KR20230111808A - 유기 단분자가 포함된 태양전지, 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판층 및 기판층 상에 형성되는 광전소자를 포함하고, 광전소자는, 제1 전극층, 정공수송층, 패시베이션층, 광활성층, 전자수송층 및 제2 전극층을 포함하고, 패시베이션층은 소수성 성질을 이용하여 정공수송층을 표면 개질하도록 구성되는, 태양전지를 개시한다. 본 발명에 따르면, 금속산화물층의 결함을 최소화시켜 광활성층의 성능이 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 유기 단분자가 포함된 태양전지, 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정공수송층 및 광활성층 간에 유기 단분자가 포함된 정공수송층 표면처리층이 형성된 태양전지, 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 유기물과 무기물의 복합된 구조를 가지는 페로브스카이트 소재를 광흡수층으로 사용한 태양전지가 연구적으로 관심을 받고 있다. 이러한 유무기 하이브리드형 페로브스카이트 소재는 기존의 광흡수 소재들에서는 발견되지 않던 독특한 광전기적 특성과 이에 기인하는 고 광전변환효율 그리고 저렴한 박막제조 공정 등으로 인해 기존 차세대 태양전지의 하계에 돌파구를 제시하고 있다.
유무기 하이브리드형 금속, 할라이드 계열의 페로브스카이트 소재는 긴 엑시톤 확산거리와 높은 전하이동도 그리고 태양광 스펙트럼의 가시광선 영역 전반에 걸친 넓은 파장대역에서의 높은 흡광계수 등의 뛰어난 광전기적 특성을 갖는다.
나아가 페로브스카이트 태양전지는, 용액 공정에 기반한 박막 형성이 용이하기 때문에 생산 공정에서 단가를 크게 낮출 수 있는 장점을 갖는다.
다층 박막 구조의 태양전지에서 나노 입자 수준의 균일한 박막을 코팅하는 기술은 태양전지의 광전변환 효율을 높일 수 있는 핵심 기술에 해당한다. 특히 박막이 표면이 균일하지 않은 기판층 상에 형성되는 경우, 불균일한 기판층 상에 매끄럽고 균일한 박막을 형성하는 것이 연구의 과제로 제시되고 있다.
태양전지의 정공수송층(Hole transport layer, HTL)을 형성하기 위해서는 용액 공정을 통한 나노입자코팅법 또는 증착 공정을 통한 박막 형성이 가능하다. 이 때 정공 수송층 및 광활성층, 예를 들어 페로브스카이트 층을 적층함에 있어서 전하 전달에 방해가 되지 않으며 특성을 저하 시키지 않아야 한다. 나노 입자 형성 또는 증착 공정을 이용한 HTL 형성 시 다양한 인자, 예를 들어 불균일한 박막, 핀홀 발생, 열, 압력 및 외부 손상에 의해 소자 성능을 저해하는 결함이 형성될 수 있으며, 결함이 광활성층인 페로브스카이트(Perovskite)층과 직접적인 접촉 시 태양전지 디바이스에서 불필요한 결함이 추가적으로 형성될 수 있다.
형성된 결함들은 전하 전달 특성에 제약을 줄 수 있으며 이를 통해 소자 성능 저하가 야기될 수 있다. 따라서 이를 최소화 하는 태양전지를 제작하기 위해 HTL과 페로브스카이트층의 계면에 추가적인 층(layer)을 도입하는 계면 특성 관련 연구가 요구되고 있다.
종래 기술의 문제점으로 증착법을 이용한 HTL 형성은 고온 및 고진공과 같이 가옥한(harsh) 공정 조건이 요구되므로 정공수송층인 산화물의 표면에 공정 조건에 의한 결함이 유도될 수 있다.
용액 공정을 통한 코팅법은 코팅 시 불균일한 박막 형성을 유도할 수 있으며 추후 열처리 공정 시 고온의 열처리 온도조건에 따라 하부 층의 열적 손상 및 코팅 제약이 따를 수 있다.
본 발명과 관련된 기술로서, 대한민국 등록 특허 공보에 개시된, 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법은, 유기 단분자층을 포함하는 태양전지를 개시하나, 유기 단분자층은 친수성기 및 소수성기를 이용하여 수분 안정성에 기여하는 기능을 갖고, 유기 단분자층이 알킬아민을 포함하는 점에서 역구조의 태양전지 구성, 정공수송층의 결함 억제, 및 광활성층의 결정 품질 향상과 관련된 본 발명의 구성 및 효과와 구별된다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 정공수송층과 광활성층 사이에 형성된 패시베이션층을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 정공수송층과 광활성층 사이의 계면 결함을 최소화할 수 있는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 정공수송층의 계면 결함에 영향을 받지않고 큰 결정의 광활성층 박막 형성이 가능한 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지는, 기판층 및 기판층 상에 형성되는 광전소자를 포함하고, 광전소자는, 제1 전극층, 정공수송층(hole transport layer, HTL), 패시베이션층(passivation layer), 광활성층, 전자수송층(electron transport layer, ETL) 및 제2 전극층을 포함하고, 패시베이션층은 소수성 성질을 이용하여 상기 정공수송층을 표면 개질하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층은, 알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층은, 테트라메틸암모늄 하이드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드(tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF)를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층은, 두께가 1nm 내지 5nm 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 광전소자는, 기판층 상에 순차적으로 형성된 제1 전극층, 정공수송층, 패시베이션층, 광활성층, 전자수송층 및 제2 전극층을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 광활성층은, 페로브스카이트 화합물을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탠덤 태양전지는, 제1 광전소자를 포함하는 기판층 및 기판층 상에 형성되는 제2 광전소자를 포함하고, 제2 광전소자는 제1 전극층, 정공수송층(hole transport layer, HTL), 패시베이션층(passivation layer), 광활성층, 전자수송층(electron transport layer, ETL) 및 제2 전극층을 포함하고, 광활성층은 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 패시베이션층은 소수성 성질을 이용하여 상기 정공수송층을 표면 개질하도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 광전소자는, 실리콘 화합물 또는 페로브스카이트 화합물을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조방법은, 기판층 상에 복수의 층을 포함하는 광전소자가 형성되는 단계를 포함하되, 광전소자가 형성되는 단계는, 기판층 상에 제1 전극층, 정공수송층, 유기 단분자를 이용한 패시베이션층, 광활성층, 전자수송층 및 제2 전극층이 형성되는 단계를 포함하고, 패시베이션층이 형성되는 단계는, 소수성 성질을 이용하여 상기 정공수송층을 표면 개질하는 패시베이션층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층이 형성되는 단계는, 알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층이 형성되는 단계는, 테트라메틸암모늄 하이드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드(tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF)를 포함하는 층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층이 형성되는 단계는, 알킬암모늄화합물을 포함하는 두께가 1nm 내지 5nm 이내의 패시베이션층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패시베이션층이 형성되는 단계는, 디스펜싱 처리된 상기 정공수송층의 표면에 유기 단분자가 스핀 코팅되는 단계; 및 코팅에 사용된 용매 제거를 위해 상기 패시베이션층이 건조되는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 정공수송층과 광활성층 사이의 계면 결함이 최소화될 수 있다.
또한, 정공수송층의 계면 결함에 영향을 받지않고 큰 결정의 광활성층 박막 형성이 가능하다.
또한, 금속산화물층의 결함을 최소화시켜 광활성층의 성능이 향상될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 단면의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 의 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광발광을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 효율을 나타내는 표이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 단면의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 의 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광발광을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 효율을 나타내는 표이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 단면의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지(100)는 기판층(100) 상에 형성되는 광전소자를 포함하도록 형성될 수 있다. 광전소자는, 제1 전극층(120), 정공수송층(hole transport layer, HTL)(130), 패시베이션층(135), 광활성층(140), 전자수송층(electron transport layer, ETL)(150) 및 제2 전극층(160)을 포함하도록 형성될 수 있다.
기판층(110) 및 기판층(110) 상에 형성되는 광전소자를 포함하고, 광전소자는, 제1 전극층(120), 정공수송층(HTL)(130), 광활성층(140), 전자수송층(ETL)(150) 및 제2 전극층(160)을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 전자수송층(150)은 암모늄 염을 이용하여 개질 처리된 금속산화물층을 포함하도록 구성될 수 있다.
광전소자는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 페로브스카이트 광전소자일 수 있다.
광전소자는 역구조 페로브스카이트 광전소자일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지(100)는 기판층(110), 기판층(110) 상에 형성된 제1 전극층(120), 제1 전극층(120) 상에 형성된 정공수송층(130), 정공수송층(130) 상에 형성된 패시베이션층(135), 패시베이션층(135) 상에 형성된 광활성층(140), 광활성층(140) 상에 형성된 전자수송층(150) 및 전자수송층(150) 상에 형성된 제2 전극층(160)을 포함하도록 구성될 수 있다.
광전소자는 정구조 페로브스카이트 광전소자일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지(100)는 기판층(110), 기판층(110) 상에 형성된 제2 전극층(160), 제2 전극층(160) 상에 형성된 전자수송층(150), 전자수송층(150) 상에 형성된 광활성층(140), 광활성층(140) 상에 형성된 패시베이션층(135), 패시베이션층(135) 상에 형성된 정공수송층(130) 및 정공수송층(130) 상에 형성된 제1 전극층(120)을 포함하도록 구성될 수 있다.
한편, 위와 같은 기판층(110), 정공수송층(130), 패시베이션층(135), 광활성층(140) 및 전자수송층(150) 외에도 다양한 층 구조 및 물질이 태양전지(100)에 적용될 수 있다.
기판층(110)은 실리콘 태양전지, 또는 실리콘 기판층을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉 기판층(110)이 실리콘 기판층이거나, 기판층(110) 하부에 실리콘 광전소자 또는 페로브스카이트 광전소자가 포함될 수 있다. 기판층(110) 하부에 제1 광전소자로서 실리콘 광전소자가 포함된 태양전지는 실리콘/페로브스카이트 탠덤 태양전지에 해당한다. 기판층(110) 하부에 제1 광전소자로서 페로브스카이트 광전소자가 포함된 태양전지는 페로브스카이트/페로브스카이트 탠덤 태양전지에 해당한다.
예를 들어 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지(100)는 기판층(110), 기판층(110) 상에 형성된 제1 전극층(120), 제1 전극층(120) 상에 형성된 제1 광활성층(140a), 제1 광활성층(140a) 상에 형성된 재결합층(141), 재결합층(141) 상에 형성된 정공수송층(130), 정공수송층(130) 상에 형성된 패시베이션층(135), 패시베이션층(135) 상에 형성된 제2 광활성층(140b), 제2 광활성층(140b) 상에 형성된 전자수송층(150), 전자수송층(150) 상에 형성된 전도성 장벽층(151) 및 전도성 장벽층(151) 상에 형성된 제2 전극층(160)을 포함하는 이중접합 형태로 구성될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 기판층(110)은 투명 기판층을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉 태양전지(100)는 기판층(110) 하부에 태양전지를 포함하지 않는 탠덤 구조가 아닌 일반 태양전지에 해당할 수 있다.
기판층(110)은, 광을 통과시키는 투명한 물질을 포함할 수 있다.
기판층(110)은 원하는 파장의 광을 선별적으로 통과시키는 물질을 포함할 수 있다. 기판층(110)은, 예를 들어 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide)와 같은 TCO(Transparent Conductive Oxide), 글래스, 석영, 또는 폴리머를 포함할 수 있다.
여기서, 폴리머는 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
기판층(110)은, 예를 들어 100 μm 내지 150 μm 범위의 두께를 가질 수 있고, 예를 들면 125 μm의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 기판층(110)의 재질 및 두께는 위의 기재된 내용에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 따라 적절히 선택될 수 있다.
제1 전극층(120)은, 기판층(110), 예를 들어 실리콘 기판층(110) 또는 투명 기판층(110) 상에 형성될 수 있다. 실리콘 기판층(110)은 바닥-실리콘 셀(bottom-Si cell)의 일부를 구성할 수 있다.
제1 전극층(120)은 투광성을 갖는 도전성 소재로 형성될 수 있다. 투광성을 갖는 도전성 소재는, 예컨대 투명 전도성 산화물, 탄소질 전도성 소재 및 금속성 소재 등을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물로는, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide), ICO(Indium Cerium Oxide), IWO(Indium Tungsten Oxide), ZITO(Zinc Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), GITO(Gallium Indium Tin Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), ZnO 등이 사용될 수 있다. 탄소질 전도성 소재로는, 예컨대 그래핀 또는 카본나노튜브 등이 사용될 수 있으며, 금속성 소재로는, 예컨대 금속(Ag) 나노 와이어, Au/Ag/Cu/Mg/Mo/Ti와 같은 다층 구조의 금속 박막이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 투명이라는 용어는 빛을 일정 정도 이상 투과할 수 있는 것을 말하며, 반드시 완전한 투명을 의미하는 것으로 해석되지 않는다. 이상 설명한 물질들은 반드시 위에 설명한 실시 예들에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
제1 전극층(120)은 기판층(110) 상에 적층되어 형성될 수도 있고, 기판층(110)과 일체로써 형성될 수도 있다.
제2 전극층(160)은 전자수송층(150) 상에 형성될 수 있다.
제1 전극층(120) 및 제2 전극층(160)은 서로 독립적으로 ITO(Indium Tin Oxide), ICO(Indium Cerium Oxide), IWO(Indium Tungsten Oxide), ZITO(Zinc Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), GITO(Gallium Indium Tin Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide) 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.
제1 전극층(120) 상에 정공수송층(130)이 적층될 수 있다. 정공수송층(130)은 광활성층(140)에서 생성되는 정공(hole)을 제1 전극층(120)으로 전달하는 역할을 한다.
정공수송층(130)은, 표면 개질된 금속산화물이 균일하게 박막으로 형성된 금속산화물층을 포함할 수 있고, 또는 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 바나듐 옥사이드(V2O5), 니켈 옥사이드(NiOx) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 금속 산화물 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
정공수송층(130)은 단분자 정공수송물질 및 고분자 정공수송물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않고 당해 업계에서 사용되는 물질이면 한정되지 않고 사용할 수 있다.
예를 들면, 단분자 정공수송물질로서 spiro-MeOTAD [2,2',7,7'-tetrakis(N,N-p-dimethoxy-phenylamino)-9,9'-spirobifluorene]를 사용할 수 있고, 상기 고분자 정공수송물질로서 P3HT[poly(3-hexylthiophene)], PTAA(polytriarylamine), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) 또는 polystyrene sulfonate(PEDOT:PSS)를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
정공수송층(130)에는 도핑 물질이 더 포함될 수 있으며, 도핑 물질로는 Li 계열 도펀트, Co 계열 도펀트, Cu 계열 도펀트, Cs 계열 도펀트 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 도펀트를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
정공수송층(130)은 제1 전극층(120) 상에 정공수송층용 전구체 용액을 도포하고, 건조하여 형성될 수 있으며, 전구체 용액을 도포하기 전 제1 전극층(120)에 UV-오존 처리를 통해 제1 전극층(120)의 일함수를 낮추고, 표면 불순물 제거하며 친수성 처리를 할 수 있다. 전구체 용액의 도포는 스핀 코팅 또는 블레이드 코팅과 같은 방법을 사용 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 형성된 정공수송층(130)의 두께는 10 내지 500 nm일 수 있다.
특히 본 발명의 일 실시 예로서 정공수송층(130)은, 박막의 니켈 옥사이드를 포함하도록 구성될 수 있다.
패시베이션층(135)은 소수성 성질의 물질을 포함하도록 구성될 수 있다. 친수성 작용기를 갖는 정공수송층(130) 표면을 소수성으로 표면 개질할 수 있는 패시베이션층(135)을 이루는 물질은 광활성층(140)에 사용되는 화합물 코팅 시에 균일한 박막 형성을 도울 수 있다. 패시베이션층(135)에 대해서는 광활성층(140)에 이어 상세히 설명하기로 한다.
광활성층(140)은 바람직하게는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 페로브스카이트층일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지(100)에서 태양광을 흡수하여 광전자-광정공 쌍을 생성하는 광활성 물질로 페로브스카이트 화합물을 채택할 수 있는데, 페로브스카이트는 직접형 밴드갭(direct band gap)을 가지면서 광흡수 계수가 550nm에서 1.5×104cm-1 정도로 높고, 전하 이동 특성이 우수하며 결함에 대한 내성이 뛰어나다는 장점이 있다.
또한, 페로브스카이트 화합물은 용액의 도포 및 건조라는 극히 간단하고 용이하며 저가의 단순한 공정을 통해 광활성층을 이루는 광흡수체를 형성할 수 있는 장점이 있고, 도포된 용액의 건조에 의해 자발적으로 결정화가 이루어져 조대(粗大) 결정립의 광흡수체 형성이 가능하며, 특히 전자와 정공 모두에 대한 전도도가 우수하다.
이러한 페로브스카이트 화합물은 하기의 화학식 1의 구조로 표시될 수 있다.
(여기서, A는 1가의 유기 암모늄 양이온 또는 금속 양이온, B는 2가의 금속 양이온, X는 할로겐 음이온을 의미한다)
페로브스카이트 화합물이 포함된 페로브스카이트층은 CH3NH3PbI3, CH3NH3PbIxCl3-x, MAPbI3, CH3NH3PbIxBr3-x, CH3NH3PbClxBr3-x, HC(NH2)2PbI3, HC(NH2)2PbIxCl3-x, HC(NH2)2PbIxBr3-x, HC(NH2)2PbClxBr3-x, (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbI3, (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbIxCl3-x, (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbIxBr3-x 및 (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하도록 구성될 수 있다(0≤x, y≤1).
또한, ABX3의 A에 Cs가 일부 도핑된 화합물도 사용될 수 있다.
패시베이션층(135) 형성에 사용되는 알킬암모늄화합물은 친수성 작용기를 갖는 정공수송층(130)의 표면을 소수성으로 표면 개질함으로써 표면 개질된 정공수송층(130) 상에 형성되는 광활성층(140)에 해당하는 페로브스카이트 전구체가 균일하게 코팅딩되어 균일한 박막 형성에 도움을 줄 수 있고, 더 나아가 페로브스카이트 결정 자체의 품질이 향상될 수 있다.
패시베이션층(135)은, 알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하도록 구성될 수 있다. 알킬암모늄화합물의 구조는 탄소수 3의 메틸기를 포함하는 물질로서 암모늄기의 양전하와 카운터 이온의 음전하가 결합된 구조이다.
알킬암모늄화합물은 TMAX로 통칭된다. 여기서 X는 H, Br, Cl 등을 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 패시베이션층(135)은, 테트라메틸암모늄 하이드록시드 (tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드 (tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드 (tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF)를 포함하도록 구성될 수 있다.
패시베이션층(135)은, 두께가 1nm 내지 5nm 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
표면처리층에 의해 페로브스카이트층(140)/정공수송층(130) 사이의 계면에서의 비발광 재결합이 감소되어 소자의 개방전압이 증가할 수 있고, 따라서 정공수송층(130)의 정공수집 능력이 향상될 수 있다.
페로브스카이트 박막 결정의 경계면 결함은 소자의 안정성 및 효율을 떨어뜨리는 원인 중 하나이다. 경계면 결함에 기인하여 외부 자극에 의해 분해 현상이 가속화될 수 있다. 따라서 결정 알갱이 하나하나의 크기를 키워 경계면의 결함을 줄이는 방향으로 진행되어야 한다. 본 발명에서는 인터레이어를 도입함으로써 결정 하나하나의 크기를 키움으로써 페로브스카이트에서 생길 수 있는 경계면 결함을 감소시킬 수 있다.
또한, 광활성층(140)의 결정 자체가 천천히 자라게 함으로써 결정의 사이즈가 커지고, 페로브스카이트 결정 내부의 원자들이 고르게 배열되면서 페로브스카이트 결정 자체의 품질이 향상될 수 있다.
태양전지(100)는, 광활성층(140)에 해당하는 제1 페로브스카이트층 및 제1 페로브스카이트층 상에 적층된 제2 페로브스카이트층을 포함하는 페로브스카이트-페로브스카이트 탠덤 구조인 태양전지일 수 있다.
이때, 제1 페로브스카이트층과 제2 페로브스카이트층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 이와 같이 다양한 에너지 밴드갭을 갖는 재료들을 이용함으로써 넓은 스펙트럼 영역의 광에너지를 효과적으로 이용할 수 있다.
일 예로, 탠덤 구조의 태양전지에서는 상대적으로 큰 밴드갭을 가지는 흡수층을 포함하는 단일접합 태양전지가 수광면에 위치하고 상대적으로 밴드갭이 작은 흡수층을 포함하는 단일접합 태양전지가 수광면의 반대면에 위치할 수 있다. 이에 따라 탠덤 구조의 태양전지는 전면에서 단파장 영역의 광을 흡수하고 후면에서 장파장 영역의 광을 흡수함으로써 문턱 파장(threshold wavelength)을 장파장 쪽으로 이동시킬 수 있다. 결과적으로 탠덤 구조의 태양전지는 전체 흡수파장 영역을 넓게 이용할 수 있는 이점이 있다.
여기서, 실리콘 태양전지는 일반적인 공지의 실리콘 태양전지일 수 있고, 그 구조나 형태는 제한되지 않으며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것이라면 자유롭게 적용 가능하다.
전자수송층(150)은 광활성층(140) 상에 위치하고, 광활성층(140)에서 생성된 전자가 제2 전극층(160)으로 용이하게 전달되도록 하는 기능을 할 수 있다.
전자수송층(150)은, 표면 개질된 금속산화물이 균일하게 박막으로 형성된 금속산화물층을 포함할 수 있다. 예컨대 Ti 산화물, Zn 산화물, In 산화물, Sn 산화물, W 산화물, Nb 산화물, Mo 산화물, Mg 산화물, Zr 산화물, Sr 산화물, Yr 산화물, La 산화물, V 산화물, Al 산화물, Y 산화물, Sc 산화물, Sm 산화물, Ga 산화물, SrTi 산화물 등이 사용될 수 있다.
특히 전자수송층(150)을 구성하는 금속산화물층은 SnO2, ZnO, TiO2, CeO2, ZrO2, WO3, Zn2SnO4, BaSnO3 및 SrTiO3 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 전자수송층(150)은 컴팩트한 구조의 TiO2, SnO2, WO3 또는 TiSrO3 등을 포함할 수도 있다. 이러한 전자수송층(150)은 필요에 따라 n형 또는 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다.
정공수송층(130)/광활성층(140)/전자수송층(150)은 전술한 층간 구조 및/또는 물질 이외에도 태양전지(100)를 구성하는 다양한 층 구조 및 물질이 적용될 수 있고, 정공수송층(130)과 전자수송층(150)은 서로 위치가 바뀌어 형성될 수도 있다.
제2 전극층(160)은 투광성을 갖는 도전성 소재로 형성될 수 있다. 투광성을 갖는 도전성 소재는, 예컨대 투명 전도성 산화물, 탄소질 전도성 소재 및 금속성 소재 등을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물로는, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide), ICO(Indium Cerium Oxide), IWO(Indium Tungsten Oxide), ZITO(Zinc Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), GITO(Gallium Indium Tin Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), ZnO 등이 사용될 수 있다. 탄소질 전도성 소재로는, 예컨대 그래핀 또는 카본나노튜브 등이 사용될 수 있으며, 금속성 소재로는, 예컨대 금속(Ag) 나노 와이어, Au/Ag/Cu/Mg/Mo/Ti와 같은 다층 구조의 금속 박막이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 투명이라는 용어는 빛을 일정 정도 이상 투과할 수 있는 것을 말하며, 반드시 완전한 투명을 의미하는 것으로 해석되지 않는다. 이상 설명한 물질들은 반드시 위에 설명한 실시 예들에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
한편, 도시되지는 않았으나, 제2 전극층(160) 상에는 제2 전극층(160)의 저항을 낮추고 전하의 전달을 더욱 용이하게 하기 위하여 버스전극(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 상기 버스 전극은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및/또는 이들의 화합물 등으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조방법(S100)은, 기판층(110) 상에 제1 전극층(120)이 형성되는 단계(S110), 제1 전극층(120) 상에 정공수송층(130)이 형성되는 단계(S120), 정공수송층(130) 상에 패시베이션층(135)이 형성되는 단계(S130), 패시베이션층(135) 상에 광활성층(140)이 형성되는 단계(S140), 광활성층(140) 상에 전자수송층(150) 및 제2 전극층(160)이 형성되는 단계(S150)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이하 패시베이션층(135)이 형성되는 단계(S130)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
패시베이션층이 형성되는 단계(S130)는, 디스펜싱 처리된 정공수송층(130)의 표면에 유기 단분자가 스핀 코팅되는 단계(S131) 및 코팅에 사용된 용매 제거를 위해 패시베이션층(135)이 건조되는 단계(S132)를 포함하도록 구성될 수 있다.
S131 단계에서 유기 단분자로서 소수성 성질을 갖는 물질이 채택될 수 있다. 소수성 성질의 유기 단분자를 이용하여 친수성 성질의 정공수송층(130)의 표면을 소수성으로 개질 처리됨으로써 정공수송층(130)/페로브스카이트층(140) 사이의 결함이 최소화될 수 있다.
패시베이션층이 형성에 필요한 물질로서 알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질이 채택될 수 있다. 구체적으로 알킬암모늄화합물은 테트라메틸암모늄 하이드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드(tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF) 중에서 채택될 수 있다.
패시베이션층(135)의 재료로 도입된 알킬암모늄화합물(TMAX)은, 알킬체인을 포함하고, 알킬체인이 길어지거나 패시베이션층(135)이 지나치게 두껍게 도입되는 경우, 전하의 수송이 방해될 수 있으므로, 스핀 코팅에 의한 알킬암모늄화합물의 유기 단분자층의 두께는 1nm 내지 5nm 이내로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3 내지 도 6은 광활성층의 전자현미경 촬영 이미지의 비교 예를 묘사한다.
ITO의 제1 전극층(120), NiOx의 정공수송층(130), 페로브스카이트(perovskite)이 광활성층(130)을 공통으로 하면서, 도 3은 종래 기술에 따른 페로브스카이트 박막, 도 4는 NiOx에 TMAH 처리된 페로브스카이트 박막, 도 5는 NiOx에 TMABr 처리된 페로브스카이트 박막, 그리고 도 6은 NiOx에 TMACl 처리된 페로브스카이트 박막의 전자현미경 촬영 이미지이다.
정공수송층(130)으로 NiOx만 코팅된 경우보다 패시베이션층(135)이 5nm 이하로 얇게 도입된 경우, 페로브스카이트의 결정(grain)의 사이즈가 전반적으로 290 내지 360nm까지 성장하는 것이 실험에 의해 확인되었다. 페로브스카이트 결정 성장 시에 TMAX 단분자 층이 핵화(nucleation)의 기점 역할을 하므로 결정 성장이 촉진되고, 큰 결정을 갖는 고품질의 박막이 형성되는 것으로 보인다.
본 발명에서 패시베이션층(135)으로 도입된 TMAX는 알킬체인을 포함하므로, 알킬체인이 길어지거나 패시베이션층(135)이 지나치게 두껍게 도입되면, 전하의 수송이 방해되므로 패시베이션층(35)의 두께는 1~5nm 이하로 한정되는 것이 바람직하다.
표면 전하를 갖는 TMAX의 패시베이션층(135)의 입자들이 NiOx의 정공수송층(130), 특히 결함(vacancy)이 있는 자리에 결합될 것으로 예상된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 광발광을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 NiOx의 정공수송층(130) 상에 TMAX를 도입하여 페로브스카이트층(135)을 형성한 후에 광발광(photoluminescence)을 측정했을 때 종래의 기술과 비교하여 발광 세기가 강해지 것이 실험에 의해 확인되었다. 이러한 발광 세기의 상승은 페로브스카이트 박막 자체가 보다 고품질로 형성되었을뿐만 아니라 NiOx와 페로브스카이트 사이의 유기 단분자층이 두 층의 직접 접촉을 막고 NiOx 층의 결함 자리를 억제 및 제거함에 따른 결과에 해당한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 효율을 나타내는 표이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지의 효율이 묘사되어 있다. R은 종래 기술에 따른 태양전지, TMAH(Tetramethylammonium hydoxide)는 정공수송층(HTL)에 TMAH를 적용한 태양전지, TMABr(Tetramethylammonium bromide)는 정공수송층(HTL)에 TMABr를 적용한 태양전지, TMACl(Tetramethylammonium chloride)는 정공수송층(HTL)에 TMACl를 적용한 태양전지를 뜻한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 단일 소자의 광전 변환 특성 분석 결과 모든 파라미터(Voc, Jsc, FF)의 개선에 따라 효율(eff.)이 소폭 증가가 확인될 수 있다. Voc는 개방 회로 전압(Open circuit voltage)으로 셀(태양전지)에 연결된 회로가 개방된, 무한대의 임피던스 상태에서 셀이 빛을 받았을 때, 셀의 양단에 형성되는 전위차이다. Jsc는 단락 회로 전류 밀도(Short-circuit current density)이다, FF는 필 펙터(Fill factor)로서, 개방전압(Voc)과 단락전류(Isc)의 곱에 대한 최대전력점(Wmax)에서의 최대출력동작전류(Imp)와 최대출력동작전압(Vmp)의 곱의 비를 의미한다.
무기물 기반의 정공수송층(HTL)의 결함으로 인하 소자 특성 저하를 최소화하기 위해 중간층(interlayer)으로서 유기 단분자를 얇게 코팅한 결과 NiOx 및 페로브스카이트 박막 간의 계면 결함을 최소화하고 NiOx 층 자체의 결함을 억제시키며 페로브스카이트 박막 자체의 품질을 향상 시켜 종합적으로 태양전지의 성능이 향상되었음이 확인될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 정공수송층과 광활성층 사이의 계면 결함이 최소화될 수 있다.
또한, 정공수송층의 계면 결함에 영향을 받지않고 큰 결정의 광활성층 박막 형성이 가능하다.
또한, 금속산화물층의 결함을 최소화시켜 광활성층의 성능이 향상될 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 태양전지
110: 기판층
120: 제1 전극층
130: 정공수송층
135: 패시베이션층
140: 광활성층
150: 전자수송층
160: 제2 전극층
110: 기판층
120: 제1 전극층
130: 정공수송층
135: 패시베이션층
140: 광활성층
150: 전자수송층
160: 제2 전극층
Claims (15)
- 기판층; 및
상기 기판층 상에 형성되는 광전소자를 포함하고,
상기 광전소자는,
제1 전극층, 정공수송층(hole transport layer, HTL), 패시베이션층(passivation layer), 광활성층, 전자수송층(electron transport layer, ETL) 및 제2 전극층을 포함하고,
상기 패시베이션층은 소수성 성질을 이용하여 상기 정공수송층을 표면 개질하도록 구성되는,
태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 패시베이션층은,
알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하도록 구성되는,
태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 패시베이션층은,
테트라메틸암모늄 하이드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드(tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF)를 포함하도록 구성되는,
태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 패시베이션층은,
두께가 1nm 내지 5nm 이내로 형성되는 것을 특징으로 하는,
태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 광전소자는,
상기 기판층 상에 순차적으로 형성된 제1 전극층, 정공수송층, 패시베이션층, 광활성층, 전자수송층 및 제2 전극층을 포함하도록 구성되는,
태양전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 광활성층은,
페로브스카이트 화합물을 포함하도록 구성되는,
태양전지. - 제1 광전소자를 포함하는 기판층; 및
상기 기판층 상에 형성되는 제2 광전소자를 포함하고,
상기 제2 광전소자는 제1 전극층, 정공수송층(hole transport layer, HTL), 패시베이션층(passivation layer), 광활성층, 전자수송층(electron transport layer, ETL) 및 제2 전극층을 포함하고,
상기 광활성층은 페로브스카이트 화합물을 포함하고,
상기 패시베이션층은 소수성 성질을 이용하여 상기 정공수송층을 표면 개질하도록 구성되는,
탠덤 태양전지. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 광전소자는,
실리콘 화합물 또는 페로브스카이트 화합물을 포함하도록 구성되는,
탠덤 태양전지. - 청구항 7에 있어서,
상기 패시베이션층은,
알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하도록 구성되는,
탠덤 태양전지. - 청구항 7에 있어서,
상기 패시베이션층은,
테트라메틸암모늄 하이드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드(tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF)를 포함하도록 구성되는,
탠덤 태양전지. - 기판층 상에 복수의 층을 포함하는 광전소자가 형성되는 단계를 포함하되,
상기 광전소자가 형성되는 단계는,
상기 기판층 상에 제1 전극층, 정공수송층, 유기 단분자를 이용한 패시베이션층, 광활성층, 전자수송층 및 제2 전극층이 형성되는 단계를 포함하고,
상기 패시베이션층이 형성되는 단계는,
소수성 성질을 이용하여 상기 정공수송층을 표면 개질하는 패시베이션층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성되는,
태양전지 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 패시베이션층이 형성되는 단계는,
알킬암모늄화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성되는,
태양전지 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 패시베이션층이 형성되는 단계는,
테트라메틸암모늄 하이드록시드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸암모늄 브로마이드(tetramethylammonium bromide, TMABr), 테트라메틸암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride, TMACl) 또는 테트라메틸암모늄 플루오라이드(tetramethylammonium fluoride, TMAF)를 포함하는 층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성되는,
태양전지 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 패시베이션층이 형성되는 단계는,
알킬암모늄화합물을 포함하는 두께가 1nm 내지 5nm 이내의 패시베이션층이 형성되는 단계를 포함하도록 구성되는,
태양전지 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 패시베이션층이 형성되는 단계는,
디스펜싱 처리된 상기 정공수송층의 표면에 유기 단분자가 스핀 코팅되는 단계; 및
상기 코팅에 사용된 용매 제거를 위해 상기 패시베이션층이 건조되는 단계를 포함하도록 구성되는,
태양전지 제조방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220007718A KR20230111808A (ko) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 유기 단분자가 포함된 태양전지, 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220007718A KR20230111808A (ko) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 유기 단분자가 포함된 태양전지, 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법 |
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| KR20230111808A true KR20230111808A (ko) | 2023-07-26 |
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| KR1020220007718A KR20230111808A (ko) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 유기 단분자가 포함된 태양전지, 탠덤 태양전지 및 이의 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102261523B1 (ko) | 2020-04-16 | 2021-06-07 | 성균관대학교산학협력단 | 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법 |
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2022
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|---|---|---|---|---|
| KR102261523B1 (ko) | 2020-04-16 | 2021-06-07 | 성균관대학교산학협력단 | 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법 |
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