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고효율 페로브스카이트 태양전지용 무기 금속 산화물 기반 정공수송층의 개발
Development of Inorganic Metal Oxide based Hole-Transporting Layer for High Efficiency Perovskite Solar Cell 원문보기

Current photovoltaic research = 한국태양광발전학회논문지, v.8 no.2, 2020년, pp.60 - 65  

이하람 (광전하이브리드연구센터, 한국과학기술연구원) ,  킴 마이 (광전하이브리드연구센터, 한국과학기술연구원) ,  장윤희 (광전하이브리드연구센터, 한국과학기술연구원) ,  이도권 (광전하이브리드연구센터, 한국과학기술연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In perovskite solar cells with planar heterojunction configuration, selection of proper charge-transporting layers is very important to achieve stable and efficient device. Here, we developed solution processible Cu doped NiOx (Cu:NiOx) thin film as a hole-transporting layer (HTL) in p-i-n structure...

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문제 정의

  • 본 연구는 MAPbI3 기반 p-i-n 구조의 페로브스카이트 태양전지의 PEDOT:PSS 정공수송물질을 대체하기 위한 용액공정 기반의 NiOx 정공수송층을 개발하기 위해 진행되었다. 300°C의 온도에서 소성하는 NiOx 박막의 코팅 조건 조절과 Cu 도핑을 통해 Cu:NiOx 정공수송층을 최적화 하였고, 그 결과 PEDOT:PSS 정공수송층에 비해 개방전압 및 단락전류가 향상됨을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
NiOx가 무엇인가? 최근, PEDOT:PSS를 대체하여 페로브스카이트 태양전지의 안정성을 향상시키기 위한 무기물 기반 정공수송층에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다15). 특히, p형 금속 산화물 반도체 물질인 NiOx는 높은 열적 안정성 및 투과도를 나타내며, MAPbI3 기반 p-i-n 구조의 페로브스카이트 태양전지에서 정공수송층으로 도입하기에 적합한 가전자대(5.4 eV)를 갖는다16).
실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지에 대한 요구가 끊이지 않는 이유는 무엇인가? 27.6%의 높은 효율에도 불구하고, 실리콘을 정제하기 위해서 1500°C 이상의 고온 환경이 조성되어야하고 제조 공정이 복잡하다는 단점으로 인해 기존 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지에 대한 요구가 끊이지 않고 있다. 실리콘을 대체할 차세대 태양전지 소재로 각광받고 있는 페로브스카이트는 ABX3 (A,B=양이온, X=음이온)의 결정구조를 가지며 화학적으로 쉽게 합성 가능한 유-무기물 소재로, 저비용의 장점과 더불어 우수한 전기광학적 특성을 나타낸다.
평판구조의 페로브스카이트 소자를 이용한 태양전지를 만들 때 적합한 전하수송층의 조건은 무엇인가? 하지만 다공성 산화물(TiO2 또는 Al2O3) 기반 메조스코픽 구조의 페로브스카이트 태양전지에 비해 평판구조의 페로브스카이트 소자는 페로브스카이트 광흡수층과 전하수송층 사이에 형성되는 계면이 적기 때문에 원활한 전하이동을 통한 고효율의 소자를 제작하기 위해서는 적합한 전하수송층을 선택하는 것이 매우 중요하다6,7). 이상적으로 전하수송층은 높은 광투과도, 우수한 전기 전도도, 선택적 전하이동, 저온 공정 및 페로브스카이트 광흡수층과의 적절한 에너지 준위를 갖는 물질이어야 한다8,9).
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참고문헌 (42)

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