일본산업뉴스요약

잉크젯 방식으로 저온 성막에 성공
주목 받고 있는 페로브스카이트 태양 전지

도인요코하마대학의 미야사카(宮坂) 교수, 도나베(戸辺) 대학원생은 잉크젯 방식으로 페로브스카이트 층의 저온 성막에 성공했다. 일반적인 수지 기판의 내열 온도인 150℃ 이상으로 성막하고 있어 수지 기판에 적용할 수 없었다. 구부리는 것이 가능한 페로브스카이트 태양전지의 조기 실용화로 연결될 거라고 기대된다.

기슈기켄공업과 협력하여 이 회사의 일렉트로닉스 용 잉크젯 프린터 ‘WM 5000’을 사용해 인듐 주석 산화물(ITO) 유리 기판 위에 페로브스카이트 층을 성막했다.

기존에는 태양 전지 전용의 유리 기판밖에 사용할 수 없었다. 성막 안건을 조정해 저렴하며 수지 기판 코팅에도 사용되고 있는 ITO 유리 위 성막에 성공했다.

변환 효율은 페로브스카이트 층의 두께와 표면 거침 등에 영향을 받는다. 용액의 토출 크기 및 인쇄 횟수, 기판 가열 온도 등 최적의 조건을 검토했다.

그 결과 120℃ 전후에서 가장 변환 효율이 높아져 더블 카티온 방식 페로브스카이트 용액을 사용하는 경우 13.3%를 달성했다. 내구성이 높아 가장 상품화에 가깝다고 여겨지는 트리플 카티온 방식 페로브스카이트로도 실험하여 변환 효율 12% 이상을 얻어냈다.

앞으로 페로브스카이트 층만이 아닌 페로브스카이트 태양 전지 제작의 모든 공정에 잉크젯 방식 적용을 목표로 한다.

차세대 태양 전지로써 주목 받는 페로브스카이트 태양 전지는 도포로 인해 간단하게 제조할 수 있는 것이 특징이다. 현재는 스핀 코팅 방식이 주류이지만 디바이스화하기 위해서는 잉크젯 방식과 롤 투 롤 방식 등으로 만들 필요가 있다.

잉크젯 방식은 용도에 맞춘 두께 제어와 디자인성 높은 디바이스 제작이 손쉬워 실용화가 기대된다. 폴란드의 솔 테크놀로지즈(Saule Technologies) 등도 잉크젯 방식으로 페로브스카이트 태양 전지 제조를 목표로 하고 있다.

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