다중 접합(탠덤) 태양전지는 단일 접합 소자의 Shockley–Queisser 한계를 넘어서는 경로를 제공한다. 그중에서도 전부 페로브스카이트(all-perovskite) 탠덤은 저비용과 손쉬운 제조 공정으로 인해 특히 매력적이다. 그러나 페로브스카이트 흡수층과 전하 수송층 사이 계면에서의 비방사 재결합은 이들을 이론적 잠재력에서 실험적 실현으로 옮기는 데 계속해서 장애 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 용액 공정으로 형성된 박막에 내재된 수직 방향의 불균일성을 해결하기 위해, 페로브스카이트 광활성 층의 이중 계면 엔지니어링을 위한 분자 설계 전략을 개발하였다. 표면 개질의 효능은 이중암모늄(diammonium) 양이온의 알킬 사슬 길이를 각 서브셀의 국소 격자 치수에 맞추는 데 달려 있음을 입증한다. 상부 및 하부 계면에 모두 맞춤형 알킬 이중암모늄 염을 적용함으로써 비방사 손실을 현저히 감소시키고, 계면 에너지 장벽을 낮추며, 공공(vacancy) 형성을 억제하였다. 그 결과, 고밴드갭 서브셀의 단일 접합 전지 전력변환효율(PCE)은 16.7%에서 20.5%로, 저밴드갭 서브셀은 18.9%에서 22.4%로 향상되었다. 단일체(monolithic) 탠덤 구조로의 통합에서는 PCE 27.5%를 달성하였으며, AM 1.5G, 100 mW cm −2 조건에서 최대전력점 추종(MPP) 운전 시 상온·대기 공기 환경에서 500 h 이상 동안 초기 성능의 90%를 유지하였다. 본 연구는 페로브스카이트 탠덤에서의 계면 패시베이션을 구조 기반으로 명확히 제시하는 패러다임을 확립하여, 높은 효율과 우수한 작동 내구성을 동시에 가능하게 한다. image

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