• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제22권7호
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• pp.55-62
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• 2022

페로브스카이트 태양전지는 4차 산업혁명으로 사물인터넷, 가상환경 등의 증가에 따른 전력 수요가 급증하면서 점진적으로 고갈되어가는 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석연료를 대체할 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 바이오에너지, 수소에너지 등의 신재생 에너지 분야에서 연구가 활발한 부분이다. 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 구조를 가진 유-무기 하이브리드 물질을 사용하는 태양전지 소자로 고효율, 저가의 용액 및 저온 공정으로 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 장점들이 있다. 기존의 경험적 방법으로 예측한 광흡수층 박막을 최적화하기 위해서 소자 특성 평가를 통해 신뢰도를 검증해야 한다. 그러나 광흡수층 박막 소자 특성 평가 비용이 많이 소요되므로 시험 횟수에 제약이 따른다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광흡수층 박막 최적화의 보조 수단으로 머신러닝이나 인공지능 모델을 이용하여 명확하고 타당한 모델의 개발과 적용 가능성이 무한하다고 본다. 이 연구에서는 페로브스카이트 태양전지의 광 흡수층 박막 최적화를 추정하기 위하여 서포트 벡터 머신의 선형 커널, 가우시안 커널, 비선형 다항식 커널, 시그모이드 커널의 회귀분석 모델을 비교하여 커널 함수별 정확도 차이를 검증하였다.

• 공업화학전망
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• 제24권5호
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• pp.1-14
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• 2021

유무기 하이브리드 금속-할라이드계 페로브스카이트(organic-inorganic metal halide perovskite) 페로브스카이트 반도체 소재는 광전자 소자와 소재 연구에 새로운 연구 흐름을 만들고 있다. 태양전지 성능이 불과 과거 몇 년 사이의 짧은 연구 기간에도 불구하고, 광-전 변환 소자 중에서도 단일 소자와 적층 소자(tandem)에서 높은 광-전 변환 효율을 나타내기 때문이다. 이러한 급격한 연구 성과와 성장에도 불구하고, 페로브스카이트 소재의 다양한 광전자 특성의 평가와 결과에 대한 논의가 필요한 상황이다. 특히 내부 이온 이동이 광전자 원거리 이동 특성 평가와 해석에 영향을 주는 경우, 페로브스카이트 소재를 기반으로 한 다양한 광전자 소자의 성능 향상과 해석에 여전히 모호함을 준다. 달리 얘기하면, 이 소재의 기초 특성을 이해하고자 적용하는 다양한 기존 특성 평가 분석법의 활용과 해석에도 복잡한 영향을 미치고 있다고 할 수 있다. 이러한 페로브스카이트 소재 내에서 광전자 원거리 이동을 측정하는 새로운 방법을 소개하고자 한다. 첫 번째 방법으로, Quasi-steady 상태에서 광전도도를 전기적 특성으로 측정하고, 광조사 하에 투과 및 반사를 광학적으로 측정하여, 전도도와 광전자 밀도를 동시에 평가하는 방법으로, photo-induced transmission and reflection (PITR) 분광분석법이다. 이 분광분석법은 실제 소자의 구동조건을 구현한 상태에서 광전자의 원거리 이동에서 발생하는 광전자 밀도 변화를 반영한 광전자 이동도 특성 평가라는 장점을 가지고 있다. 두 번째 방법으로, 기존의 연속 전압 인가 방법 대신 펄스형 전압 인가 방식을 도입하는 방법으로, pulsed voltage space charge limited current (PV-SCLC) 분석법이다. 이는 펄스형 전압 인가 방법으로 이온의 이동을 최소화하여, 전류-전압 측정에서 히스테리시스가 없고 측정결과의 재현성과 신뢰도가 매우 높은 장점이 있다.

• 새물리
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• 제68권11호
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• pp.1208-1214
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• 2018

단일 스텝 스핀 코팅 (one-step spin coating) 공정은 $MAPbI_3$ 페로브스카이트 (Perovskite) 박막의 결정화가 우수하여 고효율 태양 전지 제작이 가능하다. 이 공정의 핵심은 솔벤트 증발 제어 공정을 사용하는 것인데, 이는 스핀 코팅 시 $MAPbI_3$ 의 용해도를 증가 시킬 수 있는 용매를 투입하는 (dripping) 방식이다. 본 연구에서 용매의 양, 투입속도 및 시간에 따라 생성되는 $MAPbI_3$의 특성을 분석하고, 이렇게 만들어진 박막을 이용한 태양 전지 특성을 조사하였다. $MAPbI_3$ 박막 형성을 위하여 lead iodide, methyl-ammonium iodide를 N,N-dimethylformamide에 녹이고, N,N-dimethyl sulfoxide를 첨가하여 용액을 만들었으며, 증발 제어 공정을 위한 용매로 diethyl ether (DE)를 사용하였다. DE의 투입 조건에 따라 $MAPbI_3$ 박막 형성 시 핵 생성에 차이가 생기고, 이는 $MAPbI_3$의 결정화, 밀도 및 표면 상태에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이에 따라 태양 전지의 효율이 달라지는 것을 알 수 있었다. 0.7 mL의 DE의 양, 3.03 mL/sec 투입 속도, 7초(스핀 코팅 시작 후 투입시간)의 솔벤트 증발 제어 공정 결과 최대 13.74% 효율을 가지는 태양 전지 소자를 재현성 있게 관측할 수 있었다.