KR20190143743A - Solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20190143743A
KR20190143743A KR1020180071646A KR20180071646A KR20190143743A KR 20190143743 A KR20190143743 A KR 20190143743A KR 1020180071646 A KR1020180071646 A KR 1020180071646A KR 20180071646 A KR20180071646 A KR 20180071646A KR 20190143743 A KR20190143743 A KR 20190143743A
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김동제
강동우
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(주)프런티어에너지솔루션
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Abstract

The present invention provides a perovskite photovoltaic cell reducing a thickness and simplifying a manufacturing process by utilizing a metal substrate as an electrode, and a manufacturing method thereof. The perovskite photovoltaic cell comprises: a substrate including a metal substrate, having first and second surfaces facing each other, and including a first electrode; a second electrode positioned to face the first surface and provided so that the light of the sun may penetrate the second electrode; a photoactive layer positioned between the first surface and the second electrode and including perovskite materials; an electron transport layer interposed between the first surface or the second electrode and the photoactive layer; and a hole transport layer interposed between the first surface or the second electrode and the photoactive layer and positioned to face the electron transport layer around the photoactive layer.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{Solar cell and method of manufacturing the same}Solar cell and method of manufacturing the same {Solar cell and method of manufacturing the same}

본 발명은 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금속 기판을 구비하여 태양전지 자체의 두께를 줄이고 제조과정을 단순화시킨 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell and a method for manufacturing the same having a metal substrate to reduce the thickness of the solar cell itself and simplify the manufacturing process.

일반적으로 태양전지는　태양에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서,　태양에너지를 흡수하여 전자와 전공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성한다. 이러한　태양전지는 자원의 고갈 및 환경문제에 직면한 화석 에너지의 대체 에너지로 세계적인 관심을 받고 있다. 다만,　태양전지는 고효율화를 위해 매우 순도가 높은 소재를 사용해야 하므로, 원소재의 정제에 많은 에너지가 소모된다. 또한, 원소재를 이용하여 단결정 혹은 박막화하는 과정에서 고가의 공정 장비가 사용되므로,　태양전지의 제조에 상당한 비용이 소요되고, 이는　태양전지의 활용에 장애요인으로 작용하고 있다.In general, a solar cell is a device that converts solar energy into electrical energy, and generates current-voltage by using photovoltaic effects that absorb solar energy to generate electrons and electrons. Such solar cells are attracting worldwide attention as an alternative to fossil energy in the face of resource depletion and environmental problems. However, since solar cells must use a very high purity material for high efficiency, a lot of energy is consumed to purify raw materials. In addition, since expensive process equipment is used in the process of forming a single crystal or thin film using raw materials, considerable cost is required for the production of solar cells, which is a barrier to the utilization of solar cells.

이러한　태양전지의 제조비용을 낮추기 위해서 고안된 것 중 하나가 페로브스카이트　태양전지이다. 페로브스카이트　태양전지는　페로브스카이트　결정 구조를 가지는 소재를 활용한　태양전지이다. 이러한　태양전지에 사용되는　페로브스카이트는 부도체·반도체·도체 성질과 함께 초전도 현상까지 보이는 매우 특별한 구조를 갖는다.One of the things designed to lower the manufacturing cost of such solar cells is perovskite solar cells. A perovskite solar cell is a solar cell utilizing a material having a perovskite crystal structure. The perovskite used in these solar cells has a very special structure that shows superconducting phenomena as well as insulator, semiconductor and conductor properties.

페로브스카이트　태양전지는 제조비용이 저렴하고 용액공정으로 박막제작이 가능하므로, 다양한 분야에 응용될 수 있어 차세대 박막　태양전지로 각광받고 있다. 이와 같은 종래의 페로브스카이트　태양전지에 있어서, 투명전극으로 사용되는 ITO 및 FTO는 고가의 가격으로 인해 제조단가가 높아지고, 400℃ 이상의 높은 열처리를 통하여 광학적, 전기적 특성을 나타내므로 글라스재의 기판만을 사용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 글라스재 기판으로는 유연 태양전지를 형성하기 힘들고, 태양전지 전체의 두께도 증가하는 문제점이 있었다.Perovskite solar cells are in the spotlight as the next generation of thin-film solar cells because they can be manufactured in a variety of fields because they are inexpensive to manufacture and can be manufactured in a thin film by a solution process. In such a conventional perovskite solar cell, ITO and FTO used as a transparent electrode have a high manufacturing cost due to the high price, and exhibits optical and electrical properties through high heat treatment of 400 ° C. or higher, so that only glass substrates are used. There was a problem that can only be used. In addition, such a glass substrate is difficult to form a flexible solar cell, there was a problem that the thickness of the entire solar cell increases.

따라서, 종래　페로브스카이트　태양전지의 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있는 상황이다.Therefore, there is an urgent need for a solution for solving the problems of the conventional perovskite solar cell.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 금속 기판을 전극으로 활용함으로써 두께를 줄이고 제조과정을 단순화시킨 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve various problems, including the above problems, an object of the present invention to provide a solar cell and a method of manufacturing the same by using a metal substrate as an electrode to reduce the thickness and simplify the manufacturing process. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 관점에 따르면, 금속재 기판을 포함하고, 서로 대향된 제1 면 및 제2 면을 가지며, 제1 전극을 포함하는 기판; 상기 제1 면과 대향되게 위치하고, 태양광이 투과 가능하도록 구비된 제2 전극; 상기 제1 면과 제2 전극의 사이에 위치하고, 페로브스카이트 물질을 포함하는, 광활성층; 상기 제1 면 또는 제2 전극과 상기 광활성층의 사이에 개재되는, 전자수송층; 및 상기 제1 면 또는 제2 전극과 상기 광활성층의 사이에 개재되고, 상기 광활성층을 중심으로 상기 전자수송층과 대향되게 위치하는 정공수송층;을 포함하는, 페로브스카이트 태양전지가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a substrate comprising a metal substrate, having a first surface and a second surface facing each other, the substrate comprising a first electrode; A second electrode positioned to face the first surface and provided to transmit sunlight; A photoactive layer, positioned between the first face and the second electrode, comprising a perovskite material; An electron transport layer interposed between the first surface or the second electrode and the photoactive layer; And a hole transport layer interposed between the first surface or the second electrode and the photoactive layer, and positioned to face the electron transport layer with respect to the photoactive layer.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 전극은 상기 금속재 기판과 일체로 구비될 수 있다.According to the present embodiment, the first electrode may be integrally provided with the metal substrate.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 또는 제2 전극은 상기 금속재 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.According to the present embodiment, the first electrode or the second electrode may be electrically connected to the metal substrate.

본 실시예에 따르면, 상기 기판은 절연성 소재로 구비된 버퍼층을 더 포함할 수 있다.According to the present embodiment, the substrate may further include a buffer layer formed of an insulating material.

본 실시예에 따르면, 상기 버퍼층은 상기 제1 전극과 기판의 사이에 개재될 수 있다.According to the present embodiment, the buffer layer may be interposed between the first electrode and the substrate.

본 실시예에 따르면, 상기 버퍼층은 상기 금속재 기판의 적어도 일부를 노출하는 컨택홀을 가지고, 상기 제2 전극은 상기 컨택홀을 통해 상기 금속재 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.In example embodiments, the buffer layer may have a contact hole exposing at least a portion of the metal substrate, and the second electrode may be electrically connected to the metal substrate through the contact hole.

본 실시예에 따르면, 상기 기판은 알루미늄, 철, 크롬, 니켈, 탄소, 또는 망간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to the present embodiment, the substrate may include at least one of aluminum, iron, chromium, nickel, carbon, or manganese.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.These general and specific aspects may be practiced using systems, methods, computer programs, or any combination of systems, methods, computer programs.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 기판을 전극으로 활용함으로써 두께를 줄이고 제조과정을 단순화시킨 태양전지 및 이의 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention made as described above, by using a metal substrate as an electrode it can implement a solar cell and a method of manufacturing the same to reduce the thickness and simplify the manufacturing process. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지 모듈을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지 모듈을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지 모듈을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지 모듈을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell module according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell module according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell module according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell module according to another embodiment of the present invention.
9 is a sectional view schematically showing a perovskite solar cell according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. Effects and features of the present invention, and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following embodiments, the terms first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components rather than a restrictive meaning. Also, the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

한편, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. On the other hand, the terms including or have, etc. means that there is a feature or component described in the specification, and does not exclude in advance the possibility that one or more other features or components will be added. In addition, when a part of a film, an area, a component, or the like is said to be "on" or "on" another part, as well as being "on" or "on" another part, other films in the middle, It also includes the case where an area | region, a component, etc. are interposed.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.The x-axis, y-axis, and z-axis are not limited to three axes on the Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including the same. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.In the case where an embodiment may be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously or in the reverse order of the described order.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 페로브스카이트 태양전지를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 모듈을 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view of a perovskite solar cell module including the perovskite solar cell of Figure 1 It is sectional drawing.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지(C1)는 기판(10), 기판 상에 배치되며 전자수송층(22), 페로브스카이트 물질을 포함하는 광활성층(24), 정공수송층(26)을 포함하는 중간층(20) 및 상부전극(30)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a perovskite solar cell C1 according to an embodiment of the present invention is disposed on a substrate 10, a substrate, and an electron transport layer 22 and a photoactive layer including a perovskite material. 24, an intermediate layer 20 including a hole transport layer 26, and an upper electrode 30.

기판(10)은 금속재 기판을 포함할 수 있는 데, 금속재 기판은 금속 호일로서 단층(single layer)으로 구비될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 금속재 호일의 적층체일 수 있다. 및/또는 금속재 호일과 폴리머재의 복합재일 수 있다. 금속재 호일은, 예컨대, 스테인레스 스틸, Ti, Mo, Invar합금, Inconel 합금, 및 Kovar 합금 등으로 구비될 수 있다. 이 경우, 기판(10)은 알루미늄, 철, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The substrate 10 may include a metal substrate, which may be provided as a single layer as a metal foil. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and may be a laminate of a plurality of metal foils. And / or a composite of metallic foil and polymeric material. The metal foil may be made of, for example, stainless steel, Ti, Mo, Invar alloy, Inconel alloy, Kovar alloy, or the like. In this case, the substrate 10 may include at least one of aluminum, iron, chromium, nickel, carbon, and manganese.

이러한 기판(10)은 그 표면을 세정한 후 평탄화 처리할 수 있는 데, 평탄화 처리는 화학적-기계적 폴리싱(CMP) 방법을 사용할 수 있다. 이 외에도 표면에 유전체 물질을 스핀 코팅해 형성한 층을 더 포함할 수 있다.The substrate 10 may be planarized after cleaning the surface thereof. The planarization may use a chemical-mechanical polishing (CMP) method. In addition, the surface may further include a layer formed by spin coating a dielectric material.

상기 기판(10)은 도전성 층을 포함할 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 상기 기판(10) 자체가 도전성을 가질 수 있다.The substrate 10 may include a conductive layer. According to an embodiment, the substrate 10 may have conductivity.

일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지(C1)에서는 기판(10)을 직접 제1전극으로 활용할 수 있으며, 플렉서블한 금속제 호일로 형성되어, 유연성 있는 페로브스카이트 태양전지(C1) 및/또는 곡면 구조의 페로브스카이트 태양전지(C1)를 구현할 수 있다. 이렇게 기판(10)은 박판 금속 호일로 형성할 경우, 롤투롤 공정을 진행할 수 있기 때문에 공정 전체의 효율이 향상될 수 있고, 플렉시블한 곡면을 구비한 설비에 장착하기 용이하다. 뿐만 아니라 금속제 기판(10)의 표면에서 광이 반사되어 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.In the perovskite solar cell C1 according to the embodiment, the substrate 10 may be directly used as a first electrode, and may be formed of a flexible metal foil, thereby providing a flexible perovskite solar cell C1 and / or Alternatively, the perovskite solar cell C1 having a curved structure may be implemented. Thus, when the substrate 10 is formed of a thin metal foil, since the roll-to-roll process can be performed, the efficiency of the entire process can be improved, and the substrate 10 can be easily mounted on a facility having a flexible curved surface. In addition, the light is reflected from the surface of the metal substrate 10 can further increase the efficiency.

평탄화 처리된 기판(10) 상에는 전자수송층(22), 광활성층(24) 및 정공수송층(26)을 포함하는 중간층(20)이 배치될 수 있다.The intermediate layer 20 including the electron transport layer 22, the photoactive layer 24, and the hole transport layer 26 may be disposed on the planarized substrate 10.

전자수송층(22)은 기판(10) 상에 위치하고, 광활성층(24)에서 생성된 전자가 하부전극의 역할을 하는 기판(10)으로 용이하게 전달되도록 하는 기능을 할 수 있다. 전자수송층(22)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 실시예에서 전자수송층(22)은 컴팩트한 구조의 TiO2 , SnO2, WO3 또는 TiSrO3 등을 포함할 수도 있다. 이러한 전자수송층(22)은 필요에 따라 n형 또는 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다.The electron transport layer 22 may be positioned on the substrate 10 and may function to easily transfer electrons generated in the photoactive layer 24 to the substrate 10 serving as a lower electrode. The electron transport layer 22 may include a metal oxide, 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 and the like can be used. In this embodiment, the electron transport layer 22 may include TiO 2 , SnO 2 , WO 3 , TiSrO 3 , or the like having a compact structure. The electron transport layer 22 may further include an n-type or p-type dopant, if necessary.

전자수송층(22) 상에는 광활성층(24)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C1)에서는,　태양광을 흡수하여 광전자-광정공 쌍을 생성하는 광활성 물질로　페로브스카이트 화합물을 채택하였다.　페로브스카이트는 직접형 밴드갭(direct band gap)을 가지면서 광흡수계수가 550nm에서 1.5×104cm-1　정도로 높고, 전하 이동 특성이 우수하며 결함에 대한 내성이 뛰어나다는 장점이 있다.The photoactive layer 24 may be disposed on the electron transport layer 22. In the perovskite solar cell (C1) according to an embodiment of the present invention, a perovskite compound is adopted as a photoactive material that absorbs sunlight to generate an opto-photohole pair. Perovskite has a direct band gap and has a high light absorption coefficient of about 1.5 × 10 4 cm −1 at 550 nm, excellent charge transfer characteristics, and excellent resistance to defects.

또한,　페로브스카이트　화합물은 용액의 도포 및 건조라는 극히 간단하고 용이하며 저가의 단순한 공정을 통해　광활성층(24)을 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, the perovskite compound has the advantage of forming a light absorber constituting the photoactive layer 24 through an extremely simple, easy and inexpensive simple process of applying and drying a solution, and by drying the applied solution. Due to spontaneous crystallization, it is possible to form light absorbers of coarse grains, and in particular, has excellent conductivity for both electrons and holes.

이러한 페로브스카이트　화합물은 하기의 화학식1의 구조로 표시될 수 있다.Such perovskite compounds may be represented by the structure of Formula 1 below.

[화학식1][Formula 1]

ABX3　ABX3

(여기서, A는 1가의 유기 암모늄 양이온 또는 금속 양이온, B는 2가의 금속 금속 양이온, X는 할로겐 음이온을 의미한다) (Wherein A is a monovalent organic ammonium cation or metal cation, B is a divalent metal metal cation and X is 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 are, 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 PbClxBr 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. may be used. (0 ≦ x, y ≤1) Also, a compound in which Cs is partially doped in A of ABX3 may be used.

광활성층(24) 상에는 정공수송층(26)이 배치될 수 있다. 정공수송층(26)을 통해 광활성층(24)에서 발생한 홀(정공)을 상부전극(30)으로 전달할 수 있다. 정공수송층(26)은 전도성 고분자를 포함할 수 있으며, 예컨대 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 폴리-3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜-폴리스타이렌설포네이트(PEDOT-PSS), 폴리-[비스(4-페닐)(2,4,6-트리메틸페닐)아민](PTAA), 스파이로-미오타드(Spiro-MeOTAD: 2,2',7'-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenyl-amine)-9,9'spirobifluorene), 폴리아닐린-캄포설폰산(PANI-CSA) 등이 사용될 수 있다. 이러한 정공수송층(26)은 필요에 따라 n형 또는 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다.The hole transport layer 26 may be disposed on the photoactive layer 24. Through the hole transport layer 26, holes (holes) generated in the photoactive layer 24 may be transferred to the upper electrode 30. The hole transport layer 26 may comprise a conductive polymer, such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly-3,4-ethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonate (PEDOT-PSS), poly- [bis (4) -Phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine] (PTAA), Spiro-MeOTAD: 2,2 ', 7'-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenyl- amine) -9,9'spirobifluorene), polyaniline-camphorsulfonic acid (PANI-CSA) and the like can be used. The hole transport layer 26 may further include an n-type or p-type dopant, if necessary.

상기와 같은 중간층(20)은 전술한 층간 구조 및/또는 물질 이외에도 페로브스카이트 전지를 구성하는 다양한 층 구조 및 물질이 적용될 수 있음은 물론이다.The intermediate layer 20 as described above may be applied to various layer structures and materials constituting the perovskite battery in addition to the above-described interlayer structure and / or materials.

이러한 중간층(20) 상에는 제2 전극(30)이 배치될 수 있다. 제2 전극(30)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. The second electrode 30 may be disposed on the intermediate layer 20. The second electrode 30 may be formed of a conductive material having transparency. The conductive material having light transmissivity may include, for example, a transparent conductive oxide, a carbonaceous conductive material, a metallic material, and the like. Examples of the transparent conductive oxide include indium tin oxide (ITO), indium cerium oxide (ICO), indium tungsten oxide (IOW), zinc indium tin oxide (ZITO), zinc indium oxide (ZIO), zinc tin oxide (ZTO), GITO (Gallium Indium Tin Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO (Aluminum doped Zinc Oxide), FTO (Fluorine Tin Oxide), ZnO and the like can be used. As the carbonaceous conductive material, for example, graphene or carbon nanotube may be used, and as the metallic material, for example, a metal having a multilayer structure such as metal (Ag) nanowires, Au / Ag / Cu / Mg / Mo / Ti Thin films can be used. In the present specification, the term transparent means that light can be transmitted to a certain degree or more, and is not necessarily interpreted as meaning completely transparent.

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.The materials described above are not necessarily limited to the embodiments described above, but may be formed of various materials, and the structure may be variously modified, such as being a single layer or a multilayer.

한편, 도시되지는 않았으나, 제2 전극(30) 상에는 제2 전극(30)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. Although not shown, a bus electrode (not shown) may be further disposed on the second electrode 30 to lower the resistance of the second electrode 30 and to facilitate the transfer of charge. The bus electrode may be formed of Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, and / or a compound thereof.

상기 기판(10)은 서로 대향된 제1 면(10a) 및 제2 면(10b)을 가질 수 있으며, 중간층(20) 및 제2 전극(30)은 기판(10)의 제1 면(10a) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(30)은 정공수송층(26)을 향해 위치한 하면(30a) 및 하면(30a)에 반대되는 상면(30b)을 갖는다. The substrate 10 may have a first surface 10a and a second surface 10b facing each other, and the intermediate layer 20 and the second electrode 30 may have a first surface 10a of the substrate 10. It can be placed on. The second electrode 30 has a lower surface 30a positioned toward the hole transport layer 26 and an upper surface 30b opposite to the lower surface 30a.

본 실시예예서, 상기 도전성 기판(10)의 제2 면(10b)으로부터 제2 전극(30)의 상면(30b)까지의 거리는 약 0.5㎛ 내지 2㎛일 수 있으며, 구체적으로는 1㎛ 이하일 수 있다. 비교예로서, 결정질 실리콘을 기반으로 하는 태양전지의 경우 그 두께가 약 150㎛ 내지 250㎛인 반면, 본 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C1)는 실리콘재 또는 글라스재 등의 기판을 필요로 하지 않아, 그 두께를 약 1㎛이하로 현저히 감소시킬 수 있다.In this embodiment, the distance from the second surface 10b of the conductive substrate 10 to the upper surface 30b of the second electrode 30 may be about 0.5 μm to 2 μm, specifically 1 μm or less. have. As a comparative example, in the case of a solar cell based on crystalline silicon, the thickness thereof is about 150 μm to 250 μm, whereas the perovskite solar cell C1 according to the present embodiment may be formed of a substrate made of silicon or glass. Not required, the thickness can be significantly reduced to about 1 μm or less.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제2 전극(30)을 덮도록 밀봉용 기판이 더 구비될 수 있는 데, 밀봉용 기판은 상기 기판(10)과 접합되어 그 내부의 태양전지(C1)를 보호할 수 있다. 밀봉용 기판은 태양광이 투과될 수 있는 투명한 글래스, 플라스틱 필름 등이 사용될 수 있다. 이러한 밀봉 구조는 본 명세서의 모든 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, a sealing substrate may be further provided to cover the second electrode 30, the sealing substrate is bonded to the substrate 10 to form a solar cell (C1) therein I can protect it. The sealing substrate may be a transparent glass, a plastic film, or the like, through which sunlight can pass. This sealing structure is equally applicable to all embodiments herein.

도 2는 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C1)를 도시한 것이다.2 illustrates a perovskite solar cell C1 according to another embodiment.

전술한 바와 같이 기판(10)을 금속재로 형성함에 따라, 이 기판(10)에 방열용 히트 싱크(40)를 바로 결합할 수 있다. 상기 방열용 히트 싱크(40)는 열전도성 접착층(42)을 개재하여 기판(10)과 접합될 수 있는 데, 이에 따라 태양 전지(C1)에서 발생된 열을 히트 싱크(40)를 통해 배출할 수 있다. 이러한 히트 싱크의 결합 구조는 본 명세서의 모든 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.As described above, since the substrate 10 is formed of a metal material, the heat dissipation heat sink 40 may be directly coupled to the substrate 10. The heat dissipation heat sink 40 may be bonded to the substrate 10 via the thermal conductive adhesive layer 42, and thus heat generated from the solar cell C1 may be discharged through the heat sink 40. Can be. The coupling structure of this heat sink can be equally applied to all embodiments of the present specification.

도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C1)를 도시한 것이다.3 illustrates a perovskite solar cell C1 according to another embodiment.

또 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C1)는 금속재로 형성된 기판(10)이 제1 전극(11)을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기판(10) 상에 제1 전극(11)이 더 형성되고, 제1 전극(11) 상으로 중간층(20) 및 제2 전극(30)이 순차 형성될 수 있다.In another embodiment, the perovskite solar cell C1 may further include a first electrode 11 having a substrate 10 formed of a metal material. More specifically, the first electrode 11 may be further formed on the substrate 10, and the intermediate layer 20 and the second electrode 30 may be sequentially formed on the first electrode 11.

기판(10)과 제1 전극(11)은 서로 직접적으로 접촉되도록 구비될 수 있는 데, 이에 따라 금속재인 기판(10)에 의해 제1 전극(11)의 저항이 줄어드는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 제1 전극(11)의 저항 저감 효과는 기판(10)의 면적이 증대될 경우 더욱 효과적이다.The substrate 10 and the first electrode 11 may be provided to be in direct contact with each other, thereby reducing the resistance of the first electrode 11 by the metal substrate 10. The resistance reduction effect of the first electrode 11 is more effective when the area of the substrate 10 is increased.

예컨대 도 4에서 볼 수 있듯이, 복수의 페로브스카이트 태양전지(C1)를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 모듈(M1)을 구성할 때에, 각각의 페로브스카이트 태양전지(C1)의 제1 전극(11)은 기판(10)에 전기적으로 연결될 수 있기 때문에 대면적 페로브스카이트 태양전지 모듈(M1)을 형성한 경우라 하더라도 제1 전극(11)의 저항을 줄일 수 있다.  For example, as shown in FIG. 4, when constructing the perovskite solar cell module M1 including the plurality of perovskite solar cells C1, each of the perovskite solar cells C1 is formed. Since the first electrode 11 may be electrically connected to the substrate 10, even when the large-area perovskite solar cell module M1 is formed, the resistance of the first electrode 11 may be reduced.

이러한 구조에서 선택적으로, 상기 제1 전극(11)은 복수의 페로브스카이트 태양전지(C1)에 모두 연결되도록 하나의 단일 전극으로 형성될 수도 있다.In this structure, the first electrode 11 may be formed as one single electrode to be connected to all of the perovskite solar cells C1.

이러한 구조는 본 명세서의 모든 실시예들에 적용될 수 있음은 물론이다.Of course, this structure can be applied to all embodiments of the present specification.

도 5는 또 다른 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지 모듈(M1)을 도시한 것이다.5 illustrates a perovskite solar cell module M1 according to another embodiment.

도 5를 참조하면, 기판(10)은 제2 면(10b)에 위치하는 제2 기판(13)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 기판(13)은 절연성 소재로 구비된 기판일 수 있는 데, 글래스 기판, 및/또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 5, the substrate 10 may further include a second substrate 13 positioned on the second surface 10b. The second substrate 13 may be a substrate provided with an insulating material, and a glass substrate and / or a plastic substrate may be used.

이러한 기판(10)에는 복수의 홀(G1)이 형성되어 있으며, 이 홀(G1)에 의해 각 단위 셀 영역(CA)들이 구획될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이러한 홀(G1)은 일 방향으로 형성된 슬릿이 될 수 있다.A plurality of holes G1 are formed in the substrate 10, and the unit cell regions CA may be partitioned by the holes G1. According to an embodiment, the hole G1 may be a slit formed in one direction.

각 셀 영역(CA)의 기판(10) 상에는 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C1)들이 배치된다. 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C1)들은 소정간격으로 이격되어 배치될 수 있다.A plurality of perovskite solar cells C1 are disposed on the substrate 10 of each cell region CA. The plurality of perovskite solar cells C1 may be spaced apart at a predetermined interval.

각각의 페로브스카이트 태양전지(C1)는 제2 전극(30)을 포함할 수 있는데, 제2 전극(30)은 중간층(20)을 관통하도록 패터닝된 컨택홀(CNT1)을 통해 기판(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 하나의 셀 영역(CA)에 위치하는 제2 전극(30)은 컨택홀(CNT1)을 통해 인접한 셀 영역(CA)의 기판(10)과 컨택될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지 모듈(M1)은 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C1)들을 직렬로 연결한 것과 같은 효과가 있다.Each perovskite solar cell C1 may include a second electrode 30, the second electrode 30 having a substrate 10 through a contact hole CNT1 patterned to penetrate the intermediate layer 20. ) Can be electrically connected. That is, the second electrode 30 positioned in one cell region CA may contact the substrate 10 of the adjacent cell region CA through the contact hole CNT1. Therefore, the perovskite solar cell module M1 according to the present embodiment has the same effect as connecting a plurality of perovskite solar cells C1 in series.

도 5에 도시된 것과 같이, 기판(10), 중간층(20) 및 제2 전극(30)이 동시에 중첩되는 영역은 활성영역(AA)으로 작동하고, 나머지 영역은 비활성영역(NAA)일 수 있다. 본 실시예에서, 중간층(20)에 형성된 컨택홀(CNT1)을 통해 기판(10)이 노출되는 영역은 비활성영역(NAA)보다 작게 형성될 수 있다.As shown in FIG. 5, a region where the substrate 10, the intermediate layer 20, and the second electrode 30 overlap at the same time may operate as the active region AA, and the remaining region may be the inactive region NAA. . In the present embodiment, an area where the substrate 10 is exposed through the contact hole CNT1 formed in the intermediate layer 20 may be smaller than the inactive area NAA.

각각의 페로브스카이트 태양전지(C1)는 도 1에 도시된 구조에 한정되는 것은 아니고, 도 3에 도시된 구조도 적용될 수 있다. Each perovskite solar cell C1 is not limited to the structure shown in FIG. 1, and the structure shown in FIG. 3 may also be applied.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지(C2)를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 7은 도 6의 페로브스카이트 태양전지(C2)를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 모듈(M2)을 개략적으로 도시하는 단면도이며, 도 8는 도 7의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view schematically illustrating a perovskite solar cell C2 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perovskite including the perovskite solar cell C2 of FIG. 6. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the skylight solar cell module M2, and FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 7.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C2)는 버퍼층(12)을 더 포함할 수 있다. 버퍼층(12)은 기판(10) 상에 배치되는 데, 즉 기판(10)과 전자수송층(22) 사이에 개재될 수 있다. 버퍼층(12)은 기판(10)의 제1 면(10a) 상에 전면(前面)에 구비될 수 있다. 따라서, 본 실시예예서 전자수송층(22)은 버퍼층(12) 상에 배치되고, 전자 수송층(22)과 버퍼층(12)의 사이에 제1 전극(11)이 개재된다.Referring to FIG. 6, the perovskite solar cell C2 according to the present embodiment may further include a buffer layer 12. The buffer layer 12 is disposed on the substrate 10, that is, may be interposed between the substrate 10 and the electron transport layer 22. The buffer layer 12 may be provided on the front surface of the first surface 10a of the substrate 10. Therefore, in the present embodiment, the electron transport layer 22 is disposed on the buffer layer 12, and the first electrode 11 is interposed between the electron transport layer 22 and the buffer layer 12.

본 실시예에서 버퍼층(12)은 기판(10)으로부터 확산되어 나올 가능성이 있는 금속 원소들, 기판(10)에 포함되어 있을 수 있는 알루미늄, 철, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 등의 금속 원소를 차단하고, 기판(10)의 표면을 평탄화하는 역할을 할 수 있다. In the present exemplary embodiment, the buffer layer 12 may be formed of metal elements that may be diffused from the substrate 10, and metal elements such as aluminum, iron, chromium, nickel, carbon, and manganese, which may be included in the substrate 10. And block the surface of the substrate 10.

이러한 버퍼층(12)은 유기절연막, 무기절연막 또는 유기-무기 하이브리드막으로 형성될 수 있으며, 이들의 단일 구조 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 유기 절연막으로서는 폴리머재를 사용할 수 있는 데, 그 예로서, 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 가능하다. 무기 절연막으로서는, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, 및 PZT 등이 가능하다.The buffer layer 12 may be formed of an organic insulating film, an inorganic insulating film, or an organic-inorganic hybrid film, and may have a single structure or a multilayer structure thereof. As the organic insulating film, a polymer material can be used. Examples thereof include general general-purpose polymers (PMMA, PS), polymer derivatives having phenol groups, acrylic polymers, imide polymers, arylether polymers, amide polymers, fluorine polymers, p-xylene polymers, vinyl alcohol polymers and blends thereof are possible. As the inorganic insulating film, SiO 2, SiNx, SiON, Al 2 O 3, TiO 2, Ta 2 O 5, HfO 2, ZrO 2, BST, PZT, and the like are possible.

한편 도 7를 참조하면, 기판(10) 상에 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C2)들이 배치된다. 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C2)들은 소정간격으로 이격되어 배치될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 7, a plurality of perovskite solar cells C2 are disposed on the substrate 10. The plurality of perovskite solar cells C2 may be spaced apart at a predetermined interval.

본 실시예에서, 버퍼층(12) 상에 형성되는 제1 전극(11)은 복수의 홀(G2)에 의해 서로 이격되도록 패터닝되고, 복수의 제1 전극(11)을 덮도록 중간층(20)이 형성된다. 중간층(20) 상에는 제2 전극(30)이 위치할 수 있는 데, 제2 전극(30)은 중간층(20)과 버퍼층(12)에 형성된 컨택홀(CNT2)을 통해 기판(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 컨택홀(CNT2)을 통해 기판(10)의 적어도 일부가 노출될 수 있으며, 제2 전극(30)은 이러한 기판(10)에 직접 또는 전기적으로 컨택될 수 있다.In the present embodiment, the first electrode 11 formed on the buffer layer 12 is patterned to be spaced apart from each other by the plurality of holes G2, and the intermediate layer 20 is formed to cover the plurality of first electrodes 11. Is formed. The second electrode 30 may be positioned on the intermediate layer 20. The second electrode 30 may be electrically connected to the substrate 10 through contact holes CNT2 formed in the intermediate layer 20 and the buffer layer 12. Can be connected. That is, at least a portion of the substrate 10 may be exposed through the contact hole CNT2, and the second electrode 30 may directly or electrically contact the substrate 10.

이와 같이 본 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지(C2) 및 이를 포함하는 모듈(M2)은 제2 전극(30)이 도전성을 갖는 기판(10)과 전기적으로 연결되도록 함으로써, 투명전극 물질로 형성되는 제2 전극(30)의 저항을 줄일 수 있다.As described above, the perovskite solar cell C2 and the module M2 including the same may be electrically connected to the substrate 10 having the conductivity. The resistance of the formed second electrode 30 can be reduced.

이러한 컨택홀(CNT2)은 버퍼층(12)을 형성하는 과정에서 형성될 수도 있고, 버퍼층(12) 상에 중간층(20)을 형성한 후, 중간층(20)의 컨택홀(CNT1)을 형성하는 과정에서 동시에 형성될 수도 있다. 컨택홀(CNT2)을 통해 도전성 기판(10)의 적어도 일부가 외부로 노출되는 개구영역이 구비될 수 있다.The contact hole CNT2 may be formed in the process of forming the buffer layer 12, and after forming the intermediate layer 20 on the buffer layer 12, forming a contact hole CNT1 of the intermediate layer 20. It may be formed at the same time. An opening region in which at least a portion of the conductive substrate 10 is exposed to the outside through the contact hole CNT2 may be provided.

도 7에 도시된 것과 같이, 제1 전극(11)에 형성된 홀(G2)의 너비는 컨택홀(CNT2)의 너비보다 크게 형성될 수 있다. 그리고 상기 홀(G2)이 형성되는 영역 내에 컨택홀(CNT2)이 위치하도록 할 수 있다. 이에 따라 제2 전극(30)이 제1 전극(11)과의 컨택 없이 기판(10)과 컨택될 수 있다. 도 7과 같은 구조의 페로브스카이트 태양전지 모듈(M2)은 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C2)들을 병렬로 연결한 것과 같은 효과가 있다.As shown in FIG. 7, the width of the hole G2 formed in the first electrode 11 may be greater than the width of the contact hole CNT2. The contact hole CNT2 may be positioned in an area where the hole G2 is formed. Accordingly, the second electrode 30 may be in contact with the substrate 10 without contact with the first electrode 11. The perovskite solar cell module M2 having the structure as shown in FIG. 7 has the same effect as connecting the plurality of perovskite solar cells C2 in parallel.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 페로브스카이트 태양전지(C3)를 포함하는 페로브스카이트 태양전지 모듈(M3)을 개략적으로 도시하는 단면도이다.8 is a cross-sectional view schematically showing a perovskite solar cell module M3 including a perovskite solar cell C3 according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C3)는 기판(10) 상에 배치된 버퍼층(12) 및 버퍼층(12) 상에 배치된 제1 전극(11)을 더 포함할 수 있다. 이러한 제1 전극(11)은 서로 이격되도록 패터닝될 수 있다.Referring to FIG. 8, the perovskite solar cell C3 according to the present embodiment further includes a buffer layer 12 disposed on the substrate 10 and a first electrode 11 disposed on the buffer layer 12. It may include. The first electrode 11 may be patterned to be spaced apart from each other.

본 실시예에서 일 페로브스카이트 태양전지(C3)의 제2 전극(30)은 최인접한 다른 페로브스카이트 태양전지(C3)의 제1 전극(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지 모듈(M3)은 복수개의 페로브스카이트 태양전지(C3)들을 직렬로 연결한 것과 같은 효과가 있다.In the present embodiment, the second electrode 30 of one perovskite solar cell C3 may be electrically connected to the first electrode 11 of another perovskite solar cell C3 that is closest to each other. Therefore, the perovskite solar cell module M3 according to the present embodiment has the same effect as connecting a plurality of perovskite solar cells C3 in series.

본 실시예에서, 일 페로브스카이트 태양전지(C3)의 제2 전극(30)은 최인접한 다른 페로브스카이트 태양전지(C3)의 제1 전극(11)에 전기적으로 연결되는 바, 중간층(20)에 형성된 컨택홀(CNT1)의 오픈영역(CA1)은 최인접한 다른 페로브스카이트 태양전지(C3)의 제1 전극(11)의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다. 제2 전극(30)은 이러한 오픈영역(CA1)을 통해 노출된 제1 전극(11)과 컨택될 수 있다.In the present embodiment, the second electrode 30 of one perovskite solar cell C3 is electrically connected to the first electrode 11 of the other perovskite solar cell C3 closest to each other. The open area CA1 of the contact hole CNT1 formed at 20 may expose at least a portion of the first electrode 11 of the other closest perovskite solar cell C3. The second electrode 30 may be in contact with the first electrode 11 exposed through the open area CA1.

또한 본 실시예에서, 제1 전극(11)에 형성된 컨택홀(CNT3)의 오픈영역(CA3)을 통해 버퍼층(12)의 적어도 일부가 노출될 수 있으며, 중간층(20)은 이러한 버퍼층(12)에 직접 컨택될 수 있다. 본 실시예에서는 중간층(20)의 전자수송층(22)이 컨택될 수 있으나, 다른 실시예로 중간층(20)의 광활성층(24) 또는 정공수송층(24)이 컨택될 수도 있다.Also, in the present exemplary embodiment, at least a portion of the buffer layer 12 may be exposed through the open area CA3 of the contact hole CNT3 formed in the first electrode 11, and the intermediate layer 20 may have such a buffer layer 12. Can be contacted directly. In this embodiment, the electron transport layer 22 of the intermediate layer 20 may be contacted, but in another embodiment, the photoactive layer 24 or the hole transport layer 24 of the intermediate layer 20 may be contacted.

상술한 것과 같이, 본 실시예에서는 기판(10)을 직접 전극으로 활용하지 않고 버퍼층(12) 상에 별도의 제1 전극(14)을 구비하는 것에서 전술한 실시예들과 차이가 있다. 다만, 이 경우에도 실리콘재 또는 글라스재 기판을 사용하지 않고 금속재의 기판(10)을 활용함으로써 유연성 있는 페로브스카이트 태양전지(C3)를 구현할 수 있다. 이 경우, 도 8에 도시된 것과 같이, 제1 전극(11), 중간층(20) 및 제2 전극(30)이 동시에 중첩되는 영역은 활성영역(AA)으로 작동하고, 나머지 영역은 비활성영역(NAA)일 수 있다.As described above, the present embodiment differs from the above-described embodiments in that a separate first electrode 14 is provided on the buffer layer 12 without using the substrate 10 as a direct electrode. However, even in this case, the flexible perovskite solar cell C3 may be implemented by using the metal substrate 10 without using a silicon substrate or a glass substrate. In this case, as shown in FIG. 8, the region in which the first electrode 11, the intermediate layer 20, and the second electrode 30 overlap at the same time operates as the active region AA, and the remaining region is the inactive region ( NAA).

상기와 같은 실시예는 도면에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 전술한 다양한 실시예들과의 조합이 가능할 것임은 물론이다.The above embodiment is not limited to the embodiment shown in the drawings, of course, it can be combined with the various embodiments described above.

이러한 기판(10)은 도 9에 도시된 것과 같이, 반사층으로 활용할 수 있다. 이는 본 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 기판(10)을 구비한 전술한 실시예들에도 적용될 수 있다.Such a substrate 10 may be used as a reflective layer, as shown in FIG. 9. This is not limited to the present embodiment, but may be applied to the above-described embodiments having the substrate 10.

즉, 제2 전극(30)에서 제1 전극(11) 방향으로 입사된 태양광(IL)의 일부는 기판(10)을 통해 다시 광활성층(24) 측으로 반사될 수 있으며, 이러한 반사광(RL)을 통해 본 실시예에 따른 페로브스카이트 태양전지(C3)의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.That is, part of the sunlight IL incident from the second electrode 30 toward the first electrode 11 may be reflected back to the photoactive layer 24 through the substrate 10, and the reflected light RL Through the photoelectric conversion efficiency of the perovskite solar cell (C3) according to the embodiment can be improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

C1, C2, C3: 페로브스카이트 태양전지
M1, M2, M3: 포함하는 페로브스카이트 태양전지 모듈
10: 기판
11: 제1 전극
12: 버퍼층
20: 중간층
22: 전자수송층
24: 광활성층
26: 정공수송층
30: 제2 전극C1, C2, C3: Perovskite Solar Cells
M1, M2, M3: containing perovskite solar cell module
10: Substrate
11: first electrode
12: buffer layer
20: middle layer
22: electron transport layer
24: photoactive layer
26: hole transport layer
30: second electrode

Claims (7)

금속재 기판을 포함하고, 서로 대향된 제1 면 및 제2 면을 가지며, 제1 전극을 포함하는 기판;
상기 제1 면과 대향되게 위치하고, 태양광이 투과 가능하도록 구비된 제2 전극;
상기 제1 면과 제2 전극의 사이에 위치하고, 페로브스카이트 물질을 포함하는, 광활성층;
상기 제1 면 또는 제2 전극과 상기 광활성층의 사이에 개재되는, 전자수송층; 및
상기 제1 면 또는 제2 전극과 상기 광활성층의 사이에 개재되고, 상기 광활성층을 중심으로 상기 전자수송층과 대향되게 위치하는 정공수송층;을 포함하는, 페로브스카이트 태양전지.A substrate comprising a metal substrate, having a first side and a second side facing each other, the substrate including a first electrode;
A second electrode positioned to face the first surface and provided to transmit sunlight;
A photoactive layer, positioned between the first face and the second electrode, comprising a perovskite material;
An electron transport layer interposed between the first surface or the second electrode and the photoactive layer; And
And a hole transport layer interposed between the first surface or the second electrode and the photoactive layer, and positioned to face the electron transport layer with respect to the photoactive layer. 제1항에 있어서,
상기 제1 전극은 상기 금속재 기판과 일체로 구비되는, 페로브스카이트 태양전지.The method of claim 1,
The first electrode is integrally provided with the metal substrate, perovskite solar cell. 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 또는 제2 전극은 상기 금속재 기판과 전기적으로 연결되는, 페로브스카이트 태양전지.The method of claim 1,
The perovskite solar cell of claim 1, wherein the first electrode or the second electrode is electrically connected to the metal substrate. 제1항에 있어서,
상기 기판은 절연성 소재로 구비된 버퍼층을 더 포함하는, 페로브스카이트 태양전지.The method of claim 1,
The substrate further comprises a buffer layer provided with an insulating material, perovskite solar cell. 제4항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 제1 전극과 기판의 사이에 개재되는, 페로브스카이트 태양전지.The method of claim 4, wherein
And the buffer layer is interposed between the first electrode and the substrate. 제3항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 금속재 기판의 적어도 일부를 노출하는 컨택홀을 가지고, 상기 제2 전극은 상기 컨택홀을 통해 상기 금속재 기판과 전기적으로 연결되는, 페로브스카이트 태양전지.The method of claim 3,
The buffer layer has a contact hole exposing at least a portion of the metal substrate, the second electrode is electrically connected to the metal substrate through the contact hole, perovskite solar cell. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 알루미늄, 철, 크롬, 니켈, 탄소, 또는 망간 중 적어도 하나를 포함하는, 페로브스카이트 태양전지.The method according to any one of claims 1 to 6,
The substrate includes a perovskite solar cell, at least one of aluminum, iron, chromium, nickel, carbon, or manganese.
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CN113380950A (en) * 2021-05-12 2021-09-10 郑州轻工业大学 Back contact perovskite solar cell and preparation method thereof

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