Enhanced bending stability of flexible perovskite solar cells on stainless steel substrates via C60 buffer layer integration
H. J. Lee, Kyunghwan Kim, Solhee Lee, Dowon Pyun, Ji-Seong Hwang, Jiyeon Nam, Sujin Cho, Seok-Hyun Jeong, Donghwan Kim, Yoonmook Kang, Dong Ha Kim, Hae‐Seok Lee
EES solar.
C60-버퍼링된 SS 기반 PSC는 휨 조건에서도 효율과 안정성을 유지하여, 유연한 BIPV 및 VIPV 응용을 가능하게 한다.
Lithography‐free fabrication of a local contact interlayer for Si‐based tandem solar cells
Youngseok Lee, Chan Ul Kim, Yeeun Woo, W.Y. Kim, Jeung‐hyun Jeong, Donghwan Kim, Doh‐Kwon Lee, Kyoung Jin Choi, Inho Kim
IF 7.6 (2024)
Progress in Photovoltaics Research and Applications
현재 Si 태양전지 시장 점유율은 PERC 태양전지가 지배적이다. PERC 태양전지의 효율은 지속적으로 증가해 왔으나, 머지않아 실용 효율 한계에 도달할 것으로 예상된다. 박막/ PERC Si 적층(탠덤) 태양전지 기술은 단일 소자의 효율 한계를 극복할 수 있는 해결책 중 하나가 될 수 있다. 본 연구에서는 PERC 및 Al BSF 셀 아키텍처의 확산 접합(diffused junction) Si 태양전지를 위한 새로운 계면층(interlayer) 제조 기술을 개발하였다. 우리는 레이저 접촉 개구(laser contact opening, LCO)와 레이저 유도 순방향 전사(laser-induced forward transfer, LIFT) 공정을 결합하여, Si 바닥 셀의 높은 패시베이션 성능을 유지하면서도 접촉 저항이 낮은 국소 접촉 개구를 제작하였다. Si 태양전지의 유전체 패시베이션 이미터(dielectric-passivated emitter)는 LCO 공정으로 국소적으로 제거(어블레이션)하였고, 이어서 LIFT 공정으로 Ti 나노입자를 개방된 이미터 영역으로 선택적으로 전사한 뒤 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxide) 증착을 수행하였다. 레이저 공정 파라미터는 저손실 계면층을 제작하기 위해 신중하게 최적화하였다. 개발된 계면층 제조 기술을 Al BSF 및 PERC 셀의 Si 바닥 셀에 적용하였다. 마지막으로, 본 연구에서 개발한 계면층을 사용하여 페로브스카이트/ PERC Si 적층 태양전지를 성공적으로 시연하였다. 개발된 계면층 제조 기술은 포토리소그래피 단계와 버퍼 금속을 위한 진공 증착 공정을 포함하지 않으므로, 박막/확산 접합 Si 적층 태양전지의 대량 생산에 더 적합할 수 있을 것으로 기대한다.
Unraveling the effect of working pressure on the morphological, structural, optical, and compositional properties of PbI2 thin films deposited by RF magnetron sputtering
Wonkyu Lee, Sang‐Won Lee, Soohyun Bae, Jae‐Keun Hwang, Young‐Min Kim, Seok-Hyun Jeong, Ji-Seong Hwang, Solhee Lee, Donghwan Kim, Yoonmook Kang, Hae‐Seok Lee
Maximizing efficiency: Numerical modeling and optimization of 2-terminal perovskite/silicon tandem devices with different bottom cell structures
Hoyoung Song, Sang‐Won Lee, Yoonmook Kang, Donghwan Kim, Haeseok Lee
IF 6.6 (2024)
Solar Energy
2단자 페로브스카이트/실리콘(Si) 탠덤 태양전지는 효율 측면에서 상당한 진전을 이루었으며, 차세대 광전지 소자에 적합한 후보로 간주된다. 그러나 Si 하부 셀 최적화에 대한 연구는 제한적이며, 최적화는 고효율로 보고된 특정 구조 내에서만 수행되어 왔다. 보다 일반적이고 높은 효율의 가능성을 제시하기 위해서는, 페로브스카이트와 계면(인터레이어)뿐 아니라 각 하부 Si 태양전지 구조에 대해서도 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 2단자 탠덤 구조에서 광학적 및 전기적 특성의 영향을 분석하고 최적화하기 위한 수치 모델링 접근법을 제안하였다. 먼저, 최근 보고된 고효율 2단자 페로브스카이트/Si 탠덤 시스템을 고려하여 광학 시뮬레이션을 통해 광학적 손실을 최소화하기 위한 각 층의 특성을 논의하였다. 이러한 특성들을 이용해 상부 페로브스카이트 및 재결합 층을 고정한 후, 동종접합(homojunction, PERC 및 TOPCon 구조)과 이종접합(heterojunction, HIT 구조)으로 구분되는 각 하부 Si 구조를 전기적으로 시뮬레이션하였다. 벌크 특성(벌크 수명 및 비저항)에 기반하여 Si 하부 셀의 특성을 규명하였다. 그 결과, 각 하부 셀 구조에 대한 탠덤 소자로서 30% 이상의 최대 가능한 효율을 달성할 수 있는 개선 방법 및 구조를 제안하였다.
Perovskite materials for hydrogen evolution: Processes, challenges and future perspectives
Abdalrhman G. Al‐Gamal, Fatma Yehia, Mohamed R. Elmasry, Muhammad A. Abo El-Khair, Huda S. Kandeel, Ahmed Mourtada Elseman, Donghwan Kim, Khalid I. Kabel
Bulk Heterojunction Solar Cell using Ru Dye Attached PCBM
Il-Su Park, Jae‐Keun Hwang, Yongseok Jun, Donghwan Kim
IF 3 (2024)
Journal of Electrochemical Science and Technology
Ru 염료(Z-907)는 염료감응형 태양전지(DSSCs)에서 핵심적인 감광성(photosensitizing) 물질이다. 벌크 이종접합 태양전지에서 Ru 염료의 감광성 특성을 더 효과적으로 활용하기 위해, Ru 염료와 화학적으로 결합된 phenyl-C61- 부티르산 메틸 에스터(PCBM) 나노입자를 합성하는 방법이 개발되었다. PCBM에는 메톡시(−OCH3) 기가 포함되어 있는 반면, Ru 염료는 분자 구조 내에 카복실기(−COOH)를 포함한다. 이러한 상보적인 기능기를 활용함으로써 무수물(anhydride) 기능기를 통해 Ru 염료와 PCBM 사이에 성공적으로 결합을 형성하였다. PCBM을 Ru 염료에 결합시키면 에너지 준위가 변화하여, Ru 염료 단독의 LUMO(3.0 eV) 및 HOMO(5.2 eV) 수준에 비해 더 낮은 LUMO(3.8 eV)와 HOMO(6.1 eV) 수준을 나타낸다. 이러한 구성은 Ru 염료에서 PCBM으로의 효율적인 전자 전달을 촉진함과 동시에, Ru 염료에서 도전성 고분자로의 정공(hole) 전달을 촉진할 가능성이 있다. 그 결과, 이 Ru 염료-PCBM 구성을 포함하는 벌크 이종접합 태양전지는 개방전압(open circuit voltage, Voc) 0.62 V, 단락전류(short circuit current, Jsc) 0.63 mA cm−2, 충진율(fill factor, FF) 65.6%, 광전변환 효율(η) 0.25%로서 우수한 성능을 보인다.
Comparative Study on Energy Yield of Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) and Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) Solar Cells and Analysis of Optimal Installation Method for Vertical Photovoltaics
Hongjun Jang, Solhee Lee, Haejung Lee, Dongjin Choi, Hoyoung Song, Junyoung Jeong, Ji Woo Sohn, Donghwan Kim, Hae‐Seok Lee, Youngho Choe, Sung‐Ho Hwang, Yoonmook Kang
IF 2.5 (2024)
Process Integration and Optimization for Sustainability
광전지(PV) 설치는 전통적으로 정오 시간대의 에너지 생산을 극대화하는 남향 배치를 기반으로 해왔으나, 오전과 오후에는 에너지 생성이 낮다. 이러한 불일치를 해결하기 위한 유망한 대안으로 수직형 광전지(VPV) 시스템이 등장하였다. 수직형 광전지 시스템은 오전에는 동쪽을, 오후에는 서쪽을 향함으로써 에너지 생성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 양면형 수직형 광전지의 최적 설치 방향이 동쪽인지 서쪽인지를 규명하기 위해, 수직형 광전지 시스템에서 n-터널 산화물 패시베이티드 컨택(n-TOPCon)과 p-패시베이티드 이미터 및 백 컨택(p-PERC) 셀의 성능을 비교하였다. 그 결과 n-TOPCon 셀이 p-PERC 셀보다 약 8%의 차이로 더 높은 에너지 수율을 보였으며, 이는 n-TOPCon의 우수한 양면성과 더 낮은 전력의 온도 계수에 기인한 것으로 나타났다. 또한 에너지 수율은 전면이 동쪽을 향한 경우 n-TOPCon 모듈에서 더 높았고, PERC 모듈은 전면이 서쪽을 향할 때 더 우수한 성능을 보였다. 이는 수직형 광전지 시스템에서 에너지 생산에 영향을 미치는 요인과 설치 구성의 최적화에 대한 지식에 기여한다.