복합 정공 수송층 전략을 통한 페로브스카이트 태양전지 구현
Perovskite Solar Cells Enabled by a Composite Hole Transport Layer Strategy
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초록
페로브스카이트 태양전지(PSCs)는 높은 광전 변환 효율(PCE)에 도달하고 있지만, 널리 사용되는 정공 수송 물질(HTM)인 Spiro-OMeTAD의 높은 비용과 낮은 안정성으로 인해 상업화에 난항을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해, Spiro-OMeTAD를 비용 효율적인 대안 물질과 혼합하는 복합 HTM 전략이 연구되고 있다. 본연구는 효율적인 정공 추출을 위해 최적화된 HOMO를 갖는 PEH-23 및 PEH-24를 혼합 파트너로 활용하였다. 다양한 부피 비율로 제조된 복합 HTM 소자들을 체계적으로 비교한 결과, 10 부피 퍼센트로 첨가된 PSC 소자는 각각 20.33 %와 20.62 %의 최고 효율을 달성하였다. 따라서 구조적으로 안정한 저분자 물질을 활용한비용 효율적인 복합 HTM 접근 방식이 PSC 소자의 상업화를 위한 새로운 방안임을 제시한다.
Abstract
Perovskite solar cells (PSCs) achieve high power conversion efficiency (PCE), but commercialization faces difficulties due to the high cost and low stability of the widely-used hole-transporting material (HTM), Spiro-OMeTAD. To overcome this, the composite HTM strategy, which blends Spiro-OMeTAD with cost-effective alternatives, is being investigated. The mixing partners, PEH-23 and PEH-24, suggested our previous work, is optimized HOMO energy levels for efficient hole extraction. Resulting from a systematic comparison of composite HTM devices prepared at various volume ratios, devices incorporating 10 vol% achieved champion efficiencies of 20.33 % and 20.62 %, respectively. Therefore, this research validates that the cost-efficient composite HTM approach, utilizing structurally stable small-molecule materials, is alternative route for the commercialization of PSC devices.