KR102318356B1 - 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는 투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극; 투명전극의 위에 형성되고, 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료가 부착되며, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층; 차단층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층; 정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및 금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층을 포함한다.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 특히 페로브스카이트계 염료를 이용하고 P형 금속 산화물을 정공 수송층으로 형성하여 전해질을 구성하지 않는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지 및 제조 방법에 관한 것이다.
1991년도 스위스 로잔공대(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후, 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조 단가가 현저하게 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 또한, 염료감응 태양전지는 실리콘 태양전지와 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자, 및 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주요 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.
염료감응 태양전지는 두 가지 형태로 제조될 수 있는데 염료가 흡착된 이산화티타늄 광전극과 산화 환원 전해질로 구성된 액체형 구조가 있고 다른 형태는 액체 전해질 대신 고체 홀전도체로 구성된 고체형 구조가 있다.
액체 전해질은 주로 요오드 물질을 이용하게 되며 고체형 홀전도체는 유기분자 또는 고분자 물질을 이용한다.
액체형 구조는 태양전지가 밀봉이 잘되지 않을 경우 액체 전해질이 증발하거나 공기 중의 물분자나 산소 분자가 침투하여 전해질과 반응함으로써 효율을 저하시킬 수 있어 소자의 안정성에 문제가 될 수 있지만 고체형 구조는 전해질 누액의 문제가 없으므로 안정적인 태양전지의 제조가 가능하다.
액체형 염료감응 태양전지에서 주로 사용되는 염료는 루테늄 금속을 갖는 유기금속화합물로서 흡광계수(빛을 흡수하는 정도)가 10,000-50,000 정도로 빛을 충분히 흡수하기 위해서 이산화티타늄 두께가 10㎛ 이상이 요구된다.
이러한 루테늄계 금속을 포함한 유기 염료는 산화물 표면에 흡착하여 태양전지를 구성하게 되는데 짧게는 2시간, 길게는 24 시간의 흡착 시간이 필요하여 제조 공정 시간이 길어지는 단점이 있다.
반면, 페로브스카이트 광 감응제는 유기염료보다 흡광계수가 10배 이상 높기 때문에 상대적으로 낮은 이산화티타늄 두께가 0.1-1㎛에서도 충분히 빛을 흡수할 수 있다.
유기염료는 전하 분리 과정에서 발생되는 손실이 생겨 효율이 10% 정도이나 나노입자의 이산화티타늄에 페로브스카이트(Perovskite) 광흡수체(CH3NH3Pbl3)를 사용하게 되면 페로브스카이트 광흡수체가 광전하를 축적하여 효율이 2배 이상이 된다.
폐로브스카이트 물질은 다공성 TiO2막을 위한 감응제로 액체형 염료감응 태양전지에 사용하는 경우, 액체 전해질에 용해되기 때문에 몇 시간 안에 성능이 80%로 떨어진다.
이러한 이유로 고체형 박막 태양전지 개발에 주력하고 있으며, 이 중 페로브스카이트 물질을 금속 산화물에 코팅한 고효율화 연구에 박차를 가하고 있다.
그러나 폐로브스카이트 물질은 합성이 용이하며 가공하기 쉽다는 장점이 있는 반면 공기나 수분에 노출되면 쉽게 열화되는 문제와 Pb 물질을 사용한 페로브스카이트 물질의 경우 독성으로 인한 환경 규제 문제점도 가지고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 페로브스카이트계 염료를 이용하고 P형 금속 산화물을 정공 수송층으로 형성하여 전해질을 구성하지 않는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지 및 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는,
투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
투명전극의 위에 형성되고, 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료가 부착되며, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
차단층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층; 및
정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극을 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는,
투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
투명전극의 위에 형성되고, 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료가 부착되며, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
차단층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층;
정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및
금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층을 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는,
투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
투명전극의 위에 형성되고, 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료가 부착되며, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
차단층의 위에 유기물로 형성된 정공 수송층;
정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및
금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층을 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는,
투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
투명전극의 위에 형성되고, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
차단층의 위에 형성되고, 다공질 산화물 반도체층에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 포함하는 다공성 광전극층;
다공성 광전극층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층;
정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및
금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층을 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는,
투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
투명전극의 위에 형성되고, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
차단층의 위에 형성되고, 다공질 산화물 반도체층에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 포함하는 다공성 광전극층;
다공성 광전극층의 위에 유기물로 형성된 정공 수송층;
정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및
금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층을 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 제조 방법은,
투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극의 위에 금속 산화물을 일정 두께의 박막으로 차단층을 형성하고, 차단층의 위에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 흡착한 후 열처리하여 광전극층을 형성하는 단계;
광전극층의 위에 P형 금속 산화물을 박막으로 증착하여 정공 수송층을 형성하는 단계;
정공 수송층의 위에 도전성 물질인 금속전극을 형성하는 단계; 및
수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물을 포함한 용액을 금속전극의 위에 도포하여 무기 금속산화물층을 형성하는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 페로브스카이트계 염료를 이용하고 P형 금속 산화물을 정공 수송층으로 형성하여 전해질을 구성하지 않는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 태양전지의 정공 수송층을 P형 금속 산화물로 구성하여 고온에서 안정성이 증가하고 금속 산화물에 의한 결정성이 우수하여 정공 전달 특성이 증가함으로써 태양전지의 효율이 증가한다.
본 발명은 태양전지의 정공 수송층을 P형 금속 산화물로 구성하여 얇은 막 형성이 가능하여 투과성을 유지하고 투명 태양전지의 구현이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는 투명전극(100), 차단층(Blocking Layer)(110), 다공성 광전극층(120), 정공 수송층(130) 및 금속전극(140)을 포함한다.
투명전극(100)은 TCO(Transparent Conductive Oxide) Glass로서 인듐 틴 산화물(Indium Tin Oxide: ITO), 플루오르 틴 산화물(Fluorine Tin Oxide: FTO), 안티몬 틴 산화물(Antimony Tin Oxide: ATO), 징크 산화물(Zinc Oxide), 틴 산화물(Tin Oxide), ZnOGa2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다.
투명전극(100)의 위에는 투명전극(100)과 정공 전달 물질 간의 접촉을 방지하기 위해서 차단층(110)을 형성하고, 그 위에 다공성 광전극층(120)을 형성한다.
차단층(110)은 투명전극(100)에서 정공 수송층(130)으로의 역전자를 차단하여 투명전극(100)과 정공 수송층(130)과의 오믹 컨택(Ohmic Contact)으로 인해 단락 현상을 방지한다.
차단층(110)은 Ti 금속을 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)법을 이용하여 TCO 글라스 상에 증착한 후, 10-100nm 두께의 TiO2 박막층을 형성한다.
차단층(110)은 금속 산화물로서 Tio2 이외에 지르코늄, 티탄, 주석, 아연, ZnO, TiO2, ZrO2, Ta2O3, MgO, HfO2 등의 박막 형태의 금속 산화물을 모두 포함한다.
다공성 광전극층(120)은 다공질 산화물 반도체층 및 다공질 산화물 반도체층에 흡착된 염료를 포함한다.
다공질 산화물 반도체층은 다공질 금속 산화물을 함유하는 페이스트를 차단층(110) 상에 도포하여 형성하고, 구체적인 예로서 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트, 니오브, 탄탈, 바나듐, ZnO, SnO2 등의 금속 산화물을 들 수 있으며 이에 한정하지 않고 이들을 단독 또는 두 가지 이상을 혼합할 수 있다.
바람직하게는 다공질 산화물 반도체층은 다공질막 형태로 존재하는 다공질 산화물 반도체층(TiO2 박막층)을 주로 사용한다.
염료는 금속 산화물 입자의 표면에 외부광을 흡수하여 전자를 생성하는 것으로 하기의 화학식 1로 표시되고 MX2와 CH3NH3X로부터 제조할 수 있다.
여기서, M은 Pb 또는 Sn이고 X는 할로겐을 나타낸다.
정공 수송층(130)은 0.01-0.7㎛ 두께로 형성되고, 다공성 광전극층(120)의 위에 금속 산화물을 증착시켜 형성하고 그 위에 금속전극(140)을 형성한다.
금속 산화물은 산화구리(CuO), 산화텅스텐(WO3), 산화몰리브덴(MoO3) 또는 산화바나듐(V2O5) 등의 P형 금속 산화물 반도체 나노입자이며, 다공성 광전극층(120)에서 생성된 정공의 이동을 향상시켜 전자와 정공의 이동 밸런스 및 속도를 향상시킨다.
종래의 정공 수송층의 정공 수송 물질은 유기물로 형성되어 열적으로 불안정하며 정공의 이동 효율이 떨어진다.
이에 반해, 본 발명의 정공 수송층(130)은 P형 금속 산화물로 구성하여 고온에서 안정성이 증가하고 금속 산화물에 의한 결정성이 우수하여 정공 전달 특성이 증가함으로써 태양전지의 효율이 증가한다.
또한, 정공 수송층(130)은 P형 금속 산화물로 구성하는 경우, 얇은 막 형성이 가능하여 투과성을 유지하고 투명 태양전지의 구현이 용이하다.
본 발명은 페로브스카이트 염료와 P형 금속 산화물의 정공 수송층(130)로 인하여 전자와 정공의 이동 밸런스 및 속도와 전하 축적이 향상되어 태양전지에 전해질이 필요하지 않게 된다.
물론, 이에 한정하지 않고 본 발명은 도 1과 도 2의 태양전지의 구조에 액체 전해질 또는 고체 전해질을 포함시킬 수도 있다.
금속전극(140)은 산화-환원 쌍(Redox Couple)을 활성화시키는 역할을 하는 것으로, 도전성 물질이면 어느 것이나 제한 없이 사용 가능하며 절연성의 물질이라도 투명전극(100)과 마주보고 있는 측에 도전층이 설치되어 있으면 사용 가능하다. 구체적으로는 백금, 루테늄, 팔라듐, 이리듐, 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 탄소(C), WO3, TiO2, Au, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 사용할 수 있다.
종래의 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지는 공기나 수분에 쉽게 산화되는 단점이 있는데 이러한 문제점을 해결하기 위해서 도 2와 같이 무기 금속산화물층(200)을 태양전지 구조에 형성한다.
도 2는 전술한 본 발명의 제1 실시예의 고체형 박막 태양전지의 구조에서 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 이루어진 층을 다공성 광전극층(120)과 정공 수송층(130)의 사이의 제1 공간(③), 정공 수송층(130)과 금속전극(140)의 사이의 제2 공간(②), 정공 수송층(130)이 형성된 방향과 반대 방향의 금속전극(140)의 일면 상의 제3 공간(①)에 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무기 금속산화물층(200)은 제1 공간(③), 제2 공간(②), 제3 공간(①) 중 어느 곳에 형성하여도 상관 없으며, 제1 공간(③), 제2 공간(②), 제3 공간(①) 중 하나 이상의 공간에 형성하거나 세 군데 모두 형성하여도 상관없다.
무기 금속산화물층(200)은 정공 수송층(130)이 형성된 방향과 반대 방향의 금속전극(140)의 일면 상의 제3 공간(①)에 형성하는 것이 전기적 특성에 영향없이 레이어의 특성을 발휘하며 태양전지의 신뢰성 유지에 바람직하다.
무기 금속산화물층(200)은 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물을 포함한 용액을 금속전극(140)의 위에 도포하여 형성한다.
또한, 무기 금속산화물층(200)은 페로브스카이트 물질이 수분에 취약한 물질이기 때문에 전기적 저항이 없는 범위 즉 100Å 이하의 무기 금속산화물로 이루어진 층을 다공성 광전극층(120)과 정공 수송층(130)의 사이의 제1 공간(③)에 형성할 수도 있다.
무기 금속산화물층(200)은 Al2O3, MgO, BeO, SiC, TiO2, Si3N4, SiO2 등과 같은 무기 금속산화물로 이루어져 있으며, 이러한 무기 금속산화물을 일정 비율로 혼합하여 단층 또는 다층 형태로 형성할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서 무기 금속산화물층(200)은 무기 금속산화물을 단층 또는 다층 형태로 형성한 후, 고분자 유기물질을 추가 적층하여 복합 박막층을 형성할 수도 있다.
본 발명의 제3 내지 제5 실시예는 정공 수송층(130)을 P형 금속 산화물로 구성하는 경우, 다공질 산화물 반도체층을 구성하지 않을 수 있으며, 박막 형태의 금속 산화물의 차단층(110)의 위에 페로브스카이트 구조를 가진 염료를 흡착시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예의 고체형 박막 태양전지는 투명전극(100)의 위에 박막 형태의 금속 산화물로 형성된 차단층(110)을 일정 두께로 형성한 후, 차단층(110)에 페로브스카이트 구조를 가진 염료를 흡착하고 흡착된 염료의 위에 P형 금속 산화물 반도체 나노입자의 정공 수송층(130)을 순차적으로 형성한다.
이어서, 본 발명의 제3 실시예의 고체형 박막 태양전지는 정공 수송층(130)의 위에 금속전극(140)을 형성하고, 금속전극(140)의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층(200)을 형성한다.
본 발명의 제4 실시예의 고체형 박막 태양전지는 투명전극(100)의 위에 박막 형태의 금속 산화물로 형성된 차단층(110)을 일정 두께로 형성한 후, 차단층(110)에 페로브스카이트 구조를 가진 염료를 흡착하고 그 위에 P형 금속 산화물 반도체 나노입자의 정공 수송층(130)을 형성하며 정공 수송층(130)의 위에 금속전극(140)을 순차적으로 형성한다.
본 발명의 제4 실시예는 차단층(110)을 박막 형태의 금속 산화물을 사용하여 형성하고 정공 수송층(130)을 P형 금속 산화물을 사용하여 형성하므로 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물층(200)을 형성하지 않을 수 있다.
본 발명의 제5 실시예의 고체형 박막 태양전지는 투명전극(100)의 위에 박막 형태의 금속 산화물로 형성된 차단층(110)을 일정 두께로 형성한 후, 차단층(110)에 페로브스카이트 구조를 가진 염료를 흡착하고 흡착된 염료의 위에 유기물로 이루어진 정공 수송층(130)을 순차적으로 형성한다.
이어서, 본 발명의 제5 실시예의 고체형 박막 태양전지는 정공 수송층(130)의 위에 금속전극(140)을 형성하고, 금속전극(140)의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층(200)을 형성한다.
전술한 도 2와 같이, 무기 금속산화물층(200)은 제1 공간(③), 제2 공간(②), 제3 공간(①) 중 어느 곳에 형성하여도 상관 없으며, 제1 공간(③), 제2 공간(②), 제3 공간(①) 중 하나 이상의 공간에 형성하거나 세 군데 모두 형성하여도 상관없다.
본 발명의 제1 내지 제5 실시예의 고체형 박막 태양전지는 자동차용 썬루프, 자동차용 내부 내장제, BIPV 창호, 모바일 Charger, LED 블럭(Block) 등 다양한 응용품에 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
TCO(Transparent Conductive Oxide) 글라스는 초음파를 이용하여 에탄올에서 일정 시간 동안 세척된다.
차단층(110)은 Ti 금속을 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)법을 이용하여 TCO 글라스 상에 증착한 후, 30-100nm 두께의 TiO2 박막층을 형성한다(S100).
나노 입자의 금속 산화물 페이스트는 이산화티탄(TiO2)의 분말을 용매로 에탄올을 혼합하여 금속 산화물이 분산된 콜로이드 용액을 제조한 후, 바인더 수지로 에틸셀룰로오스를 혼합하고 용매를 제거하여 제조한다.
차단층(110)의 위에는 500℃에서 15분 동안 열처리한 후, 닥터블레이드 기술을 이용하여 이산화티탄(TiO2) 페이스트를 코팅한다(S102).
40 wt% CH3NH3PbI3 용액(염료)을 TiO2 필름이 코팅된 TCO 글라스 위에 떨어뜨린다(S104). 이와 같이 페로브스카이트계 염료의 제조 방법은 전술한 선행기술 문헌에 기재되어 있어 상세한 설명을 생략한다.
다공성 광전극층(120)의 위에는 산화구리(CuO) 나노 입자를 포함한 용액을 스핀 코팅으로 증착시키고 150℃에서 가열하여 P형 전도막으로 사용하는 정공 수송층(130)을 형성한다(S106). 금속 박막의 형성은 스핀 코팅법에 한정하지 않으며 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 스퍼터 증착, 페이스트 코팅, 열증착(Thermal Evaporation), 딥코팅(Dip Coating), 이빙증착(E-Beam Evaporation), 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 등 다양한 방법을 사용할 수 있다.
정공 수송층(130)의 위에는 금속전극(140)을 스퍼터링하여 증착한다(S108).
도 2에 도시된 바와 같이, 무기 금속산화물층(200)은 태양전지 구조에서 제1 공간(③), 제2 공간(②), 제3 공간(①)에 금속 박막의 형성 중 하나의 방법을 선택하여 한 군데 또는 복수개의 공간에 형성한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 투명전극
110: 차단층
120: 다공성 광전극층
130: 정공 수송층
140: 금속전극
200: 무기 금속산화물층
110: 차단층
120: 다공성 광전극층
130: 정공 수송층
140: 금속전극
200: 무기 금속산화물층
Claims (11)
- 투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
상기 투명전극의 위에 형성되고, 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료가 부착되며, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
상기 차단층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층; 및
상기 정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극;을 포함하고,
상기 정공 수송층은 0.01-0.7㎛ 두께로 형성되는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지. - 투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
상기 투명전극의 위에 형성되고, 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료가 부착되며, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
상기 차단층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층;
상기 정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및
상기 금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층;을 포함하고,
상기 정공 수송층은 0.01-0.7㎛ 두께로 형성되는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지. - 삭제
- 투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극;
상기 투명전극의 위에 형성되고, 일정 두께의 박막의 금속 산화물로 형성된 차단층;
상기 차단층의 위에 형성되고, 다공질 산화물 반도체층에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 포함하는 다공성 광전극층;
상기 다공성 광전극층의 위에 P형 금속 산화물로 형성된 정공 수송층;
상기 정공 수송층의 위에 도전성 물질로 형성된 금속전극; 및
상기 금속전극의 위에 수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물로 형성된 무기 금속산화물층;을 포함하고,
상기 정공 수송층은 0.01-0.7㎛ 두께로 형성되는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지. - 삭제
- 제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 무기 금속산화물층은 상기 염료가 흡착된 차단층과 상기 정공 수송층의 사이의 제1 공간, 상기 정공 수송층과 상기 금속전극의 사이의 제2 공간, 상기 정공 수송층이 형성된 방향과 반대 방향의 상기 금속전극의 일면 상의 제3 공간 중 하나의 공간 또는 2개 이상의 공간에 하나 이상으로 형성하는 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지. - 투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극의 위에 금속 산화물을 일정 두께의 박막으로 차단층을 형성하고, 상기 차단층의 위에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 흡착한 후 열처리하여 광전극층을 형성하는 단계;
상기 광전극층의 위에 P형 금속 산화물을 박막으로 증착하여 정공 수송층을 형성하는 단계;
상기 정공 수송층의 위에 도전성 물질인 금속전극을 형성하는 단계; 및
수분 및 산소 투과를 억제하는 무기 금속산화물을 포함한 용액을 상기 금속전극의 위에 도포하여 무기 금속산화물층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 정공 수송층은 0.01-0.7㎛ 두께로 형성되는 고체형 박막 태양전지의 제조 방법. - 투명한 재질의 전도성을 가진 투명전극의 위에 금속 산화물을 일정 두께의 박막으로 차단층을 형성하고, 상기 차단층의 위에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 흡착한 후 열처리하여 광전극층을 형성하는 단계;
상기 광전극층의 위에 P형 금속 산화물을 박막으로 증착하여 정공 수송층을 형성하는 단계; 및
상기 정공 수송층의 위에 도전성 물질인 금속전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 정공 수송층은 0.01-0.7㎛ 두께로 형성되는 고체형 박막 태양전지의 제조 방법. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 무기 금속산화물을 포함한 용액을 상기 염료가 흡착된 차단층과 상기 정공 수송층의 사이의 제1 공간, 상기 정공 수송층과 상기 금속전극의 사이의 제2 공간, 상기 정공 수송층이 형성된 방향과 반대 방향의 상기 금속전극의 일면 상의 제3 공간 중 하나의 공간 또는 2개 이상의 공간에 도포하여 무기 금속산화물층을 하나 이상으로 형성하는 단계
를 더 포함하는 고체형 박막 태양전지의 제조 방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 광전극층을 형성하는 단계는,
상기 투명전극의 위에 일정 두께의 박막으로 차단층을 형성하는 단계;
상기 차단층의 위에 다공질 산화물 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 다공질 산화물 반도체층의 위에 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가진 염료를 흡착한 후 열처리하여 다공성의 광전극층을 형성하는 단계
를 포함하는 고체형 박막 태양전지의 제조 방법.
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