계면 접촉 제어로 페로브스카이트 태양전지 안정화

페로브스카이트 태양전지(PSC)의 표면 패시베이션은 효율을 높이지만, 불완전한 계면 기능성은 장기 신뢰성을 저해하는 요인입니다. 본 연구는 전략적인 계면 공학 접근법을 통해 페로브스카이트 표면을 완전히 기능화하여 이러한 문제를 해결합니다. 연구팀은 소듐 헵타플루오로뷰티레이트(sodium heptafluorobutyrate)를 사용하여 이온 차폐막을 형성했습니다. 이는 페로브스카이트 표면의 일함수를 조절하고 결함 형성 에너지를 증가시켜 전자 수송층과의 계면 특성을 개선합니다. 결과적으로 재결합이 최소화되고 작동 중 전자 추출 효율이 극대화됩니다. 소듐 헵타플루오로뷰티레이트로 기능화된 페로브스카이트 표면은 균일하고 밀집된 C60 층 형성을 촉진하며, 이는 이온 확산을 효과적으로 차단하여 소자 스택의 안정성을 높입니다. 이 접근법을 통해 p-i-n 페로브스카이트 태양전지는 27.02%의 기록적인 전력 변환 효율(PCE)을 달성했으며, 1 cm² 활성 영역 소자에서도 25.95%의 PCE를 보였습니다. 이 소자들은 최대 전력점에서 1,200시간 연속 1-sun 조명 후 초기 효율의 100%를 유지하는 뛰어난 안정성을 입증했습니다. 또한, 85°C에서 1,800시간 노화 후 초기 PCE의 92%, -40°C에서 +85°C 사이 200회 열 주기 후 94%를 유지하는 탁월한 열 안정성을 보였습니다. 본 연구는 고효율 및 고안정성 페로브스카이트 태양전지 개발에 중요한 기여를 합니다.