a diagram showing the photoelectric conversion efficiency according to the size of the effective area of the perovskite solar cells manufactured according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 유무기 페로브스카이트 태양전지를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the organic-inorganic perovskite solar cell of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented below, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted.
또한, 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may be intended to include the plural forms as well, unless the context dictates otherwise.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In this specification and the appended claims, terms such as include or have mean that features or elements described in the specification exist, and unless specifically limited, one or more other features or elements may be added. It does not preclude the possibility that it will happen.
본 발명의 일 양태에 따라 제공되는 유무기 페로브스카이트 태양전지는 제1요철면을 포함하는 투명전극; 투명전극의 제1요철면 상에 위치하되, 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 전자전달층; 전자전달층 상에 위치하며, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층; 광활성화층 상에 위치하는 정공전달층; 및 정공전달층 상에 위치하는 전극을 포함하며, 전자전달층은 상기 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 및 상기 제1금속산화물 층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 이중구조의 전자전달층이다.An organic/inorganic perovskite solar cell provided according to one aspect of the present invention includes a transparent electrode including a first uneven surface; an electron transport layer disposed on the first uneven surface of the transparent electrode and including a first metal oxide and a second metal oxide; Located on the electron transport layer, the light activation layer containing a perovskite compound; a hole transport layer located on the photoactive layer; and an electrode positioned on the hole transport layer, wherein the electron transport layer is positioned on the continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface and the first metal oxide layer, wherein the first concave-convex surface is concave. It is an electron transport layer having a double structure including a second concavo-convex surface resulting from second metal oxide particles located in the portion.
본 발명에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지는 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 이중구조의 전자전달층을 포함하고, 이중구조의 전자전달층이 제2요철면을 포함함에 따라 우수한 광전변환효율을 가질 수 있는 장점이 있다.The organic-inorganic perovskite solar cell according to the present invention includes a dual structure electron transport layer including a first metal oxide and a second metal oxide, and the dual structure electron transport layer includes a second uneven surface. It has the advantage of having excellent photoelectric conversion efficiency.
구체적으로, 투명전극으로 입사되는 태양광은 투명전극의 제1요철면 상에 위치하는 제1금속산화물층 및 제1금속산화물층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 통과하여 광활성층에 도달하여 전자와 정공을 생성하게 된다. 이 때, 제2요철면을 통과하는 태양광은 높은 광산란율을 가져 광화성층에서의 광흡수를 증대시킬 수 있기 때문에 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 것이다.Specifically, sunlight incident on the transparent electrode is directed to a first metal oxide layer positioned on the first concave-convex surface of the transparent electrode and a second metal oxide layer positioned on the first metal oxide layer but positioned on the concave portion of the first concave-convex surface. It passes through the second concavo-convex surface caused by the metal oxide particles and reaches the photoactive layer to generate electrons and holes. At this time, since sunlight passing through the second uneven surface has a high light scattering rate and can increase light absorption in the photochemical layer, photoelectric conversion efficiency can be improved.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 양태에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지를 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an organic/inorganic perovskite solar cell according to an aspect of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중구조의 전자전달층을 포함하는 유무기 태양전지의 모식도이다.1 is a schematic diagram of an organic/inorganic solar cell including a dual structure electron transport layer according to an embodiment of the present invention.
도 1를 참조하면, 일 실시예에 따른 유무기 태양전지는 기판(100); 상에 위치하되 순차적으로 적층된 제1요철면을 포함하는 투명전극(200); 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 전자전달층(300); 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층(400); 정공전달층(500); 및 정공전달층 상에 위치하는 전극(600);을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an organic/inorganic solar cell according to an embodiment includes a
이 때, 전자전달층(300)은 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층(310) 및 제1금속산화물 층(310) 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 이중구조일 수 있다.At this time, the
전술한 바와 같이, 제2금속산화물은 입자 상으로 제1금속산화물 층(310) 상에 위치할 수 있으며, 구체적으로 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층(300) 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하여 제2요철면을 포함하는 전자전달층(300)의 형성에 기여할 수 있다.As described above, the second metal oxide may be located on the first metal oxide layer 310 in the form of particles, and is specifically located on the continuous first
여기서 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층(300)이라 함은 제1금속산화물 층(300)이 제1요철면의 요철 형상과 동일 또는 유사한 요철 형상을 가지는 요철면을 포함하고 있다는 의미일 수 있다.Here, the continuous first
일 구체예로, 제1금속산화물 층(300)의 요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자의 크기는 1 내지 20 nm, 구체적으로 1 내지 10 nm, 보다 구체적으로 2 내지 8 nm 일 수 있다.In one embodiment, the size of the second metal oxide particles located in the concave portion of the uneven surface of the first
구체적으로, 투명전극(200) 상에 제1금속산화물 층(310) 및 입자상의 제2금속산화물로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 이중구조의 전자전달층(300)을 포함함에 따라 제2요철면을 통과하는 태양광은 높은 광산란율을 가져 광활성층(400)에서의 광흡수를 증대시킬 수 있다. 또한, 제1금속산화물 및 제2금속산화물이 서로 상이한 물질일 경우, 서로 다른 굴절률에 의해 광산란율을 더욱 더 높여 광활성층(400)에서의 광흡수는 더욱 증대될 수 있기 때문에 제1금속산화물 및 제2금속산화물은 서로 다른 물질을 포함하는 것이 유리하다. Specifically, the second structure of the
일 구현예에 있어, 전자전달층(300)에 포함되는 제1금속산화물 층(310)은 타이타늄(Ti), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 이리듐(Ir), 스트론튬(Sr), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 지르코니아(Zr), 이트륨(Y), 바나듐(V), 갈륨(Ga), 사마륨(Sm), 니오븀(Nb), 바륨(Ba), 란탄넘(La) 및 스칸듐(Sc) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 이산화타이타늄(TiO2)일 수 있다. In one embodiment, the first metal oxide layer 310 included in the
유리한 일 예로, 제1금속산화물 층(310)은 이산화타이타늄(TiO2)을 포함하는 치밀막일 수 있고, 제1금속산화물 층(310)의 두께는 10 내지 500 nm, 구체적으로 10 내지 300 nm, 보다 구체적으로 10 내지 100 nm, 보다 더 구체적으로 15 내지 80 nm일 수 있다.As an advantageous example, the first metal oxide layer 310 may be a dense film containing titanium dioxide (TiO 2 ), and the thickness of the first metal oxide layer 310 is 10 to 500 nm, specifically 10 to 300 nm, More specifically, it may be 10 to 100 nm, and more specifically 15 to 80 nm.
일 실시예로, 전자전달층(300)에 포함되는 제2금속산화물은 주석산화물, 아연산화물, 타이타늄산화물, 인듐산화물, 마그네슘산화물, 탈탄륨산화물 및 지르코늄산화물 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 산화주석(Ⅳ)일 수 있다.In one embodiment, the second metal oxide included in the
빠른 전자 이동도를 갖는 산화주석(Ⅳ)은 광활성층(400)에서 생성된 전자의 추출효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Tin (IV) oxide having fast electron mobility has the advantage of improving the extraction efficiency of electrons generated in the
이 때, 제1금속산화물 및 제2금속산화물이 동일 물질일 수 있는 것이 배제되는 것은 아니나, 전술한 바와 같이 광활성층(400)에서의 광흡수를 증대시킬 수 있는 측면에서 서로 상이한 물질을 포함하는 것이 바람직하다.At this time, it is not excluded that the first metal oxide and the second metal oxide may be the same material, but, as described above, they contain different materials in terms of increasing light absorption in the
일 실시예에 있어, 제2요철면의 돌출부는 제1금속산화물 층(310)일 수 있다. In one embodiment, the protrusion of the second uneven surface may be the first metal oxide layer 310 .
상세하게, 투명전극(200)으로 입사된 태양광은 이중구조의 전자전달층(300)을 통과하여 광활성층(400)으로 출사되는데 이 때, 전자전달층(300)에 포함된 제2요철면의 돌출부는 제1금속산화물 층(310)이고, 오목부에 제2금속산화물 입자가 위치함에 따라 출사되는 태양광은 제1금속산화물 층(310) 및 제2금속산화물 입자를 통과하게 된다. 즉, 이중구조의 전자전달층(300)을 통과하는 태양광의 광산란율은 서로 다른 굴절률을 가진 제1금속산화물 층(310) 및 제2금속산화물 입자에 따른 물질적 특성과 더불어 제2요철면이라는 구조적 특성의 시너지 효과로 극대화되어 광활성층(400)에서의 광흡수가 현저히 향상되어 우수한 광전변환효율을 가질 수 있는 장점이 있다. In detail, sunlight incident on the
투명전극(200)이 위치하는 기판(100)은 당업계에 널리 알려진 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적 일 예로, 유리(Glass), 사파이어(Sapphire), 석영(Quartz), 실리콘(silicon), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리스틸렌(polystyrene, PS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
일 실시예로, 투명전극(200)은 전도성 금속 산화물, 금속, 금속 합금, 또는 탄소재료 등을 사용 할 수 있고, 유리한 일 예로 투명전극(200)은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연산화물(IZO), 갈륨아연산화물(GZO), 알루미늄아연산화물(AZO), 주석산화물(SnO2), 안티몬주석산화물(ATO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등의 단일물질 또는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 다층 구조일 수 있다.In one embodiment, the
광활성층(400)은 유무기 하이브리드 구조를 가지고 있는 페로브스카이트(Perovskite) 화합물이 사용될 수 있다. 따라서 무기물 반도체 물질의 특징을 가지면서도 저온에서 형성 가능한 반도체 물질을 제공할 수 있다.The
비한정적인 일 예로, 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbI3-xClx(0≤ x≤ 3인 실수), CH3NH3PbI3-xBrx(0≤ x ≤3인 실수), CH3NH3PbCl3-xBrx(0≤ x ≤3인 실수), CH3NH3PbI3-xFx(0≤ x ≤3인 실수) MA0.17FA0.83Pb(I0.83Br0.17)3(MA는 methylammonium이고 FA는 formamidinium이다), Csx(MA0.17FA0.83)(100-x)Pb(I0.83Br0.17)3(0≤ x ≤3인 실수, MA는 methylammonium이고 FA는 formamidinium이다) 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a non-limiting example, the perovskite compound is CH 3 NH 3 PbI 3-x Cl x (a real number with 0≤ x≤ 3), CH 3 NH 3 PbI 3-x Br x (a real number with 0 ≤ x ≤ 3). ), CH 3 NH 3 PbCl 3-x Br x (real number with 0 ≤ x ≤ 3), CH 3 NH 3 PbI 3-x F x (real number with 0 ≤ x ≤ 3) MA 0.17 FA 0.83 Pb (I 0.83 Br 0.17 ) 3 (MA is methylammonium and FA is formamidinium), Cs x (MA 0.17 FA 0.83 ) (100-x) Pb(I 0.83 Br 0.17 ) 3 (a real number with 0≤x ≤3, MA is methylammonium and FA is formamidinium), etc., but is not limited thereto.
정공전달층(400)은 공액고분자 유기물 반도체 및 금속화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 비한정적인 예로, 공액고분자 유기물 반도체는 Spiro-MeOTAD([2,22′′(N,N-di-pmethoxyphenylamine)-9,9,9′및 이와 유사한 유도체 또는 PTAA (poly(triarylamine)) 및 이와 유사한 유도체 또는 P3HT(poly [3-hexylthiophene]) 및 이와 유사한 유도체 등일 수 있으며, 금속화합물의 예로, CuSCN, CuI, AgSCN, AgI, CoSCN, CoI, NiOx, MoOx, WOx 등일 수 있으나, 공지의 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.The
정공전달층(400) 상에 위치하는 전극(600)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 인듐 함유 산화 주석(ITO), 불소 함유 산화주석(FTO), 산화 인듐 아연(IZO), 알루미늄 함유 산화아연(AZO), 산화 인듐 아연 주석(IZTO), 몰리브덴(Mo), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, 주석계 산화물, 산화아연(Zinc Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 함유하는 유리 또는 플라스틱 기재를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이중구조의 전자전달층을 포함하는 유무기 페로브스카이트 태양전지의 모식도이다.2 is a schematic diagram of an organic-inorganic perovskite solar cell including a dual structure electron transport layer according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 유무기 태양전지는 기판(100); 상에 위치하되 순차적으로 적층된 제1요철면을 포함하는 투명전극(200); 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 전자전달층(300); 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층(400); 정공전달층(500); 및 정공전달층 상에 위치하는 전극(600);을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , an organic/inorganic solar cell according to an embodiment includes a
이 때, 전자전달층(300)은 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층(310) 및 제1금속산화물 층(310)의 요철면을 따라 형성된 제2금속산화물 층(320)으로부터 기인한 제3요철면을 포함하는 이중구조일 수 있다.At this time, the
일 구현예에 있어, 제3요철면의 구조는 투명전극에 포함된 제1요철면의 요철구조로부터 기인한 것일 수 있다.In one embodiment, the structure of the third uneven surface may be derived from the uneven structure of the first uneven surface included in the transparent electrode.
상세하게, 큰 표면거칠기를 가지는 투명전극(200) 상에 순차적으로 위치하는 제1금속산화물 층(310) 및 제2금속산화물 층(320)을 포함하는 균일한 전자전달층(300)이 제3요철면을 포함함에 따라 광 투과도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있고, 이에 전자전달층(300)과 광활성층(400) 사이의 전자전달 효율을 향상시켜 더욱 우수한 광전변환효율을 가지는 페로브스카이트 태양전지를 제공할 수 있는 장점이 있다.In detail, the uniform
일 구체예로, 제1금속산화물 층(310)의 두께는 10 내지 500 nm, 구체적으로 10 내지 300 nm, 보다 구체적으로 10 내지 100 nm, 보다 더 구체적으로 15 내지 80 nm일 수 있고, 제2금속산화물 층(320)의 두께는 1 내지 100 nm, 구체적으로 1 내지 50 nm, 보다 구체적으로 5 내지 30 nm, 보다 더 구체적으로 5 내지 10 nm일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the first metal oxide layer 310 may be 10 to 500 nm, specifically 10 to 300 nm, more specifically 10 to 100 nm, and even more specifically 15 to 80 nm, and the second The thickness of the metal oxide layer 320 may be 1 to 100 nm, specifically 1 to 50 nm, more specifically 5 to 30 nm, and more specifically 5 to 10 nm.
이 때, 제1금속산화물 층(310) 및 제2금속산화물 층(320)에 포함되는 각각의 제1금속산화물 및 제2금속산화물은 전술한 물질과 동일 또는 유사한 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.At this time, each of the first metal oxide and the second metal oxide included in the first metal oxide layer 310 and the second metal oxide layer 320 is the same as or similar to the above-described material, and detailed descriptions thereof will be omitted.
일 구현예에 있어, 전자전달층(300)은 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the
전자전달층(300)에 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함됨에 따라 전술한 제3요철면을 포함하는 전자전달층(300)의 균일성이 향상되어 우수한 광전변환효율을 갖는 대면적 페로브스카이트 태양전지를 제공함에 있어 유리하다.As the organic compound containing a carboxyl group is further included in the
여기서 대면적이라 함은 1 cm2 이상, 5 cm2 이상, 10 cm2 이상, 15 cm2 이상, 20 cm2 이상, 25 cm2 이상, 30 cm2 이상, 35 cm2 이상, 40 cm2 이상, 45 cm2 이상, 50 cm2 이상, 55 cm2 이상, 60 cm2 이상일 수 있으며, 실질적으로 500 cm2 이하, 보다 실질적으로 300 cm2 이하일 수 있다.Here, the large area is 1 cm 2 or more, 5 cm 2 or more, 10 cm 2 or more, 15 cm 2 or more, 20 cm 2 or more, 25 cm 2 or more, 30 cm 2 or more, 35 cm 2 or more, 40 cm 2 or more. , 45 cm 2 or more, 50 cm 2 or more, 55 cm 2 or more, or 60 cm 2 or more, may be substantially 500 cm 2 or less, and more substantially 300 cm 2 or less.
구체적으로, 대면적 페로브스카이트 태양전지의 광전변환효율은 큰 표면거칠기를 가지는 투명전극 상에 형성된 전자전달층의 균일성이 저하되어 소면적의 페로브스카이트 태양전지의 광전변환효율 대비 급격히 저하되는 문제가 있으나, 본 발명의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 태양전지는 전자전달층(300)에 카복실기를 포함하는 유기화합물이 더 포함됨에 따라 제3요철면을 포함하는 전자전달층(300)이 큰 표면거칠기를 가지는 투명전극(200) 상에 균일하게 형성되어 페로브스카이트 태양전지가 대면적화 됨에도 우수한 광전변환효율을 가질 수 있는 것이다.Specifically, the photoelectric conversion efficiency of a large-area perovskite solar cell is significantly higher than that of a small-area perovskite solar cell because the uniformity of the electron transport layer formed on the transparent electrode having a large surface roughness is lowered. Although there is a problem of degradation, the perovskite solar cell according to one embodiment of the present invention further includes an organic compound containing a carboxyl group in the
일 구체예로, 유기화합물은 포름산(Formic acid, HCOOH), 아크릴산(Acrylic acid, CH2=CHCOOH), 아세트산(Acetic acid, CH3COOH), 프로피온산(Propionic acid, CH3CH2COOH), 부탄산(Butyric acid, CH3(CH2)2COOH), 발레르산(Valeric acid, CH3(CH2)3COOH), 카프로산(Caproic acid, CH3(CH2)4COOH), 카프릴산(Caprylic acid, CH3(CH2)6COOH), 카프르산(Capric acid, CH3(CH2)8COOH), 라우르산(Lauric acid, CH3(CH2)10COOH), 미리스트산(Myristic acid, CH3(CH2)12COOH), 팔미트산(Palmitic acid, CH3(CH2)14COOH), 스테아르산(Stearic acid, CH3(CH2)16COOH), 올레산(Oleic acid, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH), 페닐아세트산(Phenylacetic acid, C6H5CH2COOH), 벤조산(Benzoic acid, C6H5COOH), o-톨루산(o-Toluic acid, o-CH3C6H4COOH), m-톨루산(m-Toluic acid, m-CH3C6H4COOH), p-톨루산(p-Toluic acid, p-CH3C6H4COOH), o-클로로벤조산(o-Chlorobenzoic acid, o-ClC6H4COOH), m-클로로벤조산(m-Chlorobenzoic acid, m-ClC6H4COOH), p-클로로벤조산(p-Chlorobenzoic acid, p-ClC6H4COOH), o-브로모벤조산(o-Bromobenzoic acid, o-BrC6H4COOH), m-브로모벤조산, m-Bromobenzoic acid, m-BrC6H4COOH), p-브로모벤조산(p-Bromobenzoic acid, p-BrC6H4COOH), o-니트로벤조산(o-Nitrobenzoic acid, o-O2NC6H4COOH), m-니트로벤조산(m-Nitrobenzoic acid, m-O2NC6H4COOH), p-니트로벤조산(p-Nitrobenzoic acid, p-O2NC6H4COOH), 프탈산(Phthalic acid, o-C6H4(COOH)2), 아이소프탈산(Isophthalic acid, m-C6H4(COOH)2), 테레프탈산(Terephthalic acid, p-C6H4(COOH)2), 살리실산(Salicylic acid, o-HOC6H4COOH), p-하이드록시벤조산(p-Hydroxybenzoic acid, p-HOC6H4COOH), 안트라닐산(Anthranilic acid, o-H2NC6H4COOH), m-아미노벤조산(m-Aminobenzoic acid, m-H2NC6H4COOH), p-아미노벤조산(p-Aminobenzoic acid, p-H2NC6H4COOH), o-메톡시벤조산(o-Methoxybenzoic acid, o-CH3OC6H4COOH), m-메톡시벤조산(m-Methoxybenzoic acid, m-CH3OC6H4COOH), p-메톡시벤조산(p-Methoxybenzoic acid, p-CH3OC6H4COOH) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In one embodiment, the organic compound is formic acid (HCOOH), acrylic acid (Acrylic acid, CH 2 =CHCOOH), acetic acid (Acetic acid, CH 3 COOH), propionic acid (CH 3 CH 2 COOH), Butyric acid (CH 3 (CH 2 ) 2 COOH), Valeric acid (CH 3 (CH 2 ) 3 COOH), Caproic acid (CH 3 (CH 2 ) 4 COOH), caprylic acid (Caprylic acid, CH 3 (CH 2 ) 6 COOH), Capric acid (CH 3 (CH 2 ) 8 COOH), Lauric acid (CH 3 (CH 2 ) 10 COOH), myrist Myristic acid (CH 3 (CH 2 ) 12 COOH), palmitic acid (CH 3 (CH 2 ) 14 COOH), stearic acid (CH 3 (CH 2 ) 16 COOH), oleic acid ( Oleic acid, CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH), phenylacetic acid (C 6 H 5 CH 2 COOH), benzoic acid (C 6 H 5 COOH), o- Toluic acid (o-Toluic acid, o-CH 3 C 6 H 4 COOH), m-Toluic acid (m-CH 3 C 6 H 4 COOH), p-Toluic acid, p-CH 3 C 6 H 4 COOH), o-Chlorobenzoic acid (o-ClC 6 H 4 COOH), m-Chlorobenzoic acid (m-ClC 6 H 4 COOH), p -Chlorobenzoic acid (p-Chlorobenzoic acid, p-ClC 6 H 4 COOH), o-Bromobenzoic acid (o-BrC 6 H 4 COOH), m-bromobenzoic acid, m-Bromobenzoic acid, m -BrC 6 H 4 COOH), p-Bromobenzoic acid (p-BrC 6 H 4 COOH), o-Nitrobenzoic acid (oO 2 NC 6 H 4 COOH), m-nitro Benzoic acid (m-Nitrobenzoic acid, mO 2 NC 6 H 4 COOH), p-Nitrobenzoic acid (pO 2 NC 6 H 4 COOH), phthalic acid (oC 6 H 4 (COOH) 2 ), Isophthalic acid (mC 6 H 4 (COOH) 2 ), terephthalic acid (pC 6 H 4 (COOH) 2 ), salicylic acid (o-HOC 6 H 4 COOH), p-hydroxybenzoic acid (p-Hydroxybenzoic acid, p-HOC 6 H 4 COOH), anthranilic acid (o-H2NC 6 H 4 COOH), m-aminobenzoic acid (m-H2NC 6 H 4 COOH), p -Aminobenzoic acid (p-Aminobenzoic acid, pH 2 NC 6 H 4 COOH), o-Methoxybenzoic acid (o-CH 3 OC 6 H 4 COOH), m-Methoxybenzoic acid , m-CH 3 OC 6 H 4 COOH), and p-methoxybenzoic acid (p-CH 3 OC 6 H 4 COOH).
본 발명은 다른 일 양태에 따라 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to another aspect.
본 발명의 일 구현예에 따른 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법은 a) 제1요철면을 포함하는 투명전극의 상기 제1요철면 상에 제1금속산화물 층을 형성하는 단계; b) 상기 제1금속산화물 층 상에 제2금속산화물 입자 및 분산매를 포함하는 분산액을 도포한 후 열처리하여 상기 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 이중구조의 전자전달층을 형성하는 단계; c) 상기 전자전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층을 형성하는 단계; d) 상기 광활성층 상에 정공전달층을 형성하는 단계; 및 e) 상기 정공전달층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention includes the steps of a) forming a first metal oxide layer on a first uneven surface of a transparent electrode including a first uneven surface; b) forming a double-structured electron transport layer including the first metal oxide and the second metal oxide by applying a dispersion containing second metal oxide particles and a dispersion medium on the first metal oxide layer and then heat-treating the dispersion; ; c) forming a photoactive layer including a perovskite compound on the electron transport layer; d) forming a hole transport layer on the photoactive layer; and e) forming an electrode on the hole transport layer.
투명전극의 상에 형성되는 제1금속산화물 층은 딥코팅, 스핀 코팅, 캐스팅 등과 같은 코팅 방법 또는 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 임프린팅, 그라비아 프린팅 등과 같은 프린팅 방법을 이용하여 형성될 수 있다.The first metal oxide layer formed on the transparent electrode may be formed using a coating method such as dip coating, spin coating, or casting, or a printing method such as screen printing, inkjet printing, imprinting, or gravure printing.
유리한 일 예로, 제1요철면을 포함하여 큰 표면거칠기를 가지는 투명전극의 제1요철면 상에 형성되는 제1금속산화물 층은 제1금속산화물 전구체 용액을 이용한 분무열분해법에 의해 형성되는 것일 수 있다.As an advantageous example, the first metal oxide layer formed on the first uneven surface of the transparent electrode having a large surface roughness including the first uneven surface may be formed by a spray pyrolysis method using a first metal oxide precursor solution. there is.
분무열분해법에 의해 형성되는 제1금속산화물 층은 제1요철면을 포함하여 큰 표면거칠기를 가지는 투명전극 상에서 치밀하게 형성되어 계면에서의 층간 접합을 향상시켜 계면 저항을 감소시킬 수 있고, 입사되는 태양광의 광산란율이 향상되도록 제1요철면을 따라 연속상으로 형성될 수 있기 때문에 광전변환효율 측면에서 유리할 수 있다.The first metal oxide layer formed by the spray pyrolysis method is densely formed on the transparent electrode having a large surface roughness including the first concave-convex surface to improve interlayer bonding at the interface to reduce interfacial resistance, and Since it can be formed as a continuous phase along the first concave-convex surface to improve the light scattering rate of sunlight, it can be advantageous in terms of photoelectric conversion efficiency.
일 실시예로, 분무열분해법은 200 내지 700 ℃, 구체적으로 300 내지 600 ℃, 보다 구체적으로 400 내지 500 ℃의 온도에서 5 내지 60분, 실질적으로 10 내지 40분, 보다 실질적으로 15 내지 30분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the spray pyrolysis method is 200 to 700 ° C, specifically 300 to 600 ° C, more specifically 400 to 500 ° C for 5 to 60 minutes, substantially 10 to 40 minutes, more substantially 15 to 30 minutes can be performed during
일 구체예로, 제1금속산화물 층은 제1금속산화물 전구체 및 유기용매를 포함하는 제1금속산화물 전구체 용액을 이용한 분무열분해법을 통해 형성될 수 있다. In one embodiment, the first metal oxide layer may be formed through a spray pyrolysis method using a first metal oxide precursor solution containing a first metal oxide precursor and an organic solvent.
이 때, 제1금속산화물 전구체 용액에 포함되는 제1금속산화물 전구체 : 유기용매의 부피비는 1 : 1 내지 50, 유리하게는 1 : 5 내지 30, 보다 유리하게는 1 : 5 내지 20일 수 있다.At this time, the volume ratio of the first metal oxide precursor to the organic solvent contained in the first metal oxide precursor solution may be 1:1 to 50, advantageously 1:5 to 30, and more advantageously 1:5 to 20. .
제1금속산화물 전구체는 타이타늄(Ti), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 이리듐(Ir), 스트론튬(Sr), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 지르코니아(Zr), 이트륨(Y), 바나듐(V), 갈륨(Ga), 사마륨(Sm), 니오븀(Nb), 바륨(Ba), 란탄넘(La) 및 스칸듐(Sc) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 전구체일 수 있으며, 바람직하게는 티타늄아세틸아세톤(Ti-acac)일 수 있다.The first metal oxide precursor is titanium (Ti), zinc (Zn), indium (In), tin (Sn), tungsten (W), molybdenum (Mo), iridium (Ir), strontium (Sr), aluminum (Al) , magnesium (Mg), zirconia (Zr), yttrium (Y), vanadium (V), gallium (Ga), samarium (Sm), niobium (Nb), barium (Ba), lanthanum (La) and scandium (Sc ) It may be a precursor containing one or more metals selected from among, preferably titanium acetylacetone (Ti-acac).
유기용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, n-프로판올 및 아세토니트릴 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The organic solvent may be any one or more selected from ethanol, methanol, isopropanol, n-propanol, and acetonitrile, but is not limited thereto.
일 실시예에 있어, 이중구조의 전자전달층을 형성하는 단계는 기판 상에 형성된 제1산화물 층 상에 제2금속산화물 입자 및 분산매를 포함하는 분산액을 도포한 후 열처리하여 수행될 수 있다.In one embodiment, the step of forming the electron transport layer of the double structure may be performed by applying a dispersion containing second metal oxide particles and a dispersion medium onto the first oxide layer formed on the substrate and then heat-treating the second oxide layer.
여기서, 이중구조의 전자전달층은 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 및 제1금속산화물 층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 것일 수 있다.Here, the electron transport layer of the dual structure is located on the continuous first metal oxide layer and the first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface, but from the second metal oxide particles located in the concave portion of the first concave-convex surface. It may include a second concave-convex surface.
즉, 투명전극의 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층은 요철면을 포함할 수 있고, 상기 요철면을 포함하는 제1금속산화물 층 상에 제2금속산화물 입자 및 분산매를 포함하는 분산액을 도포한 후 열처리하여 상기 요철면의 오목부에 제2금속산화물 입자가 위치하여 제2요철면이 형성될 수 있는 것이다. 이 때, 제2요철면의 돌출부는 제1금속산화물 층일 수 있다.That is, the continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface of the transparent electrode may include the concave-convex surface, and the second metal oxide particle and the dispersion medium may be included on the first metal oxide layer including the concave-convex surface. After applying a dispersion solution to heat treatment, the second metal oxide particles are positioned in the concave portion of the concave-convex surface, so that the second concave-convex surface can be formed. In this case, the protrusion of the second uneven surface may be the first metal oxide layer.
일 구체예에 있어, 분산액에 포함되는 제2금속산화물 입자 : 분산매의 부피비는 1 : 1 내지 80, 유리하게는 1 : 5 내지 50, 보다 유리하게는 1 : 10 내지 30일 수 있다. In one embodiment, the volume ratio of the second metal oxide particles included in the dispersion: the dispersion medium may be 1:1 to 80, advantageously 1:5 to 50, and more advantageously 1:10 to 30.
일 예로, 분산액을 도포하는 방법은 층은 딥코팅, 스핀 코팅, 캐스팅 등과 같은 코팅 방법 또는 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 임프린팅, 그라비아 프린팅 등과 같은 프린팅 방법을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As an example, in the method of applying the dispersion, the layer may be formed using a coating method such as dip coating, spin coating, casting, or the like, or a printing method such as screen printing, inkjet printing, imprinting, or gravure printing, but is not limited thereto no.
유리한 일 예로, 분산액은 제1금속산화물 층 상에 스핀 코팅 방법을 이용하여 1 내지 100 초, 유리하게는 5 내지 60초, 보다 유리하게는 10 내지 40초 동안 2000 내지 4000 rpm으로 도포되는 것일 수 있다.As an advantageous example, the dispersion may be applied on the first metal oxide layer at 2000 to 4000 rpm for 1 to 100 seconds, preferably 5 to 60 seconds, and more advantageously 10 to 40 seconds using a spin coating method. there is.
전술한 바와 같이, 제2요철면을 포함하는 이중구조의 전자전달층에서 요철면을 포함하는 제1금속산화물 층의 오목부에 제2금속산화물 입자를 위치시키고 돌출부를 제1금속산화물층으로 노출시키기 위해서는 전술한 조건에서 분산액을 도포하는 것이 유리하다. As described above, in the electron transport layer having a dual structure including the second concave-convex surface, the second metal oxide particles are placed in the concave portion of the first metal oxide layer including the concave-convex surface, and the protruding portion is exposed to the first metal oxide layer. In order to do this, it is advantageous to apply the dispersion under the above-mentioned conditions.
분산액을 도포한 이 후, 분산매의 제거를 위해 열처리가 수행될 수 있고, 열처리는 진공오븐에서 60 내지 200 ℃, 구체적으로 80 내지 150 ℃의 온도로 수행될 수 있다.After coating the dispersion, heat treatment may be performed to remove the dispersion medium, and the heat treatment may be performed in a vacuum oven at a temperature of 60 to 200 °C, specifically 80 to 150 °C.
이 때, 분산액에 포함되는 제2금속산화물의 입자 크기 및 물질은 전술한 제2금속산화물과 동일 또는 유사한 것으로 상세한 설명은 생략한다.At this time, the particle size and material of the second metal oxide included in the dispersion are the same as or similar to those of the above-described second metal oxide, and thus detailed descriptions are omitted.
분산액에 포함되는 분산매는 탈이온수, 알코올, 에테르, 케톤, 글리콜, 글리세롤, 및 터피놀로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The dispersion medium included in the dispersion may be one or two or more selected from the group consisting of deionized water, alcohol, ether, ketone, glycol, glycerol, and terpinol.
일 구현예에 있어, 이중구조의 전자전달층을 형성시키기 위해 도포되는 분산액은 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the dispersion applied to form the double-structured electron transport layer may further include an organic compound containing a carboxyl group.
분산액에 카복실기를 포함하는 유기화합물이 더 포함됨에 따라 제1금속산화물 층 상에 제2금속산화물 입자가 균일하게 위치하는 제2금속산화물 층이 형성될 수 있다.As the organic compound containing a carboxyl group is further included in the dispersion, a second metal oxide layer in which particles of the second metal oxide are uniformly positioned may be formed on the first metal oxide layer.
이 때, 이중구조의 전자전달층은 제1금속산화물 층의 요철면을 따라 형성된 제2금속산화물 층으로부터 기인한 제3요철면을 포함하는 것일 수 있다.In this case, the electron transport layer of the dual structure may include a third concave-convex surface resulting from the second metal oxide layer formed along the concave-convex surface of the first metal oxide layer.
구체적으로, 제3요철면의 구조는 투명전극에 포함된 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 상에 균일하게 형성된 제2금속산화물 층으로부터 기인한 것이다. 즉, 제3요철면의 구조는 제1요철면의 요철구조로부터 기인한 것일 수 있다.Specifically, the structure of the third concave-convex surface is derived from the second metal oxide layer uniformly formed on the continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface included in the transparent electrode. That is, the structure of the third uneven surface may be derived from the uneven structure of the first uneven surface.
이와 같이, 이중구조의 전자전달층이 큰 표면거칠기를 갖는 제1요철면의 요철구조와 유사한 제3요철면을 포함함에 따라 우수한 광전변환효율을 가질 수 있는 것이다. As described above, since the electron transport layer of the dual structure includes a third concavo-convex surface similar to the concavo-convex structure of the first concavo-convex surface having a large surface roughness, excellent photoelectric conversion efficiency can be obtained.
또한, 투명전극 상에 균일하게 형성된 이중구조의 전자전달층을 포함함에 따라 우수한 광전변환효율을 갖는 대면적 페로브스카이트 태양전지를 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage of providing a large-area perovskite solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency by including a double-structured electron transport layer uniformly formed on the transparent electrode.
일 구현예에 있어, 분산액은 1 mL의 단위 부피당 0.1 내지 10 mg, 실질적으로 1 내지 8 mg, 보다 실질적으로 1 내지 4 mg의 카복실기를 포함하는 유기화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the dispersion may contain 0.1 to 10 mg, substantially 1 to 8 mg, more substantially 1 to 4 mg of an organic compound containing a carboxyl group per unit volume of 1 mL.
이 때, 카복실기를 포함하는 유기화합물은 전술한 유기화합물 유사 또는 동일한 것일 수 있다.At this time, the organic compound containing a carboxyl group may be similar to or the same as the organic compound described above.
일 실시예에 있어, 이중구조의 전자전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층을 형성하는 단계는 당업계에 널리 알려진 방법이라면 제한 없이 이용하여 수행될 수 있다.In one embodiment, the step of forming the light activation layer including the perovskite compound on the electron transport layer of the double structure can be performed using any method widely known in the art without limitation.
일 예로, 광활성화층은 용매 및 유기 양이온(A), 금속 양이온(M) 및 음이온(X)으로 이루어지고, AMX3의 화학식을 만족하는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성층 혼합용액을 이중구조의 전자전달층 상에 스프레이 코팅, 바 코팅, 슬롯 다이 코팅 및 블레이드 코팅 방식 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 도포한 후 건조하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the photoactive layer is composed of a solvent, an organic cation (A), a metal cation (M), and an anion (X), and a mixed solution of the photoactive layer including a perovskite compound satisfying the chemical formula of AMX 3 is doubled. It may be formed by applying any one method selected from spray coating, bar coating, slot die coating and blade coating on the electron transport layer of the structure and then drying, but is not limited thereto.
비 한정적인 예로, A는 C1 내지 C30의 아민기 치환된 알킬기이고, M은 Cu, Ni, Co, Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, Ce 및 Cr 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 양이온이며, X는 I, Br, F, 및 Cl 중에서 선택되는 1종 또는 2종의 음이온일 수 있다.As a non-limiting example, A is an alkyl group substituted with a C1 to C30 amine group, M is any one metal cation selected from Cu, Ni, Co, Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, Ce and Cr, X may be one or two anions selected from I, Br, F, and Cl.
정공전달층의 형성 단계는 광활성화층 상부를 덮도록 공액고분자 유기물 반도체 및 금속화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 정공전달물질을 함유하는 용액을 도포 및 건조하여 수행될 수 있다. 정공전달층의 형성을 위해 사용되는 용매는 정공전달물질이 용해되며, 페로브스카이트 화합물 및 전자전달층의 물질과 화학적으로 반응하지 않는 용매이면 무방하다. 일 예로, 정공전달층의 형성을 위해 사용되는 용매는 무극성 용매일 수 있으며, 실질적인 일 예로, 톨루엔 (toluene), 클로로폼(chloroform), 클로로벤젠(chlorobenzene), 다이클로로벤젠(dichlorobenzene), 아니솔(anisole), 자일렌(xylene) 및 6 내지 14의 탄소수를 가지는 탄화수소계 용매로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 정공전달층 형성 단계에서 사용되는 정공전달물질은 앞서 상술한 바와 유사 내지 동일하다.The formation of the hole transport layer may be performed by coating and drying a solution containing at least one hole transport material selected from conjugated polymer organic semiconductors and metal compounds to cover the upper portion of the photoactivation layer. The solvent used for forming the hole transport layer may be any solvent that dissolves the hole transport material and does not chemically react with the perovskite compound and the material of the electron transport layer. For example, the solvent used for forming the hole transport layer may be a non-polar solvent, and as a practical example, toluene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole (anisole), xylene (xylene), and any one or two or more selected from hydrocarbon-based solvents having 6 to 14 carbon atoms. The hole transport material used in the hole transport layer forming step is similar to or the same as described above.
전극은 반도체 공정에서 사용되는 통상의 금속 증착 방법을 통해 형성되면 족하다. 일 예로, 전극은 물리적 증착 또는 화학적 증착 등의 증착 공정을 통해 형성될 수 있으며, 구체적으로 열 증착에 의해 형성될 수 있다.It is sufficient if the electrode is formed through a conventional metal deposition method used in a semiconductor process. For example, the electrode may be formed through a deposition process such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition, and may be specifically formed by thermal vapor deposition.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 일 양태에 따라 제공되는 유무기 페로브스카이트 태양전지에 대해 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, the organic-inorganic perovskite solar cell provided according to one aspect of the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.
또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is merely to effectively describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention.
(실시예 1)(Example 1)
FTO(F-doped SnO2, 12 ohm/cm2, Asahi) 기판을 목적하는 소자 크기(0.08 cm2, 1 cm2, 20 cm2 및 64 cm2)에 따라 절단한 후, FTO를 부분 제거하였다.After cutting the FTO (F-doped SnO 2 , 12 ohm/cm 2 , Asahi) substrate according to the desired device size (0.08 cm 2 , 1 cm 2 , 20 cm 2 and 64 cm 2 ), the FTO was partially removed. .
이중구조의 전자전달층을 형성하기 위하여, 상기 세정된 기판상에 Ti-acac(Titanium acetylacetone):EtOH(1:10 v/v%) 용액을 분무열분해법을 이용하여 450 ℃열판위에서 20분간 골고루 코팅하여 20~60 nm 두께의 치밀막 TiO2 전자전달층을 형성하였다. In order to form the double structured electron transport layer, a Ti-acac (titanium acetylacetone):EtOH (1:10 v/v%) solution was evenly applied on the cleaned substrate for 20 minutes on a hot plate at 450 °C using a spray pyrolysis method. The coating was performed to form a dense TiO 2 electron transport layer having a thickness of 20 to 60 nm.
다음으로 평균 입경이 3~5 nm인 SnO2 나노입자를 H2O에 1:20(v/v%) 비율로 희석시킨 용액을 스핀 코팅 방법을 이용하여 치밀막 TiO2 상부에 코팅하고, 100 ℃진공오븐에서 약 1시간 열처리를 통해 용매를 제거 하여 SnO2 나노입자를 고르게 분산시켜 이중구조의 전자전달층을 형성하였다.Next, a solution obtained by diluting SnO 2 nanoparticles with an average particle diameter of 3-5 nm in H 2 O at a ratio of 1:20 (v/v%) was coated on the top of the dense film TiO 2 using a spin coating method, and The solvent was removed through heat treatment in a vacuum oven at °C for about 1 hour, and SnO 2 nanoparticles were evenly dispersed to form a double-structured electron transport layer.
광활성화층의 형성을 위해 Formamidinium iodide(FAI) : lead iodide(PbI2) : Methylammonium chloride(MACl)를 0.72 : 0.72 : 0.28의 몰비로 혼합한 후, N,N-Dimethylmethanamide(DMF):Dimethyl sulfoxide(DMSO)(4:1 v/v%) 혼합용액에 2.3 M 농도로 광활성층 용매를 제조하였다. 제조된 광활성층 용매를 스핀코팅 방법을 이용하여 8000 rpm 속도로 50초간 이중구조의 전자전달층 상에 코팅하였다. 코팅이 시작되는 10초 후 Diethyl ether 1 mL를 떨어뜨려 결정성을 향상시켰다. 이후 150℃에서 10분간 건조하여 페로브스카이트 광활성화층을 형성하였다. Formamidinium iodide (FAI): lead iodide (PbI 2 ): Methylammonium chloride (MACl) was mixed in a molar ratio of 0.72: 0.72: 0.28 to form a photoactive layer, and then N,N-Dimethylmethanamide (DMF):Dimethyl sulfoxide ( DMSO) (4: 1 v / v%) was prepared as a solvent for the photoactive layer at a concentration of 2.3 M. The prepared solvent for the photoactive layer was coated on the double-structured electron transport layer at a speed of 8000 rpm for 50 seconds using a spin coating method. Crystallinity was improved by dropping 1 mL of diethyl ether 10 seconds after the coating started. After drying at 150 ° C. for 10 minutes, a perovskite photoactive layer was formed.
광활성화층을 형성한 다음, 광활성화층 상에 Spiro-MeOTAD가 15 중량% 용해된 dichlorobenzene(CB)용액에 2.31 mg의 Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(LiTFSI)와 6.2 mg의 4-tert-Butylpyridine을 첨가한 후, 3000 rpm으로 30초간 스핀 코팅하여 전공전달층을 형성 하였다. 정공전달층의 상부에 열 증착기(thermal evaporator)를 이용하여 고진공(5×10-6 Torr 이하)에서 Au를 80 nm 두께로 증착함으로써 금속전극을 형성하여 페로브스카이트 태양전지를 제조하였다.After forming the photoactive layer, 2.31 mg of Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) and 6.2 mg of 4-tert-Butylpyridine were added to a dichlorobenzene (CB) solution in which Spiro-MeOTAD was dissolved at 15% by weight on the photoactive layer. After addition, a hole transfer layer was formed by spin coating at 3000 rpm for 30 seconds. A perovskite solar cell was manufactured by forming a metal electrode by depositing Au to a thickness of 80 nm on top of the hole transport layer in a high vacuum (less than 5×10 -6 Torr) using a thermal evaporator.
(실시예 2)(Example 2)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 카복실기 첨가제를 도입한 이중구조의 전자전달층을 형성하기 위하여, 상기 세정된 기판상에 Ti-acac(Titanium acetylacetone):EtOH(1:10 v/v%) 용액을 분무열분해법을 이용하여 450 ℃열판위에서 20분간 골고루 코팅하여 20~60 nm 두께의 치밀막 TiO2 전자전달층을 형성하였다. Conducted in the same manner as in Example 1, but in order to form an electron transport layer of a dual structure introducing a carboxyl group additive, Ti-acac (Titanium acetylacetone): EtOH (1: 10 v / v%) on the cleaned substrate The solution was evenly coated on a hot plate at 450 °C for 20 minutes using a spray pyrolysis method to form a dense TiO 2 electron transport layer with a thickness of 20 to 60 nm.
다음으로 평균 입경이 3~5 nm인 SnO2 나노입자를 H2O에 1:20(v/v%) 비율로 희석시킨 용액에 poly acrylic acid를 2 mg/mL의 농도로 용해한 후, 상기 용액을 3000rpm으로 30초간 스핀코팅방법을 이용하여 치밀막 TiO2 상부에 코팅하였다. 이후 100 ℃진공오븐에서 1시간동안 열처리를 실시하여 용매를 제거함으로써 첨가제를 도입한 이중구조 전자전달층을 형성하였다. Next, after dissolving polyacrylic acid at a concentration of 2 mg/mL in a solution in which SnO 2 nanoparticles having an average particle diameter of 3 to 5 nm were diluted in H 2 O at a ratio of 1:20 (v/v%), the solution was coated on top of the dense film TiO 2 using a spin coating method at 3000 rpm for 30 seconds. Thereafter, heat treatment was performed in a vacuum oven at 100° C. for 1 hour to remove the solvent, thereby forming a double structured electron transport layer containing additives.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 전자전달층으로 세정된 기판상에 Ti-acac(Titanium acetylacetone):EtOH(1:10 v/v%) 용액을 분무열분해법을 이용하여 450 ℃열판위에서 20분간 골고루 코팅하여 20~60 nm 두께의 치밀막 TiO2 전자전달층을 형성하였다. Conducted in the same manner as in Example 1, but using a spray pyrolysis method, a Ti-acac (Titanium acetylacetone): EtOH (1:10 v/v%) solution was applied on a substrate cleaned as an electron transport layer for 20 minutes on a hot plate at 450 ° C. It was evenly coated to form a dense TiO 2 electron transport layer having a thickness of 20 to 60 nm.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
실시예 1과 동일하게 실시하되, FTO 기판 상에 Ti를 스퍼터링을 이용하여 티타늄층을 형성한 후, 양극산화 방법을 이용하여 20~60 nm 두께의 TiO2 전자전달층을 형성하였다, 이후, SnO2 전구체 용액(SnCl2H2O 112.8mg을 5ml 에탄올에 용해)을 3000rpm으로 30초간 스핀코팅하고, 200 ℃에서 30분 동안 열처리하여 이중구조 전자전달층을 형성하였다.In the same manner as in Example 1, a titanium layer was formed on the FTO substrate by sputtering, and then a TiO 2 electron transport layer having a thickness of 20 to 60 nm was formed using an anodic oxidation method. Two precursor solutions (112.8 mg of SnCl 2 H 2 O dissolved in 5ml ethanol) were spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds, and heat-treated at 200 °C for 30 minutes to form a double structured electron transport layer.
(실험예 1) 전자전달층의 구조(Experimental Example 1) Structure of electron transport layer
전자전달층의 구조를 확인한 결과, 실시예 1의 전자전달층은 투명전극의 요철을 따라 20~60 nm 두께의 치밀막 TiO2 층 및 요철면의 오목부에 SnO2 나노입자가 위치하되, 요철면의 돌출부는 TiO2 층이 노출된 구조를 갖는 이중구조의 전자전달층이 형성된 것을 확인하였다.As a result of confirming the structure of the electron transport layer, in the electron transport layer of Example 1, the dense TiO 2 layer having a thickness of 20 to 60 nm along the irregularities of the transparent electrode and the SnO 2 nanoparticles are located in the concave portions of the uneven surface. It was confirmed that the double-structured electron transport layer having a structure in which the TiO 2 layer was exposed was formed in the protruding portion of the surface.
실시예 2의 경우는, 투명전극의 요철을 따라 형성된 20~60 nm 두께의 치밀막 TiO2 층 및 TiO2 층 상에 6~10 nm 두께의 균일한 SnO2 층이 형성된 이중구조의 전자전달층을 확인하였다.In the case of Example 2, an electron transport layer having a double structure in which a uniform SnO 2 layer having a thickness of 6 to 10 nm is formed on a dense TiO 2 layer having a thickness of 20 to 60 nm and a TiO 2 layer formed along the irregularities of the transparent electrode. confirmed.
반면에, 비교예 1은 투명전극의 요철을 따라 형성된 20~60 nm 두께의 치밀막 TiO2 층이 형성된 것을 확인하였고, 비교예 2는 치밀막 TiO2 층 상에 SnO2 층이 형성되었으나 1~20nm의 두께로 매우 균일성이 떨어지는 것을 확인하였다.On the other hand, in Comparative Example 1, it was confirmed that a dense TiO 2 layer with a thickness of 20 to 60 nm was formed along the irregularities of the transparent electrode, and in Comparative Example 2, a SnO 2 layer was formed on the dense TiO 2 layer, but It was confirmed that the uniformity was very low with a thickness of 20 nm.
(실험예 2) 소면적 페로브스카이트 태양전지의 특성 비교(Experimental Example 2) Comparison of characteristics of small area perovskite solar cells
유효면적 0.08 cm2 크기로 제조된 소면적 페로브스카이트 태양전지의 특성을 전류밀도-전압 곡선을 측정하여 비교 분석하였다.The characteristics of the small-area perovskite solar cell manufactured with an effective area of 0.08 cm 2 were compared and analyzed by measuring the current density-voltage curve.
전류밀도-전압 곡선은 소스메터 및 제논램프를 구비한 솔라시뮬레이터(McScience, K3000, Class AAA)를 이용하여 측정하였다.The current density-voltage curve was measured using a solar simulator (McScience, K3000, Class AAA) equipped with a source meter and a xenon lamp.
도 3은 유효면적이 0.08 cm2의 크기를 갖는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 전류밀도-전압 곡선을 도시한 도면이다.3 is a diagram showing current density-voltage curves prepared according to Examples 1, 2, and Comparative Example 1 having an effective area of 0.08 cm 2 .
각각의 페로브스카이트 태양전지의 개방전압, 단락전류 밀도, 충진율 및 광전변환효율을 하기 표 1에 정리하였다.Open-circuit voltage, short-circuit current density, filling factor, and photoelectric conversion efficiency of each perovskite solar cell are summarized in Table 1 below.
(표 1)(Table 1)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 단일구조의 전자전달층을 포함하는 비교예 1의 광전변환효율은 21.98 %로 확인된 반면에 이중구조의 전자전달층을 포함하는 실시예 1 및 실시예 2의 광전변환효율은 각각 23.66 % 및 25.62 %로 비교예 1 대비 우수한 효율을 갖는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, the photoelectric conversion efficiency of Comparative Example 1 including the electron transport layer of a single structure was confirmed to be 21.98%, whereas the photoelectric conversion efficiency of Example 1 and Example 2 including the electron transport layer of the double structure was confirmed to be 21.98%. It can be seen that the conversion efficiency is 23.66% and 25.62%, respectively, and has excellent efficiency compared to Comparative Example 1.
특히, 카복실기를 포함하는 유기화합물을 도입한 실시예 2의 경우에 매우 우수한 광전변환효율을 나타내는 것을 확인할 수 있는데, 이는 카복실기 첨가제를 도입한 이중구조 전자전달층이 페로브스카이트 태양전지의 광흡수를 향상시키고, 전자전달층과 광활성화층 사이에서 발생하는 전하재결합을 효과적으로 억제한 것으로부터 기인한 것이다. In particular, in the case of Example 2 in which an organic compound containing a carboxyl group was introduced, it was confirmed that a very good photoelectric conversion efficiency was exhibited. This is because it improves absorption and effectively suppresses charge recombination occurring between the electron transport layer and the photoactive layer.
(실험예 3) 유효면적 변화에 따른 페로브스카이트 태양전지의 특성 비교(Experimental Example 3) Comparison of characteristics of perovskite solar cell according to change in effective area
페로브스카이트 태양전지의 유효면적 변화에 따른 효율 특성을 비교 분석하였다.Efficiency characteristics of perovskite solar cells according to the change in effective area were compared and analyzed.
도 4(a), 도 4(b) 및 도 4(c)는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 유효면적이 각각 1 cm2, 20 cm2 및 64 cm2 의 크기 일 때의 광전변환효율을 도시한 도면이다.4(a), 4(b) and 4(c) show that the effective areas of the perovskite solar cells prepared according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 are 1 cm 2 and 20 cm, respectively. 2 and 64 cm 2 It is a diagram showing the photoelectric conversion efficiency at the time of size.
비교예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지는 유효 면적이 증대됨에 따라 급격한 효율감소를 보이는 반면에 이중구조의 전자전달층을 포함하는 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지는 64 cm2의 유효면적인 경우에도 우수한 광전변환효율을 보이는 것을 확인하였다. While the perovskite solar cell prepared according to Comparative Example 1 showed a rapid decrease in efficiency as the effective area increased, the perovskite solar cell prepared according to Examples 1 and 2 including a double-structured electron transport layer It was confirmed that the photovoltaic cell exhibited excellent photoelectric conversion efficiency even when the effective area was 64 cm 2 .
이러한 경향은 본 발명의 일 구현예에 따른 이중구조의 전자전달층을 포함함에 따라 광산란율을 향상시켜 광활성화층 내에서의 광흡수율이 증가되었기 때문이다.This tendency is due to the increase in light absorption in the photoactivation layer by improving the light scattering rate by including the double-structured electron transport layer according to one embodiment of the present invention.
특히, 카복실기 첨가제가 큰 표면거칠기를 가지는 투명전극 상에서 전자전달층의 표면 커버리지를 향상시켜 균일하게 형성된 이중구조의 전자전달층을 포함하는 실시예 2는 64 cm2 크기의 유효면적을 가짐에도 20% 이상의 광전변환효율을 나타내었다.In particular, Example 2 including an electron transport layer of a double structure uniformly formed by improving the surface coverage of the electron transport layer on the transparent electrode having a large surface roughness with a carboxyl group additive has an effective area of 64
실시예 2에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 유효면적에 따른 광전변환효율을 하기 표2에 정리하여 나타내었다. The photoelectric conversion efficiency according to the effective area of the perovskite solar cell manufactured according to Example 2 is summarized in Table 2 below.
(표 2)(Table 2)
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.Although the present invention has been described through specific details and limited examples as described above, this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above examples, and the present invention belongs Various modifications and variations from these descriptions are possible to those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .
Claims (14)
상기 투명전극의 제1요철면 상에 위치하되, 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 전자전달층;
상기 전자전달층 상에 위치하며, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층;
상기 광활성화층 상에 위치하는 정공전달층; 및
상기 정공전달층 상에 위치하는 전극을 포함하며,
상기 전자전달층은 상기 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 및 상기 제1금속산화물 층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 이중구조의 전자전달층인 유무기 페로브스카이트 태양전지.a transparent electrode including a first uneven surface;
an electron transport layer positioned on the first uneven surface of the transparent electrode and including a first metal oxide and a second metal oxide;
a photoactive layer disposed on the electron transport layer and including a perovskite compound;
a hole transport layer positioned on the photoactivation layer; and
Including an electrode positioned on the hole transport layer,
The electron transport layer is located on the continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface and the first metal oxide layer, but originates from second metal oxide particles located in the concave portion of the first concave-convex surface. An organic-inorganic perovskite solar cell that is an electron transport layer of a double structure including a second concavo-convex surface.
상기 제2요철면의 돌출부는 제1금속산화물 층인 유무기 페로브스카이트 태양전지.According to claim 1,
The organic-inorganic perovskite solar cell wherein the protrusion of the second uneven surface is a first metal oxide layer.
상기 제1금속산화물 층의 두께는 10 내지 100 nm인 유무기 페로브스카이트 태양전지.According to claim 1,
The thickness of the first metal oxide layer is 10 to 100 nm organic-inorganic perovskite solar cell.
상기 제2금속산화물 입자의 크기는 1 내지 10 nm인 유무기 페로브스카이트 태양전지.According to claim 1,
The size of the second metal oxide particles is 1 to 10 nm organic-inorganic perovskite solar cell.
상기 전자전달층은 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함하는 것인, 유무기 페로브스카이트 태양전지.According to claim 1,
The electron transport layer further comprises an organic compound containing a carboxyl group, an organic-inorganic perovskite solar cell.
상기 전자전달층은 제1금속산화물 층의 요철면을 따라 형성된 제2금속산화물 층으로부터 기인한 제3요철면을 포함하는 것인, 유무기 페로브스카이트 태양전지.According to claim 5,
The organic-inorganic perovskite solar cell, wherein the electron transport layer includes a third concave-convex surface resulting from a second metal oxide layer formed along the concave-convex surface of the first metal oxide layer.
상기 제3요철면의 구조는 상기 투명전극에 포함된 제1요철면의 요철구조로부터 기인한 것인, 유무기 페로브스카이트 태양전지. According to claim 6,
The structure of the third concave-convex surface is derived from the concavo-convex structure of the first concave-convex surface included in the transparent electrode.
상기 유기화합물은 포름산(Formic acid, HCOOH), 아크릴산(Acrylic acid, CH2=CHCOOH), 아세트산(Acetic acid, CH3COOH), 프로피온산(Propionic acid, CH3CH2COOH), 부탄산(Butyric acid, CH3(CH2)2COOH), 발레르산(Valeric acid, CH3(CH2)3COOH), 카프로산(Caproic acid, CH3(CH2)4COOH), 카프릴산(Caprylic acid, CH3(CH2)6COOH), 카프르산(Capric acid, CH3(CH2)8COOH), 라우르산(Lauric acid, CH3(CH2)10COOH), 미리스트산(Myristic acid, CH3(CH2)12COOH), 팔미트산(Palmitic acid, CH3(CH2)14COOH), 스테아르산(Stearic acid, CH3(CH2)16COOH), 올레산(Oleic acid, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH), 페닐아세트산(Phenylacetic acid, C6H5CH2COOH), 벤조산(Benzoic acid, C6H5COOH), o-톨루산(o-Toluic acid, o-CH3C6H4COOH), m-톨루산(m-Toluic acid, m-CH3C6H4COOH), p-톨루산(p-Toluic acid, p-CH3C6H4COOH), o-클로로벤조산(o-Chlorobenzoic acid, o-ClC6H4COOH), m-클로로벤조산(m-Chlorobenzoic acid, m-ClC6H4COOH), p-클로로벤조산(p-Chlorobenzoic acid, p-ClC6H4COOH), o-브로모벤조산(o-Bromobenzoic acid, o-BrC6H4COOH), m-브로모벤조산, m-Bromobenzoic acid, m-BrC6H4COOH), p-브로모벤조산(p-Bromobenzoic acid, p-BrC6H4COOH), o-니트로벤조산(o-Nitrobenzoic acid, o-O2NC6H4COOH), m-니트로벤조산(m-Nitrobenzoic acid, m-O2NC6H4COOH), p-니트로벤조산(p-Nitrobenzoic acid, p-O2NC6H4COOH), 프탈산(Phthalic acid, o-C6H4(COOH)2), 아이소프탈산(Isophthalic acid, m-C6H4(COOH)2), 테레프탈산(Terephthalic acid, p-C6H4(COOH)2), 살리실산(Salicylic acid, o-HOC6H4COOH), p-하이드록시벤조산(p-Hydroxybenzoic acid, p-HOC6H4COOH), 안트라닐산(Anthranilic acid, o-H2NC6H4COOH), m-아미노벤조산(m-Aminobenzoic acid, m-H2NC6H4COOH), p-아미노벤조산(p-Aminobenzoic acid, p-H2NC6H4COOH), o-메톡시벤조산(o-Methoxybenzoic acid, o-CH3OC6H4COOH), m-메톡시벤조산(m-Methoxybenzoic acid, m-CH3OC6H4COOH), p-메톡시벤조산(p-Methoxybenzoic acid, p-CH3OC6H4COOH) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 유기화합물인 유무기 페로브스카이트 태양전지.According to claim 5,
The organic compound is formic acid (HCOOH), acrylic acid (CH 2 =CHCOOH), acetic acid (CH 3 COOH), propionic acid (CH 3 CH 2 COOH), butyric acid , CH 3 (CH 2 ) 2 COOH), Valeric acid (CH 3 (CH 2 ) 3 COOH), Caproic acid (CH 3 (CH 2 ) 4 COOH), Caprylic acid, CH 3 (CH 2 ) 6 COOH), Capric acid (CH 3 (CH 2 ) 8 COOH), Lauric acid (CH 3 (CH 2 ) 10 COOH), Myristic acid , CH 3 (CH 2 ) 12 COOH), palmitic acid (CH 3 (CH 2 ) 14 COOH), stearic acid (CH 3 (CH 2 ) 16 COOH), oleic acid (CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH), phenylacetic acid (C 6 H 5 CH 2 COOH), benzoic acid (C 6 H 5 COOH), o-toluic acid (o -Toluic acid, o-CH 3 C 6 H 4 COOH), m-Toluic acid (m-CH 3 C 6 H 4 COOH), p-Toluic acid (p-CH 3 C 6 H 4 COOH), o-Chlorobenzoic acid (o-ClC 6 H 4 COOH), m-Chlorobenzoic acid (m-ClC 6 H 4 COOH), p-chlorobenzoic acid ( p-Chlorobenzoic acid, p-ClC 6 H 4 COOH), o-Bromobenzoic acid, o-BrC 6 H 4 COOH, m-Bromobenzoic acid, m-BrC 6 H 4 COOH), p-Bromobenzoic acid (p-BrC 6 H 4 COOH), o-Nitrobenzoic acid (oO 2 NC 6 H 4 COOH), m-nitrobenzoic acid (m- Nitrobenzoic acid (mO 2 NC 6 H 4 COOH), p-Nitrobenzoic acid (pO 2 NC 6 H 4 COOH), Phthalic acid (oC 6 H 4 (COOH) 2 ), Isophthalic acid (Isophthalic acid) acid, mC 6 H 4 (COOH) 2 ), terephthalic acid (pC 6 H 4 (COOH) 2 ), salicylic acid (o-HOC 6 H 4 COOH), p-Hydroxybenzoic acid acid, p-HOC 6 H 4 COOH), anthranilic acid (o-H2NC 6 H 4 COOH), m-aminobenzoic acid (m-H2NC 6 H 4 COOH), p-aminobenzoic acid ( p-Aminobenzoic acid (pH 2 NC 6 H 4 COOH), o-Methoxybenzoic acid (o-CH 3 OC 6 H 4 COOH), m-Methoxybenzoic acid (m-CH 3 OC 6 H 4 COOH) and p-Methoxybenzoic acid (p-CH 3 OC 6 H 4 COOH).
b) 상기 제1금속산화물 층 상에 제2금속산화물 입자 및 분산매를 포함하는 분산액을 도포한 후 열처리하여 상기 제1금속산화물 및 제2금속산화물을 포함하는 이중구조의 전자전달층을 형성하는 단계;
c) 상기 전자전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광활성화층을 형성하는 단계;
d) 상기 광활성층 상에 정공전달층을 형성하는 단계; 및
e) 상기 정공전달층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.a) forming a first metal oxide layer on the first uneven surface of a transparent electrode having a first uneven surface;
b) forming a double-structured electron transport layer including the first metal oxide and the second metal oxide by applying a dispersion containing second metal oxide particles and a dispersion medium on the first metal oxide layer and then heat-treating the dispersion; ;
c) forming a photoactive layer including a perovskite compound on the electron transport layer;
d) forming a hole transport layer on the photoactive layer; and
Method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell comprising; e) forming an electrode on the hole transport layer.
상기 제1금속산화물 층은 제1금속산화물 전구체 용액을 이용한 분무열분해법에 의해 형성되는 것인, 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.According to claim 9,
The first metal oxide layer is a method of manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell that is formed by a spray pyrolysis method using a first metal oxide precursor solution.
상기 분산액에 포함되는 제2금속산화물 입자 : 분산매의 부피비는 1 : 10 내지 50인 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.According to claim 9,
The method of manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell in which the volume ratio of the second metal oxide particles included in the dispersion: the dispersion medium is 1: 10 to 50.
상기 b) 단계에서 이중구조의 전자전달층은 상기 제1요철면을 따라 형성된 연속상의 제1금속산화물 층 및 제1금속산화물 층 상에 위치하되, 제1요철면의 오목부에 위치하는 제2금속산화물 입자로부터 기인한 제2요철면을 포함하는 것인, 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.According to claim 9,
In the step b), the double-structured electron transport layer is positioned on the continuous first metal oxide layer formed along the first concave-convex surface and the second metal oxide layer, but positioned in the concave portion of the first concave-convex surface. A method for manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell comprising a second concavo-convex surface derived from metal oxide particles.
상기 b) 단계의 상기 분산액은 카복실기를 포함하는 유기화합물을 더 포함하는 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.According to claim 9,
The method of manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell, wherein the dispersion of step b) further comprises an organic compound containing a carboxyl group.
상기 이중구조의 전자전달층은 제1금속산화물 층의 요철면을 따라 형성된 제2금속산화물 층으로부터 기인한 제3요철면을 포함하는 것인, 유무기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.According to claim 13,
The method of manufacturing an organic-inorganic perovskite solar cell, wherein the electron transport layer of the dual structure includes a third concave-convex surface resulting from a second metal oxide layer formed along the concave-convex surface of the first metal oxide layer.
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| NATURE COMMUNICATIONS, 2018, 9, 3239 |
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| KR102657093B1 (en) * | 2023-08-02 | 2024-04-15 | 한국화학연구원 | Thin film interface control method through electron transport layer using plasma ALD |
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