초록 ▼

□ 연구개요
- 페로브스카이트는 우수한 광전기적 특성으로 각광받고 있으나 고균일 박막을 대면적으로 제조하기에 한계가 있고 공정환경에 영향을 많이 받는다는 문제점이 있음.
- 본 과제를 통해 보관 및 코팅 시 주변 환경에 대해 안정하며 균일한 대면적 박막 제작이 가능한 할라이드 페로브스카이트 페이스트를 개발하여 페로브스카이트 산업의 상용화를 앞당기고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 페로브스카이트 분말 합성 기술 개발 : 전구체 용액 침전법을 통해 glycerol 기반의 친환경 용매와 Cs(CH

□ 연구개요
- 페로브스카이트는 우수한 광전기적 특성으로 각광받고 있으나 고균일 박막을 대면적으로 제조하기에 한계가 있고 공정환경에 영향을 많이 받는다는 문제점이 있음.
- 본 과제를 통해 보관 및 코팅 시 주변 환경에 대해 안정하며 균일한 대면적 박막 제작이 가능한 할라이드 페로브스카이트 페이스트를 개발하여 페로브스카이트 산업의 상용화를 앞당기고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 페로브스카이트 분말 합성 기술 개발 : 전구체 용액 침전법을 통해 glycerol 기반의 친환경 용매와 Cs(CH₃COO), Pb(CH₃COO)₂, NH₄X (X = I, Br, Cl)와 같은 전구체를 이용하여 간단한 one-pot 합성으로 그램 단위의 분말을 수득할 수 있으며 수득양은 80 % 이상을 달성함. (킬로그램 단위 스케일 업에 용이한 기술임).
- 할라이드 페로브스카이트 페이스트의 분산 안정성 향상을 위한 첨가제 연구 : 할라이드 페로브스카이트 페이스브의 분산 안정성을 위해 ethyl cellulose를 첨가제로 사용하여 첨가제의 양에 따른 분산성을 확보하였으며, 페로브스카이트 입도에 따른 박막몰폴로지를 평가하기 위해 리간드로 사용되는 oleic acid과 oleylamine의 양을 변경하여 입도의 크기를 예측하고 최적의 페이스트 레시피를 개발함.
- 주변 환경 (온도, 습도) 안정성 향상을 위한 첨가제 연구 : 페로브스카이트 페이스트의 주변 환경 안정성을 확보하기 위해 소수성 작용기를 갖는 4-(trifluoromethyl)benzylamine을 첨가제로써 사용하였으며, 첨가제의 양에 따른 페이스트의 주변 환경 안정성 평가를 50℃, 50 % RH에서 500 시간을 견디는 것으로 하였음. 특히, 첨가제가 oleylamine을 대신한 샘플의 경우, 500 시간 후, 평가 전 페로브스카이트 페이스트의 형태와 비교하여 80 % 이상을 유지함.
- 코팅성 향상을 위한 첨가제 및 조성 최적화 연구 : α-terpineol을 이용하여 점도 최적화를 진행하였으며, TGA 데이터 기반으로 450 ℃를 최적 열처리 온도로 선정함. 점도 조절까지 최적화된 페이스트는 스크린 프린팅 및 바 코팅을 통해 20×20cm² 기판위에 균일하게 코팅이 가능했으며 박막의 두께의 평균은 약 약 9.08 μm이고 오차 범위는 10 % 이내임을 확인함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 페로브스카이트 소자 제작을 위해 일반적인 증착 방법은 여전히 스핀코팅을 통한 방법이 주류를 이루고 있으나 상용화를 위해서는 1) 증착 환경에 대한 독립성, 2) 패터닝 편의성, 3) 저단가, 4) 산업과의 친화성이 중요함.
- 본 기술개발을 통해 위의 1) 증착 환경에 대한 독립성, 2) 패터닝 편의성, 3) 저단가, 4) 산업과의 친화성이 향상된 페로브스카이트 박막 제조 공정을 개발하였으며, 이를 바탕으로 국내 대기업과 페로브스카이트 태양전지 기술 개발 사업을 민간수탁으로 진행 중에 있음.
- 그 외에도 본 연구개발을 통해 확보된 페로브스카이트 마이크로 결정 분말 대량 합성 기술은 페로브스카이트 양산화 시 저단가화를 위해 필수적인 기술로 판단됨.
- 페로브스카이트 나노결정 대량 합성 기술은 페이스트와 접목되는 기술이나 추가적으로 디스플레이 소재 기술로서 잉크젯 공정을 위한 잉크 소재 기술로 접목이 가능하여 확장성이 높은 기술로 판단됨.
- 납계 페로브스카이트 소재를 이용한 고성능화 기술뿐만 아니라 비납계 페로브스카이트를 활용한 기술을 개발하여 산업 친화성 및 친환경성을 확보하고자 함.
- 태양전지뿐만 아니라 디스플레이 및 광센서, X-ray 센서 분야에서도 해당 기술과의 접목이 가능하여 페로브스카이트 산업을 총괄적으로 확장할 수 있는 기술 개발을 진행하고자 함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 최종 목표 ... 4
• 1-2. 연구의 세부 목표 및 내용 ... 4
• 1-3. 할라이드 페로브스카이트의 특성 ... 5
• 1-4. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 연구 수행 과정 및 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 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
• 끝페이지 ... 35