(QDs에서 약 155% 증가). 또한 이 방법의 적용 가능성이 다양한 접합 폴리머(conjugated polymers)에서 입증된다. 제벡 계수(Seebeck coefficient)의 향상은 이온 유도에 의한 폴리머 일함수(work function)의 국소적 변동에 기인하며, 이는 전하 수송을 위한 내부 에너지 장벽을 형성하고 에너지 필터링 효과를 유발한다.

페로브스카이트 태양전지(PSC)는 26% 이상의 전력변환효율(PCE)을 달성하지만, 불활성 분위기 공정과 독성 안티솔벤트에 여전히 의존하고 있어 스케일업이 저해된다. 본 연구에서는 고리 크기(ring-size)를 조절할 수 있는 N-헤테로고리화 암모늄 이온성 액체(IL)로 변형한 에틸 아세테이트 안티솔벤트를 사용하여, 대기 조건(RH <50%)에서 PSC를 제조하는 방법을 보고한다. 사용된 IL은 1-(2-ethoxyethyl)-1-methylpyrrolidinium (PYR + )과 1-(2-ethoxyethyl)-1-methylpiperidinium (PIP + )이다. 비교 분석 결과, 고리 크기가 더 작은 PYR + 양이온은 초박막 계면 저차원 페로브스카이트 층을 형성할 뿐 아니라 (100) α-상 배향을 향상시키고 트랩 상태를 억제한다. 또한 유익한 면내 압축 격자 변형을 유도하여, 종합적으로 우수한 결정성을 갖는 고품질 박막을 형성한다. 1-sun 조명과 전기적 바이어스 하에서의 in situ GIWAXS는 IL 처리와 함께 α→δ 상 전이 및 PbI 2 형성이 방지됨을 보여주며, 이는 안정적인 광전류 출력과 직접적으로 연관된다. PYR + 를 포함하는 PSC는 최고 PCE 24.7%를 달성하고, 습열(85 °C/85% RH) 스트레스 1000 h 후에도 초기 효율의 90% 이상을 유지한다. 이러한 결과는 고리 크기 조절이 가능한 N-헤테로고리화 암모늄 이온성 액체가 대기 공정 기반의 고성능 및 내구성 PSC를 위한 스케일업 가능한 다기능 첨가제로서 기능함을 입증한다.

무연 주석 할라이드 페로브스카이트는 친환경적 특성과 이상적인 광학 특성으로 알려져 있으나, 제어되지 않는 결정화, Sn(II)의 빠른 산화, 에너지 준위 불일치와 같은 한계를 지닌다. 본 연구에서는 효율과 안정성을 향상시키기 위해 상부 및 하부 계면 층 모두에 기능성 유기 물질을 이용한 분자 도핑을 적용하였다. 분자 도핑은 전하전달 복합체를 형성함으로써 전하 수송 효율에 유의미한 영향을 미치며, 유리한 젖음성 특성을 통해 박막 형성을 개선한다. 이러한 향상은 주석 페로브스카이트에서 10% 이상의 전력변환효율을, 납-주석 혼합 페로브스카이트에서 21% 이상의 전력변환효율을 달성하게 하였고, 페로브스카이트 광전자소자를 발전시키기 위한 범용 전략을 제공함과 동시에 친환경적이며 고성능의 광전지 소자로서의 잠재력을 시사한다.

(QDs에서 약 155% 증가). 또한 이 방법의 적용 가능성이 다양한 접합 폴리머(conjugated polymers)에서 입증된다. 제벡 계수(Seebeck coefficient)의 향상은 이온 유도에 의한 폴리머 일함수(work function)의 국소적 변동에 기인하며, 이는 전하 수송을 위한 내부 에너지 장벽을 형성하고 에너지 필터링 효과를 유발한다.

페로브스카이트 태양전지(PSC)는 26% 이상의 전력변환효율(PCE)을 달성하지만, 불활성 분위기 공정과 독성 안티솔벤트에 여전히 의존하고 있어 스케일업이 저해된다. 본 연구에서는 고리 크기(ring-size)를 조절할 수 있는 N-헤테로고리화 암모늄 이온성 액체(IL)로 변형한 에틸 아세테이트 안티솔벤트를 사용하여, 대기 조건(RH <50%)에서 PSC를 제조하는 방법을 보고한다. 사용된 IL은 1-(2-ethoxyethyl)-1-methylpyrrolidinium (PYR + )과 1-(2-ethoxyethyl)-1-methylpiperidinium (PIP + )이다. 비교 분석 결과, 고리 크기가 더 작은 PYR + 양이온은 초박막 계면 저차원 페로브스카이트 층을 형성할 뿐 아니라 (100) α-상 배향을 향상시키고 트랩 상태를 억제한다. 또한 유익한 면내 압축 격자 변형을 유도하여, 종합적으로 우수한 결정성을 갖는 고품질 박막을 형성한다. 1-sun 조명과 전기적 바이어스 하에서의 in situ GIWAXS는 IL 처리와 함께 α→δ 상 전이 및 PbI 2 형성이 방지됨을 보여주며, 이는 안정적인 광전류 출력과 직접적으로 연관된다. PYR + 를 포함하는 PSC는 최고 PCE 24.7%를 달성하고, 습열(85 °C/85% RH) 스트레스 1000 h 후에도 초기 효율의 90% 이상을 유지한다. 이러한 결과는 고리 크기 조절이 가능한 N-헤테로고리화 암모늄 이온성 액체가 대기 공정 기반의 고성능 및 내구성 PSC를 위한 스케일업 가능한 다기능 첨가제로서 기능함을 입증한다.

무연 주석 할라이드 페로브스카이트는 친환경적 특성과 이상적인 광학 특성으로 알려져 있으나, 제어되지 않는 결정화, Sn(II)의 빠른 산화, 에너지 준위 불일치와 같은 한계를 지닌다. 본 연구에서는 효율과 안정성을 향상시키기 위해 상부 및 하부 계면 층 모두에 기능성 유기 물질을 이용한 분자 도핑을 적용하였다. 분자 도핑은 전하전달 복합체를 형성함으로써 전하 수송 효율에 유의미한 영향을 미치며, 유리한 젖음성 특성을 통해 박막 형성을 개선한다. 이러한 향상은 주석 페로브스카이트에서 10% 이상의 전력변환효율을, 납-주석 혼합 페로브스카이트에서 21% 이상의 전력변환효율을 달성하게 하였고, 페로브스카이트 광전자소자를 발전시키기 위한 범용 전략을 제공함과 동시에 친환경적이며 고성능의 광전지 소자로서의 잠재력을 시사한다.

CsPbI3 페로브스카이트 양자점(QD)에서 이온 이동을 활용하는 광증배(PM)형 유기 광검출기(OPD)가 제시된다. 이 장치는 PM을 유도하는 층으로 QD 단일층을 사용하고, 광활성층으로는 도너–억셉터 벌크 이종접합(BHJ) 층을 사용한다. 장치에 빛을 조사하면 CsPbI3 QD 내의 음이온이 이동하여 QD와 전극 사이의 계면 근처에 축적되며, 이러한 과정은 전극에서 정공 주입을 유도하고, 3 V 인가 바이어스에서 외부 양자효율(EQE) >2000%를 갖는 PM 현상을 구현한다. CsPbI3 QD의 이온 이동이 QD/전극 계면의 일함수 이동을 유도할 수 있음을 확인하였고, 이온 이동의 동역학이 장치의 응답 속도를 결정함을 확인하였다. PM OPD는 3 V에서 −3 dB 주파수 125 kHz를 나타내며, 큰 EQE-대역폭 곱이 >10^6 Hz로 측정되어, 보고된 PM OPD 중 응답 속도가 가장 빠른 수준 중 하나이다. 계면 층의 이온 이동을 활용하는 PM 유도 전략은 고효율 PM OPD를 달성하기 위한 잠재적 접근법이다.

금속-할로겐화물 페로브스카이트 태양전지(PeSCs)는 전력 변환 효율에서 괄목할 만한 발전을 보였으나, 성공적인 산업화를 위해 요구되는 장기 작동 안정성은 아직 크게 뒤처져 있다. 페로브스카이트 물질의 열화(degradation)에 영향을 미치는 다양한 환경 요인이 있으며, 이는 가혹한 측정 프로토콜 내에서 연구되고 이해되어야 한다. 또한 소자 작동 중과 관련된 열화 메커니즘을 상호 연관시키고 파악해야 한다. 여기서는 조명, 대기 분위기, 열적 스트레스를 조합하여 사용하는 측정 프로토콜 동안 페로브스카이트가 열화되는 다양한 메커니즘을 요약하고 검토한다. 결정화 수정, 조성(compositions), 표면 공학(surface engineering) 전략에 기반하여 페로브스카이트 물질의 장기 안정성을 개선하기 위한 효과적인 전략을 제안한다. 우리는 이 글에서 검토하는 페로브스카이트 결정의 열화에 대한 이해와 이를 개선하기 위한 방법론을 적절히 활용한다면 PeSCs의 상용화에 도움이 될 수 있다고 믿는다.

페로브스카이트 양자점(PQD) 태양전지의 안정성과 성능은 표면 결함, 대기 조건에서의 상(phase) 전이, 그리고 무작위 적층과 장사슬 절연 리간드로 인한 비효율적 전하 수송 때문에 흔히 저하된다. 본 연구는 전하 수송과 나노결정의 포장(적층) 방향성을 동시에 향상시킴으로써 이러한 문제들을 함께 해결하기 위한 접합(공액) 폴리머 리간드 전략을 제시한다. 기존의 절연 리간드와 달리, 이 접합 폴리머는 π-π 적층 상호작용을 통해 PQD 표면과 강한 상호작용을 보이면서 동시에 선호되는 PQD 포장을 유도하며, 이는 이전에는 PQD 조립체에서 탐구되지 않은 메커니즘이다. 에틸렌 글리콜 측쇄로 기능화된 이 폴리머는 결함 밀도를 효과적으로 감소시키고 결정성을 향상시키며 점(dot) 간 결합을 강화하여 우수한 전하 수송 경로를 제공한다. 그 결과, 이 폴리머를 포함하는 소자는 12.7%인 순수(프리스틴) 소자에 비해 최대 전력 변환 효율이 15% 이상으로 유의하게 향상되었고, 단락전류밀도와 충전율에서도 뚜렷한 개선이 관찰되었다. 또한 이 소자들은 초기 효율의 85% 이상을 850 h 후에도 유지하는 등 탁월한 안정성을 보인다. 이러한 결과는 접합 폴리머 리간드를 패시베이션과 제어된 PQD 조립을 동시에 달성하는 이중 기능 전략으로 정립하여, 실사용 광전자 응용에 적합한 고성능 및 고안정성 PQD 태양전지를 위한 새로운 경로를 열어준다.

디시아나미드 음이온(DCA)은 트랩 형성을 억제하고 δ-상(δ-phase) 열화를 완화함으로써 페로브스카이트 박막을 안정화하여, 운용 중 향상된 상(phase) 무결성을 이끈다. 소자는 향상된 PCE, 내습성 및 장기 안정성을 나타낸다.