KR20240096901A - 페로브스카이트 박막의 제조 방법, 및 그와 관련된 페로브스카이트 박막 및 태양전지 - Google Patents

페로브스카이트 박막의 제조 방법, 및 그와 관련된 페로브스카이트 박막 및 태양전지 Download PDF

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수어지엔 수
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꾸어동 츠언
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Abstract

본 출원은 페로브스카이트 박막 제조 방법과 관련 페로브스카이트 박막, 태양전지 및 태양전지 소자를 제공한다. 상기 제조 방법은, (1) 납, 할로겐 및 하나 이상의 알칼리 금속 원소를 포함하는 타겟 물질을 공급하는 단계; (2) 단계 (1)의 상기 타겟 물질을 사용하여 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스를 사용하여, 박막을 얻는 단계; (3) 단계 (2)에서 얻은 박막에 대해 화학조 처리를 수행하고, 상기 화학조는 AX 용액을 사용하되, A는 포름아미딘 및 메틸아민 중 하나 이상으로부터 선택되고, X는 할로겐인 단계; 및 (4) 금속 주석을 사용하여 단계 (3)에서 얻은 박막에 대해 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스와 할로겐 가스의 혼합물을 사용하여, 페로브스카이트 박막을 얻는 단계; 를 포함한다. 상기 방법은 막 형성 품질이 우수하고, 공정 제어성이 양호하다.

Description

페로브스카이트 박막의 제조 방법, 및 그와 관련된 페로브스카이트 박막 및 태양전지
본 출원은 태양전지 기술분야에 관한 것으로, 특히 페로브스카이트 박막의 제조 방법, 및 그와 관련된 페로브스카이트 박막, 태양전지 및 태양전지 소자에 관한 것이다.
페로브스카이트 박막 태양전지는 낮은 전자-정공쌍 재결합률과 비교적 넓은 범위의 강한 광흡수 등의 장점을 갖고 있기 때문에, 점차 차세대 태양전지 연구의 초점이 되고 있다. 현재 페로브스카이트 박막 제조 방법으로는 주로 용액 화학법, 스핀 코팅법 및 기상 증착법을 포함한다. 그 중, 용액 화학법은 제조 비용이 저렴하고 공정이 비교적 간단하여, 실험실에서 고품질 박막층을 제조하는 주요한 방법이지만, 이러한 방법은 공정 안정성과 반복성이 좋지 않아 대규모 생산에 불리하다. 코팅법은 넓은 면적의 페로브스카이트 박막을 제조하는 주요한 방법이지만, 단일 막 형성으로 용액 재료의 영향을 크게 받으며, 또한 유연한 제어가 불가능하고 막 코팅 균일성도 보장하기 어렵다. 선행기술의 기상증착법은 설비에 대한 요구가 비교적 높고 전구체의 상대적 비율을 제어하기 쉽지 않아, 고품질 박막층의 제조 난이도가 크게 증가함과 동시에 원재료 낭비가 심각하다. 따라서, 막 형성 품질이 우수함과 동시에, 공정 제어성이 양호한 새로운 페로브스카이트 박막 제조 방법을 제공하는 것은 매우 의미 있다.
본 출원은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 페로브스카이트 박막 제조 방법을 제공하는 데 있으며, 상기 방법으로 얻어진 페로브스카이트 박막은 막 형성이 균일하고, 상기 방법의 다양한 공정 파라미터는 유연하게 제어되며, 제조 파라미터를 조정함으로써 페로브스카이트 박막이 다양한 태양전지 시스템에 적응할 수 있도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 출원은 페로브스카이트 박막 제조 방법과 관련 페로브스카이트 박막, 태양전지 및 태양전지 소자를 제공한다.
본 출원의 제1 양태는 페로브스카이트 박막 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은,
(1) 납, 할로겐 및 하나 이상의 알칼리 금속 원소를 포함하는 타겟 물질을 공급하는 단계;
(2) 단계 (1)의 상기 타겟 물질을 사용하여 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스를 사용하여, 박막을 얻는 단계;
(3) 단계 (2)에서 얻은 박막에 대해 화학조 처리를 수행하고, 상기 화학조는 AX 용액을 사용하되, A는 포름아미딘 및 메틸아민 중 하나 이상으로부터 선택되고, X는 할로겐인 단계; 및
(4) 금속 주석을 사용하여 단계 (3)에서 얻은 박막에 대해 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스와 할로겐 가스의 혼합물을 사용하여, 페로브스카이트 박막을 얻는 단계;
를 포함한다.
본 출원에 따른 방법은 비교적 넓은 범위 내에서 각 파라미터를 조정하며, 선행기술에 비해 공정 안정성과 제어성이 크게 향상된다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 타겟 물질의 각 원소의 총 몰수를 기준으로, 단계 (1)의 상기 타겟 물질에는 10-40%의 알칼리 금속, 10-40%의 납 및 50-90%의 할로겐이 포함되어 있고 합계는 100%이다. 각 원소의 몰 함량이 상기 범위 내에 있을 때, 해당 태양전지의 변환 효율이 비교적 높다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (1)의 상기 할로겐은 염소, 브롬 또는 요오드 중 하나 이상이고, 상기 알칼리 금속은 칼륨, 루비듐 또는 세슘 중 하나 이상이다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (3)의 상기 AX 용액의 농도는 10-100 mg/ml이고, 바람직하게는 20-70 mg/ml이다. 이를 통해, 페로브스카이트 박막의 막 형성 균일성을 더욱 향상시켜, 해당 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (3)의 상기 화학조 처리 온도는 40-120℃이고, 바람직하게는 50-80℃이다. 이를 통해, 생성된 페로브스카이트 박막의 특성을 더욱 개선하여, 해당 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)의 희가스, 바람직하게 아르곤 가스와 할로겐 가스의 부피비는 10: 1 내지 5: 1이다. 희가스와 할로겐 가스의 혼합물을 공정 가스로 사용하면, 생성된 페로브스카이트 박막의 특성을 더욱 개선하여, 해당 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)의 상기 할로겐 가스는 요오드 증기, 브롬 증기 및 염소 증기 중 하나 이상을 포함한다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)는 50-250℃, 바람직하게는 100-200℃의 온도에서 수행된다.
본 출원의 제2 양태는 본 출원의 제1 양태에 따른 방법으로 제조될 수 있는 페로브스카이트 박막을 제공한다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 페로브스카이트 박막의 두께는 200-500 nm이고, 바람직하게 400-500 nm이며, 더 바람직하게는 450-470 nm이다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 페로브스카이트 박막의 페로브스카이트 층 밴드갭은 1.2-1.6 eV이고, 바람직하게는 1.4-1.5 eV이다.
본 출원의 제3 양태는 아래에서 위로 순차적으로 설치된,
투명 전기 전도성 전극;
정공 수송층;
페로브스카이트층;
전자 수송층; 및
배면전극; 을 포함하는 태양전지를 제공하며,
여기서 상기 정공 수송층과 전자 수송층의 위치는 서로 교환될 수 있고, 상기 페로브스카이트층은 본 출원의 제1 양태에 따른 방법으로 제조된 페로브스카이트 박막이거나 또는 본 출원의 제2 양태에 따른 페로브스카이트 박막이다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 투명 전기 전도성 전극은 인듐 주석 산화물 및 불소-도핑된 이산화주석 중 하나 이상으로부터 선택된다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 정공 수송층은 폴리3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜: 폴리스티렌 설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리트리아릴아민(PTAA), CuSCN, NiOx, CuI, MoOx 중 하나 이상으로부터 선택된다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 전자 수송층은 2,2',7,7'-테트라[N,N-디(4-메톡시페닐)아미노]-9,9'-스피로디플루오렌(spiro-OMeTAD), WO3, 폴리에톡시에틸렌이민(PEIE), 폴리에틸렌이민(PEI), ZnO, TiO2, [6,6]-페닐-C61-이소메틸부티레이트(PCBM), SnO2 또는 불소-도핑된 SnO2 중 하나 이상으로부터 선택된다.
임의의 실시형태에서, 선택적으로, 상기 배면전극은 인듐 주석 산화물, 텅스텐-도핑된 인듐 산화물, 알루미늄-도핑된 산화아연(AZO), Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr, Bi, Pt 및 Mg 중 하나 이상으로부터 선택된다.
본 출원의 제4 양태는 본 출원의 제3 양태에 따른 태양전지를 포함하는 태양전지 소자를 제공한다.
본 출원의 태양전지 및 태양전지 소자는 본 출원의 제조 방법으로 얻어진 페로브스카이트 박막을 포함하므로, 본 출원의 제조 방법과 동일한 장점을 갖는다.
도 1은 본 출원의 일 실시형태에 따른 태양전지의 개략도이다.
이하, 도면을 적절하게 참조하여 본 출원의 페로브스카이트 박막 제조 방법과 관련 페로브스카이트 박막, 태양전지 및 태양전지 소자의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 경우에 따라 불필요한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 예를 들어, 공지된 사항에 대한 상세한 설명 및 실제로 동일한 구조에 대한 중복되는 설명은 생략되는 경우가 있다. 이는 하기 설명이 불필요하게 길어지는 것을 방지하고 당업자의 이해를 돕기 위한 것이다. 또한, 도면 및 하기 설명은 당업자가 본 출원을 충분히 이해하도록 제공되는 것이며, 청구범위의 주제를 한정하기 위한 것이 아니다.
본 출원에 개시된 “범위”는 하한 및 상한의 형태로 한정되고, 주어진 범위는 하나의 하한 및 하나의 상한의 선택에 의해 한정되며, 선택된 하한 및 상한은 특정 범위의 경계를 한정한다. 이러한 방식으로 한정된 범위는 끝점 값을 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며 임의로 조합될 수 있다. 즉, 임의의 하한과 임의의 상한이 조합되어 하나의 범위를 형성할 수 있다. 예를 들어, 특정 파라미터에 대해 60~120 및 80~110의 범위가 나열되는 경우, 60~110 및 80~120의 범위도 예상되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 최소 범위 값 1과 2가 나열되고 최대 범위 값 3, 4, 5가 나열되면 1~3, 1~4, 1~5, 2~3, 2~4 및 2~5가 모두 예상될 수 있다. 본 출원에서, 달리 명시되지 않는 한, 수치 범위 “a~b”는 a와 b 사이의 임의의 실수 조합의 축약된 표현을 나타내며, 여기서 a와 b는 모두 실수이다. 예를 들어, 수치 범위 “0~5”는 “0~5” 사이의 모든 실수가 본 명세서에 나열되었음을 의미하고 “0~5”는 이러한 수치 값의 조합을 축약한 표현일 뿐이다. 또한, 특정 파라미터 ≥ 2 의 정수로 서술되는 경우, 해당 파라미터가 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 등 정수임을 개시한 것과 같다.
특별한 설명이 없는 한, 본 출원의 모든 실시형태 및 선택적인 실시형태는 서로 조합되어 새로운 기술적 해결수단을 형성할 수 있다.
특별한 설명이 없는 한, 본 출원의 모든 기술특징 및 선택적인 기술특징은 서로 조합되어 새로운 기술적 해결수단을 형성할 수 있다.
특별한 설명이 없는 한, 본 출원의 모든 단계는 순차적으로 수행될 수 있고 랜덤으로 수행될 수 있으며, 순차적으로 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 방법은 단계 (a) 및 (b)를 포함하고, 이는 상기 방법이 순차적으로 수행되는 단계 (a) 및 (b)를 포함할 수 있으며 순차적으로 수행되는 단계 (b) 및 (a)를 포함할 수도 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 언급된 상기 방법은 단계 (c)를 더 포함할 수 있고, 이는 단계 (c)가 상기 방법에 임의의 순서로 추가될 수 있다는 것을 나타내며, 예를 들어, 상기 방법은 단계 (a), (b) 및 (c)를 포함할 수 있고, 단계 (a), (c) 및 (b)를 포함할 수도 있으며, 단계 (c), (a) 및 (b) 등을 포함할 수도 있다.
특별한 설명이 없는 한, 본 출원에서 언급된 “포괄” 및 “포함”은 개방형 및 폐쇄형을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 “포괄” 및 “포함”은 나열되지 않은 다른 구성을 더 포괄하거나 포함할 수 있고, 나열된 구성만을 포괄하거나 포함할 수 있음을 나타낸다.
본 발명에서 사용된 용어 “이상”, “이하”는 해당 숫자를 포함하는데, 예를 들어 “하나 이상”은 하나 또는 다수를 의미하고, “A 및 B 중 하나 이상”은 “A”, “B” 또는 “A 및 B”를 의미한다.
특별한 설명이 없는 한, 본 출원에서 용어 “또는”은 포괄적인 것이다. 예를 들어, 문구 “A 또는 B”는 “A, B, 또는 A 및 B 양자”를 나타낸다. 보다 구체적으로, A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓(또는 부재)이거나; A는 거짓(또는 부재)이고 B는 참(또는 존재)이거나; 또는 A 및 B는 모두 참(또는 존재) 중 임의의 조건은 모두 “A 또는 B” 조건을 만족한다.
본 출원의 발명자는 실제 작업에서 아래 사실을 발견하였다: 페로브스카이트 박막을 사용한 태양전지에서, 태양전지의 변환 효율을 향상시키기 위해, 태양전지마다 페로브스카이트 박막이 구비하여야 할 밴드갭 폭 등의 파라미터가 다르다. 그러나, 선행기술에서 페로브스카이트 박막 제조 방법의 공정 조건은 제어성이 낮아, 다양한 작업 조건의 요구를 충족시키기 어렵다. 실제 생산에서, 이러한 결함은 한편으로는 페로브스카이트 박막의 제조 비용을 증가시키고, 다른 한편으로는 얻어진 제품의 품질이 저하되어, 태양전지의 변환 효율이 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 용액 화학법으로 페로브스카이트 박막을 제조하는 것은 독성 용매를 사용할 뿐만 아니라, 넓은 면적의 막 형성의 균일성을 제어하기 어려워, 산업계에서 페로브스카이트 태양전지의 실제 응용이 크게 제한된다.
본 발명자는 많은 연구를 거쳐, 선행기술에 비해 공정 안정성과 제어성이 크게 향상된 페로브스카이트 박막을 제조하는 새로운 방법을 발견하였다. 또한, 발명자는 처리 단계 및 해당 공정 파라미터를 더욱 최적화함으로써, 생성된 박막층의 균일성을 크게 향상시키고, 박막층의 특성을 개선하여 상기 박막층을 포함하는 태양전지가 더 높은 변환 효율을 갖도록 한다.
[페로브스카이트 박막 제조 방법]
본 출원의 제1 양태는 페로브스카이트 박막 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은,
(1) 납, 할로겐 및 하나 이상의 알칼리 금속 원소를 포함하는 타겟 물질을 공급하는 단계;
(2) 단계 (1)의 상기 타겟 물질을 사용하여 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스를 사용하여, 박막을 얻는 단계;
(3) 단계 (2)에서 얻은 박막에 대해 화학조 처리를 수행하고, 상기 화학조는 AX 용액을 사용하되, A는 포름아미딘 및 메틸아민 중 하나 이상으로부터 선택되고, X는 할로겐인 단계; 및
(4) 금속 주석을 사용하여 단계 (3)에서 얻은 박막에 대해 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스와 할로겐 가스의 혼합물을 사용하여, 페로브스카이트 박막을 얻는 단계;
를 포함한다.
상기 페로브스카이트 박막 제조 방법은 다양한 처리 단계의 유기적인 결합을 통해, 비교적 넓은 범위 내에서 각 공정 파라미터를 조절하여, 선행기술에 비해 공정 안정성과 제어성이 크게 향상된다.
또한, 발명자는 추가적인 연구를 거쳐, 상기 제조 방법의 각 공정 파라미터를 조절함으로써, 생성된 박막의 균일성을 더욱 향상시키고, 막 형성 품질을 개선하여, 생성된 박막층을 포함하는 태양전지가 더 높은 변환 효율을 가질 수 있도록 함을 발견하였다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 상기 타겟 물질의 각 원소의 총 몰수를 기준으로, 단계 (1)의 상기 타겟 물질에는 10-40%의 알칼리 금속, 10-40%의 납 및 50-90%의 할로겐이 포함되어 있고 합계는 100%이다.
메커니즘은 아직 명확하지 않으나, 발명자는 연구를 거쳐, 상기 원소, 특히 알칼리 금속과 납의 함량이 상기 범위 내에 있을 때, 상기 타겟 물질을 사용하여 본 출원에 따른 방법으로 제조된 페로브스카이트 박막의 막 형성이 보다 균일하고, 최종적으로 제조된 태양전지의 변환 효율이 더 높음을 발견하였다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (1)의 상기 할로겐은 염소, 브롬 또는 요오드 중 하나 이상이고, 상기 알칼리 금속은 칼륨, 루비듐 또는 세슘 중 하나 이상이다.
본 출원에서, 단계 (2)를 통해 일차 스퍼터링을 수행하여 박막층을 얻는다. 설명해야 할 것은, 본 출원은 스퍼터링 단계의 수행 설비에 대해 특별한 요구 사항이 없으며, 본 분야에서 일반적으로 사용되는 설비이면 된다. 예를 들어, 단계 (2)는 마그네트론 스퍼터링 설비에서 수행될 수 있다. 또한, 타겟 물질을 스퍼터링할 때, 일반적으로 특정 기판을 사용할 수 있으며, 기판 표면에 형성된 박막이 바로 본 출원의 단계 (2)의 상기 박막이다. 본 명세서에서, 기판의 선택에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 상기 기판은 세라믹, 유리, 이산화주석, 도핑된 이산화주석 등 본 분야에서 일반적으로 사용되는 기판일 수 있다.
본 출원에 따른 방법은 단계 (2)의 수행 온도에 대해 특별한 요구 사항이 없으며, 예를 들어, 실온에서 수행할 수 있다. 그러나, 당업자라면 스퍼터링 레이트가 너무 낮지 않도록 방지하기 위해, 상기 온도가 너무 낮아서는 아니됨을 이해할 수 있다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (2)에서 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스를 사용한다. 공정 가스의 존재는 생성된 페로브스카이트 박막의 균일성을 향상시키는 데 유리하다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (2)의 공정 가스의 유량은 100-500 sccm이고, 바람직하게는 150-300 sccm이다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (2)가 마그네트론 스퍼터링 설비에서 수행될 때, 해당 마그네트론 스퍼터링 설비의 전력은 100 W-20 kW이고, 바람직하게는 500 w-5 kw이다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (2)를 수행할 때, 설비 내의 챔버 압력은 0-200 Pa이며, 0 Pa를 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (2)에서 스퍼터링 두께는 10-300 nm이다.
본 출원에 따른 방법에서, 단계 (2)에서 얻은 박막층에 대해 화학조 처리를 수행하여, 메틸아민 이온（CH3NH3 +, MA+） 또는 포름아미딘 이온（FA+）과 같은 유기 이온을 박막층에 도입함으로써, 박막층의 품질을 개선하고, 해당 태양전지의 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 단계 (3)의 상기 AX 용액의 농도는 10-100 mg/ml이고, 바람직하게는 20-70 mg/ml이다.
AX 용액 농도가 상기 범위보다 낮으면, 화학조 처리는 박막층의 성능을 크게 개선하지 않아, 해당 태양전지의 변환 효율이 비교적 낮다. AX 용액 농도가 너무 높으면, 너무 많은 메틸아민 이온 또는 포름아미딘 이온이 도입되어, 박막층의 품질이 오히려 손상될 수 있다. 선택적으로, AX 용액 농도가 10-100 mg/ml이고, 바람직하게 20-70 mg/ml일 때, 박막층의 품질 개선 효과가 비교적 양호하다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 상기 AX 용액 중의 용매는 본 분야에서 일반적으로 사용되는 용매로, 예를 들어, 자일렌, 톨루엔 또는 알킬나프탈렌과 같은 방향족 화합물; 클로로벤젠, 염화비닐 또는 디클로로메탄과 같은 방향족 염소탄화수소류 또는 지방족 염화탄화수소류; 부탄올, 이소프로판올 또는 에틸렌글리콜과 같은 알코올류 및 이들의 에테르류와 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 또는 시클로헥사논과 같은 케톤류; 디메틸포름아미드, 디메틸 설폭사이드 및 물과 같은 강극성 용매 중 하나 이상이다. 선택적으로, 상기 용매는 이소프로판올 또는 클로로벤젠 중 하나 이상이다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 단계 (3)의 상기 화학조 처리 온도는 40-120 ℃이고, 바람직하게는 50-80 ℃이다.
적절한 화학조 처리 온도는 박막층으로의 도핑 이온의 침투와 이동을 촉진하여, 박막층의 품질을 개선하는 데 유리하다. 화학조 처리 온도가 너무 낮으면, 예를 들어, 실온보다 낮으면, 화학조 처리가 매우 느리게 수행된다. 화학조 처리 온도가 150℃보다 높으면, 박막층이 변질되고, 박막층의 특성이 악화되어, 태양전지의 변환 효율이 크게 저하될 수 있다.
본 출원에 따른 방법은, 화학조 처리로 얻은 박막을 후처리하는 단계 (4); 를 더 포함한다. 단계 (2)와 달리, 단계 (4)의 스퍼터링 처리는 한편으로는 전술한 처리 단계에서 발생할 수 있는 부적절한 작업 등으로 인한 박막층의 품질 결함을 개선할 수 있고, 다른 한편으로는 금속 주석 및 할로겐 등을 도입하여 박막층의 품질을 더욱 개선함으로써, 제조된 페로브스카이트 박막이 균일한 막 형성 두께와 우수한 막 품질을 갖도록 하여, 해당 태양전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)의 희가스, 바람직하게 아르곤 가스와 할로겐 가스의 부피비는 10: 1 내지 5: 1이다.
본 출원에서, 희가스, 바람직하게 아르곤 가스는 한편으로는 고온으로 인한 설비 손상 또는 안전사고가 발생하지 않도록 보호하는 역할을 하고, 다른 한편으로는 타겟 물질 또는 할로겐 가스와 같은 이온을 생성하기 위해 충격을 가하는 데 사용되어, 생성된 박막층을 도핑하고 박막층의 품질을 개선한다. 선택적으로, 본 출원에서, 희가스, 바람직하게 아르곤 가스와 할로겐 가스의 혼합 가스 총량이 변하지 않는 경우, 둘의 부피비를 조절하는 것이 박막층의 품질을 개선하는 데 유리하다. 특히, 희가스, 바람직하게 아르곤 가스와 할로겐 가스의 부피비가 10: 1 내지 5: 1일 때, 박막층의 품질이 크게 개선된다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 단계 (4)의 상기 할로겐 가스는 요오드 증기, 브롬 증기 및 염소 증기 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)에서 할로겐 가스는 브롬 증기와 요오드 증기의 혼합물이며, 브롬 증기와 요오드 증기의 부피비는 1: 3 내지 3: 1이다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)의 공정 가스의 유량은 100-500 sccm이고, 바람직하게는 150-300 sccm이다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)는 50-250 ℃, 바람직하게는 100-200 ℃의 온도에서 수행된다.
단계 (4)가 상기 온도 범위 내에서 수행되면, 한편으로는 해당 스퍼터링 반응 속도가 비교적 빨라 설비 효율을 향상시키는 데 유리하고, 다른 한편으로는 고온이 이온 이동을 가속화하여, 전체 박막층에 대한 어닐링 처리를 가속화하는 데 도움이 된다. 또한, 적절한 작동 온도는 결로 발생과 박막층 성능 악화를 방지하여, 태양전지의 변환 효율을 악화시키는 것을 방지하는 데 도움이 된다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)가 마그네트론 스퍼터링 설비에서 수행될 때, 해당 마그네트론 스퍼터링 설비의 전력은 600 W-5 kW이다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 단계 (4)를 수행할 때, 설비 내 챔버 압력은 0-200 Pa이며, 0 Pa를 포함하지 않는다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 단계 (4)에서 스퍼터링 두께는 120-200 nm이고, 바람직하게는 150-170 nm이다.
[페로브스카이트 박막]
본 출원의 제2 양태는 본 출원의 제1 양태에 따른 방법으로 제조될 수 있는 페로브스카이트 박막을 제공한다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 상기 페로브스카이트 박막의 두께는 200-500 nm이고, 바람직하게 400-500 nm이며, 더 바람직하게는 450-470 nm이다.
설명해야 할 것은, 본 출원에서, 용어 “페로브스카이트 박막의 두께”는 단계 (1) 내지 (4)를 모두 수행한 다음 얻어진 박막에 해당하는 두께를 의미한다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 상기 페로브스카이트 박막의 페로브스카이트층 밴드갭은 1.2-1.6 eV이고, 바람직하게는 1.4-1.5 eV이다.
[태양전지]
본 출원의 제3 양태는 아래에서 위로 순차적으로 설치된,
투명 전기 전도성 전극;
정공 수송층;
페로브스카이트층;
전자 수송층; 및
배면전극; 을 포함하는 태양전지를 제공하며,
여기서 상기 정공 수송층과 전자 수송층의 위치는 서로 교환될 수 있고, 상기 페로브스카이트층은 본 출원의 제1 양태에 따른 방법으로 제조된 페로브스카이트 박막이거나 또는 본 출원의 제2 양태에 따른 페로브스카이트 박막이다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 상기 투명 전기 전도성 전극은 인듐 주석 산화물 및 불소-도핑된 이산화주석 중 하나 이상으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 상기 정공 수송층은 폴리3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜: 폴리스티렌 설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리트리아릴아민(PTAA), CuSCN, NiOx, CuI, MoOx 중 하나 이상으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 선택적으로, 상기 전자 수송층은 2,2',7,7'-테트라[N,N-디(4-메톡시페닐)아미노]-9,9'-스피로디플루오렌(spiro-OMeTAD), WO3, 폴리에톡시에틸렌이민(PEIE), 폴리에틸렌이민(PEI), ZnO, TiO2, [6,6]-페닐-C61-이소메틸부티레이트(PCBM), SnO2 또는 불소-도핑된 SnO2 중 하나 이상으로부터 선택된다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 상기 배면전극은 인듐 주석 산화물, 텅스텐-도핑된 인듐 산화물, 알루미늄-도핑된 산화아연(AZO), Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr, Bi, Pt 및 Mg 중 하나 이상으로부터 선택된다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 본 출원에 따른 태양전지는 본 분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 순차적으로 투명 전기 전도성 전극, 정공 수송층, 페로브스카이트층, 전자 수송층 및 배면전극을 함께 적층한 후, 권취하고 압착하면 되고, 정공 수송층과 전자 수송층의 위치는 서로 교환될 수 있다.
[태양전지 소자]
페로브스카이트 박막은 기능성 재료, 특히 광전자공학 분야에서 널리 사용되고 있다. 예시로서, 본 출원은 본 출원에 따른 방법으로 제조된 페로브스카이트 박막의 태양전지 분야에서의 응용을 연구하였다. 본 출원에서 제공하는 구현예는 본 출원에 따른 제조 방법으로 얻은 페로브스카이트 박막의 용도를 설명하는 데에만 사용됨을 이해해야 하며, 당업자는 페로브스카이트 박막의 용도가 예시에서 제공하는 용도에 제한되지 않음을 이해해야 한다.
본 출원의 제4 양태는 본 출원의 제1 양태에 따른 방법으로 제조된 페로브스카이트 박막, 본 출원의 제2 양태에 따른 페로브스카이트 박막 또는 본 출원의 제3 양태에 따른 태양전지 중 하나 이상을 포함하는 태양전지 소자를 제공한다.
실시예
이하, 본 출원의 실시예에 대하여 설명한다. 후술하는 실시예는 예시적인 것으로, 단지 본 출원을 해석하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 실시예에서 구체적인 기술이나 조건이 밝혀지지 않은 경우 본 분야 내의 문헌에 설명된 기술 또는 조건 또는 제품 설명서에 따라 수행된다. 제조사 표시 없이 사용되는 시약이나 기구는 시중에서 구입할 수 있는 일반적인 제품이다.
실시예에 사용된 원료의 출처는 하기 표에 도시된 바와 같다.
실시예 1-1
페로브스카이트 박막 제조
① 한 그룹의 1.5 cm*1.5 cm*2.2 mm 규격의 불소-도핑된 이산화주석(FTO, 불소 도핑량 10%, 이산화주석 중량 기준) 전기 전도성 유리를 취하여, 레이저 마킹기로 일부 FTO를 에칭하며(에칭되지 않은 영역은, FTO의 1.5 cm*1.5 cm 면의 중심으로부터 네 변을 향해 각각 0.5 cm씩 연장된 정사각형 영역임); 에칭된 FTO 전기 전도성 유리 시트를 아세톤과 이소프로판올로 순차적으로 여러 번 세척한 다음, 최종적으로 탈이온수에 침지하여, 유리 표면에 이물질과 오염이 없을 때까지 10분동안 초음파 처리한 다음, 얻어진 물질을 건조하여 기판으로 사용한다.
② 마그네트론 스퍼터링 설비에서 타겟 물질 1을 사용하여 단계①에서 얻은 기판을 스퍼터링한다. 3 kW 전력의 무선 주파수 전원을 사용하고, 마그네트론 스퍼터링 설비의 챔버 내 압력은 0.3 Pa이며, 공정 가스는 아르곤 가스이고, 아르곤 가스 유량은 500 sccm이며, 막 코팅 시간(즉, 스퍼터링 처리 시간)은 10분이고, 생성된 박막층의 두께는 200 nm이다.
③ 단계 ②에서 얻은 박막층을 100 ml의 요오드 포름아미딘의 이소프로판올 용액으로 옮겨 화학조 처리를 수행하며, 상기 용액의 농도는 60 mg/ml이고, 화학조 처리 온도는 50℃이며, 처리 시간은 20분이고, 그 다음 건조하여 용매를 제거한다.
④ 마그네트론 스퍼터링 설비에서 단계 ③에서 얻은 박막층을 스퍼터링한다. 금속 주석 타겟 물질을 사용하고, 공정 가스는 아르곤 가스: 요오드 증기: 브롬 증기의 부피비가 20: 1: 1인 혼합 가스이며, 공정 가스 중 아르곤 가스의 유량은 200 sccm이고, 요오드 증기와 브롬 증기의 유량은 모두 10 sccm이다. 2 kw 전력의 무선 주파수 전원을 사용하고, 마그네트론 스퍼터링 설비의 챔버 내 온도는 100℃이며, 챔버 압력은 0.3 Pa이고, 막 코팅 시간(즉, 스퍼터링 처리 시간)은 40분이다. 이 단계에서 스퍼터링 처리 후 증가된 막 두께는 150 nm이다.
상기 단계를 거쳐 본 출원에 따른 페로브스카이트 박막을 얻을 수 있다.
페로브스카이트 태양전지 제조
① 한 그룹의 1.5 cm*1.5 cm*2.2 mm 규격의 불소-도핑된 이산화주석(FTO, 불소 도핑량 10%, 이산화주석 중량 기준) 전기 전도성 유리 세트를 취하여, 레이저 마킹기로 일부 FTO를 에칭하며(에칭되지 않은 영역은, FTO의 중심으로부터 네 변을 향해 각각 0.5 cm씩 연장된 정사각형 영역임); 에칭된 FTO 전기 전도성 유리 시트를 아세톤과 이소프로판올로 순차적으로 여러 번 세척한 다음, 최종적으로 탈이온수에 침지하여, 유리 표면에 이물질과 오염이 없을 때까지 10분동안 초음파 처리한 다음, 얻어진 물질을 기판으로 사용한다.
② 단계 ①에서 얻은 FTO 전기 전도성 유리 시트를 송풍 건조 오븐(Blast drying oven)에서 건조하여 수분을 제거한 다음, 마그네트론 스퍼터링 설비로 옮겨 산화니켈을 스퍼터링하며, 1.5 kW 전력의 무선 주파수 전원을 사용하고, 마그네트론 스퍼터링 설비의 챔버 내 온도는 50℃이며, 챔버 압력은 0.2 Pa이고, 아르곤 가스 흐름량은 300 sccm이며, 산소 흐름량은 50 sccm이고, 막 코팅 시간은 5분이며, 얻어진 박막층 두께는 30 nm이다.
③ 단계 ②에서 얻은 산화니켈이 스퍼터링된 FTO 전기 전도성 유리를 기판으로 사용하여, 상기 기판 위에서 본 출원에 따른 페로브스카이트 박막을 제조하였으며, 제조 과정은 전술한 페로브스카이트 박막의 제조 과정과 동일하다.
④ 단계 ③에서 얻은 페로브스카이트 박막이 스퍼터링되어 있는 시트를 진공 코팅기에 넣는다. 그 다음, 마그네트론 스퍼터링 설비에 20 g의 C60(풀러렌 C60)과 20 g의 BCP 분말(2,9-디메틸-4,7-비페닐-1,10-페난트롤린)을 넣고, 먼저 C60을 0.05 cA/s로 5 nm까지 증착한 다음, 0.1 A/s로 30 nm까지 증착한다. 그 다음, BCP를 0.05 A/s로 2 nm까지 증착한 다음, 0.1 A/s로 8 nm까지 증착한다.
⑤ 단계 ④에서 얻은 시트를 증착기에 넣고, Ag 전극층을 50nm 두께로 증착한다.
상기 단계를 거쳐 본 출원에 따른 페로브스카이트 태양전지를 얻을 수 있다.
관련 파라미터의 테스트 방법
페로브스카이트 박막의 밴드갭 테스트
일본 시마즈 사의 UV-3600 분광 광도계를 사용하여, 박막의 광투과율과 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 페로브스카이트 박막층이 코팅된 5 cm*5 cm*2.2 mm의 화이트 글라스를 선택하여 테스트 창에 놓고, 소프트웨어에서 300-1100 nm의 광투과와 흡수 제제(Formulation)를 선택한 다음, 테스트를 수행하여, 페로브스카이트 박막층의 광투과율과 흡수 스펙트럼을 얻는다. 그런 다음, Tauc 곡선을 통해 접선과 에너지 축의 교점으로 변환하여 페로브스카이트 박막의 밴드갭 값을 얻을 수 있다.
페로브스카이트 태양전지의 효율 테스트
표준 IEC61215: 2016 효율 테스트 방법에 따라, 광염과학기술유한회사의 IVS-KA6000을 사용하여 어셈블리의 효율을 테스트한다.
실시예 1-2 내지 1-5
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 요오드메틸에테르의 이소프로판올 용액의 농도가 각각 10 mg/ml, 20 mg/ml, 70 mg/ml 및 100 mg/ml인 것을 제외하고는, 실시예 1-2 내지 1-5의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
실시예 1-6 내지 1-9
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 화학조 처리 온도가 각각 40℃, 80℃, 100℃ 및 120℃인 것을 제외하고는, 실시예 1-6 내지 1-9의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
비교예 1
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 요오드메틸에테르의 이소프로판올 용액의 농도가 5 mg/ml인 것을 제외하고는, 비교예 1의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
비교예 2-3
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 화학조 처리 온도가 각각 150℃및 170℃인 것을 제외하고는, 비교예 2-3의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
비교예 4
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 화학조 처리를 수행하지 않은 것을 제외하고는, 비교예 4의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
실시예 1-1 내지 1-9 및 비교예 1-4의 실험 결과
용액 농도(mg/ml) 화학조 처리 온도(℃) 밴드갭(eV) 효율
실시예 1-1 60 50 1.42 18.9%
실시예 1-2 10 50 1.41 10.7%
실시예 1-3 20 50 1.40 12.1%
실시예 1-4 70 50 1.39 17.3%
실시예 1-5 100 50 1.41 14.9%
실시예 1-6 60 40 1.42 15.6%
실시예 1-7 60 80 1.43 15.6%
실시예 1-8 60 100 1.45 14.7%
실시예 1-9 60 120 1.42 10.6%
비교예 1 5 50 1.43 6.21%
비교예 2 60 150 1.42 5.23%
비교예 3 60 170 1.41 0%
비교예 4 - - 1.44 7.21%
표 1로부터, 얻어진 페로브스카이트 박막에 대해 화학조 처리를 수행함으로써, 태양전지의 변환 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 그러나, AX의 용해도가 너무 낮거나 또는 화학조 처리 온도가 너무 높을 때, 화학조 처리를 증가하면 페로브스카이트 박막의 성능을 오히려 악화시켜, 태양전지의 변환 효율이 저하될 수 있다.
실시예 2-1 내지 2-5
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 단계 (4)의 후처리 과정에서 아르곤 가스: 요오드 증기: 브롬 증기의 부피비가 각각 20: 1: 1, 10: 1: 1, 20: 0.5: 0.5, 20: 1.5： 0.5, 10: 0: 1인 것을 제외하고는, 실시예 2-1 내지 2-5의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
비교예 5-6
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 단계 (4)의 후처리 과정에서 아르곤 가스: 요오드 증기: 브롬 증기의 부피비가 각각 0: 0: 0 및 1: 0: 0인 것을 제외하고는, 비교예 5-6의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
실시예 2-1 내지 2-5 및 비교예 5-6의 실험 결과
아르곤 가스: 요오드 증기: 브롬 증기 밴드갭(eV) 효율
실시예 2-1 20: 1: 1 1.42 18.9%
실시예 2-2 10: 1: 1 1.50 16.3%
실시예 2-3 20: 0.5: 1.5 1.47 17.9%
실시예 2-4 20: 1.5： 0.5 1.42 17.0%
실시예 2-5 10: 0: 1 1.40 15.3%
비교예 5 0: 0: 0 1.34 13.5%
비교예 6 1: 0: 0 1.21 10.6%
상기 값은 각 가스의 부피비이며, 혼합 가스의 총 흐름량은 220sccm이다.
표 2로부터, 단계 (4)의 후처리 과정에서, 아르곤 가스와 할로겐 가스가 동시에 존재할 때, 페로브스카이트 박막의 성능을 효과적으로 개선하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 특히, 아르곤 가스와 할로겐 가스의 부피비가 10: 1 내지 5: 1일 때, 태양전지의 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예 3-1 내지 3-4
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 단계 (4)의 후처리 과정에서 스퍼터링 온도가 각각 50℃, 150℃, 200℃, 250℃인 것을 제외하고는, 실시예 3-1 내지 3-4의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
비교예 7-8
페로브스카이트 박막을 제조하는 과정에서, 단계 (4)의 후처리 과정에서 스퍼터링 온도가 각각 30℃ 및 300℃인 것을 제외하고는, 비교예 7-8의 다른 조건은 실시예 1-1과 동일하다.
실시예 3-1 내지 3-4 및 비교예 7-8의 실험 결과
1스퍼터링 온도(℃) 밴드갭(eV) 효율
실시예 3-1 50 1.31 10.6%
실시예 3-2 150 1.26 17.4%
실시예 3-3 200 1.28 16.3%
실시예 3-4 250 1.27 15.6%
비교예 7 30 1.27 8.21%
비교예 8 300 1.29 5.32%
비고 1는 후처리 과정, 즉 단계 (4)의 스퍼터링 온도를 의미한다.
표 3으로부터, 단계 (4)의 후처리 과정에서 스퍼터링 온도가 50-250℃일 때, 페로브스카이트 박막의 성능을 개선하는 데 유리하여, 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 특히, 상기 스퍼터링 온도가 100-200℃일 때, 태양전지의 효율을 개선하는 효과가 더욱 뚜렷하다.
본 출원은 상기 실시형태에 한정되지 않음에 유의해야 한다. 상기 실시형태는 예시일 뿐이며, 본 출원의 기술적 해결수단 범위 내에서 기술적 사상과 동일한 구성을 갖고 동일한 작용 및 효과를 발휘하는 실시형태는 모두 본 출원의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 본 출원의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 실시형태에 대해 당업자가 착상할 수 있는 다양한 변형을 가할 수 있고, 실시형태의 구성 요소 중 일부를 조합하여 구성된 다른 형태도 본 출원의 범위 내에 포함된다.
1: 배면전극; 2: 정공 수송층; 3: 페로브스카이트층; 4: 전자 수송층; 5: 투명 도전층; 6: 유리

Claims (17)

  1. 페로브스카이트 박막의 제조 방법에 있어서,
    (1) 납, 할로겐 및 하나 이상의 알칼리 금속 원소를 포함하는 타겟 물질을 공급하는 단계;
    (2) 단계 (1)의 상기 타겟 물질을 사용하여 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스를 사용하여, 박막을 얻는 단계;
    (3) 단계 (2)에서 얻은 상기 박막에 대해 화학조 처리를 수행하고, 상기 화학조는 AX 용액을 사용하되, A는 포름아미딘 및 메틸아민 중 하나 이상으로부터 선택되고, X는 할로겐인 단계; 및
    (4) 금속 주석을 사용하여 단계 (3)에서 얻은 박막에 대해 스퍼터링을 수행하고, 공정 가스로는 희가스, 바람직하게는 아르곤 가스와 할로겐 가스의 혼합물을 사용하여, 페로브스카이트 박막을 얻는 단계;
    를 포함하는, 페로브스카이트 박막의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 물질의 각 원소의 총 몰수를 기준으로, 단계 (1)의 상기 타겟 물질에는 10-40%의 알칼리 금속, 10-40%의 납 및 50-90%의 할로겐이 포함되어 있고, 그 합계는 100%인, 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    단계 (1)의 상기 할로겐은 염소, 브롬 또는 요오드 중 하나 이상이고,
    상기 알칼리 금속은 칼륨, 루비듐 또는 세슘 중 하나 이상인, 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (3)의 상기 AX 용액의 농도는 10-100 mg/ml이고, 바람직하게는 20-70 mg/ml인, 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (3)의 상기 화학조 처리 온도는 40-120℃이고, 바람직하게는 50-80℃인, 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (4)의 희가스, 바람직하게 아르곤 가스와 할로겐 가스의 부피비는 10: 1 내지 5: 1인, 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (4)의 상기 할로겐 가스는 요오드 증기, 브롬 증기 및 염소 증기 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (4)는 50-250℃, 바람직하게는 100-200℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  9. 페로브스카이트 박막에 있어서,
    제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는, 페로브스카이트 박막.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 페로브스카이트 박막의 두께는 200-500 nm이고, 바람직하게 400-500 nm이며, 더 바람직하게는 450-470 nm인, 페로브스카이트 박막.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 페로브스카이트 박막의 페로브스카이트층 밴드갭은 1.2-1.6 eV이고, 바람직하게는 1.4-1.5 eV인, 페로브스카이트 박막.
  12. 태양전지에 있어서,
    상기 태양전지는 아래에서 위로 순차적으로 설치된
    투명 전기 전도성 전극;
    정공 수송층;
    페로브스카이트층;
    전자 수송층; 및
    배면전극;
    를 포함하며,
    상기 정공 수송층과 전자 수송층의 위치는 서로 교환될 수 있고, 상기 페로브스카이트층은 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 페로브스카이트 박막이거나 또는 제9 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 페로브스카이트 박막인, 태양전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 투명 전기 전도성 전극은 인듐 주석 산화물 및 불소-도핑된 이산화주석 중 하나 이상으로부터 선택되는 태양전지.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 정공 수송층은 폴리3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜: 폴리스티렌 설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리트리아릴아민(PTAA), CuSCN, NiOx, CuI, MoOx 중 하나 이상으로부터 선택되는, 태양전지.
  15. 제12 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 2,2',7,7'-테트라[N,N-디(4-메톡시페닐)아미노]-9,9'-스피로디플루오렌(spiro-OMeTAD), WO3, 폴리에톡시에틸렌이민(PEIE), 폴리에틸렌이민(PEI), ZnO, TiO2, [6,6]-페닐-C61-이소메틸부티레이트(PCBM), SnO2 또는 불소-도핑된 SnO2 중 하나 이상으로부터 선택되는, 태양전지.
  16. 제12 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배면전극은 인듐 주석 산화물, 텅스텐-도핑된 인듐 산화물, 알루미늄-도핑된 산화아연(AZO), Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr, Bi, Pt 및 Mg 중 하나 이상으로부터 선택되는, 태양전지.
  17. 태양전지 소자에 있어서,
    제12 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 태양전지를 포함하는, 태양전지 소자.
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