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초음파 진동자로써 용기 내에 수용된 페로브스카이트 전구체 용액에 초음파 진동을 가하여 미세 액적 연무를 생성하는 연무 발생부; 상기 연무 발생부로부터 유입되는 상기 미세 액적 연무의 유동 경로를 제공하는 채널 상의 기판을 히터로써 가열하여 상기 기판에 접촉하는 상기 미세 액적 연무에 포함된 유기 용매를 증발시켜 상기 미세 액적 연무에 포함된 페로브스카이트 전구체가 상기 기판 표면에 증착되도록 함으로써 일정한 두께의 박막을 형성하는 성막부;상기 성막부로부터 유입되는 상기 박막이 형성된 상기 기판을 히터로써 가열하여 상기 박막을 고온 열처리함으로써 결정화하는 후열처리부; 및상기 성막부 및 후열처리부로 이어져 상기 성막부에 위치하는 상기 기판을 상기 후열처리부로 이송 및 상기 후열처리부에 위치하는 상기 기판을 외부로 이송하는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 페로브스카이트 전구체 용액은, methylammonium iodide(MAI), methylammonium bromide(MABr), methylammonium chloride(MACI), formamidinium iodide(FAI)을 함유하는 유기 페로브스카이트 재료와 lead(II) iodide(PbI2), lead(II) chloride(PbCl2), lead(II) bromide(PbBr2), cesium iodide(CsI) 및 rubidium iodide(RhI) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 페로브스카이트 전구체 용액은, N, N-dimethylformamide(DMF), dimethyl sulfoxide(DMSO), gamma-Butyrolactone(GBL) 및 N-Methyl-2-Pyrrolidone(NMP) 중의 어느 하나를 사용 또는 이들을 조합하여 유기 용매로서 사용하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 연무 발생부는, 수송가스를 일정한 압력으로 토출하는 실린더; 상기 실린더로부터 이어지는 배관 어느 하나에 배치되어 상기 수송가스 토출 유량을 제어하는 제1유량계; 및 상기 실린더로부터 이어지는 배관 다른 하나에 배치되어 상기 수송가스 토출 유량을 제어하는 제2유량계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제4항에 있어서,상기 수송가스는 질소가스(N2) 또는 아르곤가스(Ar)인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제4항에 있어서,상기 제2유량계에 의한 상기 수송가스 토출 유량은 상기 제1유량계에 의한 상기 수송가스 토출 유량의 6~10배인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 성막부의 상기 채널은 상기 기판 및 히터 전방 및 후방으로 이어져 상기 미세 액적 연무의 라미나 플로우(Lamina flow)를 생성하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제7항에 있어서,상기 성막부의 상기 채널은, 그 폭이 상기 기판의 폭에 비해 크게 형성되고, 그 높이가 1~5mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 성막부는 상기 채널 내에 배치되어 상기 기판 안착면을 제공하는 캐리어; 및 상기 채널 내측으로 노출되도록 배치되어 그 외면에 접촉하는 상기 미세 액적 연무를 냉각시키는 냉각수조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 성막부의 상기 기판은 상기 히터의 가열에 의해 50~100℃ 로 유지되고, 상기 후열처리부의 상기 기판은 히터의 가열에 의해 280~350℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항에 있어서,상기 성막부의 상기 채널 내부는 성막 이전 진공펌프에 의한 내부 공기 흡입 또는 수송가스 충전에 의해 습기 및 산소가 제거되고, 상기 후열처리부 내부는 고온 열처리 이전 진공펌프에 의한 내부 공기 흡입 또는 수송가스 충전에 의해 습기 및 산소가 제거되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치
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제1항 내지 제11항 중의 어느 하나 항에 의한 페로브스카이트 박막 제조장치를 이용한 페로브스카이트 박막 제조방법에 있어서,초음파 진동자로써 용기 내에 수용된 페로브스카이트 전구체 용액에 초음파 진동을 가하여 미세 액적 연무를 생성하는 연무 생성단계;상기 연무 생성단계에 의해 생성된 상기 미세 액적 연무의 유동 경로를 제공하는 채널 상의 기판을 히터로써 가열하여 상기 기판에 접촉하는 상기 미세 액적 연무에 포함된 유기 용매를 증발시켜 상기 미세 액적 연무에 포함된 페로브스카이트 전구체가 상기 기판 표면에 증착되도록 함으로써 일정한 두께의 박막을 형성하는 성막단계; 및상기 성막단계에 의해 표면에 상기 박막이 형성된 상기 기판을 히터로써 가열하여 상기 박막을 고온 열처리함으로써 결정화하는 고온 열처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막 제조장치를 이용한 페로브스카이트 박막 제조방법
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제12항에 의한 페로브스카이트 박막 제조방법의 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 박막
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