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미국 연구팀, 효율 16.19% 2D/3D 주석 페로브스카이트 전지 공기 안정성 기록 주장

미국 톨레도대(UToledo) 연구팀이 납(Pb)을 쓰지 않는 주석(Sn) 기반 2D/3D 페로브스카이트 태양전지를 제작해 지금까지 보고된 것 중 가장 공기 안정성이 높다고 밝혔다. 연구팀은 페네틸암모늄(PEA)과 그 할로겐 유도체를 스페이서로 비교한 결과 4-클로로페네틸암모늄 요오드화물(4ClPEAI)이 가장 효과적이었다고 보고했다. 소자는 ITO 기판, PEDOT:PSS 정공수송층, 2D/3D 페로브스카이트 흡수층, ICBA 전자수송층, BCP 버퍼층, 은(Ag) 전극으로 구성됐으며, 스페이서 염을 5 mol% 첨가했다. 4ClPEAI 소자의 광전변환효율은 16.19%였고, 14개 소자 평균 효율은 대조군 10.34%에서 15.88%로 상승했으며 밴드갭은 약 1.44 eV를 유지했다. 건조 공기 중에서 1,600시간 이상 초기 효율의 95%를 유지했고, 55℃ 대기 중 연속 1-sun 조사 조건에서는 1,000시간 후 80%를 유지했다. 연구 결과는 'A chlorinated organic cation enables stable 2D/3D tin iodide perovskite photovoltaics' 제목으로 Nature Materials에 게재됐다.

9월 25일

태양광·풍력이뉴스투데이

성균관대 박남규 교수팀, 도핑 없이 페로브스카이트 태양전지 효율 27.19% 달성

성균관대 화학공학부 박남규 종신석좌교수 연구팀이 장야란 박사, 이상욱 교수 연구팀과 공동으로 화학 도핑 없이 결정 연결구조를 조절해 전자와 정공의 이동을 선택적으로 제어하는 계면 설계 원리를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 분자 끝 원자만 다른 두 유기 양이온 분자인 황(S) 기반 'MTIm'과 질소(N) 기반 'MAIm'을 설계했으며, 황 분자는 이중 사슬 구조로 정공 이동을, 질소 분자는 단일 사슬 구조로 전자 이동을 유도했다. 이 기술을 태양전지 양쪽 계면에 적용한 결과 공인 광전변환효율 27.19%를 기록했고, 655㎠ 모듈에서는 22.26%의 효율을 보였다. 2000시간 연속 광조사 조건에서 초기 성능의 97.8%를 유지했다. 연구는 한국연구재단 리더연구자지원사업 지원으로 수행됐으며 결과는 'Nature Materials'에 게재됐다.

9월 3일