초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 저온 공정이 가능한 ETM (electron transport materials) 물질 합성 및 개발을 통하여 대면적이 가능한 박막형 Perovskite 태양전지를 개발하는데 그 목표가 있다. 박막형 Perovskite 태양전지 제작을 위하여 초음파 스프레이 기술을 이용하여 morphology가 제어되는 균일한 박막 기술을 개발과 효율 향상에 목표가 있다. 그리고 Perovskite 물질로는 안정성과 수분 등에 영향을 받는 Pb 물질을 대체하는 물질을 적용하여 최종적으로는 고효율, 고안정성, 유연성이

□ 연구개요
본 연구에서는 저온 공정이 가능한 ETM (electron transport materials) 물질 합성 및 개발을 통하여 대면적이 가능한 박막형 Perovskite 태양전지를 개발하는데 그 목표가 있다. 박막형 Perovskite 태양전지 제작을 위하여 초음파 스프레이 기술을 이용하여 morphology가 제어되는 균일한 박막 기술을 개발과 효율 향상에 목표가 있다. 그리고 Perovskite 물질로는 안정성과 수분 등에 영향을 받는 Pb 물질을 대체하는 물질을 적용하여 최종적으로는 고효율, 고안정성, 유연성이 있는 대면적 Pb-free Perovskite 태양전지를 개발에 목표가 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도에는 핵심기술을 저온 공정이 가능한 새로운 ETM (electron transport materials) 물질 합성과 제조 기술 개발에 목표를 두고 연구를 진행하였다. 최종목표인 고효율 대면적 Pb-free Perovskite 태양전지 기술 개발을 위한 전단계로 25mm2 사이즈의 Perovskite 태양전지 디바이스를 스핀코팅법을 이용하여 제작하여 저온공정용 새로운 무기산화물 ETM (electron transport materials) 물질 합성과 이를 Perovskite 태양전지에 적용했을 때의 광기전 특성평가를 하여 아래의 결과를 얻었다.
1) 저온공정이 가능한 TiO2 paste 합성 기술 개발 확립
2) Al2O3, ZnO 등을 사용하여 저온용 무기 산화물 paste 합성 기술 개발 확립
3) 저온공정을 통한 nanoporous 구조를 가지는 ETM 박막 제조 기술 개발 확립
4) 저온공정을 통한 nanoporous 구조를 가지는 ETM 박막을 이용한 25mm2 사이즈 FTO/nanoporous ETM/Pb-free Perovskite/홀전도체/상대전극 구조의 Pb-free Perovskite 태양전지 제작 및 평가 확인
2차년도에는 1차년도에 개발한 최적화된 저온용 무기산화물 paste를 이용하여 초음파 스프레이 법으로 균일한 nanoporous 구조를 가지는 대면적 ETM 박막 제조 기술을 확립하였고, 최종적으로 고효율 대면적 Pb-free Perovskite 태양전지 개발에 목표를 두고 연구를 진행하여 아래의 결과를 얻었다.
1) 초음파 스프레이 법을 이용하여 nanoporous 구조를 가지는 ETM 박막 제조 기술 개발 확립
2) Morphology 제어를 통한 균일한 nanoporous 구조를 가지는 ETM 박막 최적화 기술 개발 확립
3) 초음파 스프레이 공정을 이용한 대면적 균일 박막 코팅기술 개발 확립
4) 대면적 FTO/nanoporous ETM/Pb-free Perovskite/홀전도체/상대전극 구조의 Pb-free Perovskite 태양전지 제작 기술 개발 및 Flexible 기판을 이용한 대면적 FTO/nanoporous ETM/Pb-free Perovskite/홀전도체/상대전극 구조의 Pb-free Perovskite 태양전지 광기전 특성 평가 확인

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 고효율과 유연성을 가진 대면적 Pb-free Perovskite 태양전지 기술 확보로 차세대 태양전지의 선두주자로서 차세대 태양전지분야에 큰 기여를 할 수 있다고 본다. 연구 과정 중에 획득한 전자재료 설계, 합성 및 소자 제조 기술은 반도체 및 디스플레이 분야 및 첨단 재료분야에 공통적으로 활용 가능하다. 또한 본 과제에서 제안하는 대면적 Pb-free Perovskite 태양전지의 모듈 효율이 10% 이상이 되고 신뢰성이 수만 시간 수준 이상이 되어 실용화되면 기존의 태양전지보다 발전원가가 획기적으로 낮아지므로 태양전지 보급률을 크게 높일 수 있다. 또한 고효율, 저비용의 Flexible 대면적 Pb-free Perovskite 태양전지를 제작할 수 있을 것이고, flexible 플라스틱 전극기판을 도입하면 경량화, 제작의 용이함을 가지는 고부가가치의 Perovskite 태양전지가 가능해진다. 이러한 태양전지는 창이나 벽에 설치하거나 휴대용 전자제품 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 뿐만 아니라 기타 전자재료 개발에 있어서도 많은 기여를 할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 26