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고려대 ‘안정성과 효율 모두 탑재한 태양전지' 개발
고려대 ‘안정성과 효율 모두 탑재한 태양전지' 개발
  • 이승주
  • 승인 2021.04.22 12:22
  • 댓글 0
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P3HT 기반 고성능 페로브스카이트 태양전지 개발
노준홍 교수팀, 자발적인 계면 엔지니어링 기술 개발
연구결과 「Energy & Environmental Science」지에 발표
노준홍 교수
노준홍 교수

 고려대 건축사회환경공학부 노준홍 교수 연구팀이 기존 할로겐화물 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 크게 개선할 수 있는 자발적인 계면 엔지니어링 공정 (Spontaneous Interface Engineering)을 개발, 이를 통해 P3HT 기반 고성능의 페로브스카이트 태양전지을 구현하는데 성공했다. 이번 연구 성과는 에너지·환경 분야 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science(인용지수:30.289)’지에 4월 22일자(영국 현지 기준)로 정식 출판되었다.

 이번 연구에서는 P3HT 용액에 신규 첨가제인 갈륨 아세틸아세토네이트을 첨가하여 P3HT가 스핀 코팅을 통해서 페로브스카이트 상부에 적층됨과 동시에 페로브스카이트 상부의 결함들을 자발적으로 제어하는 자발적인 계면 엔지니어링 공정을 제시하였다. 
자발적인 계면 엔지니어링 공정은 P3HT가 페로브스카이트 상부에 코팅될 때, 갈륨 아세틸아세토네이트와 페로브스카이트와의 화학적인 상호작용을 유도하여 추가적인 공정 없이 페로브스카이트 상부 결함을 효과적으로 제어했다. 
자발적인 계면 엔지니어링 공정을 통해서 제작된 P3HT 기반 페로브스카이트 태양전지는 갈륨 아세틸아세토네이트의 소수성 특성과 향상된 계면 특성으로 인해서 우수한 수분 안정성(humidity stability)을 확보할 수 있었다. 
이러한 자발적인 계면 엔지니어링 공정을 통해 발현된 우수한 소자 특성 연구 결과를 “Energy & Environmental Science”지에 발표하였다.
- 논문명 : Spontaneous interface engineering for dopant-free poly(3-hexylthiophene) perovskite solar cells with efficiency over 24%
- 저자 정보 : 노준홍 교수 (교신저자, 고려대학교), 정의혁 박사 (공동교신저자, 고려대학교), 정민주 박사과정 (제1저자, 고려대학교)

 노준홍 고려대 교수는 “현재까지 고효율 페로브스카이트 태양전지 제작에 사용되는 기존 정공수송소재들은 가격 및 안정성 측면에서 상용화에 적합하지 않은 큰 문제점을 가지고 있었다. 이에 이번 연구에서는 상용화 관점에서 많은 이점을 가지고 있는 P3HT을 정공수송소재로 사용하여 24% 이상의 높은 광전변환효율을 보이는 소자를 구현했다는 점에서 큰 의의가 있다.”고 그 의미를 설명하였다. 

 또한, 연구진은 “기존 페로브스카이트 상부 결함을 제어하기 위해서 추가적인 공정을 진행해왔다. 하지만 추가적인 공정은 소자의 단가를 높이게 되며, 이는 페로브스카이트 상용화에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 이번 연구에서 개발된 자발적인 계면 엔지니어링 공정은 추가적인 공정 없이 정공수송층이 형성됨과 동시에 페로브스카이트 상부 결함을 제어할 수 있기 때문에 페로브스카이트 태양전지 상용화에 더 적합하다는 점에서 의의가 있다.”고 밝혔다.  


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