| 초록 |
1. 개요 페로브스카이트(Perovskite)란 명칭은 초기에는 CaTiO3의 화학식을 가진 칼슘 티탄산염으로 구성된 광물의 이름에서 유래되었으나, 후에 CaTiO3와 동일한 결정구조를 가진 화합물을 일컫는 말로 확장되어 사용되고 있다[1, 2]. 페로브스카이트 태양전지는 2009년 미야사카 그룹에서 유무기 페로브스카이트 물질이 염료감응형 태양전지의 광흡수층으로 사용될 수 있음을 밝힌 이래로 관련 연구가 비약적으로 증가하였다[4](그림 1). 페로브스카이트 태양전지는 저온 용액 공정으로 인해 태양전지 생산의 저가화가 가능하며, 높은 광흡수성과 우수한 전하이동 능력에 의해 전력변환효율이 25% 이상으로 고효율을 보여 가장 기대되는 차세대 태양전지로 가능성을 인정받고 있다[5]. 유무기 페로브스카이트는 일반적으로 ABX3의 화학조성을 지니며, A와 B는 양이온이고, X는 산소나 Cl, Br, I 등의 할로겐 원자이다[1, 3]. 표 1은 페로브스카이트 주요 후보 물질을 나타낸다[4]. 이 중 CH3NH3PbI3는 페로브스카이트 태양전지 제작에 가장 널리 사용되는 물질이다. 그림 1. 연도별 페로브스카이트 태양전지 관련 논문 출판 수 및 인용 수 (검색 사이트: Web of Science; 검색어: ‘Perovskite solar cell’ or ‘Perovskite photovoltaic cell’) 페로브스카이트 태양전지의 구조는 일반적으로 박막의 단순 적층 구조이며, 투명전극 기준으로 전자이동 방향에 따라 정구조(normal structure) 및 역구조(inverted structure), 투명전극 상단 전하 수송층 모양 기준으로 다공성(mesoscopic) 및 평판형(planar)으로 구분된다[5](그림 2). 현재 페로브스카이트 태양전지의 세계 최고 효율은 한국화학연구원과 MIT가 공동연구한 25.2%이다[10](그림 3). 본 보고서에서는 대면적 페로브스카이트 태양전지 개발을 위한 핵심기술 및 주요 상용화 관련 이슈에 대해 다루고자 한다. 그림 2. 페로브스카이트 태양전지의 에너지밴드 다이어그램 및 구조 모식도 그림 3. 미국재생에너지연구소(NREL)에서 발표한 태양전지 최고 효율 차트 ** 원문은 파일 다운받기를 해주세요 :-) |
