차세대 태양전지 수명·효율 높일 수 있는 신소재 개발

UNIST 김진영·한양대 최효성 교수…페로브스카이트 태양전지 수명 3배 향상

국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 수명과 효율을 높일 수 있는 신소재를 개발했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 9일 울산과기대(UNIST) 김진영·한양대 최효성교수팀이 미국 샌타바버라 캘리포니아대와 함께 기존 역구조 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층 소재를 새로 개발해 수명은 약 3배, 효율은 10% 이상 높였다고 밝혔다.

연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications·6월 17일자) 온라인판에 게재됐다.

부도체와 반도체, 도체 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 금속 산화물인 페로브스카이트는 햇빛을 받으면 전자와 정공을 생성, 전기를 생산하는소자로 현재 산업화 돼 있는 실리콘 태양전지를 대체할 미래 소자로 주목받고 있다.

페로브스카이트를 광흡수층으로 사용한 태양전지는 실리콘 태양전지보다 제작단가가 매우 낮으면서 효율은 비슷한 수준으로 유지할 수 있는 장점이 있다.

또 전자 전달체와 정공수송층 위치를 맞바꾼 역구조 페로브스카이트 태양전지는고효율 플렉서블 전지로도 만들 수 있다.

그러나 기존 역구조 페로브스카이트 태양전지에서 정공수송층으로 널리 쓰이는소재(PEDOT:PSS)는 강산성으로 빛을 흡수하는 면(광흡수층)을 부식시켜 소자 수명을단축하는 문제가 있다.

연구진은 새로운 정공수송층 소재로 중성 고분자물질(CPE-K)을 개발해 광흡수층의 부식을 억제, 소자의 수명을 약 3배 늘렸다.

또 CPE-K는 전지를 제작했을 때 균일한 결정을 형성시킬 수 있어 정공 수송 속도를 기존 대비 60배 빠르게 하고 전지 효율도 10% 이상 높이는 것으로 나타났다.

최효성 교수는 "이 연구가 역구조 페로브스카이트 태양전지의 안정성 문제 해결에 이바지할 것으로 기대한다"며 "페로브스카이트 태양전지 소재 개발에 중점적인연구투자가 이루어진다면 우리나라가 관련 분야에서 독보적인 원천기술을 확보할 수있을 것"이라고 말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>