화학연, 중간층 도입과 첨가제 넣어 성능 개선
주석 기반 태양전지 최고효율 14%, 성능 유지
주석 기반 태양전지 최고효율 14%, 성능 유지
한국화학연구원은 송창은 박사 연구팀이 임상혁 고려대 교수, 정재기 성균관대 교수, 케냐 나이로비대 등의 연구팀과 공동으로 주석 기반 페로브스카이트 태양전지에 중간층을 도입하고, 첨가제를 넣는 방식으로 효율과 안정성을 높였다고 1일 밝혔다.
차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지는 납이나 주석으로 만든 페로브스카이트 구조 결정으로 인해 빛을 전기로 바꾸는 특성이 우수하다. 두 재료 중 납은 효율이 더 높지만 독성 금속으로 유해성을 가지고 있으며, 주석은 친환경적이지만 효율이 낮은 한계가 있다. 또한 주석 페로브스카이트 태양전지는 주석 이온이 공기 중 산소와 만나 쉽게 산화돼 안정성과 효율을 떨어 뜨린다.
연구팀은 태양전지 전극과 전자 수송층 사이에 중간층으로 '페릴렌 디이미드' 소재를 추가해 전자 이동을 높여 13.05%의 광전 변환 효율과 1000시간 후에 초기 성능의 80%를 유지함을 확인했다. 중간층이 할로겐과 금속 이온 이동을 막고 구리 전극과 전자 수송층 간에 생기는 에너지 격차를 줄여 전자 이동을 원활하게 도와 준 것이다.
송창은 화학연 박사는 "주석 기반 페로브스카이트 태양전지 기술 개발의 전환점이 될 것"이라며 "추가 성능 개선과 함께 대규모 생산 시 성능 유지, 외부 환경에서 고온·습기·자외선에 대한 장기 안정성 검증을 위한 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.
이 연구결과는 미국 화학회의 에너지 과학 저널 'ACS 에너지' 표지 논문으로 선정됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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