표제지
목차
국문 초록 10
Ⅰ. 서론 12
1.1. 연구 배경 및 연구 방향 12
Ⅱ. 이론적 배경 15
2.1. 태양전지 15
2.1.1. 태양전지의 전류-전압 곡선(I-V curve) 16
2.2. 페로브스카이트 태양전지 20
2.3. 페로브스카이트 태양전지의 작동원리 22
2.4. 페로브스카이트 태양전지의 동향 23
2.5. CsPbX₃ 기반 페로브스카이트 태양전지 25
2.6. 페로브스카이트 태양전지 구조 27
2.7. 페로브스카이트 태양전지의 히스테리시스 현상 30
Ⅲ. 본론 33
3.1. CsPbI₂Br 페로브스카이트 용액 제조 33
3.2. 무기 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지 제작 34
3.2.1. 페로브스카이트 태양전지 제작 준비 34
3.2.2. 정공 수송층(Hole transport layer) 제작 35
3.2.3. 페로브스카이트 흡수층(Absorber layer) 제작 37
3.2.4. 전자 수송층(Electron transport layer) 제작 39
3.2.5. 금속 전극 제작 41
3.3. 특성 분석 42
Ⅳ. 분석 및 결과 43
4.1. 투명전극 특성 43
4.2. 정공 수송층(NiO 층) 특성 46
4.3. CsPbI₂Br 페로브스카이트 흡수층 특성 48
4.3.1. 광학적 이미지 48
4.3.2. 파장별로 광학적 스펙트럼 50
4.3.3. 광학적 밴드갭에 대한 Tauc-plot 52
4.4. 정공 수송층(SnO₂ 층)의 공정 결과 및 전기적 특성 54
4.4.1. Thermal-ALD로 공정한 결과 54
4.4.2. 전기적 특성 56
4.5. 페로브스카이트 흡수층의 결정 구조상 57
4.5.1. Au 전극을 이용한 페로브스카이트 태양전지의 XRD 패턴 57
4.5.2. Ag 전극을 이용한 페로브스카이트 태양전지의 XRD 패턴 59
4.6. CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 FE-SEM 61
4.7. CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 성능 특성 63
4.7.1. Au 전극을 이용한 페로브스카이트 태양전지의 성능 분석 63
4.7.2. Ag 전극을 이용한 페로브스카이트 태양전지의 성능 분석 66
4.7.3. Ag 전극 vs. Au 전극을 이용한 태양전지의 비교 68
Ⅴ. 결론 69
참고문헌 71
ABSTRACT 77
[표 2-1] CsPbX₃ 기반 페로브스카이트 태양전지 26
[표 3-1] Thermal-ALD를 이용한 NiO 층의 성장 파라미터 36
[표 3-2] 스핀 코팅을 이용한 CsPbI₂Br 층의 공정 조건 38
[표 3-3] Thermal-ALD를 이용한 SnO₂ 층의 성장 파라미터 40
[표 4-1] ITO 층의 전기적 특성 파라미터 45
[표 4-2] SLG/NiO 기판의 전기적 특성 파라미터 47
[표 4-3] SLG/SnO₂ 기판의 전기적 특성 파라미터 56
[표 4-4] Au 전극을 이용한 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 파라미터 65
[표 4-5] Ag 전극을 이용한 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 파라미터 67
[그림 2-1] 태양전지의 전류-전압 곡선 그래프 16
[그림 2-2] 태양전지의 직렬저항(Rs)와 단락전류밀도-전압 곡선 그래프[이미지참조] 19
[그림 2-3] 태양전지의 병렬저항(Rsh)와 단락전류밀도-전압 곡선 그래프[이미지참조] 19
[그림 2-4] 페로브스카이트 결정 구조 21
[그림 2-5] p-i-n 구조의 페로브스카이트 태양전지 작동 원리 및 에너지 밴드 다이어그램의 모식도 22
[그림 2-6] 페로브스카이트 태양전지 최고효율차트 24
[그림 2-7] 페로브스카이트 태양전지 구조도 ; (a) 이중층(다공성) 구조, (b) 평면형 n-i-p 구조, (c) 평면형 p-i-n 구조 29
[그림 2-8] 페로브스카이트 태양전지 단락전류밀도-전압 곡선; (a) 히스테리시스 현상이 없는 그래프 및... 32
[그림 3-1] CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 p-i-n 구조도 34
[그림 3-2] Thermal-ALD로 NiO층(정공 수송층) 증착하는 과정의 모식도 36
[그림 3-3] 스핀 코팅을 이용한 CsPbI₂Br 층(흡수층) 제작 모식도 38
[그림 3-4] Thermal-ALD로 SnO₂ 층(전자 수송층) 증착하는 과정의 모식도 40
[그림 4-1] ITO층의 단면을 나타낸 FE-SEM 영상 43
[그림 4-2] 상용 ITO 기판의 380-780 nm 파장대에서 광학적 투과율 스펙트럼 45
[그림 4-3] SLG/ITO vs. SLG/ITO/NiO 기판의 광학적 투과율 그래프 47
[그림 4-4] CsPbI₂Br 박막의 광학적 이미지; (a) hot-air 공정 없이 제작 및 (b) hot-air 공정을 이용하여 제작 49
[그림 4-5] 파장별로 광학적 스펙트럼; (a) 투과율 및 (b) 흡수율 51
[그림 4-6] 광학적 밴드갭의 Tauc-plot 그래프 53
[그림 4-7] SnO₂ 층 증착하기 전/후의 CsPbI₂Br 박막의 이미지; (a) 4:1 v/v% (DMF:DMSO) 용매, (b) 3:7 v/v% (DMF:DMSO) 용매 55
[그림 4-8] Au 전극을 이용한 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 XRD 패턴 58
[그림 4-9] Ag 전극을 이용한 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 XRD 패턴 60
[그림 4-10] FE-SEM 영상; (a) Au 전극을 이용한 태양전지의 단면 및 (b) ALD-NiO 층 단면 / (c) Ag 전극을 이용한 태양전지의 단면 62
[그림 4-11] Au 전극을 이용한 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 단락전류밀도-전압 곡선 65
[그림 4-12] Ag 전극을 이용한 CsPbI₂Br 페로브스카이트 태양전지의 단락전류밀도-전압 곡선 67