초록 ▼

연구의 목적 및 내용
· Pb-free 광활성 페로브스카이트형 화합물 개발 및 태양전지 기술 개발
· Pb-free 페로브스카이트 태양전지 맞춤형 전하전달층 개발 및 소자 최적화
· ZnO 또는 SnO₂ 소재를 기반으로 기존 TiO₂ 대비 향상된 성능의 전자전달층 개발
· 상기 금속산화물에 다양한 도핑 혹은 SAM 표면처리를 하여 Pb-free 페로브스카이트 광활성층 과의 계면에서 발생하는 문제 해결
· 공액 고분자를 활용한 광활성층과 적합한 band alignmen

연구의 목적 및 내용
· Pb-free 광활성 페로브스카이트형 화합물 개발 및 태양전지 기술 개발
· Pb-free 페로브스카이트 태양전지 맞춤형 전하전달층 개발 및 소자 최적화
· ZnO 또는 SnO₂ 소재를 기반으로 기존 TiO₂ 대비 향상된 성능의 전자전달층 개발
· 상기 금속산화물에 다양한 도핑 혹은 SAM 표면처리를 하여 Pb-free 페로브스카이트 광활성층 과의 계면에서 발생하는 문제 해결
· 공액 고분자를 활용한 광활성층과 적합한 band alignment를 조성하는 홀 전달층을 통한 셀 안정성 향상
· 하이브리드 금속 나노와이어 기반 ITO 혹은 FTO 대체 전극 개발

연구개발성과
· 도핑을 통한 Sn기반의 대표적 페로브스카트 물질인 CsSnI₃의 상 불안정성 해결
· Sn기반의 태양전지 효율 향상을 위한 SnF₂ 첨가연구와 산화를 방지하기 위한 수소처리 공정을 도입.
· Sn기반 페로브스카이트 물질의 광 발광 특성 강화 연구
· 이미드 기반의 신 유무기 하이브리드와 층상형, 저차원 페로브스카이트 물질합성 및 소자화
· 전이금속 클러스터 화합물의 결정화 및 발광성 태양광 소자 제작
· 새로운 가시광선 적용 육면체 전이금속 클러스터 단위체 탐색
· 레이저 간섭 리소그래피 공정 기술을 통한 고효율의 플라즈모닉 유기태양전지를 제작하는데 성공
· 플라즈모닉 효과가 태양전지 소자에 영향을 미치는 원리, 이론적, 실험적 근거, 플라즈모닉스가 다양한 태양전지 소자에 적용된 사례를 소개함.
· 이중블록공중합체를 유기태양전지의 활성층에 도입하여 효율과 열안정성을 향상
· ITO를 대체하기 위한 갈바니 치환반응을 이용해 하이브리드 구리-은 나노와이어를 합성, 그 표면에 환원된 그래핀 옥사이드를 도입하여 안정성을 개선.
· 플라즈모닉 코어-쉘 나노구조체를 이용한 염료감응형 태양전지의 광전변환 효율 향상에 대한 연구 결과 발표.
· 페로브스카이트 소재를 기반으로 고효율의 가시광 디스플레이 소자를 개발, 발표.
· 페로브스카이트 기반 광전자 공학 분야 중, 광 신호 검출에서 혁신적인 응용 분야로 대두되면서 상당한 주목을 받아 왔으며 이를 총 망라한 리뷰논문을 출판함.


연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
· Sn기반의 페로브스카이트의 불안정성을 도핑을 통해 열역학적으로 안정화 시킴으로서 Sn기반 물질이 광전자 소자의 활성층으로써 응용될 수 있는 모든 분야(Solar cell, LED, Photodetector등)에서 응용될 수 있음.
· SnF₂ 첨가에 대한 연구와 수소처리 공정을 통해 Sn기반 물질의 소자화에 적용할 수 있음.
· 도펀트에 의한 Sn기반 물질의 광 발광 특성 강화로 태양전지 이외의 다른 광전기적 소자 LED등에 적용할 수 있게 됨.
· 할로젠화 암모늄 π-공액분자를 태양전지의 광 활성층과 더불어 페로브스카이트의 층수를 조절하여 흡광 및 발광특성을 조절할 수 있음.
· 기존 귀금속기반 플라즈모닉스가 갖는 한계와 이를 극복할 수 있는 방법과 광전 변환소자에서 발현되는 플라즈모닉 효과를 극대화시킬 수 있는 새로운 전략 등을 총망라함.
· 본 연구는 향후 ITO를 대체하여 휘거나 구부릴 수 있는 차세대 디스플레이 등 다양한 전자소자에 응용될 수 있을 것으로 기대됨.
· 본 연구를 통해 도출된 방법론과 개념은 다른 유형의 태양전지에도 적용 가능한 유용한 결과라고 사료됨.
· 광학적인 분석을 통한 에너지 전달의 구체적인 메커니즘을 규명하였으며, 외부 양자 효율 (EQE)이 7.4%에 달하는 녹색 빛을 발생하는 LED 결과를 달성하였음.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1-1. 연구개발의 개요 ... 6
• 1-2. 국내·외 연구동향 ... 7
• 1-3. 연구개발의 필요성 및 중요성 ... 9
• 1-4. 선행연구의 내용 및 결과 ... 12
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 13
• 2-1. CsSnI3 상 안정성 연구 ... 13
• 2-2-나.Sn기반 페로브스카이트 태양전지 H2 처리 공정 ... 19
• 2-3. Sn기반 페로브스카이트 물질의 광발광 특성 강화 연구 ... 19
• 2-4. 이미드 기반의 신 유무기 하이브리드 페로브스카이트의 개발 ... 20
• 2-5. 층상형 페로브스카이트 신소재 개발 ... 22
• 2-6. Sn기반 저차원 페로브스카이트 물질의 태양전지 응용 ... 24
• 2-7. 전이금속 클러스터 화합물의 결정화 및 발광성 태양광 소자 제작 ... 26
• 2-8. 새로운 가시광선 적용 육면체 전이금속 클러스터 단위체 탐색 ... 26
• 2-9. SnO2 기반의 페로브스카이트 태양전지 맞춤형 전자전달층 제작 ... 27
• 2-10. Aliphatic amine기 함유 고분자를 활용한 ZnO의 work function이 조절된 전자전달층 제조 ... 28
• 2-11. Fullerene 기반의 SAM이 도입된 ZnO 전자전달층 제조 ... 29
• 2-12. 금속나노 와이어를 활용한 저온 공정 고효율의 유연 페로브스카이트 태양 전지 제조 ... 30
• 2-13. TFB를 사용한 공액고분자 기반 홀 전달층 개발 및 페로브스카이트 태양전지로의 도입 ... 32
• 2-14. 차원제어 된 페로브스카이트 광검출기 제작 및 안정성의 향상 ... 33
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 39
• 3-1. 목표 및 달성여부 ... 39
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 41
• 4-1. 도펀트를 이용한 Sn기반 페로브스카이트 상 안정화 ... 41
• 참고문헌 ... 42
• 별첨 : 성과 정보 요약서 ... 43
• 끝페이지 ... 48