• 세라미스트
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• 제23권2호
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• pp.145-165
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• 2020

Halide perovskites are promising photovoltaic materials due to their excellent optoelectronic properties like high absorption coefficient, low exciton binding energy and long diffusion length, and single-junction solar cells consisting of them have shown a high certified efficiency of 25.2%. Despite of high efficiency, perovskite photovoltaics show poor stability under actual operational condition, which is the mostly critical obstacle for commercialization. Given that the stability of the perovskite devices is significantly affected by charge-transporting layers, the use of inorganic charge-transporting layers with better intrinsic stability than the organic counterparts must be beneficial to the enhanced device reliability. In this review article, we summarized a number of studies on the inorganic charge-transporting layers of the perovskite solar cells, especially focusing on their effects on the enhanced device reliability.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.26-32
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• 2021

카본 전극 페로브스카이트 태양전지의 광활성층을 형성하는데 열판, 오븐, 쾌속열처리로 방법을 달리하며 이때 광전기적 특성과 미세구조 변화를 확인하였다. Glass/FTO/compact TiO2/meso TiO2/meso ZrO2/perovskite/carbon electrode 구조의 페로브스카이트 태양전지 소자를 열판 공정, 오븐 공정, RTA(rapid thermal annealing) 공정을 이용하여 준비하였다. 이때 광전기적 특성과 미세구조를 solar simulator와 광학현미경, 장발산주사전자현미경을 이용하여 각 소자의 특성을 분석하였다. 광전기적 특성 분석 결과, RTA 공정을 이용하여 제작한 소자에서 가장 우수한 광전기적 특성을 확인할 수 있었다. 미세구조 분석 결과 열판 공정과 오븐 공정으로 제작한 시편은 카본 전극 상부에 과잉 페로브스카이트 상이 형성되고, RTA 공정으로 제작한 시편에서는 시편 상부에 과잉 페로브스카이트 상 없이, 균일한 페로브스카이트가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한 단면 미세구조에서는 RTA 공정으로 제작한 소자가 다공성 카본 전극 층에 고밀도의 페로브스카이트 층을 형성하여 우수한 광전기적 특성을 나타내었다. 따라서 대면적 소자 제작의 공정시간을 고려한 새로운 열처리방안으로 RTA 방법의 채용 가능성을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권4호
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• pp.325-336
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• 2018

Perovskite solar cells (PSCs) are a new class of photovoltaic devices, which have attracted significant attention due to their remarkable optoelectrical properties, including high absorption coefficients, high carrier mobilities, long carrier diffusion lengths, tunable bandgaps, low cost, and facile fabrication. PSCs have reached efficiencies of 22.70% and 18.36% on rigid fluorine-doped tin oxide and poly(ethylene terephthalate) substrates, respectively; these are comparable to those of single-crystal silicon and copper-indium-gallium-selenium solar cells. Over the past eight years, the photo conversion efficiency of PSCs has been significantly improved by device-architecture adjustments, and absorber and electron/hole transport layer optimization. Each layer is important for the performance of PSCs; hence, we discuss achievements in flexible perovskite solar cells (FPSCs), covering electron/hole-transport materials, electrode materials. We give a comprehensive overview of FPSCs and put forward suggestions for their further development.

• Current Photovoltaic Research
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• 제4권2호
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• pp.68-79
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• 2016

The power conversion efficiency of perovskite solar cells has remarkably increased from 3.81% to 22.1% in the past 6 years. Perovskite solar cells, which are based on the perovskite crystal structure, are fabricated using organic-inorganic hybrid materials. The advantages of these solar cells are their low cost and simple fabrication procedure. Also, they have a band gap of about 1.6 eV and effectively absorb light in the visible region. For the commercialization of perovskite solar cells in the field of photovoltaics, the issue of their long term stability cannot be overlooked. Although the development of perovskite solar cells is unprecedented, their main drawback is the degradation of the perovskite structure by moisture. This degradation is accelerated by exposure to UV light, temperature, and external bias. This paper reviews the aforesaid reasons for perovskite solar cell degradation. We also discuss the research directions that can lead to the development of perovskite solar cells with high stability.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.415.1-415.1
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• 2016

2009년도에 Perovskite가 태양전지에 처음 적용된 이후, Perovskite를 기반으로 하는 태양전지는 급속한 발전을 이루고 있으나, 향후 상용화를 위해서는 추가적인 공정개선 및 제조 단가를 낮추는 노력이 필수적이다. 초창기 Perovskite의 증착 공정은 One step deposition 방법이 사용되었으나, Layer의 thickness, uniformity 등을 조절하기 어려워 Sequential deposition 방법으로 개선되었다. 하지만 결과적으로 초기방법 대비 추가공정이 발생함에 따라 시간 및 비용의 증가가 불가피하였다. 제조단가 측면에서는 Perovskite 태양전지를 구성하는 재료 중 HTM(정공수송물질)을 구성하는 Spiro-MeOTAD의 비용이 가장 비싸다. 따라서 저비용 태양전지를 위해서는 HTM이 없는 구조가 필요하다. 이 페이퍼에서는 Perovskite 물질이 고흡광 능력 외에 충분한 전하수송능력을 보유한다는 점에 착안하여, Gas Pressure Assisted Modified One Step Deposition을 이용한 HTM Free Perovskite를 제작하고 기존의 Sequential Deposition Method 통해 만들어진 Perovskite 태양전지와 비교/분석하였다.

• Electronic Materials Letters
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• 제14권6호
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• pp.700-711
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• 2018

CdS synthesized by the chemical bath method at $70^{\circ}C$, has been used as an electron transport layer in the planar structure of the perovskite solar cells. A two-step spin process produced a mixed halide perovskite of $CH_3NH_3PbI_{3-x}Cl_x$ and a mixture of $PbCl_2$ and $PbI_2$ was deposited on CdS, followed by a sub-sequential reaction with MAI ($CH_3NH_3I$). The added $PbCl_2$ to $PbI_2$ in the first spin-step affected the structure, orientation, and shape of lead halides, which varied depending on the content of Cl. A small amount of Cl enhanced the surface morphology and the preferred orientation of $PbI_2$, which led to large and uniform grains of perovskite thin films. In contrast, the high content of Cl produces a new phase PbICl in addition to $PbI_2$, which leads to the small and highly uniform grains of perovskites. An improved surface coverage of perovskite films with the large and uniform grains maximized the performance of perovskite solar cells at 0.1 molar ratio of $PbCl_2$ to $PbI_2$. The depth profiling of elements in both lead halide films and mixed halide perovskite films were measured by Rutherford backscattering spectroscopy, revealing the distribution of chlorine along with the thickness, and providing the basis for the mechanism for enhanced preferred orientation of lead halide and the microstructure of perovskites.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제22권7호
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• pp.55-62
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• 2022

페로브스카이트 태양전지는 4차 산업혁명으로 사물인터넷, 가상환경 등의 증가에 따른 전력 수요가 급증하면서 점진적으로 고갈되어가는 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석연료를 대체할 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 바이오에너지, 수소에너지 등의 신재생 에너지 분야에서 연구가 활발한 부분이다. 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조를 가진 유-무기 하이브리드 물질을 사용하는 태양전지 소자로 고효율, 저가의 용액 및 저온 공정으로 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 장점들이 있다. 기존의 경험적 방법으로 예측한 광흡수층 박막을 최적화하기 위해서 소자 특성 평가를 통해 신뢰도를 검증해야 한다. 그러나 광흡수층 박막 소자 특성 평가 비용이 많이 소요되므로 시험 횟수에 제약이 따른다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광흡수층 박막 최적화의 보조 수단으로 머신러닝이나 인공지능 모델을 이용하여 명확하고 타당한 모델의 개발과 적용 가능성이 무한하다고 본다. 이 연구에서는 페로브스카이트 태양전지의 광 흡수층 박막 최적화를 추정하기 위하여 서포트 벡터 머신의 선형 커널, 가우시안 커널, 비선형 다항식 커널, 시그모이드 커널의 회귀분석 모델을 비교하여 커널 함수별 정확도 차이를 검증하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제4권3호
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• pp.98-107
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• 2016

Third-generation photovoltaics are of low cost based on solution processes and are targeting a high efficiency. To meet the commercial demand, however, significant improvements of both efficiency and stability are required. In this sense, interfacial engineering can be useful key to solve these issues because trap sites and interfacial energy barrier and/or chemical instability at organic/organic and organic/inorganic interfaces are critical factors of efficiency and stability degradation. Here, we thoroughly review the interfacial engineering strategies applicable to three representative third-generation photovoltaics - organic, perovskite, colloidal quantum dot solar cell devices.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권11호
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• pp.1787-1793
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• 2018

The power conversion efficiency of perovskite solar cells has reached 23.3%. Although significant developments have been made through intensive studies, the stability issue is still challenging. Passivation of perovskite solar cells with a transparent polymer provides better stability; however, there are a few disadvantages of organic polymer such as low thermal stability, weak adhesion and the lack of water retention ability. In this work, we prepared a dual Parylene-F/C layer with 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, A-174, to combine the advantages of organic and inorganic materials. As a result, A-174 treated dual Parylene-F/C layer demonstrated improved passivation effects compared to a single Parylene layer due to the strong binding of Parylene and the water retention ability by $SiO_2$ formed from A-174. This synergetic effects can be expanded to the combination of other organic materials and organosilane compounds.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제6권2호
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• pp.157-161
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• 2020

온실 가스 감축과 관련하여 BIPV (Building Integrated Photovoltaics)는 청정 에너지 자원을 바탕으로 도심의 빌딩에서 자체적으로 전력을 생산할 수 있는 중요한 기술이다. 특히, 페로브스카이트 물질은 투명성을 지니고 있으며, 다양한 색상 구현이 가능하여 BIPV용 태양전지로 주목받고 있다. 그러나 태양전지의 투과도와 효율은 서로 반비례 관계에 있어 두 인자를 모두 높이는 것은 쉽지 않은 과제이다. 따라서 본 논문에서는 투과도와 효율을 모두 높일 수 있는 반투명 페로브스카이트 태양전지 구조를 제안하고, 이를 평가하였으며, 안정성 평가를 위해 국제표준에 따른 내구성 평가를 수행하였다.