Advanced fabrication process for perovskite solar cells: Ambient air, vacuum evaporation and automated process
발표자
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초록
내용
와이드밴드갭 페로브스카이트 상부셀의 개발은 페로브스카이트/실리콘 탠덤 응용에 매우 중요하다. 한국화학연구원 페로브스카이트 태양전지 팀에서는 이를 위해 다양한 공정을 활용하여 연구를 진행했으며, 본 발표에서 간략한 결과를 공유하고자 한다. 먼저, 대기 중에서 제작된 페로브스카이트 태양전지에서 습도의 영향을 연구하였다. 우리는 습도 의존성을 줄이면서도 성능을 향상시키기 위한 간단하고 효과적인 접근법을 제안하였다. 이는 유기 할라이드를 사용하여 대기 중에서 처리된 페로브스카이트 필름의 표면을 처리하는 것이다. 이를 통해 대기 중 제작된 와이드밴드갭 소면적 셀의 효율을 21%, 17 cm × 17 cm 기판에 블레이드 코팅으로 제작된 단위 셀의 효율을 19% 이상 달성하였다. 이러한 결과는 페로브스카이트의 표면 처리가 대기 중 제작된 PSCs의 낮은 재현성을 해결하는 중요한 요소임을 시사한다. 둘째로, 진공 증착을 이용한 와이드밴드갭 페로브스카이트에 대한 연구 결과를 발표한다. CdTe와 CIGS와 같은 다른 상업용 박막 PV 기술의 제조에서는 증기 상 증착 공정이 지배적이지만, 페로브스카이트 기반 PV에 관한 논문은 상대적으로 드물다. 이는 상당한 실험적 및 기술적 어려움에 기인할 수 있다. 따라서 진공 공정의 정확성과 제어 가능성을 향상시키는 방법과 이 공정을 이용한 와이드밴드갭 페로브스카이트 태양전지의 최신 결과를 논의할 것이다. 마지막으로, 우리는 협동 로봇 기반의 자동화 시스템을 사용하여 와이드밴드갭 페로브스카이트 태양전지에 관한 연구를 발표하고자 한다. 우리는 재료 합성, 용액 준비 및 기기 적층을 위한 스핀 코팅을 반복적으로 수행할 수 있는 자동화 시스템을 구현하였다. 현재 인간이 만든 것과 유사한 수준의 페로브스카이트 태양전지를 달성하였다. 이를 통해 기계 학습을 통합하여 재료 합성, 기기 제작, 측정, 분석 및 후속 실험 설계를 수행할 수 있는 AI 기반 무인 자율 실험실을 구축하는 것이 목표이다.