페 로브 스카이 트 소재 대체 소재 발굴로 효율성 증대
디스플레이 (PeLED) 등 차세대 광전 소자 개발에 도움 기대
네이처 매거진 논문 게재 … 미국 공인 뉴 포트로부터 전력 변환 효율 25.21 ± 0.8 % 인증
현지 연구팀과 스위스 연구팀이 공동으로 태양 광을 전기로 변환하는 효율이 25.6 % 인 페 로브 스카이 트 태양 전지를 개발했다.
지금까지 공식 논문 보도의 효율성에있어 세계 최고 기록입니다.
울산 과학 기술원 (UNIST) 김진영 교수 팀, 한국 에너지 연구원 김동석 박사 팀, 로잔 연방 공업 연구소 (EPFL) 연구원들의 공동 연구 결과 , 4 월 5 일 국제 과학 저널 Nature에 게재되었습니다. UNIST는 6 일 ‘α-FAPbI3 페 로브 스카이 트 솔 러셀을위한 의사-할라이드 음이온 공학’을 발표했다고 6 일 밝혔다.
실리콘 태양 전지보다 제조가 간단하고 저렴한 ‘페 로브 스카이 트 태양 전지’의 효율은 광활성 층의 재질에 따라 결정되며, 광활성 층 인 페 로브 스카이 트는 ABX3 (A : 1 양이온, B : 금속 양이온) , X : 할로겐 음이온)은 화학식을 갖는 인공적으로 합성 된 물질이다.
실리콘 태양 전지의 경우 얇은 실리콘 판 인 실리콘 웨이퍼를 광활성 층으로 사용한다. 페 로브 스카이 트 태양 전지는 태양 광 발전 비용을 낮출 것으로 예상되지만,이 소재를 사용하여 태양 전지 효율을 높이기 위해 소재의 효율과 안전성이 활발히 연구되고있어 상용 실리콘 태양 전지에 비해 여전히 낮고 내구성도 나쁘다 . 되어 있습니다.
동료들은 페 로브 스카이 트 재료의 구성 조합을 새로운 접근 방식으로 변경하여 효율성을 개선했습니다. 페 로브 스카이 트를 구성하는 일부 음이온을 포름 산염 (HCOO-)이라는 물질로 대체하여 배터리 효율과 내구성이 개선 된 것으로 나타났습니다.
포름 산염은 금속 양이온과 상호 작용하고 결합력을 강화하기 때문에 페 로브 스카이 트 소재 내부의 규칙적인 3 차원 구조가 견고하게 성장하도록 도와줍니다. 결정 성이 우수한 소재를 사용하면 배터리 효율도 높고 실제 포름 산염이없는 페 로브 스카이 트 배터리에 비해 효율이 10 % 이상 향상됩니다.
연구팀이 개발 한 광활성 층을 이용한 태양 전지의 구조는 메조 스코픽 구조를 사용하였으며,이 전지의 전력 변환 효율 (100으로 볼 때 셀에 조사 된 태양 에너지를 100으로 변환하는 효율)은 효율이다. 현재 논문에 게재되었습니다. 25.6 %로 가장 높은 효율을 기록했다. 연구팀은 25.21 ± 0.8 %의 전력 변환 효율이 미국 공인 인증 기관인 Newport에서도 인증했다고 설명했다.
UNIST 에너지 화학 공학과 김진영 교수는 “음이온 대신에 요오드 (I-) 또는 브롬 (Br-) 이온 만 사용할 수 있다는 고정 관념을 깨뜨렸다”고 말했다. 말했다.
2013 년부터 김진영 교수 연구팀과 공동 연구를 수행해 본 연구를위한 배터리 생산을 담당했던 한국 에너지 연구원 김동석 박사는 “우리는 25.2 %의 높은 공인 기록을 확보했다. , 같은 품질의 배터리를 만들 수있어 상용화에 유리할 것이라고 기대했습니다.
UNIST 정재기 박사 (제 1 저자, 현 로잔 공과 대학교)는“포름 산염이 음이온 부위에서 주변 요소와 상호 작용할 수 있다는 사실을 세계 최초로 발견 한 것은 학문적 의미가 크다. 페 로브 스카이 트 결정.” “이 연구는 페 로브 스카이 트 재료 연구의 새로운 방향을 제시합니다.”
연구팀이 개발 한이 물질은 벌크 구조 형성을 도와 페 로브 스카이 트 발광 다이오드, 감지기 (센서) 및 열전 장치를 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 플렉시블 필름을 코팅 할 때 사용되는 솔루션 공정입니다. 제작되면 구부러지고 구부러지는 웨어러블 기기에 적용 할 수 있습니다. 실리콘과 같은 기존 무기 전자 소자에 비해 공정이 간단하고 제조원가가 저렴하다.
향후 차세대 태양 전지 소재로 활용되어 다양한 페 로브 스카이 트 조성에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
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