KR102036173B1 - 정공 전달 특성이 향상된 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정공 전달 특성이 향상된 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광활성층 및 HOMO 준위가 낮은 정공수송층 계면간 전하 이동의 개선을 통해 전하 추출 효율 및 외부양자효율을 향상시킨 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 정공 전달 특성이 향상된 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광활성층 및 HOMO 준위가 낮은 정공수송층 계면간 전하 이동의 개선을 통해 전하 추출 효율 및 외부양자효율을 향상시킨 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생 가능하며, 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 태양 빛으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 여기서 태양전지란 태양빛으로부터 광 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성하는 전지를 의미한다.
현재 광에너지 변환효율이 20%가 넘는 p-n 다이오드형 실리콘 단결정 기반 태양전지의 제조가 가능하여 실제 태양광 발전에 사용되고 있으며, 이보다 더 변환효율이 우수한 갈륨아세나이드와 같은 화합물 반도체를 이용한 태양전지도 있다. 그러나 이러한 무기 반도체 기반의 태양전지는 고효율화를 위하여 매우 고순도로 정제한 소재가 필요하므로 원소재의 정제에 많은 에너지가 소비되고, 또한 원소재를 이용하여 단결정 혹은 박막화 하는 과정에 고가의 공정 장비가 요구되어 태양전지의 제조비용을 낮게 하는 데에는 한계가 있어 대규모적인 활용에 걸림돌이 되어왔다.
이에 따라 태양전지를 저가로 제조하기 위해서는 태양전지에 핵심으로 사용되는 소재 혹은 제조공정의 비용을 대폭 감소시킬 필요가 있으며, 무기 반도체 기반 태양전지의 대안으로 저가의 소재와 공정으로 제조가 가능한 염료 감응형 태양전지와 유기태양전지가 활발히 연구되고 있다.
한편, 유무기 하이브리드 페로브 스카이트 태양전지는 태양광이 입사되면 광양자는 먼저 광흡수층 내의 유무기 복합 염료분자에 흡수되고, 이에 따라 염료분자는 기저 상태에서 여기상태로 전자 전이하여 전자-홀쌍을 만들며, 상기 여기 상태의 전자는 반도체 미립자 계면의 전도띠로 주입된다. 상기 주입된 전자는 계면을 통해 투명전극으로 전달되고 이후 외부 회로를 통해 상대전극으로 이동할 수 있다. 한편 전자 전이 결과 산화된 염료는 정공전달층 내의 산화-환원 커플의 이온에 의해 환원되고, 산화된 상기 이온은 전하중성을 이루기 위해 상대전극의 계면에 도달한 전자와 환원반응을 함으로써 구동된다. 특히 페로브스카이트 태양전지는 유무기 복합염료와 반도체 층 표면의 물리적 접촉에 의한 전자이동이 가능하기 때문에 기존 염료감응태양전지와 달리 광흡수층의 두께가 현저하게 얇아져도 높은 에너지 전환효율을 달성할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 페로브스카이트 태양전지는 기존의 염료감응 태양전지에도 사용되던 액체 전해질 내에서는 안정성이 낮아서 사용하기에 어려움이 있어 상기 액체 전해질 대신에 단분자 물질인 정공전달 물질을 포함하는 정공전달층을 형성해야 한다. 상기 정공전달층은 단분자 또는 고분자 정공전달 물질을 사용하는데 주로 Spiro-OMeTAD[2,22',7,77'-tetrkis(N,N-di-pmethoxyphenylamine)-9,99'-spirobifluorine]를 사용하며 상기 Spiro-OMeTAD는 전자전달능력 및 전자이동성이 우수한 물질이지만 정공 이동성이 크지 않고, 에너지 준위 조절의 어려움, 고가, 내구성이 낮은 단점이 있다.
광활성층 및 HOMO 준위가 낮은 정공수송층 계면간 전하 이동의 개선을 통해 전하 추출 효율 및 외부양자효율을 향상시킨 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 투명전극 상에 전자수송층을 형성하는 단계, 상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 광활성층을 형성하는 단계, 상기 페로브스카이트 광활성층 상에 하기 화학식 1로 표시되는 포르피린계 유도체를 포함하는 용액을 처리하여 정공수송층을 형성하는 단계 및 상기 정공수송층 상에 상대전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법을 제공한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 X는 H 또는 F이고, X가 H일 때 Y는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, Z는 N이고, X가 F일 때 Y는 H, Z는 C다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용액은 클로로벤젠, 테트라하이드로퓨란, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠 및 다이클로로메탄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 용매를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포르피린계 유도체는 10 ~ 40 mg/ml의 농도로 상기 용액에 포함될 수 있다.
또한 본 발명은 투명전극, 상기 투명전극 상에 형성된 전자수송층, 상기 전자수송층 상에 형성된 페로브스카이트 광활성층, 상기 페로브스카이트 광활성층 상에 형성된 하기 화학식 1로 표시되는 포르피린계 유도체를 포함하는 정공수송층 및 상기 정공수송층 상에 형성된 상대전극을 포함하는 페로브스카이트 태양전지를 제공한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 X는 H 또는 F이고, X가 H일 때 Y는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, Z는 N이고, X가 F일 때 Y는 H, Z는 C다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포르피린계 유도체는 
, 
또는 
일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포르피린계 유도체는 
일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정공수송층의 두께는 20~200 nm일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층의 HOMO 준위 차이는 0.25eV 이하일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 페로브스카이트 태양전지는 광원 1.5AM 및 빛의 세기 100 mW·cm2 조건으로 솔라 시뮬레이터를 통해 평가 시, 하기 조건 (a) 및 조건 (b)를 만족할 수 있다.
(a) 전하 재결합 시간 73 μs 이상
(b) 광전변환효율(PCE) 13% 이상
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 페로브스카이트 광활성층은 하기 화학식 2로 표기되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 2>
ABX3
상기 화학식 2에서, A는 아미노기, 수산화기, 시아노기, 할로겐기, 니트로기 및 메톡시기 중에서 선택된 어느 하나의 치환기를 포함하는 알킬기이고, B는 Pb, Sn 및 Ge 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고, X는 할로겐원소이다.
본 발명에 따르면 HOMO 준위가 낮은 정공수송층 및 광활성층 계면간 전하 이동의 개선을 통해 전하 추출 효율 및 외부양자효율을 향상시켜 광전변환효율이 우수한 페로브스카이트 태양전지를 제공할 수 있으며, 페로브스카이트 태양전지를 용액 공정으로 제조할 수 있어 대량 생산에 유리한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지의 단면 모식도이다.
도 2a는 실시예1, 실시예2, 비교예1 및 비교예2에 따른 태양전지의 외부양자 효율 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 2b는 실시예3, 실시예4 및 비교예1에 따른 태양전지의 외부양자 효율 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 3a는 실시예1, 실시예2, 비교예1 및 비교예2에 따른 태양전지의 J-V 곡선을 도시한 그래프이다.
도 3b는 실시예3, 실시예4 및 비교예1에 따른 태양전지의 J-V 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4a는 PZn-TPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4b는 PZn-DPPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4c는 PZn-2FTPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4d는 PZn-3FTPA에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4e는 PZn-TPA 및 PZn-DPPA에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 4f는 PZn-TPA, PZn-2FTPA 및 PZn-3FTPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 2a는 실시예1, 실시예2, 비교예1 및 비교예2에 따른 태양전지의 외부양자 효율 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 2b는 실시예3, 실시예4 및 비교예1에 따른 태양전지의 외부양자 효율 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 3a는 실시예1, 실시예2, 비교예1 및 비교예2에 따른 태양전지의 J-V 곡선을 도시한 그래프이다.
도 3b는 실시예3, 실시예4 및 비교예1에 따른 태양전지의 J-V 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4a는 PZn-TPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4b는 PZn-DPPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4c는 PZn-2FTPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4d는 PZn-3FTPA에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그림이다.
도 4e는 PZn-TPA 및 PZn-DPPA에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 4f는 PZn-TPA, PZn-2FTPA 및 PZn-3FTPA 에 대한 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지(10)의 제조 방법을 설명한다.
먼저 투명전극(11) 상에 전자수송층(12)을 형성한다.
상기 투명전극(11)은 ITO(indium-tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), AZO(aluminium doped zinc oxide), IGZO(Indium gallium zinc oxide), 유리, PET(Polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), 및 폴리이미드(polyimide) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 ITO일 수 있다.
상기 투명전극(11)의 두께는 100~300nm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 전자 수송층(12)은 ZnO, TiO2, SnO2 및 ITO 중에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 ZnO를 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층(12)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 공지된 방법을 이용하여 상기 투명전극 상에 형성될 수 있으며, 일예로, 졸겔법일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 전자 수송층(12)의 두께는 20~200 nm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 전자수송층(12) 상에 페로브스카이트 광활성층(13)을 형성한다.
상기 페로브스카이트 광활성층(13)은 하기 화학식 2로 표기되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 2>
ABX3
상기 화학식 2에서, A는 아미노기, 수산화기, 시아노기, 할로겐기, 니트로기 및 메톡시기 중에서 선택된 어느 하나의 치환기를 포함하는 알킬기이고, B는 Pb, Sn 및 Ge 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고, X는 할로겐원소이며, 바람직하게는 A는 아미노기를 포함하는 알킬기, B는 Pb, X는 I일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 화합물은 CH3NH3PbI3일 수 있다.
상기 페로브스카이트 광활성층(13)의 제조 방법은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 페로브스카이트 광활성층의 제조 방법이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 BX2(B는 Pb, Sn 및 Ge 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고, X는 할로겐원소)로 표기되는 화합물을 포함하는 제1용액을 상기 전자수송층(12) 상에 처리 및 가열하는 단계 및 AX(A는 아미노기, 수산화기, 시아노기, 할로겐기, 니트로기 및 메톡시기 중에서 선택된 어느 하나의 치환기를 포함하는 알킬기이고, X는 할로겐원소)로 표기되는 화합물을 포함하는 제2용액을 상기 전자수송층(12) 상에 처리 및 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1용액은 상기 BX2 표기되는 화합물과 용매를 포함할 수 있으며, 상기 제1용액에 포함되는 용매는 상기 BX2로 표기되는 화합물을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide) 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 제1용액의 처리 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 코팅 방법일 수 있고, 일예로, 디핑(dipping), 스프레이(spraying), 드롭캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating), 닥터플레이드(doctor blade), 바코팅(bar coating), 슬롯다이코팅(slot die coating), 마이크로 그라비아 코팅(micro gravure coating), 코마코팅(coma coating) 및 프린팅(printing) 중에서 선택된 어느 하나의 방법 일 수 있으며, 바람직하게는 스핀 코팅일 수 있다.
처리된 제1용액은 용매를 제거를 하기 위하여 가열될 수 있으며, 30~110℃에서 1~10분 동안 가열할 수 있다.
상기 제2용액은 상기 AX로 표기되는 화합물 및 용매를 포함할 수 있으며, 상기 제2용액에 포함되는 용매는 상기 AX로 표기되는 화합물을 용해시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로 물, 에탄올 및 2-프로판올 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2용액의 처리 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 코팅 방법일 수 있고, 일예로, 디핑(dipping), 스프레이(spraying), 드롭캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating), 닥터플레이드(doctor blade), 바코팅(bar coating), 슬롯다이코팅(slot die coating), 마이크로 그라비아 코팅(micro gravure coating), 코마코팅(coma coating) 및 프린팅(printing) 중에서 선택된 어느 하나의 방법 일 수 있으며, 바람직하게는 디핑일 수 있다.
처리된 제2용액은 용매를 제거를 하기 위하여 가열될 수 있으며, 30~110℃에서 5~70분 동안 가열할 수 있다.
만일, 가열 시간이 5분 미만일 경우, 용매가 모두 제거되지 않을 수 있고, 가열 시간이 70분을 초과할 경우, 페로브스카이트 광활성층이 열화되는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 상기 페로브스카이트 광활성층(13) 상에 정공 수송층(14)을 형성시킨다.
본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지는 정공 수송층 내 정공 전달 특성을 향상시킬 수 있는 하기 화학식 1로 표시되는 포르피린계 유도체를 포함하기 때문에 페로브스카이트 광활성층 및 정공수송층 계면간 전하 이동의 개선을 통해 전하 추출 효율 및 외부양자효율이 향상된 태양전지를 구현할 수 있다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 X는 H 또는 F일 수 있다. 상기 화학식 1에서 X가 H일 때 Y는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, Z는 N일 수 있다. 상기 화학식 1에서 X가 F일 때 Y는 H, Z는 C일 수 있다.
상기 화학식 1에서 X가 H, Z가 N일 경우, 상기 포르피린계 유도체는 낮은 HOMO 준위, 높은 전하 재결합 시간, 및 우수한 페이스-온 배향(face-on orientation)을 나타내어 수직 전하 이동을 향상되고 이를 통해 정공수송층의 정공 전달 특성이 향상될 수 있으며, 광활성층 및 정공수송층 간 계면의 전하 이동이 개선되어 결과적으로 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1에서 Z가 N일 경우, 바람직하게는 상기 포르피린계 유도체는 
또는 
일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 X가 F, Z가 H일 경우, 상기 포르피린계 유도체는 낮은 HOMO 준위, 높은 전하 재결합 시간, 및 우수한 페이스-온 배향(face-on orientation)을 나타내어 수직 전하 이동을 향상되고 이를 통해 정공수송층의 정공 전달 특성이 향상될 수 있으며, 광활성층 및 정공수송층 간 계면의 전하 이동이 개선되어 결과적으로 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1에서 X가 F, Z가 H일 경우, 상기 포르피린계 유도체는 
일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 
일 수 있다.
상기 포르피린계 화합물이 
일 경우 HOMO 준위가 현저히 낮아지고, 전하 재결합 시간이 현저히 증가하며, 이에 따라 페로브스카이트 태양전지의 광전변환효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 정공수송층의 두께는 20~200nm일 수 있다.
만일 상기 두께가 20 nm 미만 또는 200 nm 초과일 경우, 광활성층 및 정공수송층 계면간 전하 이동 특성이 저하될 수 있다.
상기 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층의 HOMO 준위 차이가 작을수록 상기 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층 계면간 전하 이동 특성이 우수할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지에 포함되는 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층의 HOMO 준위 차이는 0.25eV 이하, 더욱 바람직하게는 0.15eV 이하 일 수 있다.
상기 HOMO 준위 차이가 0.25eV를 초과할 경우, 상기 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층 계면간 전하 이동 특성 향상 효과가 저하될 수 있다. 또한 상기 HOMO 준위 차이가 0.15Ev 이하일 경우, 상기 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층 계면간 전하 이동 특성 향상 효과가 현저히 증가할 수 있다.
상기 정공수송층(14)은 상기 포르피린계 유도체를 포함하는 용액을 당업계에서 통상적으로 사용되는 코팅 방법으로 처리하여 형성될 수 있다.
상기 용액에 포함되는 용매는 상기 포르피린계 유도체를 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로 아세토나이트릴, 톨루엔, 자일렌, 다이클로로메탄, 클로로포름, 다이클로로벤젠 및 클로로벤젠 중에서 선택된 적어도 어느 하나, 바람직하게는 클로로벤젠을 포함할 수 있다.
상기 정공수송층 내 상기 포르피린계 유도체의 균일한 분산도, 상기 정공수송층을 목적하는 두께로 형성, 높은 정공이동도를 구현하기 위해 상기 포르피린계 유도체는 10 ~ 40 mg/ml의 농도로 상기 용액에 포함될 수 있다.
만일 상기 포르피린계 유도체가 10 mg/ml 미만으로 포함될 경우, 상기 정공수송층의 두께가 목적하는 두께보다 얇게 형성되거나 상기 정공수송층 내 상기 포르피린계 유도체의 분산도가 저하되어 태양전지의 광전변환효율이 저하될 우려가 있다. 또한 상기 포르피린계 유도체가 40 mg/ml를 초과하여 포함될 경우, 상기 정공수송층의 두께가 목적하는 두께보다 두껍게 형성되거나 상기 정공수송층 내 상기 포르피린계 유도체의 분산도가 저하되어 태양전지의 광전변환효율이 저하될 우려가 있다.
또한, 상기 정공수송층(14)의 형성에 사용되는 코팅 방법으로는 디핑(dipping), 스프레이(spraying), 드롭캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating), 닥터플레이드(doctor blade), 바코팅(bar coating), 슬롯다이코팅(slot die coating), 마이크로 그라비아 코팅(micro gravure coating), 코마코팅(coma coating) 및 프린팅(printing) 중에서 선택된 어느 하나의 방법 일 수 있으며, 바람직하게는 스핀코팅일 수 있다.
또한, 상기 정공수송층은 10 내지 70℃의 온도 조건에서 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 정공수송층(14) 상에 상대전극(15)을 형성한다.
상기 상대전극(15)은 당업계에서 페로브스카이트 태양전지의 상대 전극으로 사용될 수 있는 공지된 소재를 제한 없이 포함할 수 있으며, 일예로 Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, 전도성 고분자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 상대전극(15)의 형성 방법은 당업계에서 공지된 전극 형성 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로 열증착법, 스퍼터링 방법일 수 있고, 바람직하게는 열증착법일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 페로브스카이트 태양전지에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지(10)는 투명전극(11), 상기 투명전극(11) 상에 형성된 전자수송층(12), 상기 전자수송층(12) 상에 형성된 페로브스카이트 광활성층(13), 상기 페로브스카이트 광활성층(13) 상에 형성된 하기 화학식 1로 표시되는 포르피린계 유도체를 포함하는 정공수송층(14) 및 상기 정공수송층(14) 상에 형성된 상대전극(15)을 포함한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 X는 H 또는 F이고, X가 H일 때 Y는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, Z는 N이고, X가 F일 때 Y는 H, Z는 C다.
상기 투명전극, 전자수송층, 페로브스카이트 광활성층, 포르피린계 유도체, 정공수송층 및 상대전극에 대한 구성은 앞서 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법에서 상술한 내용과 동일하기 때문에 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 페로브스카이트 태양전지는 정공수송층 내 상기 화학식 1로 표시되는 낮은 HOMO 준위를 갖는 포르피린계 유도체를 포함함으로써 전하 재결합 시간이 높고, 우수한 페이스-온 배향(face-on orientation)을 나타내어 수직 전하 이동이 향상된 정공수송층을 구현할 수 있으며, 이에 따라 페로브스카이트 광활성층 및 정공수송층 간 계면의 전하 이동이 개선되어 결과적으로 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 상술한 특징을 갖는 본 발명의 페로브스카이트 태양전지는 광원 1.5AM 및 빛의 세기 100 mW·cm2 조건으로 솔라 시뮬레이터를 통해 평가 시 전하 재결합 시간이 73μs 이상, 더욱 바람직하게는 100μs 이상, 가장 바람직하게는 140μs 이상일 수 있고, 광전변환효율(PCE)은 13% 이상, 더욱 바람직하게는 17%이상, 가장 바람직하게는 18.5%이상일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수
있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
(준비예1)
4-브로모벤즈알데히드(4-bromobenzaldehyde)(3.72 g, 20.1 mmol)를 니트로 벤젠 (100 mL) 및 아세트산 (150 mL)에 용해시킨 혼합물을 120 ℃로 가열한 후, 피롤 (1.55 g, 23.1 mmol)을 천천히 첨가 하였다. 반응이 종결된 후, 혼합물을 천천히 실온으로 냉각시키고, 용매가 얼지 않도록 하기위해 혼합물에 메탄올 (100 mL)을 첨가하였다. 이 용액을 -20℃에서 냉장고에 보관하였다. 냉각 된 혼합물을 감압 하에서 여과 하였다. 제거된 고체를 메탄올 (300 mL)로 헹구어 별도의 정제 없이 자주색의 화합물1(5,10,15,20-Tetrakis(4-bromophenyl)porphyrin, 2.04 g, 43.7 %)을 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): d=8.94 (s, 8H), 8.06 (d, J=8.4 Hz, 8H), 7.89 ppm (d, J=8.0 Hz, 8H).
(준비예2)
준비예1과 동일하게 실시하되 2- 브로모피리딘-5-카르복스알데히드(1.73 g, 9.3 mmol), 니트로벤젠 (50 mL), 아세트산(75 mL) 및 피롤 (0.72 g, 10.7 mmol)을 혼합한 혼합물을 사용하여 화합물2(5,10,15,20-Tetrakis(5-bromopyridin-2-yl)porphyrin, 644 mg, 29.7 %)를 제조하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): d=9.19 (s, 4H), 8.89 (s, 8H), 8.38 (dd, 4H), 7.98 ppm (d, J=8.0 Hz, 4H).
(준비예3)
화합물1(2.00 g, 2.15 mmol) 및 아세트산 아연 (1.78 g, 9.7 mmol)을 무수 DMF (50 mL)에 용해시켰다. 이 혼합물을 환류하면서 120℃에서 1일 동안 교반하였다. 생성된 혼합물을 -20℃의 냉장고에 보관하였다. 냉각된 혼합물을 감압하에서 여과하였다. 이 고체를 메탄올(300 mL)로 헹구어 광택있는 자색 고체의 화합물 3(5,10,15,20-Tetrakis(4-bromophenyl)porphyrin zinc(II), 1.88 g, 86.2 %)을 수득하였다.
(준비예4)
화합물 2(640 mg, 0.642 mmol) 및 아세트산 아연(0.53 g, 2.90 mmol)을 무수 DMF(25 mL)에 용해시켰다. 이 혼합물을 환류하면서 120℃에서 1일 동안 교반하였다. 생성된 혼합물을 -20℃의 냉장고에 보관하였다. 냉각된 혼합물을 감압하에서 여과하였다. 이 고체를 메탄올(300 mL)로 헹구어 화합물 4(5,10,15,20-Tetrakis(5-bromopyridin-2-yl)porphyrin zinc(II), 572 mg, 83.5 %)를 수득 하였다.
(준비예5) P
Zn
-TPA 제조
Tri-tert-butylphosphine(102 mg, 0.51 mmol) 및 [Pd2(dba)3](25 mg, 0.027 mmol)을 무수 톨루엔(15 mL)에 용해시켰다. 이 혼합물에 화합물3(250 mg, 0.25 mmol), sodium tert-butoxide(102 mg, 1.07 mmol) 및 디페닐아민(181 mg, 1.07 mmol)을 연속적으로 첨가하였다. 이 용액을 환류 온도에서 4일 동안 가열한 후 실온으로 냉각시켰다. 디클로로메탄(200 mL) 및 물(75 mL)로 추출한 후, 유기층을 수집하고 용매를 감압 하에서 증발시켜 제거하였다. 고형 잔류물을 용리액으로서 3:1 CH2Cl2/n-헥산을 사용하여 실리카겔 상에서 칼럼크로마토그래피로 정제하여 어두운 보라색 고체의 
(PZn-TPA)(220mg, 65.4 %)를 수득 하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): d= 9.09 (s, 8H), 8.07 (d, J=6.8 Hz, 8H), 7.41-7.47 (m, 40H), 7.13 ppm (d, J=8.0 Hz, 8H); MALDI-TOF-MS: m/z calcd for C92H64N8Zn: 1346.9 [M]+; found 1362.5
(준비예6) P
Zn
-TPA-O 제조
준비예5와 동일하게 실시하되, 디페닐아민 대신 o-메톡시디페닐아민(245 mg, 1.07 mmol)을 사용하였다. 용리액으로서 1:2 CH2Cl2/n-헥산을 사용하여 실리카겔 상에서 컬럼크로마토그래피에 의해 
(PZn-TPA-O)(307 mg, 77.2 %)를 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): d=9.08 (s, 8H), 7.99 (d, J=8.0 Hz, 8H), 7.38-7.29 (m, 32 H), 6.96 (d, J=8.0 Hz, 8H), 3.86 ppm (s,12 H); MALDI-TOFMS: m/z calcd for C100H80N8O8Zn: 1587.1 [M]+; found 1586.4.
(준비예7) P
Zn
-DPPA 제조
준비예 5와 동일하게 실시하되, 화합물 3 대신 화합물 4 (250 mg, 0.25 mmol)를 사용하였다. 용리액으로서 3:1 CH2Cl2/n-헥산을 사용하여 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 
(PZn-DPPA)(173 mg, 51.2 %)를 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): d=9.11 (s, 8H), 8.99 (s, 4H), 8.28 (d, 4H), 7.48 (m, 40H), 7.16 ppm (d, J=6.4 Hz, 4H); MALDI-TOF-MS: m/z calcd for C88H60N12Zn: 1350.9 [M]+; found 1365.3.
(준비예8) P
Zn
-DPPA-O 제조
준비예5와 동일하게 실시하되, 화합물 3 및 디페닐아민 대신 화합물 4(250 mg, 0.25 mmol) 및 o-메톡시디페닐아민(253 mg, 1.10 mmol)을 사용하였다. 용리액으로서 1:2 CH2Cl2/n-헥산을 사용하여 실리카겔상에서 컬럼 크로마토 그래피로 정제하여 
(PZn-DPPA-O)(273 mg, 68.5 %)를 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): d=9.10 (s, 8H), 8.96 (s, 4H), 8.21 (d, 4H), 7.47 (br, 16H), 7.01 ppm (br, 20H); MALDI-TOF-MS: m/z calcd for C96H76N12O8Zn: 1591.1 [M]+; found 1589.4.
(준비예9)
4-브로모-2-플루오로벤즈알데히드(4-Bromo-2-flourobenzaldehyde, 2g, 9.85mmol)을 무수 디클로로메탄(500ml)에 용해시켰다. -78℃까지 냉각한 후, 냉각된 용액에 새로 증류한 피롤(0.658g, 9.82mmol)을 첨가하였다. 이 용액을 15분 동안 교반하고 보론 트리플루오라이드 디에틸에테레이트(boron trifluoride diethyl etherate, 0.21g, 1.54mmol)을 천천히 적가한 후 3시간 동안 교반하였다. 이 반응 혼합물을 천천히 상온까지 가열하고 이 조건에서 밤새 유지하였다. 2,3-디클로로-5,6-디시아노-1,4-벤조퀴논(2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone; DDQ, 2.04g, 7.02mmol)을 상기 반응 혼합물에 첨가한 후 30분 간 교반하고, 고체 잔여물을 제거하기 위하여 이 혼합물을 헥산 및 디클로로메탄으로 여과하였다. 모든 용매를 제거한 후, 생성된 고체를 용리액으로서 1:3 에틸아세테이트/n-헥산을 사용하여 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토 그래피로 정제하여 화합물5(5,10,15,20-tetrakis(2-fluorophenyl)porphyrin, 1.11g, 44.9%)를 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 8.93 (s, 8H), 8.01 (m, 4H), 7.72 (d, J = 7.6 Hz, 8H)
(준비예10)
준비예9와 동일하게 실시하되, 4-브로모-3-플루오로벤즈알데히드(4-Bromo-3-flourobenzaldehyde, 2g, 9.85mmol), 무수 디클로로메탄(500ml), 피롤(0.658g, 9.82mmol), 보론 트리플루오라이드 디에틸에테레이트(boron trifluoride diethyl etherate, 0.21g, 1.54mmol) 및 DDQ(2.04g, 7.02mmol)를 사용하여 화합물 6(5,10,15,20-tetrakis(3-fluoro phenyl)porphyrin, 1.14g, 46.1%)을 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 8.87 (s, 8H), 7.94 (m, 4H), 7.89 (d, J = 8.0 Hz, 8H).
(준비예11)
화합물 5(1.11 g, 1.10 mmol) 및 아연아세테이트(zinc acetate, 2.03 g, 11.0 mmol)를 디클로로메탄(81 ml) 및 메탄올(9 ml)에 용해시켰다. 이 반응 혼합물을 65 ℃에서 13시간 동안 환류하였다. 상온까지 냉각한 후에, 잔존 고체를 제거하기 위해 이 반응 혼합물을 클로로포름(100 ml)에 여과시켰다. 모든 용매를 제거한 후, 클로로포름 및 메탄올을 이용한 재결정화를 통해 화합물7(5,10,15,20-tetrakis(2-fluoro phenyl)porphyrin zinc(II), 1.07 g, 91.0%)을 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 8.835 (s, 8H), 7.998 (m, 4H), 7.726 (d, J = 8.0 Hz, 8H).
(준비예12)
준비예 11과 동일한 방법으로 화합물 6(1.13 g, 1.12 mmol), 아연 아세테이트(2.07 g, 11.29 mmol), 디클로로메탄 (81 ml) 및 메탄올(9 ml)을 반응, 여과 및 재결정화하여 화합물 8(5,10,15,20-tetrakis(3-fluoro phenyl)porphyrin zinc(II), 607 mg, 50.4%)을 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 8.97 (s, 8H), 7.94 (m, 4H), 7.87 (d, J = 6.4 Hz, 8H)
(준비예13)
화합물7(250 mg, 0.23 mmol), 디페닐 아민(diphenyl amine, 175mg, 1.03mmol), 소듐 터트-부톡사이드(sodium tert-buthoxide, 99mg, 1.03mmol), 트리-터트-부틸포스핀(tri-tert-buthylphosphine, 208mg, 1.03mmol), 및 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3, 43mg, 0.04mmol)을 무수 톨루엔(15ml)에 용해시켰다. 이 혼합물을 120℃에서 4일 동안 환류하고, 증류수로 급냉하였다. 디클로로메탄 및 증류수를 이용하여 유기층을 추출하고, 이 용액 내 수분을 무수 Na2SO4를 이용하여 제거하였다. 용매를 기화시킨 후, 용리액으로서 4:1 CH2Cl2/n-헥산을 사용하여 고형 잔류물을 칼럼크로마토그래피로 정제하여 PZn-2FTPA(5,10,15,20-tetrakis{4-[2-fluoro-N,N-diphenylaniline]} porphyrin-Zinc (II), 117mg, 35%)를 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 9.10 (s, 8H), 7.94 (m, 4H), 7.44 (m, 32H), 7.18 (m, 16H). MALDI-TOF-MS: m/z: calcd. for C92H60F4N8Zn: 1418.9 [M] +; found 1418.3
(준비예14)
준비예11과 동일하게 실시하되 화합물7 대신 화합물8(250mg, 0.234mmol)을 사용하여 PZn-3FTPA(5,10,15,20-tetrakis{4-[3-fluoro-N,N-diphenylaniline]} porphyrin-Zinc(II), 98.7 mg, 29.7%)를 수득하였다.
1H NMR (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 9.12 (s, 8H), 7.97 (m, 8H), 7.56 (m, 4H), 7.44 (m, 32H), 7.14 (m, 8H). MALDI-TOF-MS: m/z: calcd. for C92H60F4N8Zn: 1418.9 [M] +; found 1418.4
(실시예1)
ITO(Indium Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판을 아세톤 및 이소프로필 알코올로 20분간 초음파 처리한 후 120℃의 진공 오븐에서 건조시켰다. 건조된 기판 상에 ZnO 졸겔 전구체를 1000rpm에서 20초 동안 스핀코팅한 후 140℃에서 10분 동안 열처리를 수행하여 ZnO 전자수송층(두께: 40nm)을 형성하였다.
다음으로 상기 ZnO 전자수송층 상에 MAPbI3 광활성층을 형성하였다.
구체적으로 PbI2(1몰) 및 DMSO(1몰)을 DMF(1ml)에 투입한 후, 100℃에서 10시간 동안 열처리하여 PbI2 용액을 제조하였다. 제조된 PbI2 용액을 ZnO 전자수송층 상에 투입한 후 3000rpm에서 20초 동안 스핀 코팅한 후, 100℃에서 3분간 열처리하였다. 열처리된 PbI2 층을 0.25mM 농도의 요오드화 메틸암모늄를 포함하는 2-프로판올에 1분 동안 딥코팅한 후 100℃에서 5분간 열처리하여 MAPbI3 광활성층(두께: 500 nm)을 형성하였다.
다음으로 PZn-DPPA(35mM), LiTFSI(31mM) 및 TBP(96mM)를 포함하는 클로로벤젠(1ml)을 광활성층 상에 떨어뜨린 후 4000 rpm에서 30초간 스핀코팅 하여 정공수송층(두께: 90nm)을 형성하였다.
다음으로, 감압(<10-6 Torr) 조건하에서 열증착방법을 이용하여 상기 정공수송층 상에 Au 전극(80nm)을 형성하여 태양전지를 제작하였다.
(실시예2)
실시예1과 동일하게 실시하되, PZn-DPPA 대신 PZn-DPPA-O를 사용하여 형성된 정공수송층을 포함하는 태양전지를 제작하였다.
(실시예3)
실시예1과 동일하게 실시하되, PZn-DPPA 대신 PZn-2FTPA를 사용하여 형성된 정공수송층을 포함하는 태양전지를 제작하였다.
(실시예4)
실시예1과 동일하게 실시하되, PZn-DPPA 대신 PZn-3FTPA를 사용하여 형성된 정공수송층을 포함하는 태양전지를 제작하였다.
(비교예1)
실시예1과 동일하게 실시하되, PZn-DPPA 대신 PZn-TPA를 사용하여 형성된 정공수송층을 포함하는 태양전지를 제작하였다.
(비교예2)
실시예1과 동일하게 실시하되, PZn-DPPA 대신 PZn-TPA-O를 사용하여 형성된 정공수송층을 포함하는 태양전지를 제작하였다.
(실험예1) 에너지 준위 측정
실시예1~4 및 비교예1~3에서 제조된 태양전지의 정공수송층의 에너지 준위를 자외선 광전자 분광법(UPS)과 순환전압전류법(CV)으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 도시하였다.
| 구분 | 정공수송층 | ||
| 소재 | HOMO준위 (eV) |
광활성층과의 HOMO 준위 차 (eV) |
|
| 비교예1 | TPA | -5.20 | 0.25 |
| 비교예2 | TPA-O | -5.13 | 0.32 |
| 실시예1 | DPPA | -5.36 | 0.09 |
| 실시예2 | DPPA-O | -5.23 | 0.22 |
| 실시예3 | 2FTPA | -5.40 | 0.05 |
| 실시예4 | 3FTPA | -5.29 | 0.16 |
| *광활성층(MAPbI3)의 HOMO 준위: -5.45eV | |||
상기 표 1을 참조하면, 비교예1 및 비교예2에 따른 정공수송층 보다 실시예1~4의 정공수송층이 광활성층과의 HOMO 준위 차가 더 낮은 것을 확인할 수 있으며, 특히 실시예3의 정공수송층은 광활성층과의 HOMO 준위 차가 0.05eV로 현저히 낮으며 이를 통해 정공수송층 및 광활성층 계면간 전하 이동의 개선을 통해 전하 추출 효율 및 외부양자효율이 향상될 것으로 판단된다.
(실험예2) 외부양자효율 측정
비교예1, 비교예2, 실시예1 내지 실시예4에 따른 페로브스카이트 태양전지의 외부 양자 효율(EQE) 스펙트럼은 400W 크세논 램프의 광을 단색화장치 (monochromator)에 통과시키고 순서-정렬 필터(order-sorting filter)를 사용하여 얻어졌다. 단색화 장치의 시준된 광은 교정된 Newport 818-UV 및 818-IR 전력계가 있는 1mm 구경을 통해 측정되었다. 파장 값은 300 ~ 830nm에서 5 Hz의 초핑 주파수(chopping frequency)로 스캔하였으며, 도 2a 및 도 2b에 외부 양자 효율 스펙트럼을 도시하였다.
도 2a를 참조하면, 비교예1 및 비교예2에 따른 페로브스카이트 태양전지보다 실시예1 및 실시예2에 따른 페로브스카이트 태양전지의 외부양자효율이 높은 것을 확인할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 비교예1에 따른 페로브스카이트 태양전지보다 실시예3 및 실시예4에 따른 페로브스카이트 태양전지의 외부양자효율이 높은 것을 확인할 수 있다.
(실험예3) 2D-GIXD 측정
PZn-TPA, PZn-DPPA, PZn-2FTPA 및 PZn-3FTPA에 대하여 2차원 방사선 입사 X-선 회절 분석을 수행하였으며, 분석 결과를 도 4a 내지 도 4f에 도시하였다.
도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 분자간 p-p 거리(p-p distance)가 3.70Å에 해당하는 1.70 Å-1의 qz에서 PZn-DPPA가 PZn-TPA 보다 더 높은 피크를 나타내었으며, 이를 통해 PZn-DPPA의 우수한 페이스-온 배향(face-on orientation)이 수직 전하 이동을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, PZn-2FTPA 및 PZn-3FTPA 가 PZn-TPA보다 향상된 페이스-온 배향을 가지는 것을 확인할 수 있었고, 불소화가 분자의 배향성을 향상시킴을 증명하였다.
(실험예4) 전력밀도-전압 측정
실시예1~4 및 비교예1~3에 따라 제조된 페로브스카이트 태양전지의 J-V 곡선으로부터 개방전압, 단락전류밀도 및 필팩터를 측정한 후, 광전변환효율(PCE)을 계산하여 하기 표 2에 도시하였다.
구체적으로, 개방전압, 단락전류밀도 및 필팩터 값은 광 강도 AM 1.5 G(100 mW/cm2) 조명(Newport) 하에서 Keithley 2401 소스 장치를 사용하여 관측한 J-V특성으로부터 구하였으며, 이를 통해 광전변환효율을 계산하였다.
| 구분 | 정공수송층 소재 | 정공 이동도 (cm2/VS) | τrec (μs) |
PCE(%) |
| 비교예1 | TPA | 3.38 | 67.35 | 11.91 |
| 비교예2 | TPA-O | 3.51 | 69.12 | 12.40 |
| 실시예1 | DPPA | 4.10×10-4 | 78.11 | 14.11 |
| 실시예2 | DPPA-O | 3.85×10-4 | 75.26 | 13.52 |
| 실시예3 | 2FTPA | 3.91×10-4 | 143 | 18.82 |
| 실시예4 | 3FTPA | 3.54×10-4 | 103 | 17.71 |
10: 페로브스카이트 태양전지
11: 투명 기판
12: 전자수송층
13: 페로브스카이트 광활성층
14: 정공수송층
15: 상대전극
11: 투명 기판
12: 전자수송층
13: 페로브스카이트 광활성층
14: 정공수송층
15: 상대전극
Claims (10)
- 투명 전극 상에 전자수송층을 형성하는 단계;
상기 전자수송층 상에 페로브스카이트 광활성층을 형성하는 단계;
상기 페로브스카이트 광활성층 상에 하기 화학식 1로 표시되는 포르피린계 유도체를 포함하는 용액을 처리하여 정공수송층을 형성하는 단계; 및
상기 정공수송층 상에 상대전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법으로서,
제조된 상기 페로브스카이트 태양전지는 광원 1.5AM 및 빛의 세기 100mW·cm2의 조건으로 솔라 시뮬레이터를 통해 평가 시, 하기 조건 (a) 및 조건 (b)를 만족하는 페로브스카이트 태양전지 제조방법:
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 X는 H 또는 F이고,
X가 H일 때 Y는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, Z는 N이고,
X가 F일 때 Y는 H, Z는 C다;
(a) 전하 재결합 시간 73㎲ 이상;
(b) 광전변환효율(PCE) 13% 이상.
- 제1항에 있어서,
상기 용액은 클로로벤젠, 테트라하이드로퓨란, 클로로포름, 다이클로로벤젠 및 다이클로로메탄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 용매를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 포르피린계 유도체는 10 ~ 40 mg/ml의 농도로 상기 용액에 포함되는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법.
- 투명전극;
상기 투명전극 상에 형성된 전자수송층;
상기 전자수송층 상에 형성된 페로브스카이트 광활성층;
상기 페로브스카이트 광활성층 상에 형성된 하기 화학식 1로 표시되는 포르피린계 유도체를 포함하는 정공수송층; 및
상기 정공수송층 상에 형성된 상대전극;
을 포함하는 페로브스카이트 태양전지로서,
광원 1.5AM 및 빛의 세기 100mW·cm2 조건으로 솔라 시뮬레이터를 통해 평가 시, 하기 조건 (a) 및 조건 (b)를 만족하는 페로브스카이트 태양전지:
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 X는 H 또는 F이고,
X가 H일 때 Y는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, Z는 N이고,
X가 F일 때 Y는 H, Z는 C다
(a) 전하 재결합 시간 73㎲ 이상
(b) 광전변환효율(PCE) 13% 이상.
- 제4항에 있어서,
상기 포르피린계 유도체는,
, 또는
인 페로브스카이트 태양전지.
- 제5항에 있어서,
상기 포르피린계 유도체는인 페로브스카이트 태양전지.
- 제4항에 있어서,
상기 정공수송층의 두께는 20~200 nm인 페로브스카이트 태양전지.
- 제4항에 있어서,
상기 정공수송층 및 페로브스카이트 광활성층의 HOMO 준위 차이는 0.25eV 이하인 페로브스카이트 태양전지.
- 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 페로브스카이트 광활성층은 하기 화학식 2로 표기되는 화합물을 포함하는 페로브스카이트 태양전지.
<화학식 2>
ABX3
상기 화학식 2에서, A는 아미노기, 수산화기, 시아노기, 할로겐기, 니트로기 및 메톡시기 중에서 선택된 어느 하나의 치환기를 포함하는 알킬기이고, B는 Pb, Sn 및 Ge 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고, X는 할로겐원소이다.
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| KR1020180070917A KR102036173B1 (ko) | 2018-06-20 | 2018-06-20 | 정공 전달 특성이 향상된 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115955851A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-04-11 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 钙钛矿电池及其制作方法、用电装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070060800A (ko) | 2005-12-09 | 2007-06-13 | 고려대학교 산학협력단 | 유무기 하이브리드 태양전지 및 그 제조방법 |
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2018
- 2018-06-20 KR KR1020180070917A patent/KR102036173B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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| CN115955851A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-04-11 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 钙钛矿电池及其制作方法、用电装置 |
| CN115955851B (zh) * | 2023-03-09 | 2023-08-08 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 钙钛矿电池及其制作方法、用电装置 |
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