출처:perovskite-info.com
중국 충칭대, 중국과학원(CAS), JA솔라홀딩스, 한국 울산과학기술원(UNIST), 독일 CTF솔라 등 연구진이 바이너리 기반 페로브스카이트 태양전지를 설계했다. 일반적으로 사용되는 흡습성 도펀트에 의존하는 HTL보다 우수한 성능을 제공하는 것으로 알려진 혼합 정공 수송층(HTL).
닙 페로브스카이트 태양전지의 평면구조 개략도
이미지: 중국 과학 아카데미, DeCarbon, Creative Commons License CC BY 4.0
연구팀은 향상된 내습성을 나타내는 바이너리 혼합 HTL을 형성하기 위해 두 가지 인기 있는 정공 수송 재료를 혼합했습니다. 그 결과 혼합 HTL이 장착된 PSC는 최대 24.3%의 챔피언 전력 변환 효율(PCE)과 뛰어난 작동 안정성을 달성했습니다. 캡슐화되지 않은 전지는 어두운 주변 조건(30% RH)에서 1200시간 동안 보관한 후 90%의 초기 효율을 유지할 수 있습니다. 이러한 결과는 이러한 혼합 HTL이 우수한 효율성 및 장치 안정성뿐만 아니라 저비용으로 미래의 광전지 응용 요구를 충족시키는 유망한 전략이 될 수 있음을 시사합니다.
과학자들은 고분자 Regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT)와 Spiro-OMeTAD를 혼합 바이너리 구성으로 HTL을 제작했습니다. P3HT. "P3HT는 더 높은 수준의 분자 질서를 나타낼 뿐만 아니라 우선적인 'face-on' 배향을 보여줍니다. "라고 그들은 설명했다.
연구팀은 인듐 주석 산화물(ITO) 기판, 주석(IV) 산화물(SnO2) 전자 수송층(ETL), 페로브스카이트 층, 제안된 HTL, 몰리브덴 산화물(MoOx) 버퍼층 및 금(Au) 금속 접점.
연구원들은 표준 조명 조건에서 450W Xenon 램프와 Keithley 2400 소스 미터가 장착된 태양광 시뮬레이터를 통해 0.08cm2의 활성 영역으로 이 디자인으로 개발된 여러 태양 전지의 성능을 테스트했습니다. 챔피언 장치는 24.30%의 전력 변환 효율과 24.22%의 인증 효율을 달성했습니다. 또한 1.18V의 개방 회로 전압, 24.94mA cm-2의 단락 전류 밀도 및 82.51%의 필 팩터를 달성했습니다. 셀은 또한 어두운 주변 환경에서 1,200시간 동안 보관한 후에도 초기 효율의 90%를 유지할 수 있었습니다.
연구팀은 "소수성 고분자 P3HT를 Spiro-OMeTAD 필름에 통합하여 페로브스카이트 태양 전지의 효율성과 안정성을 개선함으로써 기존의 Spiro-OMeTAD HTL의 성공적인 변형이 입증되었습니다."라고 결론지었습니다. "저희는 이 전략이 저렴하고 효율적이며 안정적인 페로브스카이트 태양 전지 개발의 길을 열 것이라고 믿습니다."
