틴옥사이드 나노입자는 표면 특성의 결함 등으로 전자 추출이 낮은 특성이 있고 이를 해결하기 위해서는 저온에서 합성 가능한 우수한 전자 추출 특성을 가진 소재 개발이 필요하다.
이를 위해서 페로브스카이트 자체 전자수송층 계면 등에 대한 연구가 필요한데요. 지금까지 고효율화 한 소자를 살펴보면 전자수송층은 다음과 같이 염료감응형 소자에서 사용됐던 다공성 TiO2를 활용한 경우와 최근에는 틴옥사이드(Tin Oxide) 나노 결정을 이용한 경우가 있습니다. 그래서 저희는 이 부분에 대해서 연구를 시작하였고요. 다공성 TiO2의 경우에는 우수한 전자추출 특성이 있으나 500도 이상의 높은 공정이 필요한 그런 어려운 부분이 있습니다. 또한 틴옥사이드 나노 입자는 입자를 결정입자를 만든 다음에 사용하기 때문에 비교적 짧은 공정시간과 또 낮은 온도 그리고 이상적인 에너지 레벨을 갖고 있습니다만, 표면 특성의 결함 등으로 인해서 낮은 전자추출 특성이 있습니다. 따라서 이를 해결하려고 저온에서 합성 가능한 우수한 전자추출 특성을 가진 소재개발이 필요합니다. 그래서 저희는 용액합성증착법을 활용하고자 하였습니다. 보시는 것처럼 이 방법은 촘촘하고 치밀한 박막 합성이 가능한데요. 여러 가지 조건을 제어함으로써 틴옥사이드 전자수송층을 만들 수 있습니다. 그러나 아직까지 원리나 이런 이해 그리고 태양전지 소재에 적용하는 예가 적습니다. 그래서 본 연구를 통해서 저희는 반응시간이나 산성도 조절을 통해서 이러한 박막 특성을 제어했는데요. 보시는 것처럼 이 표면은 저희가 사용하는 FTO라는 투명전극의 표면이 울퉁불퉁합니다. 그 위에 용액합성증착법을 활용하게 되면 다음과 같이 점점 이런 주석산화물이 형성이 되고 입자가 커져서 최종적으로는 이렇게 기다란 막대 형태까지도 가능합니다.