부산대학교 도서관

Organometal halide perovskites have received tremendous interest since the first report on solid-state perovskite solar cells in 2012 by Prof. Park’s group. The unusual properties of perovskites such as high absorption coefficients, high charge-carrier diffusion lengths, small exciton binding energies, and facile fabrication, enable perovskite materials as prominent absorber materials in solar cells. Rapid progress have been made in power conversion efficiency (PCE) with the certified value to 25.2%, which suppresses the PCEs of copper-indium-gallium-selenide and CdTe solar cells. Although ultra-high PCE has been achieved by perovskite solar cells, the cost of the materials and the energy consumption during the fabrication process are required to be a consideration in the future large-scale production. In this thesis, a bifacial stamping method facilitating the ion transport simultaneously enables formamidinium lead iodide (FAPbI3) perovskite low-temperature phase transition and methylammonium lead iodide (MAPbI3) surface modification, result in the activation of photoactive property and surface passivation for the enhancement of photovoltaic properties. Moreover, non-photovoltaic EAPbI3 is transformed into photoactive materials by bifacial stamping with MAPbI3. Cation transport depth is adjusted to obtain high efficiency thin film (~170 nm) stamped EAPbI3 perovskite solar cells. Besides, cost-effective, high-quality perovskite powders are synthesized in the ambient temperature from low-grade inexpensive PbI2. The large-scale synthesis enables the commercialization of the powder. Reproducible high efficiency perovskite solar cells are achieved by the simple composition using -FAPbI3 powder, which is superior to the conventional PbI2 and organic iodide mixture precursor regarding the phase purity, defect density.
2012년 처음으로 박남규 교수팀의 고체화 페로브스카이트 태양전지 보고 이후로 유무기 할라이드 페로브스카이트는 많은 주목을 받았다. 페로브스카이트는 태양전지로써 탁월한 흡광 물질로 높은 흡광 계수와 긴 전하 수송 길이와 작은 엑시톤 결합 에너지의 특성을 가지며, 쉬운 제작방법의 장점이 있다. 최초 보고 이후로 빠르게 발전하여 25.2%의 인증된 전력 변환 효율은 CIGS, CdTe 등의 태양전지와 유사한 효율을 기록하였다. 높은 변환 효율을 가진 페로브스카이트 태양전지이지만, 제조 공정 동안 재료 비용 및 에너지 소비는 미래의 대량 생산에서 고려될 필요가 있다. 본 논문에서, 이온 수송을 용이하게 하는 이면(二面) 접촉 스탬핑 방법으로 제작되는 FAPbI3는 MAPbI3와 표면 접촉을 통해 저온에서 상 변화를 가지며, 결과적으로 광활성 특성의 향상 그리고 표면 페시베이션으로 광전지 특성이 향상 되었다. 또한, 비 광활성물질인 EAPbI3는 MAPbI3와 이면 접촉 스탬핑 방법으로 광활성물질로 변환되었다. 양이온의 수송 깊이는 이면 접촉 스탬핑 방법으로 만들어진 고효율의 얇은 박막(~170 nm)의 EAPbI3 태양전지로부터 정의되었다. 그 외에, 낮은 품질의 PbI2로부터 상온에서 합성된 페로브스카이트 파우더는 비용 측면에서 효율적이며, 고품질의 파우더를 얻을 수 있었다. 재현성 있는 고효율의 페로브스카이트 태양전지는 δ-FAPbI3 파우더를 이용하여 얻어졌고, 이는 PbI2와 AX (A= CH3NH3, HC(NH2)2, X= I, Br, Cl)를 혼합하는 기존의 방법보다 순도, 결함 등에 있어서 우수하다.