신재생에너지 페로브스카이트 태양전지 효율 20% 높였다

액정폴리머 첨가제로 안정성과 소자 수명 우수성 확인

페로브스카이트 태양전지의 수명을 2배 늘려 고효율과 안정성을 모두 확보했다.

한국연구재단은 전성호 부산대 교수와 송명관 재료연구소 박사가 첨가제를 통해 20%가 넘는 고효율 및 안정한 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 ABX3의 특별한 결정구조를 가지는 물질이다. 부도체, 반도체는 물론 초전도 현상까지 보인다. 이를 기반으로 한 유무기 하이브리드 태양전지를 말한다.

신재생에너지인 태양전지 중에서도 현재 시장에서 주류를 차지고 있기도 하다.

페로브스카이트 태양전지는 간단한 공정 및 높은 에너지 효율이 가장 큰 장점이지만, 고효율을 유지하면서 안정성이 우수한 태양전지 제작은 상당한 어려웠다.

연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 액정폴리머에 집중했다.

이 결과 필름 자체의 전도성 향상과 표면제어를 통해 관전효율도 더 높여주면서 안정성도 획기적으로 향상됐다.

액정폴리머는 페로브스카이트 필름에서의 입자 크기를 증가시켜서 광전변화 효율을 기존 18%에서 20.63%로 상승시켰다. 특히 페로브스카이트 태양전지 효율의 감소 원인 중 하나인 히스테리시스가 거의 발생하지 않았다.

또 액정폴리머는 페로브스카이트 물질 자체의 분해를 느려지게 해 소자의 수명이 2배 이상 우수한 것으로 나타났다.

진성호 교수는 “개발된 새로운 개념의 페로브스카이트 태양전지는 고품질의 페로브스카이트 박막제어 및 대면적으로 균일한 코팅공정이 가능하기에 차세대 대면적 페로브스카이트 태양전지 모듈 및 실용화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.

연구 성과는 재료분야의 세계적인 학술지 어드밴스트 에너지 머티리얼즈에 지난 10일 자로 게재됐다.
이해미 기자 ham7239@