과학자들, 페로브스카이트 태양광 셀 성능 및 수명 향상 위한 새로운 분자 처리법 공개

Seoul홍콩과학기술대학교(HKUST) 연구진은 페로브스카이트 태양전지의 효율성과 내구성을 개선하는 새로운 방법을 발견했습니다. 그들은 아미노실레인 화합물을 특별 처방으로 사용하여 전지의 품질과 성능을 상당히 향상시켰습니다.

페로브스카이트 태양전지는 새로운 태양광 발전 기술로, 기존의 실리콘 기반 태양전지와는 다르게 독특한 결정 구조 덕분에 빛을 더욱 효율적으로 흡수하고 전기로 변환할 수 있습니다. 그러나 안정성과 결함 문제가 종종 발생합니다. HKUST의 연구팀은 이러한 결함을 수정하고 재료의 안정성을 높이는 '패시베이션'이라는 공정을 개발했습니다.

그들의 연구 결과의 주요 포인트는 다음과 같습니다:

• 아미노실란 계열 분자를 사용한 패시베이션.
• 광발광 양자 효율(PLQY)의 향상으로 물질 결함이 감소됨을 나타냄.
• 다양한 밴드갭에서 높은 개방 회로 전압과 효율성.
• 1,500시간의 테스트 후에도 높은 성능을 유지하는 뛰어난 내구성.

연구팀은 다양한 종류의 아민(일차, 이차, 삼차)과 그 혼합물을 사용하는 것이 페로브스카이트 필름의 품질을 크게 향상시킬 수 있음을 밝혀냈습니다. 그들은 'ex-situ'와 'in-situ' 방법을 모두 사용하여 이러한 분자들이 페로브스카이트와 어떻게 상호작용하는지 연구하고, PLQY를 가장 잘 향상시키는 분자를 찾아냈습니다. 요약하자면, 결함이 감소하면 효율성과 내구성이 향상됩니다.

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이 새로운 패시베이션 기법은 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 기존 제조 공정과도 잘 호환됩니다. 반도체 제조에 사용되는 HMDS 프라이밍 공정과 유사하여 대량 생산에 쉽게 적용될 수 있음을 나타냅니다.

벤치마킹 결과, 그들의 결과는 매우 우수한 것으로 나타났으며, 높은 개방회로 전압과 낮은 광전압 손실을 자랑합니다. 최상위 성능의 셀은 장기간의 노화 테스트 후에도 높은 효율성과 전력 변환 능력을 유지했습니다. 이는 시간이 지나도 효율성을 유지하는 것이 상업적 성공의 핵심이기 때문에 중요합니다.

이 방법은 더 나은 탠덤 태양 전지를 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 전지는 햇빛을 더 많이 흡수하기 위해 여러 층을 가지고 있습니다. 아미노실란 처리는 이러한 전지를 더 안정적이고 효율적으로 만들어, 널리 사용하기 쉽게 만듭니다.

이 팀의 연구는 옥스퍼드 대학교와 셰필드 대학교의 전문가들과의 협력을 통해 그 중요성과 유용성이 더욱 부각되었습니다. 이번 발견은 재생 에너지 기술의 발전을 도모하며, 보다 효율적이고 오랫동안 사용할 수 있으며 경제적인 페로브스카이트 태양전지의 개발에 기여할 수 있습니다.