[신기술 소개] 불소중합체를 이용한 효율과 안정성이 향상된 페롭스카이트 태양전지

630 … NICE, 제34권 제6호, 2016

신기술 소개

페롭스카이트 태양전지 (Perovskite solar cells, PSC)는 높은 광전환 효율을 나타내는 반면 자외선 과 습기에 의해 분해되기 때문에 장기 안정성이 떨 어진다. 즉 페롭스카이트 태양전지의 효율은 최대 22.1%에 도달했으나, 대기에 노출되면 광화학적, 열 적으로 스트레스가 가해져서 성능이 크게 떨어지

게 된다. 이를 극복하기 위해 PSC를 소수성 고분자 로 감싸서 수분의 침투를 막으려는 시도가 있었으나 빛과 열에 의한 안정성 문제는 해결하지 못했다. 이 를 극복하기 위해 이탈리아의 Politecnico di Torino 대학의 CHENERGY Group은 불소 감광성수지 (photopolymer)를 표면에 코팅하여 자외선을 흡수하

불소중합체를 이용한 효율과 안정성이 향상된 페롭스카이트 태양전지

(Improving efficiency and stability of perovskite solar cells with photocurable fluoropolymers)

Federico Bella et al. Science, 354(6309), 203-206 (2016) doi: 10.1126/science.aah4046

그림 1. LDS(Luminescent downshifting)-PSC(Perovskite solar cells) integrated system.

(A) Scheme of the UV-coating operating principle. (B) Normalized absorption and emission spectra of V570-doped UV coating compared with the IPCE response of the PSC devices under study. (C) Cross-sectional field-emission scanning electron microscopy image of the PSC device before coating deposition. (D) Digital photograph of a PSC bearing the UVcoating when exposed to UV light.

[Federico Bella et al. Science, 354(6309), 203(2016) doi: 10.1126/science.aah4046]

NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 34, No. 6, 2016 … 631

신기술 소개

여 가시광선으로 방출하는(Luminescent downshifting, LDS) 특성과 세척 편이성을 부여함과 아울러 습기에 대해 강한 소수성을 나타내는 차단막을 형성시켰다.

LDS 코팅 물질은 자외선 경화 Chloro-trifluoro- ethylene vinyl ether fluoropolymer 바인더와 Dimethacrylic perfluoropolyether 올리고머를 조합하 여 제조하였다. 자외선을 흡수하여 가시광선으로 재 방출하는 감광수지(V570)가 코팅된 페롭스카이트 태 양전지의 효율은 약 19%에 도달 되었으며, 6개월 이

상의 가속노화시험 후에도 최대 성능이 유지되었다.

페롭스카이트 태양전지의 효율과 안정성은 격자를 형성하기 위한 양이온의 크기에 의해서도 결정되어 졌다. 루비듐(Rb) 양이온은 단독으로 페롭스카이트 를 형성하기에는 너무 작기 때문에 세슘(Cs) 및 유기 양이온과 함께 격자를 형성한다. 이 물질에 기반하 여 제작된 PSC에 고분자를 코팅하여 주변 환경으로 부터 보호해 주면 20%가 넘는 효율을 500시간 이상 나타내었다.