페로브스카이트 태양전지의 출현

불과 최근 2년 사이에 고체 페로브스카이트 태양전지가 개발됐고 효율은 19.3%까지 보고되었다. 서로 다른 광범위한 제조 방법과 소자 컨셉이 고성능 소자에서 구현되고 있다. 

페로브스카이트의 부정적 측면 중 하나는 지금까지의 고성능 페로브스카이트 태양전지의 주 성분이 납인데 소자 제조, 배포, 그리고 폐기시 독성 이슈를 야기한다는 것이다. 그리고 습기와 자외선에 노출되면 열화가 일어난다. 

페로브스카이트는 ABX3 화학식으로 설명되는 물질이다. 여기서 A와 B는 양이온이고 X는 음이온이다.

(그림 1. a, 큐빅 페로브스카이트 결정 구조. 광전지용 페로브스카이트에 대해서 일반적으로 큰 양이온 A는CH3NH3 이온이고, 작은 양이온은 Pb이고 음이온 X는 할로겐 이온(I, Cl, Br)이다. CH3NH3의 경우 낮은 t 인자(0.83)에 의해 온도가 330 K 이상 온도에서만 큐빅 상을 형성한다. b, 12개의 할로겐화물 페

로브스카이트에 대한 계산된 t와 μ 인자) 

고효율 페로브스카이트 태양전지는 B 양이온으로 Pb를 사용한다. 만약 Sn을 사용하면 더 이상적인 밴드갭을 얻을 수 있지만 요오드화물과 만나면 Sn이 쉽게 산화되어 SnI4가 되어 버려 안정성이 떨어진다. 

전형적인 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbI3, CH3NH3PbI(3-x)Cl(x), 그리고 CH3NH3PbI(3-x)Br(x)이다. 

참고: The emergence of perovskite solar cells, Martin A. Green, et al., Nature Photonics⎜VOL 8⎜JULY 2014.