2009년 방해석 박막 전지가 처음 등장했을 당시 변환 효율은 3.8%에 불과했지만, 이후 빠르게 향상되어 2018년에는 실험실 수준에서 23%를 넘어섰습니다. 칼코게나이드 화합물의 기본 분자식은 ABX3이며, A 위치에는 일반적으로 Cs+ 또는 Rb+와 같은 금속 이온이나 유기 작용기(예: (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+)가 위치하고, B 위치에는 일반적으로 Pb2+ 및 Sn2+와 같은 2가 양이온이, X 위치에는 일반적으로 Br-, I-, Cl-와 같은 할로겐 음이온이 위치합니다. 화합물의 구성 요소를 변경함으로써 칼코게나이드 화합물의 금지대역폭은 1.2eV에서 3.1eV 사이로 조절할 수 있습니다. 단파장에서 높은 효율을 보이는 칼코게나이드 전지에, 장파장에서 뛰어난 변환 성능을 가진 이종 결정질 실리콘 전지를 적층하면 이론적으로 30% 이상의 광전 변환 효율을 달성할 수 있어, 결정질 실리콘 전지의 이론적 변환 효율 한계인 29.4%를 돌파할 수 있습니다. 2020년, 독일 하임홀츠 베를린 연구소에서는 이미 이러한 적층형 배터리를 통해 29.15%의 변환 효율을 달성했으며, 칼코게나이드-결정질 실리콘 적층형 전지는 차세대 배터리 기술의 핵심 기술 중 하나로 주목받고 있습니다.
칼코게나이드 박막층은 2단계 방법을 통해 구현되었습니다. 먼저, 솜털 같은 표면을 가진 이종접합 셀 표면에 다공성 Pbl2 및 CsBr 박막을 동시 증착한 후, 스핀 코팅을 통해 유기 할로겐화물 용액(FAI, FABr)을 도포했습니다. 유기 할로겐화물 용액은 증착된 무기 박막의 기공으로 침투하여 150℃에서 반응 및 결정화되어 칼코게나이드 박막층을 형성합니다. 이렇게 얻은 칼코게나이드 박막의 두께는 400~500nm이며, 전류 정합을 최적화하기 위해 하부 이종접합 셀과 직렬로 연결했습니다. 칼코게나이드 박막 상의 전자 전달층은 열 증착법으로 순차적으로 형성된 LiF와 C60, 그리고 원자층 증착법으로 증착된 버퍼층인 SnO2, 그리고 마그네트론 스퍼터링으로 증착된 투명 전면 전극인 TCO로 구성됩니다. 이 적층형 셀의 신뢰성은 칼코게나이드 단일층 셀보다 우수하지만, 수증기, 빛, 열과 같은 환경적 영향 하에서 칼코게나이드 박막의 안정성은 여전히 개선이 필요하다.
게시 시간: 2023년 10월 20일