3nm 산화알루미늄 버퍼층 적용 반투명 페로브스카이트 셀 17% 효율

pv magazine · 2026년 9월 17일 · EnergyNews 요약

국제 공동 연구팀이 역구조 페로브스카이트 태양전지에서 C₆₀ 전자수송층과 스퍼터 증착 ITO 전극 사이에 원자층증착(ALD) 방식의 산화알루미늄(AlOₓ) 버퍼층을 적용했다. 연구팀은 AlOₓ를 1.5nm, 3nm, 5nm, 8nm, 15nm 두께로 제작해 버퍼층이 없는 셀 및 3nm·10nm·20nm SnOₓ 기준 소자와 비교했다.

저출력 마그네트론 스퍼터링 조건에서 3nm AlOₓ는 스퍼터 손상을 억제했으나 1.5nm는 그렇지 못했다. 3nm AlOₓ 소자는 20nm SnOₓ 소자와 유사한 성능을 보여 반투명 페로브스카이트 셀에서 17% 이상, 페로브스카이트-실리콘 탠덤 소자에서 26% 이상의 광전변환효율을 기록했다.

해당 연구는 'Sputter-resistant aluminum oxide layer enables robust perovskite tandem solar cells' 제목으로 Materials Today에 게재됐으며, 독일 슈투트가르트대학교, 율리히연구센터, Solarlab Aiko Europe, 포르투갈 INL이 참여했다.

이 글에 나온 용어

페로브스카이트

perovskite

페로브스카이트는 ABX₃ 형태의 결정 구조를 가리키는 이름이며, 태양광 분야에서는 이 구조를 갖는 금속 할라이드 화합물을 광흡수층으로 쓰는 태양전지를 뜻한다. 용액을 바르거나 인쇄하는 저온 공정으로 박막을 만들 수 있어, 고온·고진공 공정이 필요한 결정질 실리콘과 제조 방식이 다르다. 조성을 바꿔 빛을 흡수하는 파장 대역(밴드갭)을 조절할 수 있다는 점이 특징이어서, 실리콘 셀 위에 페로브스카이트 셀을 올려 서로 다른 파장을 나눠 흡수하게 하는 탠덤 구조 연구가 활발하다. 이 방식은 단일 접합 셀의 이론적 효율 한계를 넘어설 수 있는 경로로 다뤄진다. 다만 수분·산소·열·자외선에 의한 열화와 대면적 균일 코팅이 상용화 단계에서 검증 대상이며, 내구성은 IEC 61215 같은 표준 시험 절차로 평가한다.

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