KR20240082669A - Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same - Google Patents
Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240082669A KR20240082669A KR1020220166526A KR20220166526A KR20240082669A KR 20240082669 A KR20240082669 A KR 20240082669A KR 1020220166526 A KR1020220166526 A KR 1020220166526A KR 20220166526 A KR20220166526 A KR 20220166526A KR 20240082669 A KR20240082669 A KR 20240082669A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- forming
- solar cell
- source material
- fullerene
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 58
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 46
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 98
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 62
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 34
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 5
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 29
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 24
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 13
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 12
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 11
- 150000001409 amidines Chemical class 0.000 description 10
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 10
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 3
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 2
- BHHGXPLMPWCGHP-UHFFFAOYSA-N Phenethylamine Chemical compound NCCC1=CC=CC=C1 BHHGXPLMPWCGHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 description 2
- -1 polypinol Polymers 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- XGCDBGRZEKYHNV-UHFFFAOYSA-N 1,1-bis(diphenylphosphino)methane Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C=1C=CC=CC=1)CP(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 XGCDBGRZEKYHNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWVPRPSXBZNOHS-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-Trimethylaniline Chemical compound CC1=CC(C)=C(N)C(C)=C1 KWVPRPSXBZNOHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229940117803 phenethylamine Drugs 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45565—Shower nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/4557—Heated nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
- H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
- H10K30/152—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising zinc oxide, e.g. ZnO
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L2031/0344—Organic materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 기판 상에 제1 전하 전달층을 형성하는 단계; 상기 제1 전하 전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함한 광전변환층을 형성하는 단계; 및 상기 광전변환층 상에 제2 전하 전달층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 광전변환층 상에 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정 및 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층 상에 계면층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정 및 상기 계면층을 형성하는 공정은 동일한 증착 장비 내에서 인시츄(In-situ)로 수행하는 태양 전지 제조 방법을 제공한다. The present invention includes forming a first charge transport layer on a substrate; forming a photoelectric conversion layer including a perovskite compound on the first charge transfer layer; and forming a second charge transport layer on the photoelectric conversion layer, wherein forming the second charge transport layer includes forming a fullerene or fullerene derivative layer on the photoelectric conversion layer and the fullerene or A process comprising forming an interface layer on a fullerene derivative layer, wherein the process of forming the fullerene or fullerene derivative layer and the process of forming the interface layer are performed in-situ within the same deposition equipment. A battery manufacturing method is provided.
Description
본 발명은 페로브스카이트 태양 전지, 그 제조 방법 및 그 제조 장비에 관한 것이다. The present invention relates to perovskite solar cells, methods for manufacturing them, and equipment for manufacturing them.
페로브스카이트 태양 전지는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광전변환층, 상기 광전변환층의 일면 상에 구비된 전자 수송층, 및 상기 광전변환층의 타면 상에 구비된 정공 수송층을 포함하여 이루어진다. A perovskite solar cell includes a photoelectric conversion layer containing a perovskite compound, an electron transport layer provided on one side of the photoelectric conversion layer, and a hole transport layer provided on the other side of the photoelectric conversion layer.
상기 전자 수송층은 유기물층을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 유기물층은 증발법을 이용하여 적층되었다. The electron transport layer includes an organic material layer, and in this case, the organic material layer was laminated using an evaporation method.
상기 증발법은, 적층 대상물을 포함하고 있는 용기가 하측에 배치되고 기판이 상측에 배치된 상태에서, 상기 용기를 가열하여 상기 적층 대상물을 증발시킴으로써 상측에 배치된 상기 기판의 하면 상에 원하는 박막을 적층하는 방법이다. In the evaporation method, in a state where the container containing the lamination object is placed on the lower side and the substrate is disposed on the upper side, the container is heated to evaporate the lamination object to form a desired thin film on the lower surface of the substrate disposed on the upper side. This is a layering method.
따라서, 상기 증발법을 수행하기 위해서는 상기 기판을 뒤집는 공정이 필요하고, 또한, 증발법을 수행한 후에는 후속 공정을 수행하기 위해서 상기 기판을 원상태로 다시 뒤집어야 한다. 이와 같이 종래에는 기판을 뒤집는 공정이 필요하게 되어 공정이 복잡한 단점이 있다. Therefore, in order to perform the evaporation method, a process of turning over the substrate is required, and after performing the evaporation method, the substrate must be turned over to its original state in order to perform the subsequent process. As such, the conventional method has the disadvantage of requiring a process of flipping the substrate, making the process complicated.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 증발법을 이용하지 않고 하향식 증착법으로 유기물을 적층할 수 있는 태양 전지 제조 방법과 제조 장비, 및 그를 통해 제조한 태양 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was designed to solve the above-described conventional problems, and the present invention provides a solar cell manufacturing method and manufacturing equipment capable of layering organic materials by a top-down deposition method without using an evaporation method, and a solar cell manufactured thereby. The purpose is to
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기판 상에 제1 전하 전달층을 형성하는 단계; 상기 제1 전하 전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함한 광전변환층을 형성하는 단계; 및 상기 광전변환층 상에 제2 전하 전달층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 광전변환층 상에 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정 및 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층 상에 계면층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정 및 상기 계면층을 형성하는 공정은 동일한 증착 장비 내에서 인시츄(In-situ)로 수행하는 태양 전지 제조 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention includes forming a first charge transfer layer on a substrate; forming a photoelectric conversion layer including a perovskite compound on the first charge transfer layer; and forming a second charge transport layer on the photoelectric conversion layer, wherein forming the second charge transport layer includes forming a fullerene or fullerene derivative layer on the photoelectric conversion layer and the fullerene or A process comprising forming an interface layer on a fullerene derivative layer, wherein the process of forming the fullerene or fullerene derivative layer and the process of forming the interface layer are performed in-situ within the same deposition equipment. A battery manufacturing method is provided.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층은 C60 또는 PCBM를 포함하고, 상기 계면층은 LiF를 포함할 수 있다. The fullerene or fullerene derivative layer may include C60 or PCBM, and the interface layer may include LiF.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정은 하향식 CVD 공정으로 이루어지고, 상기 계면층을 형성하는 공정은 하향식 ALD 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming the fullerene or fullerene derivative layer may be performed through a top-down CVD process, and the process of forming the interface layer may be performed through a top-down ALD process.
상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 계면층 상에 금속 산화물층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. Forming the second charge transfer layer may further include forming a metal oxide layer on the interface layer.
상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 계면층과 상기 금속 산화물층 사이에 금속 질화물층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. Forming the second charge transfer layer may further include forming a metal nitride layer between the interface layer and the metal oxide layer.
상기 금속 산화물층은 SnO 또는 ZnO를 포함하고, 상기 금속 질화물층은 SnN 또는 ZnN을 포함할 수 있다. The metal oxide layer may include SnO or ZnO, and the metal nitride layer may include SnN or ZnN.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정은, 캐리어 가스 라인을 통해 캐리어 가스를 공급하여 소스 물질 저장 용기 내에 저장된 소스 물질을 소스 물질 전달 라인을 통해 챔버 내의 위쪽에 구비된 샤워 헤드로 공급하는 공정을 포함하고, 이때, 상기 소스 물질 전달 라인의 내부 온도는 상기 소스 물질 저장 용기의 내부 온도보다 높고, 상기 샤워 헤드 내부 온도는 상기 소스 물질 전달 라인의 내부 온도보다 높게 유지될 수 있다. The process of forming the fullerene or fullerene derivative layer includes supplying a carrier gas through a carrier gas line to supply the source material stored in the source material storage container to a shower head provided at the top of the chamber through the source material transfer line. In this case, the internal temperature of the source material transfer line may be higher than the internal temperature of the source material storage container, and the internal temperature of the shower head may be maintained higher than the internal temperature of the source material transfer line.
본 발명은 또한, 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1 전하 전달층; 상기 제1 전하 전달층 상에 구비된 페로브스카이트 화합물을 포함한 광전변환층; 및 상기 광전변환층 상에 제2 전하 전달층을 포함하여 이루어지고, 상기 제2 전하 전달층은 상기 광전변환층 상에 구비된 플러렌 또는 플러렌 유도체층, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층 상에 구비된 계면층, 및 상기 계면층 상에 구비된 금속 산화물층을 포함하여 이루어진 태양 전지를 제공한다. The present invention also provides a substrate; a first charge transfer layer provided on the substrate; A photoelectric conversion layer including a perovskite compound provided on the first charge transfer layer; and a second charge transfer layer on the photoelectric conversion layer, wherein the second charge transfer layer includes a fullerene or fullerene derivative layer provided on the photoelectric conversion layer, and an interface provided on the fullerene or fullerene derivative layer. A solar cell comprising a layer and a metal oxide layer provided on the interface layer is provided.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층은 C60 또는 PCBM를 포함하고, 상기 계면층은 LiF를 포함하고, 상기 금속 산화물층은 SnO 또는 ZnO를 포함할 수 있다. The fullerene or fullerene derivative layer may include C60 or PCBM, the interface layer may include LiF, and the metal oxide layer may include SnO or ZnO.
상기 계면층과 상기 금속 산화물층 사이에 금속 질화물층이 추가로 구비될 수 있다. A metal nitride layer may be additionally provided between the interface layer and the metal oxide layer.
본 발명은 또한, 챔버; 상기 챔버 내의 위쪽에 구비된 샤워헤드; 상기 챔버 내의 아래쪽에 구비된 서셉터; 상기 샤워헤드 내에 구비된 가열 장치; 상기 샤워헤드에 연결된 RF 전원; 상기 샤워헤드에 연결된 소스 물질 전달 라인; 상기 소스 물질 전달 라인에 연결된 소스 물질 저장 용기; 및 상기 소스 물질 저장 용기에 연결된 캐리어 가스 라인을 포함하고, 상기 가열 장치의 동작에 의해서 상기 샤워헤드 내부의 온도는 상기 소스 물질 전달 라인, 상기 소스 물질 저장 용기, 및 상기 캐리어 가스 라인 각각의 내부 온도보다 높은 온도로 유지되는 증착 장비를 제공한다. The present invention also provides a chamber; a showerhead provided above the chamber; A susceptor provided below within the chamber; a heating device provided within the showerhead; RF power connected to the showerhead; a source material transfer line connected to the showerhead; a source material storage vessel connected to the source material transfer line; and a carrier gas line connected to the source material storage container, wherein by operation of the heating device, the temperature inside the showerhead is adjusted to the internal temperature of each of the source material transfer line, the source material storage container, and the carrier gas line. Provides deposition equipment maintained at higher temperatures.
상기 소스 물질 전달 라인의 온도는 상기 소스 물질 저장 용기 및 상기 캐리어 가스 라인 각각의 내부 온도보다 높은 온도로 유지될 수 있다. The temperature of the source material transfer line may be maintained at a higher temperature than the internal temperature of each of the source material storage vessel and the carrier gas line.
본 발명은 또한, 이송 장치; 및 상기 이송 장치를 중심으로 방사형으로 배치된 로딩/언로딩부, 제1 증착 장비, 제2 증착 장비, 제3 증착 장비, 제4 증착 장비, 및 제5 증착 장비를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 증착 장비는 제1 전하 전달층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고, 상기 제2 증착 장비는 광전변환층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고, 상기 제3 증착 장비는 플러렌 또는 플러렌 유도체층과 계면층을 인시츄(in-situ)로 증착하기 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고, 상기 제4 증착 장비는 금속 산화물층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고, 상기 제5 증착 장비는 투명 도전층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고, 상기 제3 증착 장비는 전술한 증착 장비로 이루어진 태양 전지 제조 장비를 제공한다. The present invention also provides a transfer device; and a loading/unloading unit, a first deposition equipment, a second deposition equipment, a third deposition equipment, a fourth deposition equipment, and a fifth deposition equipment arranged radially around the transfer device, 1 The deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process to form a first charge transfer layer, the second deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process to form a photoelectric conversion layer, and the third deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process to form a photoelectric conversion layer. It is equipped to perform a CVD or ALD process to deposit a fullerene or fullerene derivative layer and an interface layer in-situ, and the fourth deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process to form a metal oxide layer. The fifth deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process for forming a transparent conductive layer, and the third deposition equipment provides solar cell manufacturing equipment consisting of the above-described deposition equipment.
본 발명은 또한, 결정질 태양 전지; 상기 결정질 태양 전지 상에 구비된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 구비된 페로브스카이트 태양 전지를 포함하여 이루어지고, 상기 페로브스카이트 태양 전지는 전술한 태양 전지로 이루어진 탠덤 태양 전지를 제공한다. The present invention also provides a crystalline solar cell; A buffer layer provided on the crystalline solar cell; and a perovskite solar cell provided on the buffer layer, wherein the perovskite solar cell provides a tandem solar cell composed of the above-described solar cells.
본 발명은 또한, 결정질 태양 전지를 형성하는 공정; 상기 결정질 태양 전지 상에 버퍼층을 형성하는 공정; 및 상기 버퍼층 상에 페로브스카이트 태양 전지를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 페로브스카이트 태양 전지를 형성하는 공정은 전술한 제조 방법으로 이루어진 탠덤 태양 전지의 제조 방법를 제공한다. The present invention also provides a process for forming a crystalline solar cell; A process of forming a buffer layer on the crystalline solar cell; and a step of forming a perovskite solar cell on the buffer layer, wherein the step of forming the perovskite solar cell includes the above-described manufacturing method.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above, the following effects are achieved.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전하 전달층, 광전변환층, 제2 전하 전달층, 및 투명 도전층을 하향식 증착법을 이용하여 형성할 수 있기 때문에, 기판을 뒤집는 공정이 필요하지 않아서 종래에 비하여 공정이 단순해진다. According to one embodiment of the present invention, since the first charge transfer layer, the photoelectric conversion layer, the second charge transfer layer, and the transparent conductive layer can be formed using a top-down deposition method, the process of turning over the substrate is not necessary, so The process is simpler compared to .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 전하 전달층이 플러렌 또는 플러렌 유도체층, 계면층, 및 금속 산화물층을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층 및 계면층을 동일한 증착 장비 내에서 연속(in-situ) 공정으로 적층할 수 있기 때문에 공정이 더욱 단순해질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second charge transfer layer includes a fullerene or fullerene derivative layer, an interface layer, and a metal oxide layer, and in this case, the fullerene or fullerene derivative layer and the interface layer are deposited in the same deposition equipment. The process can be simpler because it can be laminated in a continuous (in-situ) process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 물질 전달 라인의 내부 온도는 소스 물질 저장 용기의 내부 온도보다 높고, 샤워 헤드의 내부 온도는 소스 물질 전달 라인의 내부 온도보다 높게 유지될 수 있기 때문에, 이동하는 가스의 응축을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the internal temperature of the source material transfer line is higher than the internal temperature of the source material storage container, and the internal temperature of the shower head can be maintained higher than the internal temperature of the source material transfer line, so that the moving Condensation of gas can be prevented.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 계면층과 금속 산화물층 사이에 금속 질화물층이 추가로 형성됨으로써, 금속 산화물층 형성 시에 광전변환층을 구성하는 페로브스카이트 화합물이 산화되는 것이 방지될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, by additionally forming a metal nitride layer between the interface layer and the metal oxide layer, the perovskite compound constituting the photoelectric conversion layer can be prevented from being oxidized when forming the metal oxide layer. there is.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양 전지의 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 장비이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 시스템이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도이다. 1A to 1E are diagrams showing the manufacturing process of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows solar cell manufacturing equipment according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a solar cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
4A to 4E are diagrams showing the manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shape, size, ratio, angle, number, etc. shown in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the details shown. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. In cases where a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.When interpreting a component, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of a positional relationship, for example, if the positional relationship of two parts is described as 'on top', 'on the top', 'on the bottom', 'next to', etc., 'immediately' Alternatively, there may be one or more other parts placed between the two parts, unless 'directly' is used.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, if a temporal relationship is described as 'after', 'successfully after', 'after', 'before', etc., 'immediately' or 'directly' Unless used, non-consecutive cases may also be included.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다. Each feature of the various embodiments of the present invention can be combined or combined with each other partially or entirely, and various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other or together in a related relationship. It may be possible.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 태양 전지의 제조 공정도이다. 1A to 1E are diagrams showing the manufacturing process of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 제1 전극(20)을 형성하고, 상기 제1 전극(20) 상에 제1 전하 전달층(30)을 형성하고, 상기 제1 전하 전달층(30) 상에 광전변환층(40)을 형성한다. First, as can be seen in FIG. 1A, a
상기 기판(10)은 유리 또는 플라스틱 등 당업계에 공지된 물질로 이루어질 수 있다. The
상기 제1 전극(20)은 ITO와 같은 도전성 산화물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정된 것은 아니다. 상기 제1 전극(20)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 등과 같은 증착 공정으로 형성될 수 있다.The
상기 제1 전하 전달층(30)은 정공 수송층으로 이루어질 수 있다. 상기 정공 수송층은 Spiro-MeO-TAD, Spiro-TTB, 폴리아닐린, 폴리피놀, 폴리-3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜-폴리스타이렌설포네이트(PEDOT-PSS), 또는 폴리-[비스(4-페닐)(2,4,6-트리메틸페닐)아민](PTAA), Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 P-type 유기물, Ni산화물, Mo산화물 또는 V산화물, W산화물, Cu 산화물 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 P-type 금속 산화물, 및 기타 당업계에 공지된 다양한 P-type 유기 또는 무기물을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제1 전하 전달층(30)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 등과 같은 증착 공정으로 형성될 수 있다. The first
상기 광전변환층(40)은 페로브스카이트 화합물로 이루어진다. The
상기 페로브스카이트 화합물은 아민 계열 화합물 및 아미딘 계열 화합물에서 선택된 적어도 하나의 화합물, 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물, 및 적어도 하나의 할로겐화 수소를 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정을 통해 반응시켜 ABX3의 화합물을 증착 형성하는 공정을 통해 얻어질 수 있다. The perovskite compound includes at least one compound selected from amine-based compounds and amidine-based compounds, an organometallic compound containing a divalent cation, and at least one hydrogen halide through CVD (Chemical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer). It can be obtained through a process of depositing and forming a compound of ABX 3 by reacting through a (deposition) process.
상기 ABX3에서, 상기 A는 상기 아민 계열 화합물의 1가 유기 양이온으로 이루어질 수도 있고, 상기 아미딘 계열 화합물의 1가 유기 양이온으로 이루어질 수도 있고, 상기 아민 계열 화합물의 1가 유기 양이온과 상기 아미딘 계열 화합물의 1가 유기 양이온을 포함하여 이루어질 수도 있다. 상기 A는 상기 아민 계열 화합물의 1가 유기 양이온이 x비율로 포함되고 상기 아미딘 계열 화합물의 1가 유기 양이온이 y비율로 포함된 구조로 이루어질 수 있다. 이때, x와 y는 각각 0보다 크고, x+y=1이다.In ABX 3 , A may be composed of a monovalent organic cation of the amine-based compound, or may be composed of a monovalent organic cation of the amidine-based compound, and the monovalent organic cation of the amine-based compound and the amidine It may also include a monovalent organic cation of a series compound. The A may have a structure in which the monovalent organic cations of the amine-based compound are included in an x ratio and the monovalent organic cations of the amidine-based compound are included in a y ratio. At this time, x and y are each greater than 0, and x+y=1.
상기 ABX3에서, 상기 B는 상기 2가 양이온으로 이루어진다. In the ABX 3 , the B consists of the divalent cation.
상기 ABX3에서, 상기 X는 적어도 하나의 할로겐 화합물로 이루어진다. In ABX 3 , X consists of at least one halogen compound.
상기 아민 계열의 화합물은 메틸아민(methylamine), 에틸아민(ethylamine), 및 페네틸아민(phenethylamine)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The amine-based compound may be selected from the group consisting of methylamine, ethylamine, and phenethylamine.
상기 아미딘 계열의 화합물은 포름아미딘(formamidine)으로 이루어질 수 있다. The amidine-based compound may consist of formamidine.
상기 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물은 Pb, Sn, Ge, Sb, Bi 및 Ba로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함할 수 있다. The organometallic compound containing the divalent cation may include a metal selected from the group consisting of Pb, Sn, Ge, Sb, Bi, and Ba.
구체적으로, 상기 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물은 하기 화학식 1:Specifically, the organometallic compound containing the divalent cation has the following Chemical Formula 1:
화학식 1
(상기 화학식 1에서 R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기로 이루어지고, 상기 X는 Pb, Sn, Ge, Sb, Bi 및 Ba로 이루어진 군에서 선택됨)(In
로 표현되는 화합물로 이루어질 수 있다. It may be composed of a compound expressed as .
또는, 상기 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물은 Pb(CH3)4, Pb(C2H5)4, Pb(SCN)2, (C2H5)3PbOCH2C(CH3)3, Pb(C11H19O2)2, Pb((CH3)3C-COCHCO-C(CH3)3)2, Pb((C6H5)2PCH2P(C6H5)2)2, Pb(N(CH3)2C(CH3)2OH)2, 및 C12H28 N2O2Pb로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. Alternatively, the organometallic compound containing the divalent cation is Pb(CH 3 ) 4 , Pb(C 2 H 5 ) 4 , Pb(SCN) 2 , (C 2 H 5 ) 3 PbOCH 2 C(CH 3 ) 3 , Pb(C 11 H 19 O 2 ) 2 , Pb((CH 3 ) 3 C-COCHCO-C(CH 3 ) 3 ) 2 , Pb((C 6 H 5 ) 2 PCH 2 P(C 6 H 5 ) 2 ) 2 , Pb(N(CH 3 ) 2 C(CH 3 ) 2 OH) 2 , and C 12 H 28 N 2 O 2 Pb.
상기 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물의 종류에 따라 최종 얻어지는 페로브스카이트(Perovskite) 화합물의 광흡수율, 밴드 갭(Band Gap), 캐리어 이동도 및 물질 안정성이 조절될 수 있다. Depending on the type of the organometallic compound containing the divalent cation, the light absorption rate, band gap, carrier mobility, and material stability of the finally obtained perovskite compound can be adjusted.
상기 할로겐화 수소는 HI, HBr, Hf, 및 HCl로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 할로겐화 수소의 종류에 따라 최종 얻어지는 페로브스카이트(Perovskite) 화합물의 밴드 갭(Band Gap)이 조절될 수 있다. The hydrogen halide may be selected from the group consisting of HI, HBr, Hf, and HCl. The band gap of the final perovskite compound can be adjusted depending on the type of hydrogen halide.
상기 아민 계열 화합물, 상기 아미딘 계열 화합물, 상기 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물, 및 상기 할로겐화 수소는 상온 ~ 200 ℃범위의 온도에서 기화하는 물질로 이루어지며, 바람직하게는 50℃ ~ 150℃ 범위의 온도에서 기화하는 물질로 이루어진다. 그에 따라서, 상기 ABX3의 화합물을 제조하는 공정을 200℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하의 온도에서 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정 또는 원자층 증착(ALD)을 통해 수행할 수 있게 되어, 최종 얻어지는 ABX3의 화합물 내의 유기물이 CVD 또는 ALD 공정 중에 분해되는 것이 방지될 수 있다. 한편, 상기 CVD 또는 ALD공정을 수행할 때 플라즈마를 인가하는 것도 가능하다. The amine-based compound, the amidine-based compound, the organometallic compound containing the divalent cation, and the hydrogen halide are made of a material that vaporizes at a temperature in the range of room temperature to 200°C, preferably 50°C to 150°C. It is made of materials that vaporize at a range of temperatures. Accordingly, the process for producing the compound of ABX 3 can be performed through a chemical vapor deposition (CVD) process or atomic layer deposition (ALD) at a temperature of 200 ℃ or lower, preferably 150 ℃ or lower. This can prevent organic substances in the final ABX 3 compound from being decomposed during the CVD or ALD process. Meanwhile, it is also possible to apply plasma when performing the CVD or ALD process.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 페로브스카이트 화합물은 아민 계열 화합물 및 아미딘 계열 화합물에서 선택된 적어도 하나의 화합물, 적어도 하나의 알칼리금속 계열 화합물, 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물, 및 할로겐화 수소를 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정을 통해 반응시켜 CABX3의 화합물을 증착 형성하는 공정을 통해 얻어질 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the perovskite compound is at least one compound selected from amine-based compounds and amidine-based compounds, at least one alkali metal-based compound, an organometallic compound containing a divalent cation, and It can be obtained through a process of reacting hydrogen halide through a CVD (Chemical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition) process to deposit and form a compound of CABX 3 .
상기 CABX3에서, 상기 A는 상기 아민 계열 화합물의 1가 유기 양이온으로 이루어질 수도 있고, 상기 아미딘 계열 화합물의 1가 유기 양이온으로 이루어질 수도 있고, 또는 상기 아민 계열 화합물의 1가 유기 양이온과 상기 아미딘 계열 화합물의 1가 유기 양이온을 포함하여 이루어질 수도 있다. In CABX 3 , A may be composed of a monovalent organic cation of the amine-based compound, may be composed of a monovalent organic cation of the amidine-based compound, or may be composed of a monovalent organic cation of the amine-based compound and the amine It may also include a monovalent organic cation of a Dean-based compound.
상기 CABX3에서, 상기 C는 적어도 하나의 상기 알칼리금속으로 이루어질 수 있다. In CABX 3 , C may be made of at least one alkali metal.
상기 CA는 상기 아민 계열 화합물의 1가 유기 양이온이 x비율로 포함되고 상기 아미딘 계열 화합물의 1가 유기 양이온이 y비율로 포함되고, 상기 알칼리금속의 1가 양이온이 z비율로 포함된 구조로 이루어질 수 있다. 이때, x, y, 및 z는 각각 0보다 크고, x+y+z=1이다.The CA has a structure in which the monovalent organic cations of the amine-based compound are contained in an x ratio, the monovalent organic cations of the amidine-based compound are contained in a y ratio, and the monovalent cations of the alkali metal are contained in a z ratio. It can be done. At this time, x, y, and z are each greater than 0, and x+y+z=1.
상기 CABX3에서, 상기 B는 상기 2가 양이온으로 이루어지고, 상기 X는 적어도 하나의 할로겐 화합물로 이루어진다. In CABX 3 , B consists of the divalent cation, and X consists of at least one halogen compound.
상기 아민 계열의 화합물, 상기 아미딘 계열의 화합물, 상기 2가 양이온을 포함하는 유기 금속 화합물, 및 상기 할로겐화 수소는 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다. Since the amine-based compound, the amidine-based compound, the organometallic compound containing a divalent cation, and the hydrogen halide are the same as described above, repeated description will be omitted.
상기 알칼리금속 계열 화합물은 하기 화학식 2:The alkali metal-based compound has the following formula 2:
화학식 2
(상기 화학식 2에서 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기로 이루어지고, 상기 Y는 알칼리금속임)(In
로 표현되는 화합물로 이루어질 수 있다. It may be composed of a compound expressed as .
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 알칼리금속 계열 화합물이 반응물에 추가됨으로써, 수분, 열 및 플라즈마에 취약한 1가 유기 양이온의 불안정성이 보완될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the instability of monovalent organic cations, which are vulnerable to moisture, heat, and plasma, can be compensated for by adding at least one alkali metal-based compound to the reactant.
다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 상기 광전변환층(40) 상에 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51)을 형성하고, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51) 상에 계면층(52)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 1B, a fullerene or fullerene
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51)은 C60 또는 PCBM(Phenyl-C61-butyric acid methyl ester)을 포함할 수 있다. 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51)은 후술하는 도 2와 같은 하향식 증착 장비를 통한 증착 공정, 예로서 CVD 공정으로 형성될 수 있다. The fullerene or fullerene
상기 계면층(52)은 LiF를 포함할 수 있다. 상기 계면층(52)은 ALD(Atomic Layer Deposition)와 같은 증착 공정으로 형성될 수 있으며, 이때, RF 플라즈마 장치를 이용하여 플라즈마를 형성할 수 있다. The
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51)과 상기 계면층(52)은 동일한 증착 장비, 특히, 동일한 하향식 증착 장비 내에서 연속 공정(in-situ)으로 형성될 수 있다. 즉, 동일한 하향식 증착 장비 내에서 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51)을 형성하고, 이어서 ALD 공정으로 상기 계면층(52)을 형성할 수 있다. The fullerene or fullerene
다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 계면층(52) 상에 금속 산화물층(53)을 형성한다. 그리하면, 상기 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51), 상기 계면층(52), 및 상기 금속 산화물층(53)으로 이루어진 제2 전하 전달층(50)이 형성될 수 있다. 상기 제2 전하 전달층(50)은 전자 수송층으로 이루어질 수 있다. Next, as can be seen in FIG. 1C, a
상기 금속 산화물층(53)은 SnO 또는 ZnO로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속 산화물층(53)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 등과 같은 증착 공정으로 형성될 수 있다. The
도시하지는 않았지만, 상기 금속 산화물층(53)의 아래에 금속 질화물층이 추가로 형성될 수도 있다. 상기 금속 질화물층은 상기 금속 산화물층과 동일한 금속을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 금속 질화물층은 SnN 또는 ZnN으로 이루어질 수 있다. 상기 금속 질화물층이 상기 금속 산화물층(53)의 아래에 위치함으로써, 상기 금속 산화물층(53) 형성 시에 상기 광전변환층(40)을 구성하는 페로브스카이트 화합물이 산화되는 것이 방지될 수 있다. Although not shown, a metal nitride layer may be additionally formed below the
다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 상기 제2 전하 전달층(50) 상에 투명 도전층(60)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 1D, a transparent
상기 투명 도전층(60)은 상기 금속 산화물층(53)보다 전기 전도도가 우수한 물질로 이루어진다. 예로서, 상기 투명 도전층(60)은 ITO 또는 IZO를 포함하여 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 투명 도전층(60)은 CVD 또는 ALD와 같은 증착 공정으로 형성될 수 있다. The transparent
다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 투명 도전층(60) 상에 제2 전극(70)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 1E, a
상기 제2 전극(70)은 Ag와 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 금속(70)은 태양광이 전지 내부로 진입할 수 있도록 소정 형태로 패턴 형성될 수 있다. The
이상과 같은, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전하 전달층(30), 상기 광전변환층(40), 상기 제2 전하 전달층(50), 및 상기 투명 도전층(60)을 하향식 증착법을 이용하여 형성할 수 있기 때문에, 상기 기판(10)을 뒤집는 공정이 필요하지 않아서 종래에 비하여 공정이 단순해진다. According to an embodiment of the present invention as described above, the first
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 전하 전달층(50)이 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51), 계면층(52), 및 금속 산화물층(53)을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51) 및 계면층(52)을 동일한 증착 장비 내에서 연속(in-situ) 공정으로 형성할 수 있기 때문에 공정이 더욱 단순해질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 장비로서, 전술한 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51) 및 계면층(52)을 연속 공정(in-situ)으로 형성하기 위한 하향식 증착 장비이다. Figure 2 is a solar cell manufacturing equipment according to an embodiment of the present invention, in which the above-described fullerene or fullerene
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장비는, 챔버(1), 서셉터(2), 샤워헤드(3), 가열 장치(4), 배기부(5), RF 전원(6), 캐리어 가스 라인(7a, 7b), 소스 물질 전달 라인(8a, 8b), 및 소스 물질 저장 용기(9a, 9b)를 포함하여 이루어진다. As can be seen in Figure 2, the deposition equipment according to an embodiment of the present invention includes a chamber (1), a susceptor (2), a showerhead (3), a heating device (4), an exhaust unit (5), and an RF power source. (6), including carrier gas lines (7a, 7b), source material transfer lines (8a, 8b), and source material storage containers (9a, 9b).
상기 서셉터(2)는 상기 챔버(1)의 하부에 구비되어 있다. 상기 서셉터(2) 상에는 기판(10)이 위치한다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 기판(10) 상에는 전술한 제1 전극(20), 제1 전하 전달층(30), 및 광전변환층(40)이 형성되어 있다. The susceptor (2) is provided at the lower part of the chamber (1). A
상기 샤워헤드(3)는 상기 챔버(1)의 상부에 구비되어 있다. 따라서, 상기 샤워헤드(3)를 통해 분사된 소스 물질은 아래쪽으로 이동하여 상기 기판(10) 상에 증착될 수 있다. 이와 같이, 상기 샤워헤드(3)가 위쪽에 배치되고 상기 기판(10)이 아래쪽에 배치되어 상기 샤워헤드(3)에서 분사된 가스가 아래방향으로 이동하면서 상기 기판(10) 상에 증착되기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장비는 하향식 증착 장비가 된다. The
상기 샤워헤드(3)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제1 소스 물질 전달 라인(8a)에서 공급된 제1 소스 물질과 제2 소스 물질 전달 라인(8b)에서 공급된 제2 소스 물질이 서로 섞이지 않도록 하기 위해서, 상기 제1 소스 물질의 이동 통로와 상기 제2 소스 물질의 이동통로가 서로 분리되고, 상기 제1 소스 물질의 분사구와 상기 제2 소스 물질의 분사구가 서로 분리된 이중 샤워헤드로 이루어질 수 있다. Although not specifically shown, the
상기 가열 장치(4)는 상기 샤워헤드(3) 내에 구비되어 있다. 따라서, 상기 가열 장치(4)에 의해서 상기 샤워헤드(3) 내부의 온도가 소정 온도 범위를 유지할 수 있다. 구체적으로, 상기 가열 장치(4)의 동작에 의해서 상기 샤워헤드(3) 내부의 온도는 상기 캐리어 가스 라인(7a, 7b), 상기 소스 물질 전달 라인(8a, 8b), 및 상기 소스 물질 저장 용기(9a, 9b) 각각의 내부 온도보다 높은 온도로 유지될 수 있으며, 이에 의해 분사되는 가스, 특히, 플러렌 또는 플러렌 유도체 가스의 응축을 방지할 수 있다. 상기 가열 장치(4)는 당업계에 공지된 다양한 히터가 적용될 수 있다. The
상기 배기부(5)는 상기 챔버(1) 벽, 예로서 상기 챔버(1)의 하부벽과 연통될 수 있다. 상기 배기부(5)는 진공 펌프와 연결되어, 상기 진공 펌프의 동작에 의해서 상기 챔버(1) 내부의 압력이 진공 상태를 유지할 수 있다. The
상기 RF 전원(6)은 상기 샤워헤드(3)와 연결되어 있다. 따라서, 상기 샤워헤드(3)에서 소스 물질이 분사될 때 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 특히, 상기 RF 전원(6)은 전술한 LiF를 포함하는 계면층(52) 형성시에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. The
상기 캐리어 가스 라인(7a, 7b)은 제1 캐리어 가스 라인(7a) 및 제2 캐리어 가스 라인(7b)을 포함한다. The
상기 제1 캐리어 가스 라인(7a)은 제1 소스 물질 저장 용기(9a)와 연결되어, 상기 제1 소스 물질 저장 용기(9a)에 제1 캐리어 가스를 공급하고, 그에 따라 상기 제1 소스 물질 저장 용기(9a)에 저장된 제1 소스 물질이 제1 소스 물질 전달 라인(8a)으로 이동할 수 있도록 한다. The first
상기 제2 캐리어 가스 라인(7b)은 제2 소스 물질 저장 용기(9b)와 연결되어, 상기 제2 소스 물질 저장 용기(9b)에 제2 캐리어 가스를 공급하고, 그에 따라 상기 제2 소스 물질 저장 용기(9b)에 저장된 제2 소스 물질이 제2 소스 물질 전달 라인(8b)으로 이동할 수 있도록 한다. The second
상기 제1 캐리어 가스와 상기 제2 캐리어 가스는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. The first carrier gas and the second carrier gas may be the same or different from each other.
상기 소스 물질 전달 라인(8a, 8b)은 제1 소스 물질 전달 라인(8a) 및 제2 소스 물질 전달 라인(8b)을 포함한다. The source
상기 제1 소스 물질 전달 라인(8a)은 제1 소스 물질 저장 용기(9a)와 상기 샤워헤드(3) 사이를 연결하여, 상기 제1 소스 물질 저장 용기(9a)에 저장된 제1 소스 물질을 상기 샤워헤드(3)로 전달한다. The first source
상기 제2 소스 물질 전달 라인(8b)은 제2 소스 물질 저장 용기(9b)와 상기 샤워헤드(3) 사이를 연결하여, 상기 제2 소스 물질 저장 용기(9b)에 저장된 제2 소스 물질을 상기 샤워헤드(3)로 전달한다. The second source
상기 소스 물질 저장 용기(9a, 9b)는 제1 소스 물질 저장 용기(9a) 및 제2 소스 물질 저장 용기(9b)를 포함한다. 상기 제1 소스 물질 저장 용기(9a)는 제1 소스 물질을 저장하고 있고, 상기 제2 소스 물질 저장 용기(9b)는 제2 소스 물질을 저장하고 있다. The source
상기 제1 소스 물질은 전술한 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51)의 형성을 위한 소스 물질로서, 플러렌 또는 플러렌 유도체, 보다 구체적으로 C60 또는 PCBM(Phenyl-C61-butyric acid methyl ester)을 포함할 수 있다. 상기 제2 소스 물질은 전술한 계면층(52)의 형성을 위한 소스 물질이다. 따라서, 상기 제2 소스 물질은 LiF를 형성하기 위한 소스 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 LiF를 형성하기 위해서 하나의 소스 물질과 하나의 반응 물질이 필요할 수 있고, 이 경우 상기 반응 물질의 공급을 위한 별도의 캐리어 가스 라인, 반응 물질 전달 라인, 및 반응 물질 저장 용기가 추가로 구비될 수 있다. The first source material is a source material for forming the above-described fullerene or fullerene
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소스 물질 전달 라인(8a, 8b)의 내부 온도는 상기 소스 물질 저장 용기(9a, 9b)의 내부 온도보다 높고, 상기 샤워 헤드(3)의 내부 온도는 상기 소스 물질 전달 라인(8a, 8b)의 내부 온도보다 높게 유지될 수 있고, 그에 따라 이동하는 가스의 응축을 방지할 수 있다. 상기 캐리어 가스 라인(7a, 7b)의 내부 온도와 상기 소스 물질 전달 라인(8a, 8b)의 내부 온도는 서로 동일할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the internal temperature of the source material transfer lines (8a, 8b) is higher than the internal temperature of the source material storage containers (9a, 9b), and the internal temperature of the shower head (3) is higher than the internal temperature of the source material storage containers (9a, 9b). The internal temperature of the source
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 소스 물질 전달 라인(8a)을 통해 상기 샤워헤드(3)로 C60 또는 PCBM을 공급하여 상기 기판(10) 상에 전술한 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51)을 형성하고, 이어서 연속공정으로 상기 제2 소스 물질 전달 라인(8b)을 통해 상기 샤워헤드(3)로 LiF 형성을 위한 소스 물질, 예로서 Li를 포함하는 소스 물질을 공급하고 도시하지 않은 반응 물질 전달 라인을 통해서 상기 샤워헤드(3)로 LiF 형성을 위한 반응 물질, 예로서 F를 포함하는 반응 물질을 공급하는 ALD공정으로 상기 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51) 상에 전술한 계면층(52)을 형성할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, C60 or PCBM is supplied to the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 장비로서, 전술한 제1 전하 전달층(30), 광전변환층(40), 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51), 계면층(52), 금속 산화물층(53), 및 투명 도전층(60)을 형성하기 위한 크러스터 타입의 제조 장비이다. 3 shows solar cell manufacturing equipment according to an embodiment of the present invention, which includes the above-described first
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 장비는 이송 장치(101), 로딩/언로딩부(102), 제1 증착 장비(103), 제2 증착 장비(104), 제3 증착 장비(105), 제4 증착 장비(106), 및 제5 증착 장비(107)를 포함하여 이루어진다. As can be seen in FIG. 3, the solar cell manufacturing equipment according to an embodiment of the present invention includes a
상기 이송 장치(101)는 클러스터의 중앙에 배치되고, 상기 로딩/언로딩부(102), 제1 증착 장비(103), 제2 증착 장비(104), 제3 증착 장비(105), 제4 증착 장비(106), 및 제5 증착 장비(107)는 상기 이송 장치(101)를 중심으로 방사형으로 배치되어 있다. The
상기 제1 증착 장비(103)는 전술한 제1 전하 전달층(30) 형성을 위한 장비로서, CVD 또는 ALD와 같은 증착 공정을 수행할 수 있는 장비이다. The
상기 제2 증착 장비(104)는 전술한 광전변환층(40) 형성을 위한 장비로서, CVD 또는 ALD와 같은 증착 공정을 수행할 수 있는 장비이다.The
상기 제3 증착 장비(105)는 전술한 플러렌 또는 플러렌 유도체층(51)과 계면층(52)을 연속(in-situ) 증착하기 위한 장비로서, 전술한 도 2의 장비가 적용될 수 있다. The
상기 제4 증착 장비(106)는 전술한 금속 산화물층(53) 형성을 위한 장비로서, CVD 또는 ALD와 같은 증착 공정을 수행할 수 있는 장비이다. The
상기 제5 증착 장비(107)는 전술한 투명 도전층(60) 형성을 위한 장비로서, CVD 또는 ALD와 같은 증착 공정을 수행할 수 있는 장비이다.The
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도이다. 4A to 4E are diagrams showing the manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
전술한 도 1a 내지 도 1e는 페로브스카이트 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이고, 도 4a 내지 도 4는 페로브스카이트 태양 전지와 결정질 태양 전지의 탠덤 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. The above-mentioned FIGS. 1A to 1E relate to a method of manufacturing a perovskite solar cell, and FIGS. 4A to 4 relate to a method of manufacturing a tandem solar cell of a perovskite solar cell and a crystalline solar cell.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 결정질 태양 전지(100)를 제조한다. First, as can be seen in FIG. 4A, a crystalline
상기 결정질 태양 전지(100)는 웨이퍼와 같은 반도체 기판(110)의 일면과 타면을 식각하여 요철 구조를 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 일면에 소정의 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층(120)을 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 타면에 소정의 도펀트를 도핑하여 제2 반도체층(130)을 형성하는 공정을 통해 제조할 수 있다. The crystalline
상기 반도체 기판(110)의 일면과 타면이 요철 구조로 형성됨에 따라 상기 제1 반도체층(120) 및 상기 제2 반도체층(130)은 각각 요철 구조에 대응하는 형상으로 이루어진다. As one side and the other side of the
한편, 도면에는 상기 반도체 기판(110)의 일면과 타면이 모두 요철 구조로 형성된 모습을 도시하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 반도체 기판(110)의 일면과 타면 중 어느 하나의 면은 요철 구조로 형성되고 다른 하나의 면은 평평한 구조로 형성될 수도 있다. 경우에 따라서, 상기 반도체 기판(110)의 일면과 타면이 모두 평평한 구조로 형성될 수도 있다. Meanwhile, in the drawing, both one side and the other side of the
상기 반도체 기판(110)은 P형 또는 N형 웨이퍼로 이루어질 수 있고, 상기 제1 반도체층(120)은 상기 반도체 기판(110)과 상이한 극성을 가지는 도펀트로 도핑될 수 있고, 상기 제2 반도체층(130)은 상기 반도체 기판(110)과 동일한 극성을 가지는 도펀트로 도핑될 수 있다. 예로서, 상기 반도체 기판(110)은 P형 웨이퍼로 이루어질 수 있고, 상기 제1 반도체층(120)은 N형 도펀트로 도핑될 수 있고, 상기 제2 반도체층(130)은 P형 도펀트로 도핑되어 P+층으로 이루어질 수 있다. The
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 결정질 태양 전지(100)의 상면 상에 버퍼층(200)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 4B, a
상기 버퍼층(200)은 상기 제1 반도체층(120) 상에 형성된다. 상기 제1 반도체층(120)이 요철 구조로 형성됨에 따라 상기 버퍼층(200)도 요철 구조로 이루어진다. The
상기 버퍼층(200)은 결정질 태양 전지(100)와 이후에 형성하는 페로브스카이트(Perovskite) 태양 전지 사이에 구비되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지가 터널 접합을 통한 탠덤 태양 전지의 구조를 이루도록 한다. The
상기 버퍼층(200)은 페로브스카이트(Perovskite) 태양 전지를 투과하는 장파장의 광을 손실 없이 결정질 태양 전지(100)로 입사시킬 수 있도록 하기 위한 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 예로서, 상기 버퍼층(200)은 투명 전도성 산화물, 탄소질 전도성 소재, 금속성 소재 또는 전도성 고분자로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라서 상기 물질에 n형 또는 p형 도펀트가 도핑될 수도 있다. The
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 버퍼층(200) 상에 제1 전하 전달층(30)을 형성하고, 상기 제1 전하 전달층(30) 상에 광전변환층(40)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 4C, a first
상기 제1 전하 전달층(30)과 상기 광전변환층(40)의 구체적인 구성은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다. Since the specific configuration of the first
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 광전변환층(40) 상에 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51), 계면층(52), 및 금속 산화물층(53)을 포함하는 제2 전하 전달층(50)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 4D, a fullerene or fullerene
상기 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체(fullerene derivative)층(51), 계면층(52), 및 금속 산화물층(53)의 형성 공정은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다. 전술한 바와 동일하게, 도시하지는 않았지만, 상기 금속 산화물층(53)의 아래에 금속 질화물층이 추가로 형성될 수도 있다.Since the formation process of the fullerene or fullerene
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 제2 전하 전달층(50) 상에 투명 도전층(60)을 형성하고, 상기 투명 도전층(60) 상에 제2 전극(70)을 형성하고, 상기 결정질 태양 전지(100)의 하면 상에 제1 전극(20)을 형성한다. Next, as can be seen in FIG. 4E, a transparent
상기 투명 도전층(60) 및 상기 제2 전극(70)의 형성 공정은 전술한 바와 동일하다. The formation process of the transparent
상기 제2 전극(70)은 태양광이 입사하는 입사 면에 형성되므로 소정 형태로 패턴 형성되고, 상기 제1 전극(20)도 소정 형태로 패턴 형성됨으로써 태양광의 반사광이 태양 전지 내부로 입사될 수 있도록 구성될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. The
구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 제2 전극(70) 상에 패시베이션층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 패시베이션층의 일부를 식각하여 상기 제2 전극(70)이 노출될 수 있도록 한다. Although not specifically shown, a passivation layer may be formed on the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
1: 챔버 2: 서셉터
3: 샤워헤드 4: 가열 장치
5: 배기부 6: RF 전원
7a, 7b: 제1, 제2 캐리어 가스 라인
8a, 8b: 제1, 제2 소스 물질 전달 라인
9a, 9b: 제1, 제2 소스 물질 저장 용기
10: 기판 20: 제1 전극
30: 제1 전하 전달층 40: 광전변환층
50: 제2 전하 전달층 51: 플러렌 또는 플러렌 유도체층
52: 계면층 53: 금속 산화물층
60: 투명 도전층 70: 제2 전극
100: 결정질 태양 전지 110: 반도체 기판
120: 제1 반도체층 130: 제2 반도체층
101: 이송 장치 102: 로딩/언로딩부
103~107: 제1 내지 제5 증착 장비 200: 버퍼층1: Chamber 2: Susceptor
3: Showerhead 4: Heating device
5: exhaust 6: RF power
7a, 7b: first and second carrier gas lines
8a, 8b: first and second source mass transfer lines
9a, 9b: first and second source material storage containers
10: substrate 20: first electrode
30: first charge transfer layer 40: photoelectric conversion layer
50: second charge transfer layer 51: fullerene or fullerene derivative layer
52: Interfacial layer 53: Metal oxide layer
60: transparent conductive layer 70: second electrode
100: crystalline solar cell 110: semiconductor substrate
120: first semiconductor layer 130: second semiconductor layer
101: transfer device 102: loading/unloading unit
103-107: first to fifth deposition equipment 200: buffer layer
Claims (15)
상기 제1 전하 전달층 상에 페로브스카이트 화합물을 포함한 광전변환층을 형성하는 단계; 및
상기 광전변환층 상에 제2 전하 전달층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 광전변환층 상에 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정 및 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층 상에 계면층을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정 및 상기 계면층을 형성하는 공정은 동일한 증착 장비 내에서 인시츄(In-situ)로 수행하는 태양 전지 제조 방법. forming a first charge transport layer on a substrate;
forming a photoelectric conversion layer including a perovskite compound on the first charge transfer layer; and
Comprising forming a second charge transport layer on the photoelectric conversion layer,
Forming the second charge transport layer includes forming a fullerene or fullerene derivative layer on the photoelectric conversion layer and forming an interface layer on the fullerene or fullerene derivative layer,
A solar cell manufacturing method in which the process of forming the fullerene or fullerene derivative layer and the process of forming the interface layer are performed in-situ within the same deposition equipment.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층은 C60 또는 PCBM를 포함하고, 상기 계면층은 LiF를 포함하는 태양 전지 제조 방법. According to paragraph 1,
A method of manufacturing a solar cell, wherein the fullerene or fullerene derivative layer includes C60 or PCBM, and the interface layer includes LiF.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정은 하향식 CVD 공정으로 이루어지고, 상기 계면층을 형성하는 공정은 하향식 ALD 공정으로 이루어진 태양 전지 제조 방법. According to paragraph 1,
A solar cell manufacturing method wherein the process of forming the fullerene or fullerene derivative layer is a top-down CVD process, and the process of forming the interface layer is a top-down ALD process.
상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 계면층 상에 금속 산화물층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 태양 전지 제조 방법. According to paragraph 1,
The step of forming the second charge transport layer further includes forming a metal oxide layer on the interface layer.
상기 제2 전하 전달층을 형성하는 단계는 상기 계면층과 상기 금속 산화물층 사이에 금속 질화물층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 태양 전지 제조 방법. According to paragraph 1,
The step of forming the second charge transport layer further includes forming a metal nitride layer between the interface layer and the metal oxide layer.
상기 금속 산화물층은 SnO 또는 ZnO를 포함하고, 상기 금속 질화물층은 SnN 또는 ZnN을 포함하는 태양 전지 제조 방법. According to clause 5,
A solar cell manufacturing method wherein the metal oxide layer includes SnO or ZnO, and the metal nitride layer includes SnN or ZnN.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층을 형성하는 공정은, 캐리어 가스 라인을 통해 캐리어 가스를 공급하여 소스 물질 저장 용기 내에 저장된 소스 물질을 소스 물질 전달 라인을 통해 챔버 내의 위쪽에 구비된 샤워 헤드로 공급하는 공정을 포함하고, 이때, 상기 소스 물질 전달 라인의 내부 온도는 상기 소스 물질 저장 용기의 내부 온도보다 높고, 상기 샤워 헤드 내부 온도는 상기 소스 물질 전달 라인의 내부 온도보다 높게 유지되는 태양 전지 제조 방법. According to paragraph 1,
The process of forming the fullerene or fullerene derivative layer includes supplying a carrier gas through a carrier gas line to supply the source material stored in the source material storage container to a shower head provided at the top of the chamber through the source material transfer line. and wherein the internal temperature of the source material transfer line is higher than the internal temperature of the source material storage container, and the internal temperature of the shower head is maintained higher than the internal temperature of the source material transfer line.
상기 기판 상에 구비된 제1 전하 전달층;
상기 제1 전하 전달층 상에 구비된 페로브스카이트 화합물을 포함한 광전변환층; 및
상기 광전변환층 상에 제2 전하 전달층을 포함하여 이루어지고,
상기 제2 전하 전달층은 상기 광전변환층 상에 구비된 플러렌 또는 플러렌 유도체층, 상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층 상에 구비된 계면층, 및 상기 계면층 상에 구비된 금속 산화물층을 포함하여 이루어진 태양 전지. Board;
a first charge transfer layer provided on the substrate;
A photoelectric conversion layer including a perovskite compound provided on the first charge transfer layer; and
It includes a second charge transfer layer on the photoelectric conversion layer,
The second charge transfer layer includes a fullerene or fullerene derivative layer provided on the photoelectric conversion layer, an interface layer provided on the fullerene or fullerene derivative layer, and a metal oxide layer provided on the interface layer. battery.
상기 플러렌 또는 플러렌 유도체층은 C60 또는 PCBM를 포함하고, 상기 계면층은 LiF를 포함하고, 상기 금속 산화물층은 SnO 또는 ZnO를 포함하는 태양 전지. According to clause 8,
A solar cell wherein the fullerene or fullerene derivative layer includes C60 or PCBM, the interface layer includes LiF, and the metal oxide layer includes SnO or ZnO.
상기 계면층과 상기 금속 산화물층 사이에 금속 질화물층이 추가로 구비된 태양 전지. According to clause 8,
A solar cell additionally provided with a metal nitride layer between the interface layer and the metal oxide layer.
상기 챔버 내의 위쪽에 구비된 샤워헤드;
상기 챔버 내의 아래쪽에 구비된 서셉터;
상기 샤워헤드 내에 구비된 가열 장치;
상기 샤워헤드에 연결된 RF 전원;
상기 샤워헤드에 연결된 소스 물질 전달 라인;
상기 소스 물질 전달 라인에 연결된 소스 물질 저장 용기; 및
상기 소스 물질 저장 용기에 연결된 캐리어 가스 라인을 포함하고,
상기 가열 장치의 동작에 의해서 상기 샤워헤드 내부의 온도는 상기 소스 물질 전달 라인, 상기 소스 물질 저장 용기, 및 상기 캐리어 가스 라인 각각의 내부 온도보다 높은 온도로 유지되는 증착 장비. chamber;
a showerhead provided above the chamber;
A susceptor provided below within the chamber;
a heating device provided within the showerhead;
RF power connected to the showerhead;
a source material transfer line connected to the showerhead;
a source material storage vessel connected to the source material transfer line; and
a carrier gas line connected to the source material storage vessel;
Deposition equipment wherein the temperature inside the showerhead is maintained at a higher temperature than the internal temperatures of each of the source material transfer line, the source material storage container, and the carrier gas line by operating the heating device.
상기 소스 물질 전달 라인의 온도는 상기 소스 물질 저장 용기 및 상기 캐리어 가스 라인 각각의 내부 온도보다 높은 온도로 유지되는 증착 장비. According to clause 11,
Deposition equipment wherein the temperature of the source material transfer line is maintained at a temperature higher than the internal temperature of each of the source material storage vessel and the carrier gas line.
상기 이송 장치를 중심으로 방사형으로 배치된 로딩/언로딩부, 제1 증착 장비, 제2 증착 장비, 제3 증착 장비, 제4 증착 장비, 및 제5 증착 장비를 포함하여 이루어지고,
상기 제1 증착 장비는 제1 전하 전달층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고,
상기 제2 증착 장비는 광전변환층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고,
상기 제3 증착 장비는 플러렌 또는 플러렌 유도체층과 계면층을 인시츄(in-situ)로 증착하기 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고,
상기 제4 증착 장비는 금속 산화물층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고,
상기 제5 증착 장비는 투명 도전층 형성을 위한 CVD 또는 ALD 공정을 수행하도록 구비되고,
상기 제3 증착 장비는 전술한 제11항 또는 제12항에 따른 증착 장비로 이루어진 태양 전지 제조 장비. transfer device; and
It includes a loading/unloading unit, a first deposition equipment, a second deposition equipment, a third deposition equipment, a fourth deposition equipment, and a fifth deposition equipment arranged radially around the transfer device,
The first deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process to form a first charge transfer layer,
The second deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process for forming a photoelectric conversion layer,
The third deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process to deposit the fullerene or fullerene derivative layer and the interface layer in-situ,
The fourth deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process for forming a metal oxide layer,
The fifth deposition equipment is equipped to perform a CVD or ALD process for forming a transparent conductive layer,
The third deposition equipment is solar cell manufacturing equipment consisting of the deposition equipment according to claim 11 or 12 above.
상기 결정질 태양 전지 상에 구비된 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 구비된 페로브스카이트 태양 전지를 포함하여 이루어지고,
상기 페로브스카이트 태양 전지는 전술한 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 태양 전지로 이루어진 탠덤 태양 전지. crystalline solar cells;
A buffer layer provided on the crystalline solar cell; and
It includes a perovskite solar cell provided on the buffer layer,
The perovskite solar cell is a tandem solar cell consisting of the solar cell according to any one of claims 8 to 11 described above.
상기 결정질 태양 전지 상에 버퍼층을 형성하는 공정; 및
상기 버퍼층 상에 페로브스카이트 태양 전지를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
상기 페로브스카이트 태양 전지를 형성하는 공정은 전술한 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법으로 이루어진 탠덤 태양 전지의 제조 방법. Process for forming crystalline solar cells;
A process of forming a buffer layer on the crystalline solar cell; and
It includes a process of forming a perovskite solar cell on the buffer layer,
The process of forming the perovskite solar cell is a method of manufacturing a tandem solar cell comprising the manufacturing method according to any one of claims 1 to 7 above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220166526A KR20240082669A (en) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220166526A KR20240082669A (en) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240082669A true KR20240082669A (en) | 2024-06-11 |
Family
ID=91471131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220166526A KR20240082669A (en) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240082669A (en) |
-
2022
- 2022-12-02 KR KR1020220166526A patent/KR20240082669A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Advances in the application of perovskite materials | |
EP3216066B1 (en) | Doping engineered hole transport layer for perovskite-based device | |
US20230082682A1 (en) | Methods for Perovskite Device Processing by Vapor Transport Deposition | |
KR20190089394A (en) | Solar cell | |
CN108807675A (en) | A kind of preparation method of solar battery of surface passivation perovskite thin film | |
JP2007533165A5 (en) | ||
KR20190026484A (en) | Tandem solar cell and manufacturing method the same | |
EP4322235A1 (en) | Perovskite solar cell and tandem solar cell comprising same | |
JP7247421B2 (en) | Multilayer junction type photoelectric conversion element and manufacturing method thereof | |
JP2023148126A (en) | Method for manufacturing perovskite thin film-based solar cell, and perovskite thin film-based solar cell | |
KR20240082669A (en) | Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same | |
KR20240094133A (en) | Perovskite solar cell, Method of manufacturing the same and Apparatus of manufacturing the same | |
TW202243272A (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
KR102284040B1 (en) | Hetero-junction silicon solar cell and method of fabricating the same | |
KR102578719B1 (en) | Solar Cell and Method of manufacturing the same | |
KR20240137269A (en) | Perovskite solar cell and method of manufacturing the same | |
KR20240002917A (en) | Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same | |
KR102646916B1 (en) | Method of manufacturing Perovskite Solar Cell and Perovskite Tandem Solar Cell | |
KR20240002892A (en) | Perovskite solar cell and Method of manufacturing the same | |
KR20230168368A (en) | Method of forming thin film of Perovskite compound and Method of manufacturing Solar Cell using the same | |
KR102729439B1 (en) | Perovskite solar cell and tandem solar cell including the same | |
KR102578720B1 (en) | Solar Cell and Method of manufacturing the same | |
JP7190080B2 (en) | Multilayer junction type photoelectric conversion element and manufacturing method thereof | |
US20230345743A1 (en) | Multilayer junction photoelectric conversion element and method for manufacturing the same | |
EP4287276A1 (en) | Tandem solar cell and manufacturing method therefor |