페로브스카이트 태양 전지의 결정 형성 과정에서의 $Pb(SCN)_2$ 첨가물의 효과 연구

Abstract

유-무기 하이브리드 페로브스카이트 태양 전지는 2009 년에 등장하였으며 이후로 활발한 연구가 진행되고 있으며 단시간 동안 높은 효율에 도달하였다. 이러한 고효율의 페로브스카이트 태양전지를 얻기 위해서는 디바이스 구조, 물질, 필름의 몰폴로지가 중요한 파라미터들이다. 특히 페로브스카이트 층에서의 필름 몰폴로지는 효율에 밀접한 관련이 있다. 본 연구에서는 고효율의 페로브스카이트 태양전지를 제작하기 위해 필름의 균일도를 향상시켰고 그레인 사이의 경계를 줄였으며 결정성을 향상시켰다. 본 연구에서는 기존의 프리커서로 사용되는 Methyl ammonium iodide 와 Lead(Ⅱ) iodide 를 사용하였고, 이 시스템에 $Pb(SCN)_2$를 첨가제로 사용하였다. 우리는 $Pb(SCN)_2$의 SCN 음이온이 $(Pb)^{2+}$와 더 강한 인력을 가진다는 점과 I 음이온과 크기가 유사하다는 점을 이용하였다. 결과적으로 페로브스카이트 결정의 크기는 첨가제가 들어가지 않은 경우에 비해 34 배 증가하였고, 이는 결정화 속도가 느려짐에 의한 것임을 보였다. 이러한 결정 크기의 향상은 캐리어 생존 시간을 증가시켰고, 이는 단락 전류 값의 향상에 기여함을 보였다. 본 연구를 통해 페로브스카이트 몰폴로지 형성의 중요성을 보였고, $Pb(SCN)_2$ 첨가제를 통해 이를 해결하였음을 보였다.