초록
PSC는 현재 공인 PCE가 17.9%로 높지만 상전이, 쌍극자 능률 및 자기 분극화 영역의 발생 등 기초 연구사항이 많다. 하지만 수년 내 실리콘 태양전지 대체까지 기대되어 기초 연구와 병행하여 상용화를 준비할 단계이다. 상용화에는 안정성, 고성능, 원가 절감(생산성 향상 포함)이 중요하다. 안정성 조사 결과 수분에는 CH3NH3(=MA)Pb(I1-xBrx)3의 혼합할라이드에서 x가 20%일 때 최적 안정성을 보인다. 더욱 고 습도에는 고성능 캡슐이 필요하다. 자외선 노출에서 알루미나 골격층의 PSC는 안정성 있으나 메조다공성 TiO2 골격층은 UV 필터 있는 캡슐을 사용해도 열화 한다. 캡슐 향상이 필요하지만, TiO2 표면 차단 기술이 보고되었다. 85℃/85% damp/heat 안정성엔 정공수송층에 내후성 고분자(PMMA 등) 기질 내 유기반도체/탄소나노튜브의 복합체 사용 보고가 있다. Pb 독성 대책은 어렵지만 Sn으로 대체 연구가 있고, Pb는 유럽의 RoHS 면제 대상인 Cd보다 10배 유리한 면제 조건에 있다. 평면 셀에서 전류-전압 측정 시의 히스테리시스 현상 예방에는 결정크기 증대가 유리하고 200 nm 두께의 TiO2 골격층 사용이 유익했다. 원가절감엔 여러 저온가공 기술이 보고되었다. 품질의 균일성에는 결정 크기 증대가 유리하여 양산에 크게 도움을 줄 것이다. 성능 향상에 필요한 탠덤 셀 띠 간격 등에 관한 기술이 이미 확보되었다. 20년 이상 수명에는 글라스 시트 모서리에 유기재료가 아닌 글라스 프릿 밀봉 기술이 소개되었다. 소자를 만들어 어레이로 조립해야 안전성 평가가 가능하므로 미래창조과학부의 중점지원 대상을 소재보다 넓은 소자/시스템으로 확대해야 될 것이다.
Abstract
A marvellous solar cell technology system based on organometal halide perovskites has recently shown an unprecedented progress in power conversion efficiency (PCE); the certified one of 17.9% and unconfirmed of 19.3%, as well as the estimated electricity with a generating cost lower than the half of conventional methods based on fossil fuels. In this report the present status of stability with regards to moisture, ambient temperature, ultraviolet and lead toxicity as well as the key technological developments for the early commercialization are covered. Comprehensive understanding of material science for perovskitesis required, together with complete encapsulation technologies beyond those for OLEDs, in order to ensure a20-year-longer-than lifetime of PSCs (perovskite solar cells) and the stability according to the IEC 61646damp heat test standard, which will result in the replacement of silicon solar cells with PSCs.
