재현성 뛰어난 고효율 페로브스카이트 태양전지 개발

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국내 연구진이 페로브스카이트 결정 성장을 제어하는 기술로 재현성이 뛰어나고, 광 포집 기능과 전하 추출능력이 우수한 고효율 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.

박남규 성균관대 교수
<박남규 성균관대 교수>

박남규 성균관대 교수팀은 페로브스카이트 결정을 크게 성장시키는 기술을 활용해 광전류 21.64㎃/㎠, 광전압 1.056V인 17.01%의 고효율 태양전지 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비해 발전단가가 낮아 차세대 태양전지로 부각되고 있다. 페로브스카이트 태양전지를 구현하려면 투명전도성 기판 위에 탄소와 질소로 이뤄진 유기물 용액과 요오드 기반 무기물 용액을 코팅해 매우 얇은 페로브스카이트 필름을 만들어야 한다. 이때 페로브스카이트 필름을 어떻게 만드느냐에 따라 태양전지 성능이 달라진다. 빛을 잘 흡수하고 전자를 많이 모을 수 있게 페로브스카이트 필름을 설계·제조하는 것이 관건이다.

연구팀은 페로브스카이트 필름 제조시 유기물 농도를 크게 하면 페로브스카이트 결정이 작아지고 반대로 유기물 농도를 줄이면 페로브스카이트 결정이 크게 성장하는 것을 발견했다. 또 큰 결정이 작은 결정에 비해 빛을 이용하는 특성도 우수하고, 빛에 의해 생성된 전자를 효율적으로 추출하는 능력을 가진다는 것을 분광학적 분석을 통해 밝혀냈다.

연구팀은 “기존 페브로스카이트 태양전지 효율 16%를 뛰어넘는 것”이라며 “평균효율 표준편차가 0.4% 이하로 공정 재현성도 우수해 양산에 바로 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처나노테크놀로지’ 지난달 31일자에 게재됐고, 미국 MIT가 발간하는 ‘MIT 테크놀로지 리뷰’에도 소개됐다.

권건호기자 wingh1@etnews.com