CuInSe2/Perovskite 탠덤 태양전지를 위한 접속층 개발

Abstract

본 논문에서는 CuInSe2 (CISe)/Perovskite (PVK) 일체형 탠덤 태양전지 개발에 대한 연구를 진행했다. ABX3 구조를 갖는 PVK는 각 원소들의 비율을 조정해 밴드 갭 조절의 유연함과 용액공정 기반 제작의 용이성으로 인해 탠덤 장치에 적합한 후보군 중 하나입니다. 가장 최근에는 단일 접합 PVK 태양전지는 25.5%의 Power Conversion Efficiency (PCE)을 달성했습니다. 실리콘 및 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)와 같은 낮은 밴드 갭 하단 셀과 함께 직렬 장치를 사용하면 PCE가 30% 이상으로 추가로 증가 할 수 있습니다. 현재까지 많은 성공적인 PVK / 실리콘 일체형 탠덤 태양전지가 28 %의 가장 높은 인증 효율로 입증되었습니다. 반면 CIGS와 PVK의 조합은 박막 특성과 저비용 생산 가능성으로 인해 더 흥미롭지만 2단자 PVK / CIGS 탠덤 태양전지에 대한연구는 8건 보고되고 있습니다. 주된 이유 중 하나는 상대적으로 거친 CIGS 표면에 얇은 전공 수송층을 코팅하기 어렵다는 점, 고온에 의해 열화되는 CIGS의 완충층으로 인해 상부셀 공정에 제한이 생긴다는 점, 상부셀 코팅시 사용되는 용액등으로 인해 하부셀의 열화가 발생하는 점 등이 그 이유이다. 따라서 거친 CIGS 표면위에 안정적이고 내화학성이 뛰어난 상호 연결층을 개발하는 일은 고효율 2단자 일체형 태양전지를 달성하는데 중요한 과제입니다. 본 연구에서는 일체형으로 적층된 CuInSe2(CISe)/PVK 탠덤 장치에서 발생하는 두 서브 셀 사이의 접촉 문제를 해결하기 위해 안정적이고 내화학성이 뛰어난 상호 접속층을 만드는데 중점을 두었다. 반투명 역구조 PVK 상단 셀은 열 증착기로 증착된 MoOx 상호 연결 층이 도입된 46 – 52 nm 범위의 표면 거칠기를 갖는 전착으로 제작된 CISe 하부 셀에 스핀 코팅 공정에 의해 직접 증착된다. 본 연구에서 제조된 CISe/PVK 일체형 태양전지의 최고 광전 변환효율은 16.7%이며, 현재까지 보고된 용액공정 기반의 상, 하부셀로 제작한 태양전지 중 최고 효율에 해당한다.