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최근에 중국과학원 합비 (合肥, Hefei)고체 물리학 연구원, 소재 과학 연구소 리신화(李新化, Li Xinhua), 대건명 (戴建明, Dai Jianming) 연구 그룹은 공동으로 페로브스카이트 태양 전지 분야에서 새로운 진전을 이뤘으며, 유기 전자 전송 층이 없는 새로운 유형의 고효율 페로브스카이트 태양 전지를 개발했다. 관련 연구는 잡지의 자매 잡지인 Solar RRL 저널 (DOI : 10.1002 / solr.201800167)에 게재되었다. 새로운 에너지원의 필수 불가결한 부분으로서, 태양 전지 에너지의 연구 진척이 많은 주목을 받았다. 그 중에서도, 페로브스카이트 태양 전지는 우수한 광 흡수 특성, 조절 가능한 밴드 갭, 긴 캐리어 수명, 높은 이동성, 간단한 준비 공정 및 저렴한 비용의 장점을 가지고서 넓은 범위에 응용될 수 있어 태양광 전지 연구에서 뜨거운 이슈가 되고 있다. 페로브스카이트 태양 전지는 정식 (n-i-p) 및 반대형식의 (p-i-n) 두 가지로 이루어지는데, 반대형식의 평면 구조 폐로브스카이트 태양 전지 (양극 / 정공 수송 층 / 페로브스카이트 / 전자 수송층 / 음극 금속) 는 제조 공정이 간단하고, 저온에서 막을 형성하며, 명백한 히스테리시스 효과로 인해 점점 더 주목을 받았다. 그러나, 아직도 여러가지 문제점이 남아 있다. 첫째, 광변환 효율이 여전히 낮다. 둘째, 페로브스카이트의 핵심 성분 (예 : MAPbI3) 태양 전지 유기 전자 전달 층 (예 : C60, PCBM 등 올레핀 및 그 유도체)는 열 안정성이 낮고 MAPbI3에서 금속 전극의 확산을 막을 수 없으며, 세 번째는 유기 전자 전달 층이 고가라는 점이다.이러한 문제를 해결하기 위해 고체연구소의 연구진은 유기 전자 수송층 대신 티타늄을 사용하여 페로브스카이트 태양 전지 (ITO (양극 투명 전도 유리) / PTAA (유기성 정공 수송층) / MAPbI3 / Ti / 음극 (음극 금속))구조를 설계하였다. 연구에 의하면 Ti 점도가 높은 Ti (10nm) 층은 페로브스카이트의 표면을 완전히 덮을 수 있어 전극 접촉 저항을 줄이고, 페로브스카이트 장치에서 음극 금속의 확산을 효과적으로 억제하는 데 도움이 된다. 장치의 구조적 무결성과 안정성을 보호하기 위해 Ti와 MAPbI3 사이의 계면에서 Ti는 메틸 아민 이온 (MA +)과 Ti-N 결합을 형성하여 MAPbI3가 표면층 MA +의 휘발을 억제할 수 있다. 그 결과 분해가 장치의 안정성을 더욱 향상시킵니다. Ti를 전자수송층으로 사용하여 제조된 페로브스카이트 태양전지의 광변환율이 18.1%에 도달하였다. 이는 금속 재료와 페로브스카이트층 사이의 직접 접촉에 의해 달성되는 최고 효율이라고 할 수 있다. Ti와MAPbI3 는 전통적으로 유기 전자 수송층으로 PCBM을 사용하는 페로브스카이트 태양 전지의 광전 변환 효율에 견줄만하다. 또한, Ti 층의 제조 및 비용은 유기 전자 수송층의 제조 조건보다 간단하고 저렴하다.이 연구는 효율적인 페로브스카이트 태양 전지를 구성하기 위한 새로운 아이디어를 제공하며 매우 중요한 지침이 될 것으로 보인다. 이 연구는 중국 자연과학기금의 지원으로 이루어졌다. , |
