[go: up one dir, main page]

KR102796955B1 - Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method - Google Patents

Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method Download PDF

Info

Publication number
KR102796955B1
KR102796955B1 KR1020200183636A KR20200183636A KR102796955B1 KR 102796955 B1 KR102796955 B1 KR 102796955B1 KR 1020200183636 A KR1020200183636 A KR 1020200183636A KR 20200183636 A KR20200183636 A KR 20200183636A KR 102796955 B1 KR102796955 B1 KR 102796955B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxide
solar cell
layer
perovskite
perovskite solar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020200183636A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220092150A (en
Inventor
조안나
Original Assignee
한화솔루션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화솔루션 주식회사 filed Critical 한화솔루션 주식회사
Priority to KR1020200183636A priority Critical patent/KR102796955B1/en
Publication of KR20220092150A publication Critical patent/KR20220092150A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102796955B1 publication Critical patent/KR102796955B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/24Lead compounds
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10Substrates, e.g. flexible substrates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 페로브스카이트 태양전지의 제조방법 및 그로부터 제조된 페로브스카이트 태양전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (S10) 기판층, 제1 전극층, 전자수송층 및 페로브스카이트층이 순서대로 적층된 적층물의 상기 페로브스카이트층 상에, 표면 개질된 금속산화물 및 분산용매를 포함하는 분산액을 도포 및 건조시켜 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer)을 형성시키는 단계; 및 (S20) 상기 정공수송층 상에 제2 전극층을 적층시키는 단계를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법 및 그로부터 제조된 페로브스카이트 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a perovskite solar cell and a perovskite solar cell manufactured thereby, and more specifically, to a method for manufacturing a perovskite solar cell and a perovskite solar cell manufactured thereby, comprising the steps of: (S10) forming a hole transport layer (HTL) on a perovskite layer of a laminate in which a substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, and a perovskite layer are sequentially laminated, by applying and drying a dispersion solution containing a surface-modified metal oxide and a dispersion solvent; and (S20) laminating a second electrode layer on the hole transport layer.

Description

페로브스카이트 태양전지의 제조방법 및 그로부터 제조된 페로브스카이트 태양전지{MANUFACTURING METHOD FOR PEROVSKITE SOLAR CELL AND PEROVSKITE SOLAR CELL MANUFACTURED BY THE SAME METHOD}{MANUFACTURING METHOD FOR PEROVSKITE SOLAR CELL AND PEROVSKITE SOLAR CELL MANUFACTURED BY THE SAME METHOD}

본 발명은 페로브스카이트 태양전지의 제조방법 및 그로부터 제조된 페로브스카이트 태양전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페로브스카이트층의 손상을 최소화하면서 페로브스카이트층과 전극층간의 계면에서 상호작용이 향상된 정공수송층을 형성시킬 수 있는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법 및 그로부터 제조된 페로브스카이트 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a perovskite solar cell and a perovskite solar cell manufactured therefrom, and more specifically, to a method for manufacturing a perovskite solar cell capable of forming a hole transport layer with improved interaction at the interface between a perovskite layer and an electrode layer while minimizing damage to the perovskite layer, and a perovskite solar cell manufactured therefrom.

태양전지(Solar Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자로서, 현재 가정은 물론 우주에 이르기까지 전원공급용으로 광범위하게 활용되고 있다. 최근에는 항공, 기상, 통신분야에 이르기까지 사용되고 있으며, 태양광 자동차, 태양광 에어컨 등도 주목을 받고 있다.Solar cells are the core elements of solar power generation that directly convert sunlight into electricity, and are currently being used widely for power supply in homes and even in space. Recently, they have been used in the fields of aviation, meteorology, and communications, and solar cars and solar air conditioners are also attracting attention.

이러한 태양전지는 주로 실리콘 반도체를 이용하고 있으나, 고순도 실리콘 반도체의 원자재 가격 및 이를 이용한 태양전지 셀 제조공정의 복잡성으로 인해 발전단가가 높다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 화석연료에 의한 발전단가보다 3~10배 높기 때문에 각국 정부의 보조에 의해서 시장이 성장하고 있다는 한계를 안고 있다. 이러한 이유로 실리콘을 사용하지 않는 태양전지의 연구개발이 활성화되었고, 1990년대부터는 유기반도체 소재인 염료를 이용한 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell; DSSC)와 전도성 고분자를 이용한 고분자 태양전지(Polymer Solar Cell)가 본격적으로 연구되기 시작하였다. 이러한 DSSC와 고분자 태양전지와 같은 유기반도체 기반 태양전지가 학계와 산업계의 많은 노력에도 불구하고 사업화 단계에까지 이르지 못하였으나, 최근 DSSC와 고분자 태양전지의 장점을 융합한 페로브스카이트 태양전지(perovskite solar cell, PSC)의 출현에 의해 차세대 태양전지에 대한 기대감이 한층 높아지고 있는 상황이다.These solar cells mainly use silicon semiconductors, but there is a problem that the unit cost of generation is high due to the raw material price of high-purity silicon semiconductors and the complexity of the solar cell manufacturing process using them. In other words, since the unit cost of generation using conventional fossil fuels is 3 to 10 times higher, there is a limitation that the market is growing due to subsidies from each country's government. For this reason, research and development of solar cells that do not use silicon has been active, and since the 1990s, dye-sensitized solar cells (DSSCs) using dyes, which are organic semiconductor materials, and polymer solar cells (Polymer Solar Cells) using conductive polymers have been studied in earnest. Despite many efforts from academia and industry, organic semiconductor-based solar cells such as DSSCs and polymer solar cells have not reached the commercialization stage. However, with the recent advent of perovskite solar cells (PSCs) that combine the advantages of DSSCs and polymer solar cells, expectations for the next-generation solar cells are growing even higher.

페로브스카이트 태양전지는 종래 DSSC와 고분자 태양전지의 융합형 태양전지로서, DSSC와 같이 액체 전해질을 사용하지 않아서 신뢰성이 개선되었으며, 페로브스카이트의 광학적 우수성으로 인해 고효율이 가능한 태양전지이며 최근 공정개선, 소재개선 및 구조개선을 통하여 지속적으로 효율이 향상되고 있다.Perovskite solar cells are a hybrid solar cell of conventional DSSCs and polymer solar cells. Unlike DSSCs, they do not use liquid electrolytes, which improves reliability. They are solar cells that can achieve high efficiency due to the optical superiority of perovskite. Their efficiency has been continuously improving through recent process improvements, material improvements, and structural improvements.

도 1은 n-i-p(정방향) 구조의 페로브스카이트 태양전지를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 페로브스카이트 태양전지(100)는 기판층(10), 제1 전극층(20), 전자수송층(30), 페로브스카이트층(40), 정공수송층(50) 및 제2 전극층(60)으로 구성된다. 상기 n-i-p 구조의 페로브스카이트 태양전지(100)의 경우, 정공수송층(50)이 페로브스카이트층(40) 위에 코팅된다. 정공수송층(50)의 코팅시, 페로브스카이트층(40)에 손상을 가하지 않아야 하므로, 정공수송층(50)의 코팅에 사용되는 용매는 매우 한정적이다. 이러한 문제점으로 인해, 대부분 유기 정공수송층을 적용하여 디바이스를 제작하고 있다.FIG. 1 is a drawing showing a perovskite solar cell having an n-i-p (forward) structure. Referring to FIG. 1, a perovskite solar cell (100) is composed of a substrate layer (10), a first electrode layer (20), an electron transport layer (30), a perovskite layer (40), a hole transport layer (50), and a second electrode layer (60). In the case of the perovskite solar cell (100) having the n-i-p structure, a hole transport layer (50) is coated on the perovskite layer (40). When coating the hole transport layer (50), since the perovskite layer (40) should not be damaged, the solvent used for coating the hole transport layer (50) is very limited. Due to this problem, most devices are manufactured by applying an organic hole transport layer.

하지만 유기 정공수송층을 적용하는 경우, 낮은 정공 전도도와 안정성에 문제가 있어, 무기 정공수송층으로 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 니켈산화물과 같은 금속산화물은 매우 안정적이고, 대부분 정공 전도도도 높기 때문에 좋은 대체 후보가 될 수 있다.However, when applying an organic hole transport layer, there are problems with low hole conductivity and stability, so research is actively being conducted to replace it with an inorganic hole transport layer. In particular, metal oxides such as nickel oxide are very stable and most of them also have high hole conductivity, so they can be good replacement candidates.

용액공정을 이용하여 금속산화물 필름을 형성하기 위해서는 분산액 내의 금속산화물의 분산도가 중요하다. 하지만 대부분의 분산용매는 페로브스카이트 물질에 영향을 주는 극성 용매이기 때문에 n-i-p 구조의 페로브스카이트 태양전지에 적용하기가 어려운 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 금속산화물 표면에 알킬사슬이 긴 물질을 부착시킴으로써 비극성 용매 내의 분산도를 향상시켜 페로브스카이트층 상에 금속산화물 필름(즉, 정공수송층)을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다.In order to form a metal oxide film using a solution process, the degree of dispersion of the metal oxide in the dispersion solution is important. However, since most dispersion solvents are polar solvents that affect the perovskite material, there is a problem that it is difficult to apply to a perovskite solar cell with an n-i-p structure. To solve this problem, a method can be used to form a metal oxide film (i.e., a hole transport layer) on the perovskite layer by improving the degree of dispersion in a nonpolar solvent by attaching a substance with a long alkyl chain to the surface of the metal oxide.

하지만, 소수성의 상기 알킬사슬로 인해, 금속산화물 필름은 상대적으로 친수성인 페로브스카이트층(40)과의 접착이 어려운 문제가 발생한다. 이로 인해 페로브스카이트층(40) 표면과 금속산화물 필름의 계면에 결함 사이트(defect site)가 발생하게 되고, 이는 전자와 홀이 재결합하는 재결합 사이트(recombination site)로 작용하게 되어, 태양전지 소자특성에 악영향을 주는 문제가 있다.However, due to the hydrophobic alkyl chain, the metal oxide film has difficulty in adhering to the relatively hydrophilic perovskite layer (40). This causes a defect site to be generated at the interface between the surface of the perovskite layer (40) and the metal oxide film, which acts as a recombination site where electrons and holes recombine, which has a problem of adversely affecting the characteristics of the solar cell device.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 페로브스카이트층의 손상을 최소화하면서 페로브스카이트층과 정공수송층간의 계면 및 정공수송층과 전극층간의 계면에서 접착력을 향상시킴으로써, 태양전지의 소자특성을 저하시키지 않는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a perovskite solar cell that does not deteriorate the device characteristics of the solar cell by minimizing damage to the perovskite layer and improving the adhesive strength at the interface between the perovskite layer and the hole transport layer and at the interface between the hole transport layer and the electrode layer.

그리고, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 페로브스카이트 태양전지의 제조방법에 의해 제조된 페로브스카이트 태양전지를 제공하는데 있다.And, the problem that the present invention seeks to solve is to provide a perovskite solar cell manufactured by the method for manufacturing the perovskite solar cell.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법은, (S10) 기판층, 제1 전극층, 전자수송층 및 페로브스카이트층이 순서대로 적층된 적층물의 상기 페로브스카이트층 상에, 표면 개질된 금속산화물 및 분산용매를 포함하는 분산액을 도포 및 건조시켜 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer)을 형성시키는 단계; 및 (S20) 상기 정공수송층 상에 제2 전극층을 적층시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method for manufacturing a perovskite solar cell according to one aspect of the present invention comprises the steps of (S10) forming a hole transport layer (HTL) by applying and drying a dispersion solution containing a surface-modified metal oxide and a dispersion solvent on the perovskite layer of a laminate in which a substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, and a perovskite layer are sequentially laminated; and (S20) laminating a second electrode layer on the hole transport layer.

여기서, 상기 분산용매는, 비극성 용매일 수 있다.Here, the dispersion solvent may be a nonpolar solvent.

이때, 상기 비극성 용매는, 클로로벤젠, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 디메틸에테르, 클로로포름, 에틸아세테이트 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.At this time, the nonpolar solvent may be one selected from the group consisting of chlorobenzene, toluene, benzene, hexane, dimethyl ether, chloroform, ethyl acetate, and dichloromethane, or a mixture of two or more thereof.

그리고, 상기 금속산화물은 니켈산화물(NiOx)일 수 있다.And, the metal oxide may be nickel oxide (NiO x ).

한편, 상기 표면 개질된 금속산화물은, a) 상기 금속산화물과 바인딩되는 바인딩부, b) 상기 바인딩부와 연결된 알킬사슬부, 및 c) 상기 알킬사슬부의 말단에 형성되고, 상기 페로브스카이트층 또는 상기 제2 전극층과의 접착력을 향상시키는 말단부를 포함하는 화합물이, 상기 금속산화물의 표면에 부착되어 있는 것일 수 있다.Meanwhile, the surface-modified metal oxide may be a compound that includes a) a binding portion that binds to the metal oxide, b) an alkyl chain portion connected to the binding portion, and c) a terminal portion formed at a terminal of the alkyl chain portion and enhancing adhesion to the perovskite layer or the second electrode layer, and is attached to the surface of the metal oxide.

이때, 상기 바인딩부는, -COOH, -CONHOH, -NH2, -CSSH, -PO3H2 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.At this time, the binding portion may include one or two or more selected from the group consisting of -COOH, -CONHOH, -NH 2 , -CSSH, -PO 3 H 2 and -SO 3 H.

그리고, 상기 알킬사슬부는, 3 내지 20개의 탄소를 포함하는 알킬사슬일 수 있다.And, the alkyl chain portion may be an alkyl chain containing 3 to 20 carbons.

또한, 상기 말단부는, -NH2, -Cl, -Br, -I 및 -S로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.Additionally, the terminal portion may include one or two or more selected from the group consisting of -NH 2 , -Cl, -Br, -I, and -S.

한편, 상기 분산액 중, 상기 표면 개질된 금속산화물의 농도는 5 내지 30 mg/ml일 수 있다.Meanwhile, the concentration of the surface-modified metal oxide in the dispersion may be 5 to 30 mg/ml.

그리고, 상기 표면 개질된 금속산화물은, (S11) 금속산화물을 탈이온수(DI water) 또는 클로로벤젠(chlorobenzene)에 분산시켜 금속산화물 분산체를 제조하는 단계; (S12) 상기 금속산화물 분산체에 개질제를 적하(dropping)하여 30 분 내지 24 시간 동안 교반시키는 단계; 및 (S13) 상기 (S12) 단계의 결과물을 60 ℃ 이상의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.And, the surface-modified metal oxide may be manufactured by a method including: (S11) a step of dispersing a metal oxide in deionized water (DI water) or chlorobenzene to manufacture a metal oxide dispersion; (S12) a step of dropping a modifier into the metal oxide dispersion and stirring for 30 minutes to 24 hours; and (S13) a step of drying the resultant of step (S12) at a temperature of 60° C. or higher.

이때, 상기 (S12) 단계 및 상기 (S13) 단계 사이에 수행되며, 상기 개질제의 잔여물을 에탄올로 워싱(washing)하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, a step of removing residues of the modifying agent by washing with ethanol may be further included between the step (S12) and the step (S13).

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양전지는, 기판층, 제1 전극층, 전자수송층, 페로브스카이트층, 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer) 및 제2 전극층이 순서대로 적층된 것이고, 상기 정공수송층은, 표면 개질된 금속산화물을 포함하며, 상기 표면 개질된 금속산화물은, a) 상기 금속산화물과 바인딩되는 바인딩부, b) 상기 바인딩부와 연결된 알킬사슬부, 및 c) 상기 알킬사슬부의 말단에 형성되고, 상기 페로브스카이트층 또는 상기 제2 전극층과의 접착력을 향상시키는 말단부를 포함하는 화합물이, 상기 금속산화물의 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a perovskite solar cell according to another aspect of the present invention is characterized in that a substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, a perovskite layer, a hole transport layer (HTL), and a second electrode layer are sequentially laminated, the hole transport layer including a surface-modified metal oxide, and the surface-modified metal oxide includes a compound including a) a binding portion that binds to the metal oxide, b) an alkyl chain portion connected to the binding portion, and c) a terminal portion formed at a terminal of the alkyl chain portion and enhancing adhesion with the perovskite layer or the second electrode layer, wherein the compound is attached to the surface of the metal oxide.

여기서, 상기 기판층은, 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), 글래스, 석영, 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리디메틸실록산(PDMS)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.Here, the substrate layer may include one or two or more selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum oxide, indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), glass, quartz, polyimide, polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS).

그리고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 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.In addition, the first electrode layer and the second electrode layer may independently include one or two or more selected from the group consisting of 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), and ZnO.

또한, 상기 전자수송층은, 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 및 SrTi 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the electron transport layer may include one or two or more selected from the group consisting of Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, V oxide, Al oxide, Y oxide, Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, and SrTi oxide.

그리고, 상기 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 포함할 수 있다.And, the perovskite layer is CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Cl 3-x , MAPbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Br 3-x , CH 3 NH 3 PbCl x Br 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbI 3 , HC(NH 2 ) 2 PbI x Cl 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbI x Br 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbCl x Br 3-x , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI 3 , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI x Cl 3-x , (CH It may include one or two or more selected from the group consisting of ( 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI x Br 3-x and (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbCl x Br 3-x .

본 발명에 따르면 페로브스카이트층의 손상을 최소화하면서, 페로브스카이트층과 금속산화물을 포함하는 정공수송층간의 계면 및 상기 정공수송층과 전극층간의 계면에서 접착력을 향상시킴으로써, 페로브스카이트 태양전지의 성능저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent performance degradation of a perovskite solar cell by minimizing damage to the perovskite layer and improving adhesion at the interface between the perovskite layer and the hole transport layer including the metal oxide and at the interface between the hole transport layer and the electrode layer.

또한, 정공수송층과 페로브스카이트층간의 계면에서 결함 사이트(defect site)가 발생하는 것을 방지하여, 전자와 홀의 재결합을 방지함으로써 궁극적으로 광전변환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by preventing the occurrence of defect sites at the interface between the hole transport layer and the perovskite layer, the recombination of electrons and holes can be prevented, ultimately improving the photoelectric conversion efficiency.

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 n-i-p 구조의 페로브스카이트 태양전지를 보여주는 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판층, 제1 전극층, 전자수송층 및 페로브스카이트층이 적층된 적층물을 보여주는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 개질된 금속산화물을 보여주는 개념도이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention and, together with the detailed description of the invention described below, serve to further understand the technical idea of the present invention; therefore, the present invention should not be interpreted as being limited to matters described in such drawings.
Figure 1 is a side view showing a perovskite solar cell with a nip structure.
FIG. 2 is a side view showing a laminate in which a substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, and a perovskite layer are laminated according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a surface-modified metal oxide according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.The embodiments of the present invention described below are provided to more clearly explain the present invention to those skilled in the art, and the scope of the present invention is not limited by the following embodiments, and the following embodiments may be modified in various other forms.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.The terminology used herein is used to describe particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular forms used herein include the plural forms unless the context clearly dictates otherwise. In addition, the terms "comprise" and/or "comprising" as used herein specify the presence of stated features, steps, numbers, operations, elements, elements and/or groups thereof, but do not exclude the presence or addition of one or more other features, steps, numbers, operations, elements, elements and/or groups thereof. In addition, the term "connected" as used herein not only means that certain elements are directly connected, but also includes a concept that even indirectly connects elements by interposing other elements between them.

아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, when it is said in this specification that a certain element is located "on" another element, this includes not only cases where a certain element is in contact with the other element, but also cases where another element exists between the two elements. The term "and/or" as used in this specification includes any and all combinations of one or more of the listed items. In addition, the terms "about," "substantially," and the like as used in this specification are used to mean a range of or close to the numerical value or degree, taking into account inherent manufacturing and material tolerances, and are used to prevent infringers from unfairly utilizing the disclosure that mentions exact or absolute numbers provided to aid the understanding of this specification.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The sizes and thicknesses of areas or parts illustrated in the attached drawings may be somewhat exaggerated for the clarity of the specification and convenience of explanation. Like reference numerals represent like components throughout the detailed description.

도 2는 본 발명에 따른 기판층, 제1 전극층, 전자수송층 및 페로브스카이트층이 적층된 적층물을 보여주는 측면도이다.FIG. 2 is a side view showing a laminate in which a substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, and a perovskite layer are laminated according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지(100)의 제조방법은, 기판층(10), 제1 전극층(20), 전자수송층(30) 및 페로브스카이트층(40)이 순서대로 적층된 적층물의 상기 페로브스카이트층(40) 상에, 표면 개질된 금속산화물 및 분산용매를 포함하는 분산액을 도포 및 건조시켜 정공수송층(50, HTL, Hole Transport Layer)을 형성시키는 단계(S10 단계); 및 상기 정공수송층(50) 상에 제2 전극층(60)을 적층시키는 단계(S20 단계)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a method for manufacturing a perovskite solar cell (100) according to the present invention includes a step (S10) of forming a hole transport layer (50, HTL) by applying and drying a dispersion solution containing a surface-modified metal oxide and a dispersion solvent on the perovskite layer (40) of a laminate in which a substrate layer (10), a first electrode layer (20), an electron transport layer (30), and a perovskite layer (40) are sequentially laminated; and a step (S20) of laminating a second electrode layer (60) on the hole transport layer (50).

본 발명에 따르면, 종래의 유기 정공수송층이 아닌, 금속산화물 박막을 정공수송층(50)으로 적용함으로써 정공 전도도를 더욱 향상시킬 수 있고, 페로브스카이트층(40)의 손상을 최소화하면서, 페로브스카이트층(40)과 금속산화물을 포함하는 정공수송층(50)간의 계면 및 상기 정공수송층(50)과 제2 전극층(60)간의 계면에서 접착력을 향상시킴으로써, 페로브스카이트 태양전지(100)의 성능저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, by applying a metal oxide thin film as a hole transport layer (50) instead of a conventional organic hole transport layer, the hole conductivity can be further improved, and while minimizing damage to the perovskite layer (40), the adhesion at the interface between the perovskite layer (40) and the hole transport layer (50) including the metal oxide and at the interface between the hole transport layer (50) and the second electrode layer (60) can be improved, thereby preventing a decrease in the performance of the perovskite solar cell (100).

또한, 정공수송층(50)과 페로브스카이트층(40)간의 계면에서 결함 사이트(defect site)가 발생하는 것을 방지하여, 전자와 홀의 재결합을 방지함으로써 궁극적으로 광전변환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by preventing the occurrence of defect sites at the interface between the hole transport layer (50) and the perovskite layer (40), the recombination of electrons and holes can be prevented, ultimately improving the photoelectric conversion efficiency.

이때, 상기 분산용매는, 비극성 용매일 수 있고, 이러한 비극성 용매의 비제한적인 예로는 클로로벤젠, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 디메틸에테르, 클로로포름, 에틸아세테이트 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 가능하다.At this time, the dispersion solvent may be a non-polar solvent, and non-limiting examples of such non-polar solvents include one selected from the group consisting of chlorobenzene, toluene, benzene, hexane, dimethyl ether, chloroform, ethyl acetate, and dichloromethane, or a mixture of two or more thereof.

종래 금속산화물의 분산용매는 페로브스카이트층에 악영향을 주는 극성 용매인 것이 대부분이었기 때문에, n-i-p(정방향) 구조의 페로브스카이트 태양전지에 적용하기에는 문제가 있었다. 따라서, 페로브스카이트층에 가해지는 손상을 줄이기 위해서는 극성 용매 대신 비극성 용매를 사용해야 했는데, 비극성 용매를 사용하는 경우에는 금속산화물의 분산도가 저하되는 문제가 있었다. 본 발명에서는 금속산화물의 표면을 개질시킨 표면 개질된 금속산화물을 적용함으로써, 비극성 용매 내의 금속산화물의 분산도를 향상시킬 수 있게 되었다.Since most of the conventional dispersion solvents of metal oxides are polar solvents that adversely affect the perovskite layer, there were problems in applying them to perovskite solar cells with an n-i-p (forward) structure. Therefore, in order to reduce the damage to the perovskite layer, a nonpolar solvent had to be used instead of a polar solvent. However, when a nonpolar solvent was used, there was a problem that the dispersion of the metal oxide was reduced. In the present invention, by applying a surface-modified metal oxide in which the surface of the metal oxide is modified, the dispersion of the metal oxide in a nonpolar solvent can be improved.

여기서, 상기 금속산화물은 니켈산화물(NiOx)인 것이 바람직한데, 다른 유기 정공수송체 또는 다른 금속산화물과 비교했을 때 물질 내 높은 정공 이동도를 가지고 있는 장점이 있다.Here, the metal oxide is preferably nickel oxide (NiO x ), which has the advantage of having high hole mobility within the material compared to other organic hole transporters or other metal oxides.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 개질된 금속산화물을 보여주는 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram showing a surface-modified metal oxide according to one embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 표면 개질된 금속산화물은, a) 상기 금속산화물(51)과 바인딩되는 바인딩부(52), b) 상기 바인딩부(52)와 연결된 알킬사슬부(53), 및 c) 상기 알킬사슬부(53)의 말단에 형성되고, 상기 페로브스카이트층(40) 또는 상기 제2 전극층(60)과의 접착력을 향상시키는 말단부(54)를 포함하는 화합물이, 상기 금속산화물(51)의 표면에 부착되어 있는 것일 수 있다.Referring to FIG. 3, the surface-modified metal oxide may be a compound that includes a) a binding portion (52) that binds to the metal oxide (51), b) an alkyl chain portion (53) connected to the binding portion (52), and c) a terminal portion (54) that is formed at the terminal of the alkyl chain portion (53) and enhances adhesion to the perovskite layer (40) or the second electrode layer (60), and is attached to the surface of the metal oxide (51).

이때, 상기 바인딩부(52)는, 상기 금속산화물(51)과 바인딩되는 작용기라면 제한되지 않지만, 구체적으로는, -COOH, -CONHOH, -NH2, -CSSH, -PO3H2 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.At this time, the binding portion (52) is not limited to a functional group that binds to the metal oxide (51), but specifically, it may include one or two or more selected from the group consisting of -COOH, -CONHOH, -NH 2 , -CSSH, -PO 3 H 2 and -SO 3 H.

그리고, 상기 알킬사슬부(53)는, 3 내지 20개의 탄소를 포함하는 알킬사슬일 수 있는데, 이와 같은 알킬사슬부(53)를 포함하게 되면, 비극성 용매 내의 금속산화물(51)의 분산도를 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 알킬사슬부(53)에 포함된 탄소의 수가 3개 미만이면, 비극성 용매 내에서 분산도가 향상되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 탄소의 수가 20개를 초과하는 경우, 태양전지에 적용되었을 때 긴 알킬사슬에 의해 전하 이동에 문제(정공수송층 내 홀 이동도 제한 또는 계면에서의 전하 추출 제한)가 발생할 수 있다.And, the alkyl chain portion (53) may be an alkyl chain containing 3 to 20 carbons, and when such an alkyl chain portion (53) is included, the degree of dispersion of the metal oxide (51) in a non-polar solvent can be further improved. When the number of carbons included in the alkyl chain portion (53) is less than 3, a problem of not improving the degree of dispersion in a non-polar solvent may occur, and when the number of carbons exceeds 20, a problem in charge transfer (limitation of hole mobility in a hole transport layer or limitation of charge extraction at the interface) may occur due to the long alkyl chain when applied to a solar cell.

또한, 상기 말단부(54)는, 페로브스카이트층(40) 또는 제2 전극층(60)과의 접착력을 향상시키는 작용기라면 제한되지 않지만, 구체적으로는, 페로브스카이트층(40)과의 접착을 위한 것으로, -NH2, -Cl, -Br, -I 등이 가능하고, 제2 전극층(60)과의 접착을 위한 것으로는 -S 등이 가능하다.In addition, the terminal portion (54) is not limited to a functional group that improves adhesion to the perovskite layer (40) or the second electrode layer (60), but specifically, for adhesion to the perovskite layer (40), -NH 2 , -Cl, -Br, -I, etc. are possible, and for adhesion to the second electrode layer (60), -S, etc. are possible.

한편, 상기 분산액 중, 상기 표면 개질된 금속산화물의 농도는 5 내지 30 mg/ml일 수 있는데, 상기 수치범위를 만족하는 경우, 페로브스카이트층(40)을 적절한 두께로 완전하게 도포할 수 있게 된다. 상기 수치범위 미만이면, 상기 표면 개질된 금속산화물이 페로브스카이트층(40)을 완전하게 도포하지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 수치범위를 초과하게 되면, 페로브스카이트층(40) 상에, 상기 표면 개질된 금속산화물이 너무 두껍게 도포되기 때문에, 홀 이동거리가 너무 길어지게 되므로, 태양전지 소자 성능이 떨어지게 되는 문제가 발생할 수 있다.Meanwhile, in the dispersion, the concentration of the surface-modified metal oxide may be 5 to 30 mg/ml, and when the above numerical range is satisfied, the perovskite layer (40) can be completely coated with an appropriate thickness. When it is less than the above numerical range, a problem may occur in which the surface-modified metal oxide cannot completely coat the perovskite layer (40), and when it exceeds the above numerical range, the surface-modified metal oxide is coated too thickly on the perovskite layer (40), so that the hole movement distance becomes too long, and thus a problem in which the performance of the solar cell element deteriorates may occur.

이때, 상기 분산액은, 표면 개질된 금속산화물과 비극성 용매의 혼합물을 초음파분쇄기(ultrasonicator)에 투입 및 분산시켜 제조된 것일 수 있다.At this time, the dispersion may be manufactured by introducing and dispersing a mixture of a surface-modified metal oxide and a non-polar solvent into an ultrasonicator.

한편, 상기 표면 개질된 금속산화물은, (S11) 금속산화물을 탈이온수(DI water) 또는 클로로벤젠(chlorobenzene)에 분산시켜 금속산화물 분산체를 제조하는 단계; (S12) 상기 금속산화물 분산체에 개질제를 적하(dropping)하여 30 분 내지 24 시간 동안 교반시키는 단계; 및 (S13) 상기 (S12) 단계의 결과물을 60 ℃ 이상의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.Meanwhile, the surface-modified metal oxide may be manufactured by a method including: (S11) a step of dispersing a metal oxide in deionized water (DI water) or chlorobenzene to manufacture a metal oxide dispersion; (S12) a step of dropping a modifier into the metal oxide dispersion and stirring for 30 minutes to 24 hours; and (S13) a step of drying the resultant of step (S12) at a temperature of 60° C. or higher.

이와 같은 방법에 의해 제조된 표면 개질된 금속산화물은, 금속산화물의 표면에 전술한 화합물이 적절하게 배치됨으로써, 페로브스카이트층(40)과 제2 전극층(60)과의 접착력이 더욱 향상된다.The surface-modified metal oxide manufactured by this method further improves the adhesion between the perovskite layer (40) and the second electrode layer (60) by appropriately disposing the above-described compound on the surface of the metal oxide.

또한, 상기 (S12) 단계 및 상기 (S13) 단계 사이에 수행되는 것으로, 상기 개질제의 잔여물을 에탄올로 워싱(washing)하여 제거하는 단계를 더 포함함으로써, 반응에 참여하지 않은 개질제를 제거함으로써 불순물을 제거하게 된다.In addition, by further including a step of removing residues of the modifier by washing with ethanol, which is performed between the above step (S12) and the above step (S13), impurities are removed by removing the modifier that did not participate in the reaction.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 페로브스카이트 태양전지(100)는, 기판층(10), 제1 전극층(20), 전자수송층(30), 페로브스카이트층(40), 정공수송층(50, HTL, Hole Transport Layer) 및 제2 전극층(60)이 순서대로 적층된 것이고, 상기 정공수송층(50)은, 표면 개질된 금속산화물을 포함하며, 상기 표면 개질된 금속산화물은, a) 상기 금속산화물(51)과 바인딩되는 바인딩부(52), b) 상기 바인딩부(52)와 연결된 알킬사슬부(53), 및 c) 상기 알킬사슬부(53)의 말단에 형성되고, 상기 페로브스카이트층(40) 또는 상기 제2 전극층(60)과의 접착력을 향상시키는 말단부(54)를 포함하는 화합물이, 상기 금속산화물(51)의 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a perovskite solar cell (100) according to another aspect of the present invention is characterized in that a substrate layer (10), a first electrode layer (20), an electron transport layer (30), a perovskite layer (40), a hole transport layer (50, HTL, Hole Transport Layer), and a second electrode layer (60) are sequentially laminated, and the hole transport layer (50) includes a surface-modified metal oxide, and the surface-modified metal oxide includes a compound that is attached to the surface of the metal oxide (51), including a) a binding portion (52) that binds to the metal oxide (51), b) an alkyl chain portion (53) connected to the binding portion (52), and c) a terminal portion (54) that is formed at a terminal of the alkyl chain portion (53) and enhances adhesion to the perovskite layer (40) or the second electrode layer (60).

상기 정공수송층(50)이 표면 개질된 금속산화물을 포함함으로써, 페로브스카이트층(40)과 금속산화물을 포함하는 정공수송층(50)간의 계면 및 상기 정공수송층(50)과 제2 전극층(60)간의 계면에서 접착력을 향상시켜 페로브스카이트 태양전지(100)의 성능저하를 방지할 수 있다.Since the above hole transport layer (50) includes a surface-modified metal oxide, the adhesion between the perovskite layer (40) and the hole transport layer (50) including the metal oxide and the interface between the hole transport layer (50) and the second electrode layer (60) can be improved, thereby preventing a decrease in the performance of the perovskite solar cell (100).

여기서, 상기 기판층(10)은, 광을 통과시키는 투명한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판층(10)은 원하는 파장의 광을 선별적으로 통과시키는 물질을 포함할 수 있다. 상기 기판층(10)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 있고, 예를 들면, 상기 폴리머는 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the substrate layer (10) may include a transparent material that transmits light. In addition, the substrate layer (10) may include a material that selectively transmits light of a desired wavelength. The substrate layer (10) may include, for example, a TCO (Transparent Conductive Oxide) such as silicon oxide, aluminum oxide, ITO (Indium Tin Oxide), FTO (Fluorine Tin Oxide), glass, quartz, or a polymer, and for example, the polymer may include at least one of polyimide, polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS).

상기 기판층(10)은, 예를 들어 100 μm 내지 150 μm 범위의 두께를 가질 수 있고, 예를 들면 125 μm의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 상기 기판층(10)의 재질 및 두께는 상기 기재된 내용에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 따라 적절히 선택될 수 있다.The above substrate layer (10) may have a thickness ranging from, for example, 100 μm to 150 μm, and may have a thickness of, for example, 125 μm. However, the material and thickness of the substrate layer (10) are not limited to those described above, and may be appropriately selected according to the technical idea of the present invention.

그리고, 상기 제1 전극층(20)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 실시예들에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.And, the first electrode layer (20) can be formed of a conductive material having light transmittance. The conductive material having light transmittance can include, for example, a transparent conductive oxide, a carbonaceous conductive material, a metallic material, etc. As the transparent conductive oxide, for example, 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, etc. can be used. As the carbonaceous conductive material, for example, graphene or carbon nanotubes can be used, and as the metallic material, for example, metal (Ag) nanowires, and multilayer metal thin films such as Au/Ag/Cu/Mg/Mo/Ti can be used. The term “transparent” in this specification refers to being able to transmit light to a certain degree or more, and is not necessarily interpreted to mean complete transparency. The materials described above are not necessarily limited to the embodiments described above, and can be formed of various materials, and the structures thereof can also be variously modified, such as being single-layered or multi-layered.

이때, 상기 제1 전극층(20)은 상기 기판층(10) 상에 적층되어 형성될 수도 있고, 상기 기판층(10)과 일체로써 형성될 수도 있다.At this time, the first electrode layer (20) may be formed by being laminated on the substrate layer (10) or may be formed as an integral part with the substrate layer (10).

그리고, 상기 전자수송층(30)은 상기 제1 전극층(20) 상에 위치하고, 페로브스카이트층(40)에서 생성된 전자가 제1 전극층(20)으로 용이하게 전달되도록 하는 기능을 할 수 있다. 전자수송층(30)은 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 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. 본 발명에 따른 전자수송층(30)은 컴팩트한 구조의 TiO2, SnO2, WO3 또는 TiSrO3 등을 포함할 수도 있다. 이러한 전자수송층(30)은 필요에 따라 n형 또는 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다.And, the electron transport layer (30) is positioned on the first electrode layer (20) and can function to allow electrons generated in the perovskite layer (40) to be easily transferred to the first electrode layer (20). The electron transport layer (30) can include a metal oxide, and for example, Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, V oxide, Al oxide, Y oxide, Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, SrTi oxide, etc. can be used. The electron transport layer (30) according to the present invention can also include TiO 2 , SnO 2 , WO 3 or TiSrO 3 having a compact structure. This electron transport layer (30) can further include an n-type or p-type dopant as needed.

한편, 상기 페로브스카이트층(40)은 페로브스카이트 화합물을 포함한다.Meanwhile, the perovskite layer (40) includes a perovskite compound.

본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지(100)에서는, 태양광을 흡수하여 광전자-광정공 쌍을 생성하는 광활성 물질로 페로브스카이트 화합물을 채택하였는데, 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.In the perovskite solar cell (100) according to the present invention, a perovskite compound is adopted as a photoactive material that absorbs sunlight to generate photoelectron-photohole pairs. Perovskite has the advantages of having a direct band gap, a high light absorption coefficient of about 1.5×10 4 cm -1 at 550 nm, excellent charge transfer characteristics, and excellent tolerance to defects.

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 결정립의 광흡수체 형성이 가능하며, 특히 전자와 정공 모두에 대한 전도도가 우수하다.In addition, perovskite compounds have the advantage of being able to form a light absorber that forms a photoactive layer through an extremely simple, easy, and inexpensive process of applying and drying a solution, and the light absorber can be formed of coarse crystal grains by spontaneous crystallization through drying of the applied solution, and in particular, it has excellent conductivity for both electrons and holes.

이러한 페로브스카이트 화합물은 하기의 화학식 1의 구조로 표시될 수 있다.These perovskite compounds can be represented by the following chemical formula 1.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

ABX3 ABX 3

(여기서, A는 1가의 유기 암모늄 양이온 또는 금속 양이온, B는 2가의 금속 금속 양이온, X는 할로겐 음이온을 의미한다)(Here, A represents a monovalent organic ammonium cation or metal cation, B represents a divalent metal metal cation, and X represents a halogen anion.)

페로브스카이트 화합물은 예컨대, 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, (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x 등이 사용될 수 있다(0≤x, y≤1). 또한, ABX3의 A에 Cs가 일부 도핑된 화합물도 사용될 수 있다.Perovskite compounds include, for example, CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Cl 3-x , MAPbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Br 3-x , CH 3 NH 3 PbCl x Br 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbI 3 , HC(NH 2 ) 2 PbI x Cl 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbI x Br 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbCl x Br 3-x , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI 3 , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI x Cl 3-x , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI x Br 3-x , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbCl x Br 3-x , etc. can be used (0≤x, y≤1). In addition, compounds in which A of ABX 3 is partially doped with Cs can also be used.

한편, 상기 정공수송층(50)에는 도핑 물질이 더 포함될 수 있으며, 상기 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. 상기 정공수송층(50)의 두께는 10 내지 500 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, the hole transport layer (50) may further include a doping material, and the doping material may be a dopant selected from the group consisting of Li series dopants, Co series dopants, Cu series dopants, Cs series dopants, and combinations thereof, but is not limited thereto. The thickness of the hole transport layer (50) may be 10 to 500 nm, but is not limited thereto.

이때, 상기 정공수송층(50)의 금속산화물은 니켈산화물(NiOx)인 것이 바람직한데, 다른 유기 정공수송체 또는 다른 금속 산화물과 비교했을 때 물질 내 높은 정공 이동도를 가지고 있는 장점이 있다.At this time, it is preferable that the metal oxide of the hole transport layer (50) is nickel oxide (NiO x ), which has the advantage of having high hole mobility within the material compared to other organic hole transporters or other metal oxides.

또한, 상기 표면 개질된 금속산화물은 본 발명의 명세서에서 전술한 바와 같다.In addition, the surface-modified metal oxide is as described above in the specification of the present invention.

그리고, 상기 제2 전극층(60)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 실시예들에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.In addition, the second electrode layer (60) may be formed of a conductive material having light transmittance. The conductive material having light transmittance may include, for example, a transparent conductive oxide, a carbonaceous conductive material, a metallic material, etc. As the transparent conductive oxide, for example, 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, etc. may be used. As the carbonaceous conductive material, for example, graphene or carbon nanotubes can be used, and as the metallic material, for example, metal (Ag) nanowires, and multilayer metal thin films such as Au/Ag/Cu/Mg/Mo/Ti can be used. The term “transparent” in this specification refers to being able to transmit light to a certain degree or more, and is not necessarily interpreted to mean complete transparency. The materials described above are not necessarily limited to the embodiments described above, and can be formed of various materials, and the structures thereof can also be variously modified, such as being single-layered or multi-layered.

한편, 도시되지는 않았으나, 제2 전극층(60) 상에는 제2 전극층(60)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.Meanwhile, although not shown, a bus electrode (not shown) may be further arranged on the second electrode layer (60) to lower the resistance of the second electrode layer (60) and to facilitate charge transfer. The bus electrode may be formed of Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, and/or compounds thereof.

상기와 같은 전자수송층(30)/페로브스카이트층(40)/정공수송층(50)은 전술한 층간 구조 및/또는 물질 이외에도 페로브스카이트 태양전지(100)를 구성하는 다양한 층 구조 및 물질이 적용될 수 있다.In addition to the above-described layer structures and/or materials, various layer structures and materials that constitute the perovskite solar cell (100) can be applied to the electron transport layer (30)/perovskite layer (40)/hole transport layer (50).

본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 제조방법 및 그로부터 제조된 페로브스카이트 태양전지는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.In this specification, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it will be apparent to those skilled in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented. For example, those skilled in the art will recognize that the method for manufacturing a perovskite solar cell according to the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 3 and the perovskite solar cell manufactured thereby can be variously modified. Therefore, the scope of the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the technical idea described in the claims.

10: 기판층
20: 제1 전극층
30: 전자수송층
40: 페로브스카이트층
50: 정공수송층
51: 금속산화물
52: 바인딩부
53: 알킬사슬부
54: 말단부
60: 제2 전극층
100: 페로브스카이트 태양전지
10: Substrate layer
20: 1st electrode layer
30: Electron transport layer
40: Perovskite layer
50: Hole transport layer
51: Metal oxide
52: Binding part
53: Alkyl chain
54: The terminal part
60: Second electrode layer
100: Perovskite solar cells

Claims (20)

(S10) 기판층, 제1 전극층, 전자수송층 및 페로브스카이트층이 순서대로 적층된 적층물의 상기 페로브스카이트층 상에, 표면 개질된 금속산화물 및 분산용매를 포함하는 분산액을 도포 및 건조시켜 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer)을 형성시키는 단계; 및
(S20) 상기 정공수송층 상에 제2 전극층을 적층시키는 단계를 포함하고,
상기 분산용매는, 비극성 용매인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
(S10) A step of forming a hole transport layer (HTL) by applying and drying a dispersion solution containing a surface-modified metal oxide and a dispersion solvent on the perovskite layer of a laminate in which a substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, and a perovskite layer are sequentially laminated; and
(S20) comprising a step of laminating a second electrode layer on the hole transport layer,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the above dispersion solvent is a non-polar solvent.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비극성 용매는, 클로로벤젠, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 디메틸에테르, 클로로포름, 에틸아세테이트 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the nonpolar solvent is one selected from the group consisting of chlorobenzene, toluene, benzene, hexane, dimethyl ether, chloroform, ethyl acetate, and dichloromethane, or a mixture of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 금속산화물은 니켈산화물(NiOx)인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the metal oxide is nickel oxide (NiO x ).
제1항에 있어서,
상기 표면 개질된 금속산화물은, a) 상기 금속산화물과 바인딩되는 바인딩부, b) 상기 바인딩부와 연결된 알킬사슬부, 및 c) 상기 알킬사슬부의 말단에 형성되고, 상기 페로브스카이트층 또는 상기 제2 전극층과의 접착력을 향상시키는 말단부를 포함하는 화합물이, 상기 금속산화물의 표면에 부착되어 있는 것인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the surface-modified metal oxide comprises a compound attached to the surface of the metal oxide, wherein the compound comprises: a) a binding portion that binds to the metal oxide, b) an alkyl chain portion connected to the binding portion, and c) a terminal portion formed at a terminal of the alkyl chain portion and enhancing adhesion to the perovskite layer or the second electrode layer.
제5항에 있어서,
상기 바인딩부는, -COOH, -CONHOH, -NH2, -CSSH, -PO3H2 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In paragraph 5,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the binding portion comprises one or more selected from the group consisting of -COOH, -CONHOH, -NH 2 , -CSSH, -PO 3 H 2 and -SO 3 H.
제5항에 있어서,
상기 알킬사슬부는, 3 내지 20개의 탄소를 포함하는 알킬사슬인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In paragraph 5,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the above alkyl chain portion is an alkyl chain containing 3 to 20 carbons.
제5항에 있어서,
상기 말단부는, -NH2, -Cl, -Br, -I 및 -S로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In paragraph 5,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the terminal portion comprises one or two or more selected from the group consisting of -NH 2 , -Cl, -Br, -I, and -S.
제1항에 있어서,
상기 분산액 중, 상기 표면 개질된 금속산화물의 농도는 5 내지 30 mg/ml인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a perovskite solar cell, wherein the concentration of the surface-modified metal oxide in the above dispersion is 5 to 30 mg/ml.
제1항에 있어서,
상기 표면 개질된 금속산화물은,
(S11) 금속산화물을 클로로벤젠(chlorobenzene)에 분산시켜 금속산화물 분산체를 제조하는 단계;
(S12) 상기 금속산화물 분산체에 개질제를 적하(dropping)하여 30 분 내지 24 시간 동안 교반시키는 단계; 및
(S13) 상기 (S12) 단계의 결과물을 60 ℃ 이상의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것인 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In the first paragraph,
The above surface-modified metal oxide is,
(S11) A step of preparing a metal oxide dispersion by dispersing a metal oxide in chlorobenzene;
(S12) A step of dropping a modifier into the metal oxide dispersion and stirring for 30 minutes to 24 hours; and
(S13) A method for manufacturing a perovskite solar cell, the method comprising a step of drying the resultant of step (S12) at a temperature of 60° C. or higher.
제10항에 있어서,
상기 (S12) 단계 및 상기 (S13) 단계 사이에 수행되며,
상기 개질제의 잔여물을 에탄올로 워싱(washing)하여 제거하는 단계를 더 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조방법.
In Article 10,
is performed between the above steps (S12) and (S13),
A method for manufacturing a perovskite solar cell, further comprising a step of removing residues of the above modifier by washing with ethanol.
기판층, 제1 전극층, 전자수송층, 페로브스카이트층, 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer) 및 제2 전극층이 순서대로 적층된 것이고,
상기 정공수송층은, 표면 개질된 금속산화물을 포함하며,
상기 표면 개질된 금속산화물은, a) 상기 금속산화물과 바인딩되는 바인딩부, b) 상기 바인딩부와 연결된 알킬사슬부, 및 c) 상기 알킬사슬부의 말단에 형성되고, 상기 페로브스카이트층 또는 상기 제2 전극층과의 접착력을 향상시키는 말단부를 포함하는 화합물이, 상기 금속산화물의 표면에 부착되어 있는 것이고,
비극성 용매를 포함하는 분산용액에 금속산화물이 포함된 분산액이 도포되어 상기 페로브스카이트층의 손상이 방지된 것인, 페로브스카이트 태양전지.
A substrate layer, a first electrode layer, an electron transport layer, a perovskite layer, a hole transport layer (HTL), and a second electrode layer are laminated in sequence.
The above hole transport layer comprises a surface-modified metal oxide,
The surface-modified metal oxide is a compound that includes a) a binding portion that binds to the metal oxide, b) an alkyl chain portion connected to the binding portion, and c) a terminal portion formed at the terminal of the alkyl chain portion and enhancing adhesion to the perovskite layer or the second electrode layer, and is attached to the surface of the metal oxide.
A perovskite solar cell, wherein a dispersion containing a metal oxide is applied to a dispersion solution containing a nonpolar solvent, thereby preventing damage to the perovskite layer.
제12항에 있어서,
상기 금속산화물은 니켈산화물(NiOx)인 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell in which the above metal oxide is nickel oxide (NiO x ).
제12항에 있어서,
상기 바인딩부는, -COOH, -CONHOH, -NH2, -CSSH, -PO3H2 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell wherein the binding portion comprises one or more selected from the group consisting of -COOH, -CONHOH, -NH 2 , -CSSH, -PO 3 H 2 and -SO 3 H.
제12항에 있어서,
상기 알킬사슬부는, 3 내지 20개의 탄소를 포함하는 알킬사슬인 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell, wherein the above alkyl chain portion is an alkyl chain containing 3 to 20 carbons.
제12항에 있어서,
상기 말단부는, -NH2, -Cl, -Br, -I 및 -S로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell wherein the terminal portion comprises one or two or more selected from the group consisting of -NH 2 , -Cl, -Br, -I, and -S.
제12항에 있어서,
상기 기판층은, 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), 글래스, 석영, 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리디메틸실록산(PDMS)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell comprising one or more of the following: the substrate layer is selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum oxide, indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), glass, quartz, polyimide, polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS).
제12항에 있어서,
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 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 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell, wherein the first electrode layer and the second electrode layer independently include one or two or more selected from the group consisting of 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), and ZnO.
제12항에 있어서,
상기 전자수송층은, 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 및 SrTi 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
A perovskite solar cell, wherein the electron transport layer comprises one or two or more selected from the group consisting of Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, V oxide, Al oxide, Y oxide, Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, and SrTi oxide.
제12항에 있어서,
상기 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 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
In Article 12,
The perovskite layer is CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Cl 3-x , MAPbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Br 3-x , CH 3 NH 3 PbCl x Br 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbI 3 , HC(NH 2 ) 2 PbI x Cl 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbI x Br 3-x , HC(NH 2 ) 2 PbCl x Br 3-x , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI 3 , (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI x Cl 3-x , (CH 3 NH A perovskite solar cell comprising one or more selected from the group consisting of 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1-y PbI x Br 3-x and (CH 3 NH 3 )(HC(NH 2 ) 2 ) 1- y PbCl x Br 3- x .
KR1020200183636A 2020-12-24 2020-12-24 Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method Active KR102796955B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200183636A KR102796955B1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200183636A KR102796955B1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220092150A KR20220092150A (en) 2022-07-01
KR102796955B1 true KR102796955B1 (en) 2025-04-17

Family

ID=82397123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200183636A Active KR102796955B1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102796955B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115377235A (en) * 2022-07-12 2022-11-22 济南大学 Solar cell and preparation method thereof
CN115988945B (en) * 2022-12-15 2023-09-22 嘉庚创新实验室 An intermediate material and its application, and a method for preparing a perovskite layer
CN118555845A (en) * 2024-06-13 2024-08-27 天合光能股份有限公司 A solar cell

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102104279B1 (en) * 2018-12-07 2020-04-24 주식회사 바이오에이엠 Animal feed additive and manufacturing method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yanjun Zhang et al., Adv. Mater. Interfaces 2018, 5, 1800645(2018.07.25.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220092150A (en) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10741708B2 (en) Vertically stacked photovoltaic and thermal solar cell
KR102401218B1 (en) Matufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method
Iqbal et al. Recent progress in graphene incorporated solar cell devices
EP3172776B1 (en) Mesoscopic framework for organic-inorganic perovskite based photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
Lenzmann et al. Recent advances in dye‐sensitized solar cells
AU2019257470A1 (en) A Photovoltaic Device
KR102796955B1 (en) Manufacturing method for perovskite solar cell and perovskite solar cell manufactured by the same method
JP7700243B2 (en) Method for manufacturing solar cell and solar cell manufactured therefrom
KR102068871B1 (en) Organic-inorganic complex solar cell
CN116998252A (en) Perovskite-based multi-junction solar cell and method for manufacturing same
Zhang et al. Enhanced performance of ZnO based perovskite solar cells by Nb2O5 surface passivation
KR20250010717A (en) Solar cell, tandem solar cell containing organic monomolecules and manufacturing method thereof
CN114914365A (en) A perovskite/perovskite tandem solar cell with an inverted structure
KR102838381B1 (en) Perovskite solar cell
Ahmad An affordable green energy source—Evolving through current developments of organic, dye sensitized, and perovskite solar cells
CN116096109A (en) A kind of perovskite solar cell component and preparation method thereof
KR20230097495A (en) Solar cell containing ammonium salt-treated metal oxide and manufacturing method thereof
Kumar et al. Influence of hole and electron transport materials on perovskite sensitized solar cells-A review
JP2009032661A (en) Stacked photoelectric conversion device
KR102872909B1 (en) Solar cell with impoved interfacaial phenomenon and manufacturing method thereof
JP2009009851A (en) Photoelectric conversion device
KR20210151545A (en) Solar cell with improved stability against moisture and long-term stability
KR102778309B1 (en) Solar cell, tandem solar cell containing conductive passibation layer and manufacturing method thereof
McINTYRE State of the art of photovoltaic technologies
Suresh et al. Perovskite Solar Cells Technology: Next Generation Clean Energy Solution

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20201224

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20230508

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20201224

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240812

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20250404

PG1601 Publication of registration