2009년 방해석 박막 전지가 등장하기 시작했을 당시 변환 효율은 3.8%에 불과했지만, 2018년 Unit에서는 매우 빠르게 증가하여 실험실 효율이 23%를 넘어섰습니다. 칼코게나이드 화합물의 기본 분자식은 ABX3이며, A 위치는 일반적으로 Cs+ 또는 Rb+와 같은 금속 이온이나 유기 작용기입니다. 예를 들어 (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+; B 위치는 일반적으로 Pb2+ 및 Sn2+ 이온과 같은 2가 양이온입니다. X 위치는 일반적으로 Br-, I-, Cl-와 같은 할로겐 음이온입니다. 화합물의 구성 성분을 변경함으로써 칼코게나이드 화합물의 금지 대역폭을 1.2~3.1 eV 사이에서 조절할 수 있습니다. 단파장에서 고효율의 칼코게나이드 전지의 광전지 변환을 장파장에서 뛰어난 변환 성능을 보이는 전지(예: 이종 결정 실리콘 전지)에 중첩하면 이론적으로 30% 이상의 광전지 변환 효율을 얻을 수 있어 결정 실리콘 전지의 이론 변환 효율 한계인 29.4%를 돌파합니다. 2020년에는 이 적층 전지가 독일 하임홀츠 베를린 연구실에서 이미 29.15%의 변환 효율을 달성했으며, 칼코게나이드-결정 실리콘 적층 전지는 차세대 주요 전지 기술 중 하나로 여겨집니다.
칼코게나이드 박막 층은 두 단계의 방법으로 구현되었습니다. 먼저, 다공성 Pbl2와 CsBr 박막을 공증착법을 이용하여 솜털 같은 표면을 가진 헤테로접합 셀 표면에 증착한 후, 스핀 코팅법으로 유기할로겐화물 용액(FAI, FABr)으로 덮었습니다. 유기할로겐화물 용액은 증착된 무기 박막의 기공으로 침투한 후 150°C에서 반응 및 결정화되어 칼코게나이드 박막 층을 형성합니다. 이렇게 얻어진 칼코게나이드 박막의 두께는 400~500nm였으며, 전류 정합을 최적화하기 위해 하부 헤테로접합 셀과 직렬로 연결했습니다. 칼코게나이드 박막의 전자 수송층은 LiF와 C60으로, 열 기상 증착법을 통해 순차적으로 형성되었고, 이어서 버퍼층인 SnO2를 원자층 증착법으로 형성한 후, 투명 전면 전극으로 TCO를 마그네트론 스퍼터링하여 형성했습니다. 이 적층형 셀의 신뢰성은 칼코게나이드 단층 셀보다 우수하지만, 수증기, 빛, 열 등 환경적 영향에 대한 칼코게나이드 박막의 안정성은 여전히 개선이 필요합니다.
게시 시간: 2023년 10월 20일