납브롬화물 페로브스카이트 기반 태양전지의 장기안정성을 높이는 세슘

전문가 제언

○ 메틸암모늄(MA) 납할로겐화물의 유기무기 하이브리드 페로브스카이트 기반의 중소기업형 저렴한 태양전지(SC)가 등장 5년만에 20%가 넘는 실험실 내 파워변환효율(PCE)을 보여 금후 수년 내 실리콘 SC 대체까지 기대되고 있다. 그러나 유기물 MA로 인해 안정성에 대한 불안이 MA를 대체한 무기세슘납할로겐화물 SC연구 검토로 나타나고 있다.

 

○ 이 글에서는 먼저 가급적 동일한 방법으로 합성한 두 재료, 유기무기 하이브리드 MAPbBr3와 전 무기 CsPbBr3 사이의 직접 비교에 의한 열적, 전자적 기본적 특성 차이가 연구되었다. 다음 이 두 재료를 사용하여 최대한 비슷한 방법으로 SC셀을 제조하여 이들 셀의 차이를 조사한 내용을 소개하고 있다. 두 재료 비교를 위한 공통의 핵심셀 구조에는 전자수송층겸 골격의 메조다공성 티타니아 위에 페로브스카이트층 그리고 정공수송층으로 PTAA를 사용하고 캡슐 사용은 없었다.

 

○ 연구 결과 두 재료는 비슷한 직접 띠 간격을 갖지만 CsPbBr3는 MA PbBr3보다 열안정성이 훨씬 더 높았는데 예견이 쉬웠다. 두 유형 SC 셀의 PCE 비교는 동일조도에서 비슷한 최고 6%를 보였다. CsPbBr3의 셀은 암실의 상대습도(RH) 15~20%의 건조공기에서 2주일 보관 후 동일한 조도 하에 최대출력으로 RH 60~70%에서 2주일 노화 후 MAPbBr3의 셀과 PCE는 비슷하지만 훨씬 더 높은 안정성을 보였다. PCE 평균손실이 전자 ~85%, 후자는 큰 손실이 안 보였다.

 

○ 한국의 페로브스카이트 태양전지 연구는 유기무기 페로브스카이트 태양전지 초기연구에서 극성용매와 접촉 시 안정성의 급격한 저하를 세계 최초로 해결한 성균관대 박남규 교수팀(김희선, 이진욱) 그리고 3년간 현재까지 연속하여 PCE 20.1%의 세계기록을 유지하고 있는 한국화학연구원 석상일 교수팀(전남중, 노준홍), 이밖에 경희대(임상혁 교수, 울산과기대 김진영 교수, 광주과기원 이광희 교수, 포항공대 이태우 교수 등이 있다. 그러나 세슘계 페로브스카이트 연구는 안 보인다.

 

○ 장기안정성 있는 세슘계 페로브스카이트 SC의 국내연구도 기대하고 싶다. 해외에서는 중소기업형 세슘계 재료기반 LED 연구가 활발하다.

저자

M. Kulbak, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

7()

잡지명

The Journal of Physical Chemistry Letters

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

167~172

분석자

변*호

분석물

• 납브롬화물 페로브스카이트 기반 태양전지의 장기안정성을 높이는 세슘.pdf [529,905 byte]

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