넓은 밴드갭을 갖는 페로브스카이트 태양전지 및 이를 적용한 갈륨비소와의 탠덤 태양전지 연구

Abstract

유무기 할라이드 페로브스카이트 소재는 효과적인 광 흡수 특성 및 긴 캐리어 확산 길이 등 태양전지의 광흡수층으로서 다양한 장점을 가질뿐만 아니라, 조성 변화를 통하여 손쉽게 밴드갭 제어가 가능하고 가파른 밴드 엣지를 가져 텐덤셀의 상부 셀로서 널리 각광받고 있다. 높은 밴드갭을 가지는 페로브스카이트를 제작하는 대표적인 방법으로 할라이드 구성요소 중 Br의 함량을 증가시키는 방법이 널리 활용되어 왔으나, 높은 Br 성분을 가진 페로브스카이트 소재의 경우 빛 혹은 전압 인가 조건하에서 상분리에 의해 안정성이 저하되고 효율 감소가 야기된다는 사실이 최근 보고되고 있다. 본 연구에서는 높은 Br 함량을 가지는 페로브스카이트 박막의 결함 제어가 가능한 용매 증발 속도 제어 공정 방법을 개발하고, 이를 통해 높은 밴드갭 페로브스카이트 소재의 광안정성을 극대화하여 고효율 소자 구현 및 안정성 향상이 가능함을 확인하였다. 또한 제작된 높은 밴드갭 페로브스카이트 태양전지의 경우 기존의 태양전지 상부에 위치되어 4-terminal 및 2-Terminal 탠뎀셀 구조로 확장됨으로써 고효율 태양전지 구현이 가능함을 보여줄 수 있었다.