균일 2D/3D 이종접합 주석 할라이드 페로브스카이트 태양전지

주석 할라이드 페로브스카이트(THP)는 친환경 무연 페로브스카이트 태양전지의 유망한 후보로 부상했지만, 박막 품질 문제로 인해 납 기반 소자에 비해 광전 성능이 뒤처져 있습니다. 고품질 THP 박막 개발을 위해 2차원/3차원(2D/3D) 이종접합 구조를 구축하는 것은 결정화를 효과적으로 조절하고 결함 형성을 억제할 수 있습니다. 그러나 높은 응집 장벽으로 인해 2D 페로브스카이트 콜로이드가 안정적인 클러스터를 형성하기 어렵고, 3D THP에 비해 핵 생성 속도가 느려 원치 않는 상 분리가 발생하여 성능과 내구성을 저해했습니다. 본 연구에서는 2D THP 콜로이드의 전기 이중층 내 부피가 큰 유기 양이온을 작은 무기 세슘 양이온으로 부분적으로 대체하여 콜로이드 크기를 줄이고 응집 장벽을 낮추었습니다. 정전기적 반발력 감소는 전구체 용액 내 2D 및 3D THP 콜로이드의 응고를 촉진하여 핵 생성 속도를 동기화했습니다. 이를 통해 균일한 미세구조를 가진 2D/3D 이종접합 THP 박막을 성장시키고 트랩 상태를 현저히 줄였습니다. 결과적으로, 세슘이 도입된 THP 태양전지는 17.13%의 우수한 전력 변환 효율(공인 16.65%)을 달성했습니다. 또한, 밀봉되지 않은 상태에서 질소 분위기 하에 1,500시간 이상 연속적인 1-sun 조명 조건에서 안정적인 작동을 보였습니다. 이 연구는 혼합 차원 이종접합의 콜로이드 화학 및 결정화 공학에 대한 새로운 통찰력을 제공하며, 고성능 무연 페로브스카이트 태양광 기술의 발전에 기여할 것입니다.