초록 ▼

□ 연구개요
유무기 페로브스카이트 태양전지는 저렴한 공정비용으로 기존 실리콘 기반 태양전지 수준의 고효율 태양광 발전이 가능하므로 차세대 태양전지로서 주목 받고 있다. 하지만 페로브스카이트는 자외선 및 수분 하에서 빠르게 분해가 일어나는 문제를 가지고 있어, 안정성 향상 연구가 필수적으로 선행되어야 한다. 본 연구는 기존 페로브스카이트 기반 태양전지의 효율을 증대시키는 동시에 소자의 불안정성 요인을 제거하는 방법을 고찰하였다. 이를 위해 ① 자외선으로 유도되는 페로브스카이트의 광분해 반응을 차단하면서 높은 전자 이동도를 가지는

□ 연구개요
유무기 페로브스카이트 태양전지는 저렴한 공정비용으로 기존 실리콘 기반 태양전지 수준의 고효율 태양광 발전이 가능하므로 차세대 태양전지로서 주목 받고 있다. 하지만 페로브스카이트는 자외선 및 수분 하에서 빠르게 분해가 일어나는 문제를 가지고 있어, 안정성 향상 연구가 필수적으로 선행되어야 한다. 본 연구는 기존 페로브스카이트 기반 태양전지의 효율을 증대시키는 동시에 소자의 불안정성 요인을 제거하는 방법을 고찰하였다. 이를 위해 ① 자외선으로 유도되는 페로브스카이트의 광분해 반응을 차단하면서 높은 전자 이동도를 가지는 광전극 개발, ② 페로브스카이트 박막의 결정성을 향상시키는 공정 개발, 그리고 ③ 소수성 고분자막 코팅을 통한 페로브스카이트 박막의 수분 안정성 향상 기법을 진행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 다양한 페로브스카이트 광 전극 개발을 통한 태양전지의 안정성 향상
• ZnO/TiO₂ 코어-쉘 광전극 개발
• Au 나노입자가 부착된 ZnO 나노로드 광전극 개발
• IGZO 기반 광전극 개발
• 광전전환효율: 10% 달성, 소자 안정성: 기존 대비 2.1 배 향상
2. 페로브스카이트 박막의 결정성 및 안정성 향상을 위한 공정 기술 개발
• Dip-spin 코팅법을 통한 페로브스카이트 박막의 안정성 향상
• 방사형 급속 열처리 공정을 통한 페로브스카이트 박막의 결정성 향상
• 1μm 이상의 결정크기 형성, 기존 방법대비 결정크기 5배 향상
• 광전전환효율: 15% 달성, 소자 안정성: 기존 대비 6 배 이상 향상
3. 고분자를 이용한 페로브스카이트 박막 및 태양전지의 안정성 향상
• PDMS 페시베이션을 통한 페로브스카이트 박막의 안정성 향상
• 습도 70% 환경에서 180일 동안 초기효율의 99% 유지
• 광전전환효율: 16% 달성, 소자 안정성: 기존 대비 25 배 이상 향상

□ 연구개발결과의 중요성
• 본 연구에서 개발된 광전극들의 높은 전자 이동도를 통해 기존 태양전지의 효율을 향상할 수 있음을 보였으며, 이러한 특성을 통해 해당 광전극들은 광센서, LED, 베터리 등 다양한 연구 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
• 본 연구에서 고안한 공정 기술들을 통해 페로브스카이트 박막의 박막 내 결함, 공극을 최소화하며 결정성을 크게 향상할 수 있음을 증명하였다. 해당 연구로 개발된 고품질 페로브스카이트 박막은 태양전지를 포함한 다양한 광학 소자 분야에서 적용이 가능할 것으로 기대된다.
• 본 연구에서 개발한 기법을 통해 페로브스카이트 박막의 안정성을 크게 향상할 수 있었다. 이러한 고안정성 페로브스카이트 박막은 페로브스카이트 태양전지의 가장 큰 제약으로 작용하였던 안정성 문제를 해결함으로써 해당 소자의 상용화 시기를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 목표 ... 4
• 1.2 연구 범위 ... 5
• 1.3 연구개발의 필요성 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 2-1. 연도별 연구목표 및 세부 연구 수행 내용 ... 9
• 2-2. 연도별 연구 수행 내용 및 결과 ... 10
• 2-3. 연도별 연구 목표 달성 요약 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 39