페로브스카이트 태양 전지의 안정적인 장기 성능을 유지하는 방법은 무엇입니까?

최근 몇 년 동안 페로브스카이트 재료는 태양 에너지의 인기 있는 후보가 되고 있습니다. 그러나 주요 단점 중 하나는 직사광선에 쉽게 분해된다는 것입니다. 좋은 소식은 UCLA(University of California, Los Angeles)의 연구원 팀이 햇빛에서 향상된 안정성을 특징으로 하는 페로브스카이트 광전지 패널용 새로운 코팅을 도입했다는 것입니다.

최근 Nature 저널에 게재된 기사에 따르면 UCLA 연구원들은 문제의 근본 원인을 찾아 제조 공정에서 구현할 수 있는 간단한 응용 솔루션을 제안했습니다.

실리콘계 소재는 오랫동안 태양전지 분야에서 상당한 위치를 차지해 왔으며 효율성, 내구성, 비용 등의 면에서 이에 필적할 수 있는 소재는 거의 없습니다.

그러나 최근 몇 년 동안 금속 할로겐화물 연구의 부상으로 페로브스카이트가 심각한 경쟁자로 빠르게 성장하고 있습니다. 실리콘 기반 재료의 효율성에 가까울 뿐만 아니라 더 가볍고 유연하며 저렴합니다.

그러나 페로브스카이트 재료의 한 가지 문제는 직사광선에서 쉽게 분해되어 시간이 지남에 따라 효율성이 감소한다는 것입니다.

고분자, 오래된 안료, 머리카락으로 만든 탄소 나노점, 2차원 첨가제, 후추 화합물, 심지어 양자점 기술을 추가하려는 연구원들의 이전 시도는 페로브스카이트 태양 전지의 내구성 문제를 해결하려는 시도였습니다.

다행히 UCLA 팀은 페로브스카이트 물질의 분해 이면에 있는 메커니즘을 발견했습니다. 아이러니하게도 이 현상은 결함을 수리하고 효율성을 높이기 위해 설계된 표면 처리 프로세스의 결과로 밝혀졌습니다.

이 과정은 유기 이온 층으로 표면을 코팅하는 과정을 포함하지만 연구팀은 그렇게 하는 것의 단점을 발견했습니다. 즉, 에너지를 운반하는 전자가 페로브스카이트 광전지 패널의 표면에 축적된다는 것입니다.

설상가상으로 이 상태는 차례로 페로브스카이트 원자의 배열을 방해하여 결국 시간이 지남에 따라 분해됩니다.

이에 UCLA 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 표면처리 공정에 양이온과 음이온 쌍을 추가하는 방안을 생각했다.

이것은 표면을 중립적이고 안정적으로 유지하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 원래의 결함 방지 프로세스를 방해하지 않습니다.

새로운 코팅 공정의 효과를 테스트하기 위해 연구원들은 전천후 밝은 조명 환경에서 개선된 페로브스카이트 태양 전지판의 시뮬레이션 가속 노화 테스트를 수행했습니다.

새로운 기술을 통해 페로브스카이트 광전지 패널이 2,{2}}시간 후에도 최대 87%의 변환 효율을 유지할 수 있음이 밝혀졌습니다. 치료를 받지 않은 대조군에서는 65%로 떨어졌습니다.

결국 연구 공동 저자인 Shaun Tan은 "우리의 페로브스카이트 태양 전지는 지금까지 알려진 것 중 가장 안정적인 고효율을 달성했습니다."라고 말했습니다.

동시에 UCLA 팀은 커뮤니티가 이 다중 평면 기술을 더욱 개발하고 개선하여 보다 안정적인 페로브스카이트 태양 전지 설계를 발전시킬 수 있는 새로운 기초 지식도 마련했습니다.