에틸 아세테이트(Ethyl acetate, EA)는 페로브스카이트 박막을 제조할 때 주로 친환경 반용매로 사용되지만, 높은 극성으로 인해 추출 속도가 너무 빨라 결정 핵 생성 및 성장 과정을 제어하기 어렵다. 본 논문에서는 EA에 n-헥산(n-hexane, Hex)을 첨가하여 반용매 추출 속도를 조절함으로써 용액의 과포화도를 제어하여 결정 핵 생성 및 성장 과정의 동적 평형을 달성하였다. 동시에 Materials Studio 소프트웨어를 사용하여 용매-반용매 시스템의 분자동역학 시뮬레이션을 수행하여 상호작용 에너지를 정량적으로 계산했다. 실험 결과, 60% N-Hex(반용매 내 Hex의 몰 분율 60%) 혼합 반용매로 제조된 페로브스카이트 박막은 평균 결정립 크기가 249 nm로, 순수 EA 및 순수 Hex로 제조된 박막보다 각각 17% 및 71% 증가했으며, 전하 운반자 수명은 225 ns로 순수 EA 및 순수 Hex 대비 각각 27% 및 45% 향상되었다. 또한 해당 박막은 (110) 결정면 우선 배향을 보였다. 본 실험의 분자동역학 계산 결과, 용매-반용매 상호작용 에너지가 1,385 kJ/mol일 때 최적의 페로브스카이트 박막이 얻어짐을 확인했다.

페로브스카이트; 친환경; 반용매 공학; 분자동역학