ETL 두께 및 표면/첨가제 제어 기반 페로브스카이트 태양전지 성능 최적화 연구

Performance optimization of perovskite solar cells via ETL thickness and surface/interface control

연구 내용

SnO2 및 ZrO2 전자전달층을 저온 소결로 형성하고 urea 같은 첨가제 및 표면 거칠기 조건을 제어해 광전 성능과 미세구조를 최적화하는 연구

페로브스카이트 태양전지에서 ETL을 저온 소결 공정으로 구현하기 위해 SnO2 ink와 ZrO2 전자전달층을 설계하고, 소결 온도와 ETL 두께를 변수로 두어 계면 형성과 결정 성장 거동을 분석합니다. 3D profiler, optical microscope, scanning electron microscopy로 표면 거칠기와 박막 미세구조를 확인하고, solar simulator 및 transmittance 분석으로 광전 변환 특성을 평가합니다. 또한 urea 첨가를 통해 grain boundary 저항과 결정립 성장 조건을 조절하는 접근을 적용하며, 열처리 기반 열화 개선 방법을 연계해 성능 유지 방안까지 검토하는 점이 차별성입니다.

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연구 흐름

초기에는 SnO2 ink를 저온 소결로 활성화하기 위해 TGA-DTA로 공정 적정 조건을 확인하고, ITO/SnO2/perovskite 적층에서 소결 온도에 따른 표면 거칠기와 결정립 크기 변화를 연결해 성능 변화를 해석했습니다. 이후에는 ZrO2 ETL 두께를 체계적으로 변화시키고 urea 첨가를 함께 적용하여 빛 투과 특성과 grain boundary 관련 저항 변화가 광전 성능에 미치는 영향을 분석했습니다. 최근에는 계면 거칠기와 결정 성장 조건을 함께 제어하는 관점에서, 열처리로 열화 여부를 판정하고 적정 온도·시간 범위에서 성능 저하를 완화하는 공정 방향으로 연구를 확장하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

저온 소결 ETL 기반 PSC 모듈
표면 거칠기 제어를 통한 결정 성장 공정
계면 열화 저감 열처리 프로토콜
ETL 두께 최적화 태양전지 설계
첨가제 기반 grain boundary 저항 감소
대면적 인쇄 공정 적용
ITO/SnO2 저온 공정 플랫폼
ZrO2 전자수송층 소재 조성 최적화
광전 효율 안정성 향상 전략
저비용 PV 패키징용 적층 구조 설계