연구원들은 빛, 열 및 UV 스트레스 하에서 기록적인 페로브스카이트 태양광 모듈 안정성을 달성했습니다.

국제 연구팀이 업계에서 호환되는 -화학 기반 부동태화 기술을 사용하여 빛, 열, UV 스트레스 하에서 기록적인 페로브스카이트 태양광 모듈 안정성을 달성했습니다.- 특히 48cm2 데모 모듈은 5,000시간의 태양광 흡수 및 최대 전력점(MPP) 후에도 초기 효율의 약 95%를 유지했습니다.

교신 저자인 Narges Yaghooobi Nia는 pv 매거진과의 인터뷰에서 "이 연구의 핵심 참신함은 기존의 이온성 벌키 양이온이 아닌 중성 분자를 기반으로 한 2차원(2D) 페로브스카이트에 대한 공결정 엔지니어링 전략을 도입했다는 것입니다. 이 연구는 벤조구아나민(BGA)으로 알려진 중성 트리아진 기반 분자가 이온 교환 대신 분자간 상호 작용을 통한 화학양론적 2D 페로브스카이트 공{5}}결정상."

연구진은 BGA가 다기능제 역할을 하는 "강한 루이스 부가물과 분자간 결합을 형성"함으로써 페로브스카이트 복합 박막의 할로겐화물과 양이온 공극을 모두 선택적으로 부동태화한다는 사실을 확인했습니다.

연구원들은 "이러한 BGA- 기반 2D 페로브스카이트 필름은 장시간의 주변 조명 하에서 이온 이동과 휘발성 MA+ 양이온의 가스 방출을 효과적으로 차단합니다"라고 말하면서 안정적인 2D 페로브스카이트 상은 원래의 3D 페로브스카이트 화학량론을 변경하지 않았다고 덧붙였습니다.

Yaghoobi Nia에 따르면 3D 레이어의 손상을 방지하기 위해 비극성, 업계 호환-용매를 사용하는 것도 참신한 일이었습니다.

최적화된 페로브스카이트 태양전지에서 처리된 필름을 시연한 결과 1일 태양광 흡수 및 MPP 조건에서 5,000시간 후에 95% 이상의 효율 유지가 나타났습니다. 열 스트레스 테스트에서 대상 장치는 85C에서 5,000시간 후 91% 이상의 효율 유지를 보였고, 대기 조건에서 1,000시간 동안 연속 UV 노출 및 MPP 추적 시 98% 이상의 효율 유지를 보였습니다.

연구원들은 또한 18.5%의 전력 변환 효율과 IEC/ISOS 상용 요구 사항을 뛰어넘는 안정성 수준을 갖춘 최대 48cm²의 활성 영역을 갖춘 모듈을 제작했습니다. 소-면적 태양전지의 효율은 23.4%였습니다.

연구진은 "우리의 공결정 엔지니어링 방법은 이전에 발표된 결과에 비해 효율성과 안정성이 모두 확실히 향상되었음을 보여줍니다."라고 말했습니다. Yaghooobi Nia는 "이러한 발전은 페로브스카이트 상용화에 대한 마지막 주요 장벽 중 하나인 현실적인 작동 조건에서의 장기 모듈 안정성을 직접적으로 해결합니다."라고 말했습니다.

제조 가능성에 관해서는{0}}공결정 엔지니어링 프로세스가 기존 페로브스카이트 제조 워크플로와 호환되도록 설계되었습니다.

Yaghooobi Nia는 "공정 관점에서 보면 표준 3D 페로브스카이트 층 위에 단일 추가 증착 ​​단계를 수행하는 것입니다."라고 설명하면서 복잡한 합성, 고온 처리, 진공 단계 또는 새로운 자본 집약적- 도구가 필요하지 않다고 덧붙였습니다. "이것은 기존 PV 제조 라인으로의 기술 이전 장벽을 낮추는 것"이라고 그녀는 지적했습니다.

2D 공{1}}층은 비극성 용매에서 용액을 증착한 후 약한 열 어닐링을 통해 형성됩니다. "중요한 점은 복잡성이 기술적이라기보다는 화학적이라는 점입니다. 혁신은 추가 제조 단계가 아니라 분자 설계와 계면 화학에 있습니다. 이는 이 접근 방식을 확장-하고 산업 채택에 매우 매력적입니다."라고 Yaghooobi Nia는 강조했습니다.

이 연구는 Iritaly Trading Company와 EPFL(École Polytechnique Fédérale de Lausanne) 팀이 주도했으며, 이탈리아 아르곤 국립 연구소 물질 구조 연구소의 로마 Tor Vergata 대학 연구진이 합류했습니다.{0}}Greatcell Solar에 기반을 두고 있습니다.

연구원들은 BGA를 사용한 작업이 "비극성 용매를 사용하여 고유한 공{0}}저차원 페로브스카이트 상을 구현하여 매우 효율적이고 안정적인 페로브스카이트 장치를 만들기 위한 획기적인 화합물"을 나타내는 것으로 평가했습니다.-

이 내용은 Nature Energy에 게재된 "향상된 효율성과 안정성을 갖춘 페로브스카이트 태양광 모듈을 위한 2차원 페로브스카이트 상의-공결정 공학"에 자세히 설명되어 있습니다.