초록 ▼

□ 연구개요
탠덤(Tandem) 태양전지 구현에 적합한 밴드갭(Bandgap)을 가지고 있는 할로겐화물 페로브스카이트와 콜로이드 양자점 나노소재를 단일 2T(2-terminal) 탠덤소자에 융합할 수 있는 공정 및 소재에 관한 연구를 수행하여 초고효율 태양전지 구현을 위한 기반 기술을 확보하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 2T 탠덤 소자 구성을 위해 넓은 밴드갭 페로브스카이트 및 좁은 밴드갭 양자점 단위 소자 효율 극대화 연구
- 좁은 밴드갭 양자점의 경우 1.0~1.35 eV의 좁은 밴드갭을

□ 연구개요
탠덤(Tandem) 태양전지 구현에 적합한 밴드갭(Bandgap)을 가지고 있는 할로겐화물 페로브스카이트와 콜로이드 양자점 나노소재를 단일 2T(2-terminal) 탠덤소자에 융합할 수 있는 공정 및 소재에 관한 연구를 수행하여 초고효율 태양전지 구현을 위한 기반 기술을 확보하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 2T 탠덤 소자 구성을 위해 넓은 밴드갭 페로브스카이트 및 좁은 밴드갭 양자점 단위 소자 효율 극대화 연구
- 좁은 밴드갭 양자점의 경우 1.0~1.35 eV의 좁은 밴드갭을 가지는 칼코게나이드(PbS) 양자점의 합성 및 공정 조건 확립 및 이를 기반으로 13.29%의 광전변환 효율을 보이는 단위 소자를 구현.
- 넓은 밴드갭 페로브스카이트의 경우 벌크페로브스카이트 2가지의 다른 접근법을 통해 탠덤 하부셀 제작을 위한 기반 기술을 마련함. 벌크페로브스카이트의 경우 1.55~1.7 eV의 넓은 밴드갭을 가지는 조성 및 공정법을 확보 1.66 eV 벌크페로브 스카이트에서 20.3%의 광전변환 효율을 달성함. 또한 페로브스카이트 양자점의 경우 1.7eV의 밴드갭을 가지는 단일 할라이드 조성 CsPbI₃ 페로브스카이트 양자점을 기반으로 16%의 광전변환효율을 달성함.
2. 페로브스카이트의 구조 붕괴 없이 페로브스카이트 Bottom Cell 위에 양자점 Top Cell을 제조할 수 있는 공정 개발
- 스탬핑 전사 방법을 이용하여 페로브스카이트 하부 층의 구조 붕괴 없이 양자점 상부 층을 적층하는 기술을 세계최초로 개발
3. 페로브스카이트/양자점 2T 탠덤소자 제작 및 특성 평가
- 단위소자에 비해 개방전압이 향상되는 탠덤 소자 구현

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 과학기술적 기대효과: 페로브스카이트/양자점 탠덤 기술은 그동안 소재 및 공정의 난제로 인해 관련 선행 연구가 전무한 수준이기 때문에 본 연구에서 페로브스카이트 하부층의 손상없이 양자점을 증착할 수 있는 기술은 해당 분야의 핵심 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 양자점 및 페로브스카이트 단위소자 고도화 기술도 각각 소재 분야에 주요 기술로 사용될 수 있을 것으로 기대함.
- 경제․산업적 기대효과: 2018년 기준 글로벌 태양전지 마켓 규모는 약 62조원으로 추정되고 있고, 2026년까지 260조 정도의 성장이 예측되고 있음. 본 연구 수행을 통해 페로브스카이트/양자점 탠덤 소자 제작을 위한 필수 공정을 개발했기 때문에 해당 소자의 상업화에 기여하고 나아가 시장 확대, 수출증대 효과 및 본 분야의 전문가 수요로 인한 일자리 창출 효과에 기여할 수 있을 것으로 예상함.
- 사회적 기대효과: 한국의 밀집 사회에 적합한 BIPV 발전 방식 관련 기술의 진보를 이루어 친환경 에너지 분야의 저변 확대를 통해 온실가스 감축에 이바지할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 목적 ... 4
• 1.2 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.3 연구 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 탠덤 상부셀 적합 좁은 밴드갭 양자점 소재/소자 기술 개발 및 고도화 ... 5
• 2) 탠덤 하부셀 적합 넓은 밴드갭 페로브스카이트 조성 확보 소자 고도화 ... 6
• 3) 구조붕괴 없는 페로브스카이트/양자점 적층기술 ... 10
• 4) 페로브스카이트/양자점 2T 탠덤소자 제작 및 특성 평가 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 33