초록 ▼

□ 연구개요
본 과제의 최종목표는, 용액공정(solution-process)을 통한 조성(composition) 제어가 가능하고, 대면적화가 가능한(scalable) 고성능 광전자 소자(optoelectronic devices)를 위한 단결정(single-crystal) 유무기 할라이드(halide) 페로브스카이트(perovskite) 박막(thin-film) 형성 기술의 개발이며, 핵심적인 세부 목표는, 1)페로브스카이트 소재의 단결정 성장을 제어하고 메커니즘을 이해하여, 2)다양한 조성의 단결정 페로브스카이트 박막을 형성하

□ 연구개요
본 과제의 최종목표는, 용액공정(solution-process)을 통한 조성(composition) 제어가 가능하고, 대면적화가 가능한(scalable) 고성능 광전자 소자(optoelectronic devices)를 위한 단결정(single-crystal) 유무기 할라이드(halide) 페로브스카이트(perovskite) 박막(thin-film) 형성 기술의 개발이며, 핵심적인 세부 목표는, 1)페로브스카이트 소재의 단결정 성장을 제어하고 메커니즘을 이해하여, 2)다양한 조성의 단결정 페로브스카이트 박막을 형성하여 3)단결정 박막 소재의 고유 물성평가 및 광전자 소자에 적용이 가능한 다목적 고품위 단결정 박막 형성 기술의 개발임.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 본 연구를 통해 페로브스카이트 소재의 이온 간 precipitation 경향을 파악할 수 있으며, 온도, 농도 등의 조건들이 페로브스카이트 용질의 용해도에 어떻게 영향을 미치는지 파악함.
- 페로브스카이트 용액 내에서의 nucleation을 조절하여 최종 단결정 bulk 소재의 크기를 향상시킬 수 있었음.
- MAI의 몰비율이 PbI₂ 대비 1.25에서 1.75로 커질수록 직육면체의 결정이 성장하는 것을 관찰할 수 있음.
-XRD pattern을 통하여 1.25배의 몰비율의 MAI 용액에서 성장된 페로브스카이트 단결정은 (110) peak 이 나타나는 것과 달리, 1.75배의 몰비율의 MAI가 함유된 용액에서는 (001) peak만 관찰되었음.
- FA_0.9Cs_0.05MA_0.05PbI_2.7Br_0.3 조성을 기반으로 소자를 제작하였으며, 광전변환효율 21.2%를 달성하였음.
- 향후 interface engineering을 통해 defect를 제어할 경우 V_OC 및 FF의 향상이 가능할 것임.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 단결정 페로브스카이트 박막 형성 기술은 획기적으로 벌크(bulk)의 결함을 낮출 수 있어, 태양전지 parameter 중 가장 이론값 대비 낮은 V_OC를 이론값에 가깝게 향상시킬 수 있음.
- 전하 이동도에 의해 제한되어있는 수백나노 두께의 페로브스카이트 두께를 수십마이크로미터 수준까지 늘려 광흡수를 극대화하면서 광전압 손실을 최소화 할 수 있기 때문에, 현재 페로브스카이트-실리콘 간 인증효율 0.6%p의 갭(c.f. 페로브스카이트 26.1%, 실리콘 26.7%)을 극복하는 요소로서 단서가 될 수 있을 것으로 여겨짐.
- 본 연구의 후속 연구를 지속하여 설정하였던 목표를 달성할 예정이며, 추가적인 결정 배향성 연구를 수행하여 논문 및 특허 실적을 확보할 예정임.
- 본 연구에서 개발된 기술을 통해 고밴드갭 페로브스카이트 단결정 박막을 성장시킬 예정이며, 향후 페로브스카이트 기반의 탠덤 태양전지에도 적용할 예정.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구목표 및 개요 ... 4
• 1-2. 연구개발 내용 ... 4
• 1-3. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 1차년도 연구수행 내용 ... 6
• 2-2. 2차년도 연구수행 내용 ... 7
• 2-3. 3차년도 연구수행 내용 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 24