초록 ▼

□ 연구개요
▢ 페로브스카이트 태양전지는 제조단가 높은 실리콘 태양전지를 대체 할 수 있는 태양전지이며, 용액공정을 기반으로 상대적으로 낮은 제조 단가, 높은 캐리어 이동도 및 광 흡수성 등의 장점을 가지고 있어 다양한 관심과 연구가 꾸준히 증가되고 있음.
▢ 페로브스카이트 태양전지의 광전효율을 향상시키기 위해서는 생성된 전자와 정공이 효과적으로 전달될 수 있도록 전하 전달의 조절이 요구됨.
▢ 본 연구과제에서는 특히 유기 고분자 정공수송 재료가 완벽하지 않은 전하 차단에서 비롯하는 전압손실과 유기물질의 빠른 산화에

□ 연구개요
▢ 페로브스카이트 태양전지는 제조단가 높은 실리콘 태양전지를 대체 할 수 있는 태양전지이며, 용액공정을 기반으로 상대적으로 낮은 제조 단가, 높은 캐리어 이동도 및 광 흡수성 등의 장점을 가지고 있어 다양한 관심과 연구가 꾸준히 증가되고 있음.
▢ 페로브스카이트 태양전지의 광전효율을 향상시키기 위해서는 생성된 전자와 정공이 효과적으로 전달될 수 있도록 전하 전달의 조절이 요구됨.
▢ 본 연구과제에서는 특히 유기 고분자 정공수송 재료가 완벽하지 않은 전하 차단에서 비롯하는 전압손실과 유기물질의 빠른 산화에 따른 성능 저하의 단점을 보완하기 위한 연구 진행.
▢ 본 연구과제에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 유기 정공수송 층 플라즈마 처리, 금속산화물 합성 및 계면처리를 통한 연구를 통해 고효율, 고안정성 페로브스카이트 태양전지를 연구하고자함.

□ 연구 목표대비 연구결과
▢ Spiro-MeOTAD 정공수송 층의 플라즈마 처리를 통한 페로브스카이트 안정화 속도 향상 및 태양전지 특성 연구.
▪ 산소 플라즈마를 이용하여 spiro-MeOTAD 정공수송 층에 15분 동안 플라즈마 처리를 진행한 결과 37%의 전류밀도, 42%의 광변환효율의 향상 결과를 확인.
▪ 이는 spiro-MeOTAD 정공수송 층에 비 파과적이며 페로브스카이트층의 grain 사이에 PbI₂ passivation layer를 형성하여 정공의 이동 속도의 향상 결과를 보임.
▪ 또한, 산소 플라즈마 처리에 의하여 spiro-MeOTAD 정공수송 층의 HOMO energy level 변화를 통하여 전압의 향상을 야기함을 확인.
▢ NiOx 금속산화물 정공수송 층 개발 및 amino alcohol을 이용한 표면처리 기술 및 이를 이용한 고안정성 페로브스카이트 태양전지 제작 및 특성연구.
▪ NiOx sol 농도 변화에 대한 연구결과 0.1 M NiOx sol 용액을 사용하여 정공수송 층을 제작한 경우 21.2 mA/cm²의 전류밀도, 0.99 V의 전압, 64.9%의 충진률 및 13.5%의 광변환효율을 나타내어 최적의 조건을 확립.
▪ NiOx와 페로브스카이트 층 사이에 amino alcohol을 포함한 dipole solvent를 이용한 표면 처리를 진행한 결과 2-methoxyethanol에 1%의 ethanol amine이 첨가된 용액을 이용하여 처리한 결과 24.4 mA/cm²의 전류밀도, 1.01 V의 전압, 65.4%의 충진률 및 16.1%의 광변환효율을 갖는 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제작.
▪ NH3, OH group의 흡수로부터 자발적으로 발생하는 dipolar polarization으로 정공 전달 및 추출과 페로브스카이트의 에너지 층을 낮추어 정공 이동도, 이원성 재결합 억제 및 저항 감소로 인하여 15%의 전류밀도 및 19%의 광변환효율이 향상됨.
▪ 안정성 확인을 위하여 30일 동안 추적 관찰 결과 약 80%의 안정도를 확인함.

□ 연구개발결과의 중요성
▢ 본 과제 수행을 통해 태양전지에 사용되는 전하 전달 물질의 다양한 합성 및 특성 연구를 진행하여 이에 대한 전문적 지식을 습득하여 금속산화물을 사용하는 다양한 분야에 학문적으로 활용가치가 매우 높은 연구임에 그 중요성이 크다고 할 수 있음.
▢ 전하 전달의 이해를 통하여 전자전기적 기술을 습득하여 다양한 학문에 활용이 가능하며 표면처리 연구를 통하여 박막의 표면 및 계면에서의 물리적, 화학적 특성 및 이에 대한 상관관계 연구는 태양전지 분야뿐만 아니라 다양한 산업체 전반에 활용이 용이함에 그 연구결과의 의미를 부여할 수 있음.
▢ 본 연구 과제를 통해 해당분야의 전문가육성뿐만 아니라 선진국과 비교하여 선·후발 연구에 대한 촉진적 연쇄산업을 유도하며 이에 대한 지식 습득을 통한 한 단계 발전효과를 보임에 그 중요성이 있음.
▢ 페로브스카이트 태양전지에서 광흡수 층에 대한 기술적 연구가 진행된 것과 더불어 전하수송 층의 합성 기술 및 표면/계면 처리기술까지 연구하여 다양한 전자전기 디바이스 산업에 이러한 기술을 한 단계 발전시키는 매우 중요한 기술이 될 것임.
▢ 플라즈마 연구자의 관심을 끌어 본 분야의 보다 폭넓은 융합 연구가 가능해지는 효과기대.
▢ 습도 및 대기 중에서의 안정성 확보 기술은 항공 및 창호건축 산업에 기술이전을 통해 국내·외적 경쟁력 확보.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구의 최종목표 및 세부목표 ... 4
• 1.3. 연구의 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 11