니켈산화물을 이용한 페로브스카이트 태양전지

Abstract

이번 연구에서는 HTL로써 NiO를 이용하여 역구조의 평면 페로브스카이트 태양전지를 만들었다. NiO 층은 나노입자 용액을 스핀코팅하는 방법과 니켈 전구체를 먼저 코팅하여 전자빔을 조사하는 방법으로 형성시켰다. NiO 나노 입자를 이용한 태양전지에서는 NiO의 특성을 알기 위해 X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Atomic-force microscopy (AFM)를 이용해 결정성과 표면의 균일도를 측정하였고 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)와 ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS)로 전기적 특성을 확인하였다. 이런 측정을 통해 NiO 층이 CH3NH3PbI3 페로브스카이트 층과 에너지레벨 정렬이 잘되어 있음을 확인하였고 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(4-styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)를 이용하여 만든 태양전지보다 VOC가 0.1V정도 높다는 것을 볼 수 있었다. 전자빔을 이용한 NiO 기반 태양전지에서는 NiO를 형성시키기위해 다양한 조건들을 가지고 많은 테스트를 하였다. 결과적으로 NiO 나노입자 용액을 사용하였을 때 보다는 좋은 결과를 얻지는 못했지만 최고효율 7.8% (JSC = 15.0 mA/cm2, VOC = 0.84, FF = 0.62)를 기록하였고 또한 NiO 나노입자를 이용한 태양전지와 같이 이력현상이 적은 태양전지를 만들었다.