X선 회절을 이용한 메틸암모늄 납 페로브스카이트의 열팽창 계수 결정 및 온도에 의한 상전이 위치 규명

납 할로겐 페로브스카이트, 특히 메틸암모늄 납 아이오딘(CH3NH3PbI3)는 최근 대체 태양 전지 소재로 상당한 관심을 끌었으며, 현재 기록적인 태양 전지 효율이 20%를 초과하였습니다. 그러나 메틸암모늄 납 아이오딘의 열적 안정성에 대한 우려가 제기되었으며, 고온에서 사각형에서 입방상으로의 상전이가 보고되었습니다. 여기서는 온도 의존적인 X선 회절 측정을 사용하여 이 상전이를 자세히 조사하였습니다. 상전이는 54 °C로 특정되었으며, 이는 일반적인 태양 전지의 작동 범위 내에 있습니다. 셀 매개변수는 온도의 함수로 추출되었고, 이를 통해 열팽창 계수가 계산되었습니다. 이 값은 사각형 및 입방상에서 모두 상당히 높은 것으로 나타났습니다 (αv = 1.57 × 10(-4) K(-1)). 이는 소다 석회 유리 및 CIGS의 열팽창 계수보다 6배, CdTe보다 11배 큰 수치입니다. 이는 일반적인 주야 간 운영에서 발생하는 온도 사이클링 동안 페로브스카이트 태양 전지의 기계적 안정성에 중요할 수 있습니다. 열팽창 계수에 대한 실험적 지식과 셀 매개변수의 정확한 결정은 이 시스템에서 밀도 함수 이론 시뮬레이션을 수행할 때 보다 정확한 밴드 구조 계산을 제공하는 데에도 가치가 있을 것입니다.