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▲ (왼쪽부터) 윤필주 석사과정, 한정환 교수, 고려대학교 노준홍 교수

해당 연구는 고려대학교 건축사회환경공학부 노준홍 교수 연구팀과의 공동 연구로 수행되었으며, ‘대학중점연구소 지원사업 및 단계도약형 탄소중립기술개발사업’을 통해 진행되었다.

논문에서는 기존 페로브스카이트 탠덤 태양전지(All-perovskite Tandem Solar Cell)의 공정 안정성 및 셀 계면에서의 전하 축적 문제를 해결할 수 있는 새로운 전자수송층으로 Al이 도핑된 In2O3를 제안하였으며, 이를 최신 반도체 공정 기술인 원자층증착공정(Atomic Deposition, ALD)으로 구현했음을 보고하였다.

▲ ALD Al-doped In2O3 전자수송층 적용을 통한 탠덤 태양전지 성능 향상 관련 schematic

한정환 교수 연구팀은 저온 ALD 공정을 통해 증착된 In2O3 내에 Al을 도핑하여 In2O3의 용액 투과 방지 특성 향상을 통한 공정 안정성 향상시키고, Al 도핑 농도 조절을 통해 전기적 특성을 제어하여 고효율 탠덤 태양전지 적용에 최적화된 Al-doped In2O3 증착 조건을 확보하였다. 최적화된 Al-doped In2O3 전자수송층을 적용한 페로브스카이트 탠덤 태양전지는 25.46 %의 높은 PCE 값을 기록하여 그 우수성을 입증하였다.

본 연구에서 발표된 ALD Al-doped In2O3 전자수송층은, 기존 탠덤 태양전지에서의 공정 안정성 및 전하 축적 문제를 극복하고 더욱 높은 효율의 탠덤 태양전지 제작에 기여될 수 있을 것으로 예상된다.

해당 연구는 "Aluminum-Doped Indium Oxide Electron Transport Grown by Atomic Deposition: Highly Efficient and Damage-Resistant Interconnection Solution for All-Perovskite Tandem Solar Cells with 25.46% Efficiency"라는 제목으로 small 저널에 게재되었다. (https://doi.org/10.1002/smll.202407036).