As an emerging solar absorber, perovskite has extensively displayed promising properties with recent report on 22.1% efficiency in compare with commercialized device of silicon solar cell. However according to theoretical limit based on Shockley-Queisser junction, perovskite will reach 31% limit efficiency in the near future. Several approaches like as tandem cell and concentrator cell has been developed to break theoretical limitation yet many problem unfold along with their advance. Tandem cell, suffered drop voltage due to the minimum voltage value in between. Concentrator cell experienced thermal instability and durability due to thermal excess induced by high concentration of light. The author here introduces another method on exceeding theoretical limit by employing quantum dot as complement material for enhancing properties of solar cell. In this study, we reported works on incorporation of quantum dots onto perovskite solar cell by exhibiting enhancement of efficiency mainly due to increase of $V_{oc}$ and slight $J_{sc}$ . Most of works regarding quantum dot solar cell (QDSC) are utilizing quantum dots as main absorber layer in which lead quantum dots to harvest the light in common way, yet QDSC application still struggled on eliminating high passivation recombination which severely occur on quantum dots. We discovered that quantum dot can efficiently work together with perovskite not as absorber layer but instead as supplementary layer. We introduced CdSe quantum dot as barrier layer and fast carrier separation agent which emerged as interaction phenomena between quantum dots, perovskite and HTM layer. By altering the size of quantum dots and thickness of layer, we found optimized condition for better enhancement. We confirmed the effect of quantum dots as barrier layer agent through SEM and Impedance measurement. We further investigated carrier extraction properties with XPS instrument and proved the existence of FRET effect along with EQE and PL decay spectroscopy.
상용화된 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지로써 각광받는 페로브스카이트 태양전지의 효율이 최근 22.1%에 도달했다. 머지않은 시일에 페로브스카이트 태양전지의 효율은 이론적 한계인 31%에 도달할 것으로 예측된다. 현재 적층형 태양전지나 집광형 태양전지와 같이 이론 효율에 도달하기 위한 다양한 태양전지 들이 개발되고 있지만 효율을 저해하는 다양한 문제점이 발견되고 있다. 이 논문의 저자는 양자점을 활용해 태양전지의 효율을 극대화하는 연구를 진행했다.
연구팀은 페로브스카이트 태양전지에 양자점을 도입해 개방전압과 단락전류밀도의 증가로 인한 효율 증가를 관찰했다. 양자점을 활용한 대부분의 태양전지에서 양자점은 주흡수층으로 활용된다. 이 논문에서 저자는 카드뮴셀레늄 양자점을 사용했으며 페로브스카이트 태양전지에서 양자점이 흡수층이 아닌 보조층으로써도 효율적으로 작동한다는 것을 발견했다. 또한, 양자점의 크기를 달리해 태양전지의 효율증대에 최적화된 조건을 찾아내었다. 연구팀은 양자점이 장벽층 물질로 작용한다는 것을 주사전자현미경 분석과 임피던스 분석을 통해 확인했으며 전자 양공 분리 특성을 X선 광전자 분광법을 통해 조사했다. 끝으로 형광공명에너지전이 효과를 효율 분석과 광루미네선스 분석을 통해 밝혔다
