페로브스카이트 태양전지 열 안정성 향상

페로브스카이트 태양전지(PSC)의 상용화를 위해서는 고온 및 온도 변화에 대한 저항성 개선이 필수적입니다. 기존 정립형 PSC에 사용되는 정공 선택성 자가 조립 단분자막(SAM)은 성능 향상에 기여했지만, 탈착 및 약한 계면 접촉으로 인해 온도 안정성을 저해할 수 있었습니다. 본 연구에서는 포스폰산 SAM과 트라이페닐아민 상층을 공유 결합으로 연결하여 자가 조립 이중층을 개발했습니다. 프리델-크래프츠 알킬화 반응을 통해 형성된 이 고분자 네트워크는 100°C에서 200시간 동안 열 분해에 저항했습니다. 또한, 페이스-온(face-on) 배향된 상층은 페로브스카이트와의 접착력을 SAM-페로브스카이트 계면 대비 1.7배 향상시켰습니다. 개발된 역구조 PSC는 26% 이상의 전력 변환 효율을 달성했습니다. 최고 성능 소자는 2,000시간의 고온 다습 환경(85°C, 상대 습도 85%) 노출 후 4% 미만, -40°C에서 85°C 사이의 1,200회 이상 열 사이클 후 3% 미만의 효율 손실을 보였습니다. 이는 국제전기기술위원회(IEC) 61215:2021 표준의 온도 안정성 기준을 충족하는 결과입니다. 이 연구는 전하 수송층 내 두 분자를 공유 결합으로 가교하여 페로브스카이트 층과의 접착력을 강화함으로써, 고온 및 온도 변화에 대한 페로브스카이트 태양전지의 내성을 크게 개선할 수 있음을 보여주었습니다.