All-perovskite tandem solar cells have been developed as a next-generation solar cell technology to surpass the efficiency limits of single-junction solar cells. By using perovskite materials with different bandgaps in the top and bottom cells, these tandem solar cells can effectively utilize a wider range of the solar spectrum. All-perovskite tandem solar cells have been focused as a next-generation solar cell due to their ability to achieve high efficiency while being manufactured through low-cost solution processing. This paper focuses on key components for improving the performance of all-perovskite tandem solar cells and essential components: wide bandgap perovskite solar cells, narrow bandgap perovskite solar cells, and charge recombination layers. The characteristics, main challenges, and strategies for overcoming these issues are discussed. For wide bandgap perovskites, efficiency is reduced by high trap densities and halide ion phase segregation. Improvement methods through additives and surface passivation are proposed to overcome these issues. In narrow bandgap perovskites, composition control and surface treatment techniques are being developed to reduce the oxidation of Sn-based materials and charge recombination in the perovskite. Additionally, the charge recombination layer is an essential component for efficient electron-hole recombination and minimizing optical losses, with materials such as transparent conductive oxides and ultrathin metals being used. These studies make a significant contribution to enhancing the efficiency and stability of all-perovskite tandem solar cells and suggest future research directions for commercialization.
Recently, cesium tellurium iodine (Cs2TeI6) has emerged as an inorganic halide perovskite material with potential application in optoelectronic devices due to its high absorption coefficient, suitable bandgap and because it consists of nontoxic and earth-abundant elements. However, studies on its fabrication process as well as photoresponse characteristics are limited. In this study, a simple and effective method is introduced for the synthesis of Cs2TeI6 thin films by a two-step dry process. A Cs2TeI6-based lateral photosensor was fabricated, and its photoresponse characteristics were explored under laser illuminations of four different wavelengths in the visible range: 405, 450, 520, and 655 nm. The initial photosensing results suggest potential application and can lead to more promising studies of Cs2TeI6 film in optoelectronics.
최근 전 세계적으로 이산화탄소를 포함한 대기 오염원의 배출을 줄이고 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 청정에너지원으로 '수소'를 주목하고 있다. 하지만 현재까지 사회에 유통되는 대부분의 수소는 화석연료 개질을 기반으로 생산되기 때문에 2차 환경오염의 위험을 가지고 있다. 이에 이산화탄소 배출이 없이 태양에너지로부터 물을 분해해 수소를 생산하는 광전기화학 수소 생산 기술이 주목받고 있다. 단 광전기화학 물분해 수소생산을 실현하기 위해서는 수소를 충분히 생산시킬 수 있는 충분한 전류밀도, 과전압을 최소화하는 높은 개시전위, 및 그 생산비용을 최소화 할 수 있는 저렴한 공정 등을 동시에 만족시킬 수 있는 광전극 소재 개발이 필요하다. 최근 광소자용 소재로 각광을 받는 유기금속 할라이드 페로브스카이트 소재가 상기의 조건들을 상당히 만족할 것으로 기대되고 있어 광전기화학 물분해 셀로 적용되는 연구들이 수행되고 있다. 본 기고문에서는 유기금속 할라이드 페로브스카이트 소재기반 광전기화학 물분해 관련 최신 연구동향과 전망을 다루고자 한다.
Current characteristic curve of an illuminated solar cell was used to determine its reverse saturation current density ($J_0$), ideality factor (n) and resistances, by using numerical diode simulation. High efficiency amorphous silicon, heterojunction crystalline Si (HIT), plastic and organic-inorganic halide perovskite solar cell shows n=3.27 for a-Si and n=2.14 for improved HIT cell as high and low n respectively, while the perovskite and plastic cells show n=2.56 and 2.57 respectively. The $J_0$ of these cells remain within $7.1{\times}10^{-7}$ and $1.79{\times}10^{-8}A/cm^2$ for poorer HIT and improved perovskite solar cell respectively.
In this study, we investigate organic-inorganic halide perovskite solar cells with a vacuum thermal evaporated hole transporting layer (NPB/MoO3-x). By replacing solution process based Spiro-MeOTAD with vacuum thermal evaporation based NPB/MoO3-x, a thin hole transporting layer was implemented. In addition, parasitic absorption that may occur during the doping process was eliminated by excluding solution process doping. In a solar cell with a thin vacuum thermal evaporated hole transporting layer, the short-circuit current density (Jsc) increased to 23.93 mA/cm2, resulting in the highest power converstion efficiency (PCE) at 18.76%. Considering these results, it is essential to control the thickness of hole transporting layer located at the top in solar cell configuration.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.34
no.5
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pp.348-356
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2021
Field-effect transistors (FETs) are the key elements of conventional electronics; hence, have drawn a lot of research and commercial interests. In recent years, metal halide perovskite materials have achieved a remarkable efficiency of 29.15% in the field of photovoltaics, and have drawn the scientific community's attention to promote their use in the field of optoelectronics, such as FETs and phototransistors. The MAPbI3 (methylammonium lead iodide) perovskite TFT has achieved a record hole mobility of 21.41 cm2/V-s in the year 2020. In this review, we will briefly discuss the physical structure of MAPbI3 perovskite and the essential factors that stimulate these devices, together with the role of defects, the ion migration concept, and the implication of both dielectric and electrode materials on the device's performance.
Ju, Yeonkyeong;Kim, Byeong Jo;Lee, Sang Myeong;Yoon, Jungjin;Jung, Hyun Suk
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.416-416
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2016
Organic-inorganic metal halide perovskite solar cells have received attention because it has a number of advantages with excellent light harvesting, high carrier mobility, and facile solution processability and also recorded recently power conversion efficiency (PCEs) of over 20%. The major issue on perovskite solar cells have been reached the limit of small area laboratory scale devices produced using fabrication techniques such as spin coating and physical vapor deposition which are incompatible with low-cost and large area fabrication of perovskite solar cells using printing and coating techniques. To solution these problems, we have investigated the feasibility of achieving fully printable perovskite solar cells by the blade-coating technique. The blade-coating fabrication has been widely used to fabricate organic solar cells (OSCs) and is proven to be a simple, environment-friendly, and low-cost method for the solution-processed photovoltaic. Moreover, the film morphology control in the blade-coating method is much easier than the spray coating and roll-to-roll printing; high-quality photoactive layers with controllable thickness can be performed by using a precisely polished blade with low surface roughness and coating gap control between blade and coating substrate[1]. In order to fabricate perovskite devices with good efficiency, one of the main factors in printed electronic processing is the fabrication of thin films with controlled morphology, high surface coverage and minimum pinholes for high performance, printed thin film perovskite solar cells. Charge dissociation efficiency, charge transport and diffusion length of charge species are dependent on the crystallinity of the film [2]. We fabricated the printed perovskite solar cells with large area and flexible by the bar-coating. The morphology of printed film could be closely related with the condition of the bar-coating technique such as coating speed, concentration and amount of solution, drying condition, and suitable film thickness was also studied by using the optical analysis with SEM. Electrical performance of printed devices is gives hysteresis and efficiency distribution.
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.
Owing to the superior optoelectronic properties, halide perovskites have emerged as next-generation materials for display application. In this study, we reported a novel route for CsPbBr3 calcination into porous SiO2 nanoparticles to overcome the stability issues of halide perovskite via a spatial confinement of crystal growth within SiO2 pores. The resulting CsPbBr3-SiO2 nanoparticles exhibited the photoluminescence (PL) emission peak at 515 nm under optimal calcination condition. In several polar solvents, PL properties of CsPbBr3-SiO2 nanoparticles was maintained owing to the enclosed pores during calcination process, suggesting their promising application for display color conversion film.
Generally, Au electrodes are the preferred top metal electrodes in most perovskite solar cells (PSCs) because of their appropriate work function for hole transportation and their resistance to metal-halide formation. However, for the commercialization of PSCs, the development of alternative metal electrodes for Au is essential to decrease their fabrication cost. Ag electrodes are considered one of the most suitable alternatives for Au electrodes because they are relatively cheaper and can provide the necessary stability for oxidation. However, Ag electrodes require an aging-induced recovery process and react with halides from perovskite layers. Herein, we propose a bilayer Au/Ag electrode to overcome the limitations of single Au and Ag metal electrodes. The performance of PSCs based on bilayer electrodes is comparable to that of PSCs with Au electrodes. Furthermore, by using the bilayer electrode, we can eliminate the aging process, normally an essential process for Ag electrodes. This study not only demonstrates an effective method to substitute for expensive Au electrodes but also provides a possibility to overcome the limitations of Ag electrodes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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