혁신적인 전도성 접착 잉크로 페로브스카이트 태양전지 효율 향상

과학자들이 이끄는 이란 샤리프 공과대학 팀은 페로브스카이트 태양전지의 안정성과 효율성을 높이기 위해 설계된 혁신적인 전도성 접착 잉크를 개발했습니다. 프로젝트 수석 연구원인 Nima Taghavinia는 PV 매거진과의 인터뷰에서 이번 개발은 경제성과 단순성에 초점을 맞춰 대규모 구현에 적합하다고 밝혔습니다.

 

새롭게 개발된 접착제는 비용 효율성, 견고한 기계적 특성, 탁월한 전기적 및 광학적 특성으로 인해 선호되는 폴리머인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 구성됩니다. 또한 PMMA는 열 및 환경 조건에서의 안정성, 경량, 빛에 대한 높은 투명성으로 알려져 있어 다양한 응용 분야에서 유리를 대체할 수 있는 주요 소재입니다. 태양 전지에서 이는 구리 인듐으로 구성된 정공 수송층(HTL) 사이에 위치한 계면층 역할을 합니다. 황화물(CuInS2) 나노입자와 탄소 호일에 내장된 고전도성 카본 블랙(HCCB)으로 만들어진 상단 레이어.

 

이 셀 구조에는 불소 도핑 주석 산화물(FTO) 베이스, 탄소-티타늄 이산화물(c/TiO2) 전자 수송층(ETL), TiO2 메조다공성 층 및 페로브스카이트 흡수체가 포함되어 있습니다. 연구원에 따르면, 이 새로운 접착제가 없는 이전 구성은 불안정한 것으로 판명되어 종종 측정 후 탄소 전극이 분리되는 결과를 가져왔으며, 이는 셀 내구성과 성능을 향상시키는 데 있어 이 혁신의 중요성을 강조합니다.

 

샤리프 공과대학 연구팀은 페로브스카이트 태양전지의 구성을 향상시키기 위해 전도성 접착 잉크를 적용하는 방법을 설명했습니다. 그들은 잉크가 0.27cm² 크기의 탄소 포일 부분에 드롭 캐스팅되었다고 설명했습니다. 그런 다음 이 호일을 FTO 유리, 탄소-티타늄 이산화물, 메조다공성 TiO2, 페로브스카이트 및 CuInS2 층을 포함하는 미리 준비된 스택 위에 배치했습니다. 이 구성에서는 접착 잉크가 HTL과 직접 접촉하도록 보장했습니다.

 

광범위한 테스트를 통해 탄소 포일을 태양 전지에 성공적으로 내구성 있게 접착하는 열쇠는 접착제에 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 포함시키는 것이라는 사실이 밝혀졌습니다. 혼합물에 CuInS2 나노입자를 첨가하면 정공 수송층과의 일관성이 보장될 뿐만 아니라 전지 효율성에 중요한 정공 수송 과정도 촉진됩니다.

 

연구원들은 연구에서 중요한 발견을 다음과 같이 강조했습니다. "우리의 결과는 1:3 비율로 PMMA/CuInS2 혼합물에 2% 중량의 고전도성 카본 블랙(HCCB) 나노입자를 추가하면 접착제 계면의 전도성이 최적화된다는 것을 보여주었습니다. 이러한 조정을 통해 태양전지는 최대 17.2%의 효율을 달성할 수 있었는데, 이는 기존 금 기반 전지의 18.2% 효율과 거의 맞먹는 수준이며, 탄소 적층 전극 방식은 약 92%의 놀라운 장기 안정성을 가져왔습니다. 54일 동안 보관한 후 금 기반 제품에 비해 안정성이 17% 향상되었습니다."

 

이러한 통찰력은 Solar Energy 저널에 게재된 "향상된 안정성과 고효율을 갖춘 탄소 적층 페로브스카이트 태양 전지용 전도성 접착 잉크"라는 제목의 간행물에 자세히 설명되어 있습니다.

 

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