스퍼터링 기반 계면 박막 공정으로 페로브스카이트·유기 태양전지 광전 성능을 제어하는 연구

Interface thin-film processing by sputtering for high-performance perovskite and organic solar cells

연구 내용

스퍼터링으로 형성한 NiOx 홀전달층과 TiO2 전자전달층의 계면을 두께·불소 도핑·반사저감 관점에서 최적화하여 페로브스카이트 및 유기 태양전지 효율과 안정성을 개선하는 연구

본 연구는 광전 변환 소자에서 박막 보조층의 두께와 화학적 상태가 전하 추출과 광 손실에 미치는 영향을 제어하는 데 중점을 둡니다. 스퍼터링으로 제조한 NiOx를 인버티드 p–i–n 페로브스카이트 태양전지의 홀전달층으로 적용하고, 두께 변화에 따른 전하 농도·표면 특성의 균형을 바탕으로 성능을 최적화합니다. 또한 경사 플루오린 스퍼터링으로 TiO2 전자전달층에 F 코팅 및 F 도핑 효과를 동시에 도입해 반사저감과 전기적 수송을 함께 개선합니다. 더 나아가 불규칙 나노구조를 활용해 굴절률 기반 광 포획을 확장함으로써 플렉서블 유기 태양전지의 광수확을 강화합니다.

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연구 흐름

첫 단계에서는 스퍼터링된 NiOx 홀전달층을 인버티드 페로브스카이트 구조에 적용하고, 박막 두께 조건이 전하 추출과 소자 성능에 미치는 상관을 중심으로 최적 공정을 구축했습니다. 이후에는 계면에 F 코팅과 도핑을 동시에 반영하는 경사 플루오린 스퍼터링 공정을 제안하여, 광 반사 손실 저감과 전기적 특성 향상을 한 공정 흐름에서 달성하는 방향으로 확장했습니다. 최종적으로는 무기 계면 제어를 유기 광수확 구조 설계로 확장하여, 불규칙 나노구조 기반 wide-angle light trapping으로 플렉서블 유기 태양전지 성능을 개선하는 연구를 수행했습니다.

활용 가능성

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

인버티드 페로브스카이트 태양전지 모듈
NiOx 기반 홀전달층 박막 공정
스퍼터링 두께 최적화 공정 라이브러리
TiO2 ETL 불소 도핑 설계
경사 스퍼터링 반사저감 코팅
계면 수송 특성 향상 전략
무봉지 안정성 향상 소재 조합
플렉서블 태양전지 제조 공정
유기 태양전지 광 포획 구조
대면적 박막 광전 소자 공정화