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BIPV에 활용 가능한 반투명 페로브스카이트 태양전지의 효율 및 내구성에 관한 연구
Efficiency and Durability of Semi-Transparent Perovskite Solar Cells for BIPV 원문보기

KEPCO Journal on electric power and energy, v.6 no.2, 2020년, pp.157 - 161  

김수경 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  김도형 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  소준영 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  최동혁 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  이유선 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  곽민준 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation)

초록
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온실 가스 감축과 관련하여 BIPV (Building Integrated Photovoltaics)는 청정 에너지 자원을 바탕으로 도심의 빌딩에서 자체적으로 전력을 생산할 수 있는 중요한 기술이다. 특히, 페로브스카이트 물질은 투명성을 지니고 있으며, 다양한 색상 구현이 가능하여 BIPV용 태양전지로 주목받고 있다. 그러나 태양전지의 투과도와 효율은 서로 반비례 관계에 있어 두 인자를 모두 높이는 것은 쉽지 않은 과제이다. 따라서 본 논문에서는 투과도와 효율을 모두 높일 수 있는 반투명 페로브스카이트 태양전지 구조를 제안하고, 이를 평가하였으며, 안정성 평가를 위해 국제표준에 따른 내구성 평가를 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Regarding greenhouse gas reduction, BIPV (Building Integrated Photovoltaics) is an important technology that can generate its own power in urban buildings based on clean energy resources. In particular, the perovskite material is attracting attention as a BIPV solar cell because it can have various ...

주제어

#Perovskite Solar Cell   #Semi-Transparent   #Building Integrated Photovoltaics   #Damp Heat Test   #Stability Test   #Hole Transport Layer  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 BIPV에 적용 가능한 반투명 페로브스카이트 태양전지 소자의 구조를 제시하고, 이를 제작하여 그 효율을 평가하고 분석하였다. 또한 국제표준에 따라 반투명 페로브스카이트 태양전지 소자의 내구성 평가를 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BIPV의 장점은 무엇인가? 특히 대부분의 에너지를 소비하는 도심의 빌딩에서 자체적으로 전력을 생산할 수 있는 BIPV 기술 개발은 저탄소경제로의 이행에 있어 중요한 기술이다. BIPV는 청정 에너지 자원인 태양 에너지를 이용하고, 건물을 에너지 소비자에서 에너지 생산자로의 전환을 가져올 수 있다는 점에서 많은 장점을 가지고 있다 [2][3].
페로브스카이트 태양전지란 무엇인가? 최근 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 유-무기 하이브리드 할로겐화물이 광활성 층 소재로 사용되고 있는 태양전지를 말한다. 페로브스카이트의 결정구조는 ABX3 이며, A와 B는 양이온, X는 이들과 결합하고 있는 음이온이다.
반투명 페로브스카이트 태양전지 소자를 제작하는 과정은 어떠한가? 1과 같다. 기판은 유리 기판(2.5×2.5 cm2)을 사용하였으며, 그 상부에 투명 전극으로 ITO (Indium tin oxide)를 스퍼터링 방식으로 증착하였다. ITO의 상부에 정공 수송층으로 NiO (Nickel oxide)가 증착되는데, NiO 나노입자를 스핀코팅으로 증착한 소자와 스퍼터링 방식으로 증착한 소자를 각각 제작하여 정공 수송층으로서의 특성을 비교하였다. 정공 수송층 위에는 페로브스카이트 전구체 용액의 젖음성이 좋지 않기 때문에, 페로브스카이트 광활성층을 용액공정으로 증착하기 위해서는 약 280 ~ 300°C 구간에서의 후속 열처리 공정이 필요하다. 그 후, (CsFAMA)Pb(IBr)3 구조의 페로브스카이트 광활성층을 스핀코팅으로 증착하고, 100°C에서 10분간 열처리를 수행하였으며, 페로브스카이트 광활성층의 패시베이션을 위해 LiF(Lithium fluoride)를 진공열증착 방식으로 얇게 증착하였다. 이 후 전자 수송층의 버퍼로 C60 (Buckminsterfullerene)를 진공열증착방식으로 증착하였으며, 그 상부에 전자 수송층인 SnO2 (Tin oxide)를 ALD (Atomic layer deposition) 방식으로 증착하였다. 상부 전극으로는 ITO를 스퍼터링 방식으로 증착하였으며, 그 위에 은을 진공열증착 방식으로 증착하였다. 위의 과정을 통하여 제작된 반투명 페로브스카이트 태양전지 소자는 Fig.
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참고문헌 (12)

  1. Joonhong Noh, Minjae Ko, "Convergence technology of organicinorganic hybrid perovskite solar cell," Convergence research review, 3(5), 2017. 

  2. Oliver Morton, "A new day dawning?:Silicon Valley sunrise," Nature, 443, 19-22, 2006. 

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  3. Nathan S. Lewis, Daniel G. Nocera, "Powering the planet: Chemical challenges in solar energy utilization," Proceedings of the National Academy of Sciences of the United Satates of America, 103(43):15729-35, Oct. 24, 2006. 

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  4. Zhaoning Song, Suneth C. Watthage, "Pathways toward high-performance perovskite solar cells : review of recent advances in organo-metal halide perovskites for photovoltaic applications," Journal of Photonics for energy, 6(2), 022001, 2016. 

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  5. Giles E. Eperon, Victor M. Burlakov, "Neutral Color Semitransparent Microstructured Perovskite Solar Cells," ACS Nano 8, 591-598, 2014. 

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  6. Zhen Li, Sneha A. Kulkarni, "Laminated Carbon Nanotube Networks for Metal Electrode-Free Efficient Perovskite Solar Cells," ACS Nano, Jul 22, 8(7):6797, 2014 

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  7. Cristina Roldan-Carmona, Olga Malinkiewicz, "High efficiency singlejunction semitransparent perovskite solar cells," Energy & Environmental Science, 7, 2968-2973, 2014. 

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  8. Luis K. Ono, Shenghao Wang, "Semi-Transparent Perovskite Films with Centimeterscale Superior Uniformity by the Hybrid Deposition Method," Energy & Environmental Science, 7, 3989-3993, 2014. 

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  9. Tze-Bin Song, Qi Chen, "Perovskite solar cells: film formation and properties," Journal of Materials Chemistry A, 3, 9032-9050, 2015. 

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  10. Zhaoning Song, Antonio Abate, "Perovskite Solar Cell Stability in Humid Air: Partially Reversible Phase Transitions in the PbI2-CH3NH3I-H2O System," Advanced energy materials, Vol. 6, Issue 19, 2016 

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  11. K. Bouzidi, M. Chegaar, "Solar cells parameters evaluation considering the series and shunt resistance," Solar energy materials and solar cells, Vol.91, Issue 18, 1647-1651, 2007. 

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  12. M. Bashahu, A. Habyarimana, "Review and test of methods for determination of the solar cell series resistance," Renewable Energy, Vol. 6, No. 2, 129-138, 1995. 

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