출처:AZO 재료페로브스카이트 태양전지페로브스카이트 태양전지는 현재의 태양전지 기술에 비해 장점이 있습니다. 이 제품은 다른 변형 제품보다 더 효율적이고 가벼우며 비용이 저렴할 가능성이 있습니다. 페로브스카이트 태양전지에서는 페로브스카이트 층이 전지 전면의 투명 전극과 후면의 반사 전극 사이에 끼워져 있습니다.전극 수송층과 정공 수송층은 음극과 양극 경계면 사이에 삽입되어 전극에서 전하 수집을 촉진합니다.페로브스카이트 태양전지는 전하 수송층의 형태 구조와 층 순서에 따라 일반 평면, 역평면, 일반 메조포러스, 역메조포러스 구조 등 4가지로 분류됩니다.그러나 이 기술에는 몇 가지 단점이 있습니다. 빛, 습기 및 산소는 분해를 유발할 수 있고, 흡수가 일치하지 않을 수 있으며, 비방사성 전하 재결합과 관련된 문제도 있습니다. 페로브스카이트는 액체 전해질에 의해 부식되어 안정성 문제를 일으킬 수 있습니다.실제 적용을 실현하려면 전력 변환 효율과 작동 안정성이 향상되어야 합니다. 그러나 최근 기술 발전으로 25.5% 효율의 페로브스카이트 태양전지가 탄생했는데, 이는 기존의 실리콘 태양광전지에 크게 뒤지지 않는다는 뜻이다.이를 위해 페로브스카이트 태양전지에 적용할 수 있는 희토류 원소가 연구되었습니다. 그들은 문제를 극복하는 광물리적 특성을 가지고 있습니다. 따라서 페로브스카이트 태양전지에 이를 사용하면 특성이 향상되어 청정 에너지 솔루션을 위한 대규모 구현에 더욱 적합해집니다.희토류 원소가 페로브스카이트 태양전지를 돕는 방법이 차세대 태양전지의 기능을 향상시키는 데 사용할 수 있는 희토류 원소가 갖고 있는 많은 유리한 특성이 있습니다. 첫째, 희토류 이온의 산화 및 환원 전위는 가역적이므로 표적 물질 자체의 산화 및 환원을 감소시킵니다. 또한, 이러한 원소를 페로브스카이트 및 전하 수송 금속 산화물과 결합하여 추가함으로써 박막 형성을 조절할 수 있습니다.또한, 위상 구조와 광전자 특성은 결정 격자에 대체적으로 삽입되어 조정될 수 있습니다. 결함 패시베이션은 입자 경계 또는 재료 표면에 틈새로 타겟 재료를 삽입함으로써 성공적으로 달성될 수 있습니다.더욱이, 희토류 이온에는 수많은 에너지 전이 궤도가 존재하기 때문에 적외선 및 자외선 광자는 페로브스카이트에 반응하는 가시광선으로 변환될 수 있습니다.이것의 장점은 두 가지입니다. 페로브스카이트가 고강도 빛에 의해 손상되는 것을 방지하고 재료의 스펙트럼 응답 범위를 확장합니다. 희토류 원소를 사용하면 페로브스카이트 태양전지의 안정성과 효율성이 크게 향상됩니다.박막의 형태 수정앞서 언급한 바와 같이, 희토류 원소는 금속 산화물로 구성된 박막의 형태를 변형시킬 수 있습니다. 밑에 있는 전하 수송층의 형태가 페로브스카이트 층의 형태와 전하 수송층과의 접촉에 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있습니다.예를 들어, 희토류 이온을 도핑하면 구조적 결함을 일으킬 수 있는 SnO2 나노입자의 응집을 방지하고 큰 NiOx 결정의 형성을 완화하여 균일하고 조밀한 결정층을 생성합니다. 따라서 희토류 도핑을 통해 결함이 없는 이들 물질의 박막을 얻을 수 있습니다.또한, 메조다공성 구조를 갖는 페로브스카이트 셀의 지지층은 태양전지의 페로브스카이트와 전하 수송층 사이의 접촉에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 구조의 나노입자는 형태학적 결함과 수많은 결정립 경계를 표시할 수 있습니다.이로 인해 불리하고 심각한 비방사성 전하 재결합이 발생합니다. 모공 충전도 문제입니다. 희토류 이온을 도핑하면 지지체 성장을 조절하고 결함을 줄여 정렬되고 균일한 나노구조를 생성할 수 있습니다.희토류 이온은 페로브스카이트 및 전하 수송층의 형태적 구조를 개선함으로써 페로브스카이트 태양 전지의 전반적인 성능과 안정성을 향상시켜 대규모 상업용 응용 분야에 더 적합하게 만듭니다.미래페로브스카이트 태양전지의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 이는 현재 시장에 나와 있는 실리콘 기반 태양전지보다 훨씬 저렴한 비용으로 뛰어난 에너지 생성 용량을 제공할 것입니다. 이번 연구에서는 희토류 이온으로 페로브스카이트를 도핑하면 특성이 향상되어 효율성과 안정성이 향상된다는 사실이 입증되었습니다. 이는 성능이 향상된 페로브스카이트 태양전지의 현실화에 한발 더 다가섰다는 것을 의미한다.
