초록 ▼

1. 불순물이 제거된 순수 페로브스카이트 결정 광흡수층 제작이 가능한 인쇄기술 기반 공정 개발
● 태양전지에 활용되는 CH₃NH₃PbI₃ 페로브스카이트의 경우 결정 생성을 위하여 2단계 공정이 광범위하게 활용되고 있으나, 이를 위한 spin-coating 및 dip-coating 등의 공정을 활용할 경우 페로브스카이트 결정 외에도 PbI₂ 등의 불순물이 생성됨.
● 본 연구에서는 PbI₂ 등의 불순물의 존재를 분석하고, 용매

1. 불순물이 제거된 순수 페로브스카이트 결정 광흡수층 제작이 가능한 인쇄기술 기반 공정 개발
● 태양전지에 활용되는 CH₃NH₃PbI₃ 페로브스카이트의 경우 결정 생성을 위하여 2단계 공정이 광범위하게 활용되고 있으나, 이를 위한 spin-coating 및 dip-coating 등의 공정을 활용할 경우 페로브스카이트 결정 외에도 PbI₂ 등의 불순물이 생성됨.
● 본 연구에서는 PbI₂ 등의 불순물의 존재를 분석하고, 용매의 증발 거동을 제어할 수 있는 인쇄기술을 개발하여 PbI₂ 불순물이 제거된 순수한 페로브스카이트 결정을 제작함.
● 순수한 페로브스카이트 결정을 적용할 경우 광 흡수의 증가 및 recombination의 억제 효과를 얻을 수 있었으며 그 결과 효율 증가를 확인 (13 → 15%). HC(NH₂)₂PbI₃ 적용 시 15.6%까지 증가 가능.

2. p-i-n 및 n-i-p 구조를 가지는 페로브스카이트 태양전지의 전자구조 분석
● p-i-n 및 n-i-p 구조를 가지는 페로브스카이트 태양전지 full stack의 전자구조를 분석하여 소자 구조와 효율과의 상관관계를 규명. 고효율 태양전지 개발을 위한 소자 구조 최적화에 대한 정보 제공.

3. 유기물 반도체 기반 페로브스카이트 태양전지용 정공수송층 개발
● n-i-p type 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층으로 쓰이는 Spiro-MeOTAD를 대체 가능한 diketo-pyrrolopyrrole indole 유도체 기반의 정공수송층 (DPIO) 개발 (π-orbital overlap이 가능한 planar backbone 구조). 도핑을 하지 않은 상태에서 기존의 Spiro-MeOTAD 적용 태양전지 효율 (7.75%) 대비 증가된 효율 (10.03%) 구현.
● p-i-n type 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층으로 쓰이는 PEDOT:PSS를 대체 가능한 triarylamine 유도체 기반의 정공수송층 개발 (methoxy group 도입을 통하여 페로브스카이트 결정 내 defect의 passivation 효과 확인). 도핑을 하지 않은 상태에서 기존의 PEDOT:PSS 적용 태양전지 효율 (12.60%) 대비 증가된 효율 (17.54%) 구현.

4. Oxide 반도체 (NiO_x) 기반 페로브스카이트 태양전지용 정공수송층 개발
● p-i-n 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층으로 쓰이는 PEDOT:PSS를 대체 가능한 NiO_x 나노입자 기반의 정공수송층 개발. 기존의 PEDOT:PSS 적용 태양전지 대비 증가된 효율 (15.4%) 및 안정성 확보.

5. 페로브스카이트-Ge 플렉서블 텐덤셀
● 페로브스카이트 태양전지는 제어 가능한 밴드갭, 저온 공정, 가파른 absorption edge 등의 장점을 갖기 때문에 텐덤셀의 top-cell로서 그 효용 가치가 큼. 하지만 페로브스카이트 기반의 기존의 고효율 텐덤셀의 경우 대부분 결정성 Si을 bottom-cell로 활용하여 플렉서블 태양전지로의 확장 불가.
● 본 연구에서는 플렉서블 박막 형태로 제작이 가능한 germanium을 bottom-cell로 활용하여 페로브스카이트와의 텐덤셀을 세계 최초로 구현. 궁극적으로 플렉서블 텐덤셀로 최초 확장함.

6. 플라즈모닉 나노구조 적용 페로브스카이트 태양전지
● 플라즈모닉 나노구조를 페로브스카이트 태양전지에 도입하여 빛 제어가 가능한 태양전지 개발.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 18