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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 金東洙
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
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신재생 에너지기술은 국가의 주 에너지원인 원유로부터 발생되는 심각한 환경오염을 개선할 수 있는 중요한 기술이다. 그 중 태양에너지는 지속 가능한 에너지로서 미래 에너지 수요에 능동적으로 대응할 수 있고, 태양에너지를 전기에너지로 바꾸는 역할을 하는 태양전지는 소음 및 진동이 없어 도심 내 설치가 가능하다는 장점으로 인해 현재 활발하게 연구되고 있는 신재생 에너지 확보 기술이다. 다양한 종류의 태양전지 중 페로브스카이트 태양전지는 유 무기 하이브리드 구조의 페로브스카이트 물질을 사용한 태양전지로서 우수한 광흡수율과 전하 이동성으로 인해 전력변환효율이 높고, 저온의 용액공정이 가능하며 소재 자체가 저렴하다는 경제적 이점으로 인해 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있는 차세대 태양전지이다. 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 위해서는 제작 시 대 면적 용액공정을 적용시켜야 하는데, 이 경우 소자의 구현, 안정성 등의 문제로 인해 작은 크기의 소자단위 연구보다 그 진행이 더디다. 또한 작은 크기의 소자 제작 시 얻어지는 효율은 같은 조건의 대 면적 페로브스카이트 태양전지보다 더 높은 효율을 보이므로 상용화 단계로의 발전을 위해서는 대 면적 저온의 용액공정이 적용된 페로브스카이트 태양전지 제작연구가 요구된다.
이를 위해 본 연구에서는 다양한 인쇄전자 기술 중 비접촉(non-contact)방식의 메니스커스 용액전단 인쇄(Meniscus Solution Shearing Coating)기술을 이용하여 정공 수송층(HTL), 흡광층(Absorption layer), 전자 수송층(HTL)의 인쇄 속도별 두께 확인과 페로브스카이트 결정화 등의 공정연구를 진행하였고, 진행된 공정 연구를 기반으로 대 면적 페로브스카이트 태양전지를 제작하였다. 또한 태양전지 제작 시 재료 선정과 전력 변환효율 비교를 위해 스핀코팅(Spin coating)기술을 이용하여 작은 크기의 소자를 제작하였다. 스핀코팅으로 제작된 작은 크기의 소자는 12.16%의 전력 변환 효율을 보였고, 메니스커스 용액 전단 인쇄 기술로 제작된 대 면적 페로브스카이트 태양전지는 모듈 기준 5.26%의 전력 변환 효율을 보였다. 이 결과는 추후 대 면적 유연 페로브스카이트 태양전지 제작에 좋은 기반이 될 수 있는 연구라고 생각된다.
이를 위해 본 연구에서는 다양한 인쇄전자 기술 중 비접촉(non-contact)방식의 메니스커스 용액전단 인쇄(Meniscus Solution Shearing Coating)기술을 이용하여 정공 수송층(HTL), 흡광층(Absorption layer), 전자 수송층(HTL)의 인쇄 속도별 두께 확인과 페로브스카이트 결정화 등의 공정연구를 진행하였고, 진행된 공정 연구를 기반으로 대 면적 페로브스카이트 태양전지를 제작하였다. 또한 태양전지 제작 시 재료 선정과 전력 변환효율 비교를 위해 스핀코팅(Spin coating)기술을 이용하여 작은 크기의 소자를 제작하였다. 스핀코팅으로 제작된 작은 크기의 소자는 12.16%의 전력 변환 효율을 보였고, 메니스커스 용액 전단 인쇄 기술로 제작된 대 면적 페로브스카이트 태양전지는 모듈 기준 5.26%의 전력 변환 효율을 보였다. 이 결과는 추후 대 면적 유연 페로브스카이트 태양전지 제작에 좋은 기반이 될 수 있는 연구라고 생각된다.
목차
그림목차 ⅲ국문요약 ⅤⅠ. 서 론 1Ⅱ. 이론 41. 페로브스카이트 태양전지 기술 4(1) 페로브스카이트 구조 및 특성 4(2) 페로브스카이트 태양전지 구조 및 특성 52. 인쇄전자 기술 9(1) 인쇄전자 기술 개요 9(2) 접촉식 인쇄 기술 10(3) 비접촉식 인쇄 기술 13(4) 연구동향 153. 메니스커스 용액 전단 인쇄 기술 17Ⅲ. 메니스커스 용액 전단 인쇄 기술을 이용한 페로브스카이트 태양전지 제작 및 최적 공정 연구 181. 연구 개요 및 배경 182. 실험 장치 및 방법 19(1) 재료 선정 19(2) reference cell 제작 19(3) 수송층 최적 공정 확립 21(4) 페로브스카이트 흡광층 최적 공정 확립 24(5) 페로브스카이트 태양전지 제작 29Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 31Ⅴ. 결론 46Ⅵ. 참고문헌 33ABSTRACT 37
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