방사선 쪼여 차세대 태양전지 수명 높인다

원자력연·전북대 연구팀, 페로브스카이트 태양전지용 신소재 개발

국내 연구진이 차세대 페로브스카이트 태양전지의 수명을 높일 수 있는 기술을 개발했다.

한국원자력연구원은 정찬희 선임연구원과 전북대 나석인 교수팀이 페로브스카이트 태양전지에 쓸 수 있는 '그래핀-고분자 하이브리드 소재'(PRGO)를 개발했다고 15일 밝혔다.

페로브스카이트는 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는산화물이다.

페로브스카이트를 광 흡수층으로 사용하는 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에비해 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있지만, 수분에 취약하다는 단점이있다.

페로브스카이트는 햇빛을 받으면 전자와 정공(구멍)을 형성하게 되는데, 정공을전극에 효과적으로 전달하기 위해 정공 전달 물질과 첨가제를 필요로 한다.

하지만 정공 전달 물질로 널리 사용되는 '전도성 고분자 화합물'(피닷 PSS)이공기 중의 수분을 흡수하는 성질이 있어 태양전지의 성능을 떨어뜨리게 된다.

이를 해결하기 위해 수분 저항성이 높은 그래핀 기반 신소재를 정공 전달 물질로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있지만, 그래핀 산화물에 첨가제를 넣고 장시간고온의 열처리를 해야하는 등 시간과 비용이 많이 든다는 문제가 있었다.

연구팀은 그래핀 산화물에 방사선의 일종인 감마선을 쪼여 '그래핀-고분자 하이브리드 소재'(PRGO)를 개발했다.

신소재인 PRGO는 수분에 대한 저항성이 높고, 중성을 띠고 있어 다른 재료를 부식시키는 문제가 없다.

특히 방사선을 이용해 별도의 첨가제 없이 쉽게 제조할 수 있어 페로브스카이트태양전지의 대량 생산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀이 PRGO를 페로브스카이트 태양전지의 정공 전달 물질로 적용한 결과, 수명이 기존에 비해 2.5배 늘어난 것으로 나타났다.

정찬희 선임연구원은 "차세대 태양전지의 수명을 늘리는 것은 물론 스마트폰, TV OLED(유기발광다이오드) 등 고성능 전자 소자에도 적용할 수 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 권위 있는 학술지 '나노 에너지'(Nano Energy)온라인판 지난 10일자에 실렸다.

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