초록 ▼

연구개요
본 연구는 단일 박막 증착이 가능한 형광 (fluorescence) 복합산화물과 광흡수율이 개선된 투명전도성산화(TCO)박막을 적용하여 페로브스카이트 (Perovskite) 태양전지의 자외선 (UV)에 대한 안정성 확보와 다운 컨버젼(down-conversion)을 통한 전류량 개선으로 효율을 향상함. 또한 투명전도성산화물(TCO)기판을 접착하여 수분 및 산소로부터 안정성 확보하고 태양광흡수율 향상을 통해서 페로브스카이트 태양전지 에너지 변환 효율을 향상시킴.

연구 목표대비 연구결과
(1) 다운컨

연구개요
본 연구는 단일 박막 증착이 가능한 형광 (fluorescence) 복합산화물과 광흡수율이 개선된 투명전도성산화(TCO)박막을 적용하여 페로브스카이트 (Perovskite) 태양전지의 자외선 (UV)에 대한 안정성 확보와 다운 컨버젼(down-conversion)을 통한 전류량 개선으로 효율을 향상함. 또한 투명전도성산화물(TCO)기판을 접착하여 수분 및 산소로부터 안정성 확보하고 태양광흡수율 향상을 통해서 페로브스카이트 태양전지 에너지 변환 효율을 향상시킴.

연구 목표대비 연구결과
(1) 다운컨버젼층을 형성하기 위해서 먼저, 형광 복합 산화물 고상반응법(Solid-reaction method)를 통해서 1200°C 고온에서 합성한 Mn doped ZnGa2O4 분말에서 500nm에서 PL 측정결과 높은 발광 특성을 확인함.
(2) 합성된 복합 산화물 분말을 고에너지 볼밀링(High-energy Ball milling)을 통해서 마이크로 사이즈 입자 크기를 균일한 분포를 가지는 나노 사이즈 (입자사이즈 분포 : 5%이내)의 분말을 얻음.
(3) 고분자 폴리머(Durazane 1500)와 합성한 형광 산화물을 유리 기판위에 균일하게 코팅하였고, 이를 적용한 페로브스카이트 (Perovskite) 태양전지를 제작한 결과 약 1% 이상의 에너지변환 효율 특성을 확인함.
(4) FTO 투명전극 대신에 ITO 박막의 최적 조건을 확립하여 기판 열처리 없이 가시광선 영역에서 85% 이상의 광투과율과 10 ohm/sq 이하의 낮은 저항값을 가지는 투명전극을 제작함.
(5) 포토리소그래피 (Photolithography) Lift-off 공정을 통해서 다양한 전극의 패턴을 형성함. 패턴 형태와 크기에 따른 최적화를 통해서 광에너지 흡수영역인 300-800nm의 가시광선 영역의 빛의 투과율이 개선되고, 자외선 영역의 빛을 제어됨.
(6) 패턴을 가진 ITO 박막이 적용된 페로브스카이트 태양전지의 에전지 변환 효율이 2% 이상 향상됨.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
(1) 고효율의 광감응성 소재가 결합된 광전변환 소재를 기반으로 상용화가 가능함. 특히, 광흡수 파장대를 제어하여 태양광으로부터 광흡수층 구현을 통해 페로브스카이트 태양전지 뿐만 아니라 LED, 광센 등과 같은 다양한 광전소자로의 응용이 가능함.
(2) 복합 산화물을 이용한 나노 분말 제어 기술을 광전극 소재에 적용하여 태양광에 의해서 생성된 광전자를 보다 많이 활용함으로써, 광범위의 흡광영역과 광전변환 소자의 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있음.
(3) 셀 보호를 위해 복잡한 구조변화를 수반하거나, 외부 막 형성이 필요한 기존의 안정성을 위한 관련 기술과 달리, 적층된 층을 대체 하는 방식으로 개발이 이루어져 구조의 변화없이 기존 공정에 적용이 가능하며, 유기물 기반의 태양전지 기술에도 적용에 적용하여 특성 향상을 기대할 수 있음.
(4) 태양전지의 계면 간 전자 재결합 억제 기술을 통해서 에너지 변환 효율을 높일 수 있으며, 유무기물 기반의 페로브스카이트 태양전지 안정성을 높일 수 있을 것으로 기대되며, 고효율 및 안정성 향상에 의해서 수명 향상된 페로브스카이트 태양전지의 상용화에 기여할 것으로 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구개발과제의 필요성 ... 4
• (2) 연구개발과제의 최종 목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 1차년도 ... 5
• (2) 2차년도 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 19