페로브스카이트 재료의 도전과 안정성 전략

페로브스카이트 재료는 ABX₃의 화학 구조를 가진 유기-무기 하이브리드입니다. 여기서 A는 단가 양이온(예: 메틸암모늄 또는 세슘), B는 이가 금속(예: 납 또는 주석), X는 할로겐 음이온(예: 아이오딘 또는 브로민)입니다. 이러한 소재는 높은 빛 흡수 계수와 우수한 전하 수송 특성을 보여주어 뛰어난 PCE에 기여합니다. 그러나 페로브스카이트 재료는 습기, 산소 및 고온에 매우 민감하여 열화, 효율 감소 및 수명 단축을 초래합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 과학자들은 페로브스카이트 결정 구조 최적화, 전하 수송층(CTL) 재료 개선, 혁신적인 캡슐화 접착제 적용 등 다양한 전략을 개발했습니다. 특히, 캡슐화 접착제는 수분과 산소의 침투를 효과적으로 차단하면서 기계적 보호를 제공하여 PSC의 수명을 크게 연장합니다.

페로브스카이트 태양전지에서 캡슐화 접착제의 응용

캡슐화 접착제는 PSC를 위한 보호 장벽 역할을 하여 페로브스카이트 층을 환경 손상으로부터 보호합니다. 현대의 캡슐화 접착제는 일반적으로 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다:

높은 차단 성능: 낮은 수증기 투과율(WVTR)과 산소 투과율(OTR)을 가진 접착제는 수분과 산소 침투를 최소화합니다.

열 안정성 및 UV 저항성: 접착제는 고온 및 장시간 UV 노출에서도 안정성을 유지해야 하며, 열 분해 또는 UV 유도 광분해를 피해야 합니다.

일반적인 캡슐화 접착제로는 핫멜트 접착제, 액체 광학 투명 접착제(LOCA), UV 경화 접착제가 있습니다. 이러한 재료는 정밀한 코팅 및 경화 과정을 통해 우수한 밀봉성과 장기적인 안정성을 제공합니다.

캡슐화 기술이 PSC 성능에 미치는 영향

캡슐화 기술은 PSC의 안정성과 상용화에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀에서 액체 핫멜트 접착제는 높은 차단 성능을 제공할 뿐만 아니라 재료 간의 인터페이스 접착력을 향상시켜 구조적 안정성을 높입니다. 또한, 적절한 캡슐화 재료는 유연한 PSC에 대한 기계적 스트레스를 완화하여 다양한 응용 분야에서 안정적인 성능을 보장할 수 있습니다.

페로브스카이트 태양전지의 미래 전망

캡슐화 기술의 발전으로 PSC 안정성이 크게 향상되었습니다. 그러나 전체 상업화를 위한 몇 가지 도전 과제가 남아 있습니다:

환경 내구성: 고습도 및 고온 환경에서 장기적인 안정성을 보장하기 위해 장벽 성능의 추가 향상이 필요합니다.

대량 생산 가능성: 대규모 PSC 생산에 적합한 비용 효율적이고 효율적인 캡슐화 공정을 개발하는 것이 중요합니다.

무연 대안: 환경 규정을 준수하기 위해 납 사용을 줄이고 친환경 페로브스카이트 재료 및 캡슐화 접착제를 개발하는 것이 중요합니다.

요약하자면, 캡슐화 접착제는 PSC 안정성을 향상시키고 상용화를 추진하는 핵심 기술입니다. 캡슐화 재료와 공정의 지속적인 혁신을 통해 페로브스카이트 태양전지는 저비용, 고효율의 친환경 에너지 솔루션이 될 준비가 되어 있으며, 이는 재생 가능 에너지의 글로벌 발전에 기여할 것입니다.

HAI LU JYA HE의 페로브스카이트 캡슐화 접착제

페로브스카이트 태양전지는 높은 변환 효율, 유연성 및 친환경적 장점으로 인해 재생 에너지 산업에서 주목받고 있습니다. 그 반투명한 특성 덕분에 건물 통합형 태양광(BIPV)에 이상적이며, 자연 채광을 해치지 않으면서 효율적인 전력 생산이 가능합니다. 또한, 페로브스카이트 셀은 불규칙한 표면에도 적용할 수 있어 웨어러블 기기와 휴대용 전자기기에 전력을 공급할 수 있습니다.

효율성 측면에서 단일 접합 페로브스카이트 셀은 이론적으로 최대 33%에 도달할 수 있으며, 페로브스카이트와 실리콘을 결합한 탠덤 구조는 30%를 초과하여 녹색 에너지 시장을 발전시키는 중요한 기술이 되고 있습니다.