페로브스카이트 태양전지 성능 및 안정성 향상

에너지 저장 응용 분야에서 페로브스카이트 태양전지(PSC)의 활용을 위해서는 높은 안정성 확보가 필수적입니다. 그러나 이온 이동으로 인한 계면 열화와 고온다습 환경에서의 봉지재 파손은 PSC의 내구성 확보에 주요한 걸림돌로 작용합니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 재료 및 소자 공학을 통합한 전략을 개발했습니다. 연구팀은 실란 자가 조립 계면 부동태화, SnO2 버퍼층, 저온 동적 열압축 봉지, 그리고 플루오로실리콘 엣지 보호 기술을 결합하여 PSC의 안정성을 향상시켰습니다. APTES(3-Aminopropyl)triethoxysilane) 처리는 계면 결함 밀도를 줄이고 이온 이동 경로를 억제하며, SnO2 나노층은 에너지 준위 정렬을 개선하고 계면 변형을 완화합니다. 동적 봉지 공정은 밀봉 무결성과 열기계적 호환성을 높였고, 플루오로실리콘 오버코팅은 소수성 및 엣지 환경 보호 기능을 강화했습니다. XPS, UPS, GI-XRD 분석을 통해 제안된 계면 조율, 일함수 조절, 격자 변형 완화 효과가 검증되었습니다. 최적화된 PSC 소자는 85°C, 상대 습도 85%의 가속 습열 노화 조건에서 1000시간 후에도 초기 전력 변환 효율의 92.5% 이상을 유지했으며, 트랩 상태 밀도는 2.1 × 10^16 cm^-3로 감소했습니다. 이 결과는 통합된 계면 및 봉지 공학이 실제 응용 환경 스트레스 하에서 PSC의 환경 내구성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주며, 안정성 향상을 위한 실용적인 소자 수준의 프레임워크를 제시합니다.