석상일 교수팀 광활성층 결정화 거동 제어
UNIST가 페로브스카이트 태양전지 세계 최고 효율을 갱신했다. 고효율 페로브스카이트 태양전지 제조 방법도 찾았다.
UNIST(총장 이용훈)는 석상일 에너지화학공학과 특훈교수팀이 '페로브스카이트 광활성층 반도체의 결정성을 제어하는 새로운 방법과 원리'를 발견하고 이를 이용한 고효율 페로브스카이트 태양전지 제조기술을 개발했다고 밝혔다.
이 기술로 만든 페로브스카이트 태양전지는 세계 최고 효율인 26.08%를 나타냈다. 미국 재생에너지연구소(NREL)는 세계 최고 효율(25.73%)로 공인했다.
연구 성과는 '네이처' 2월 16일(현지시각)자 AAP(공식 출판에 앞서 프리뷰)로 공개됐다.
페로브스카이트 태양전지는 얇고 가볍고 유연하며 용액공정으로 값싸게 만들 수 있는 차세대 태양전지로 페로브스카이트 구조 결정성 반도체를 박막 코팅해 만든다.
페로브스카이트 태양전지 고효율화는 박막 결정 속 결함을 극도로 낮게 제어해야 가능하다. 이 결함은 태양전지 장기 안정성에도 큰 영향을 미친다. 박막 생성과정 제어와 원리에 대한 이해가 고효율과 장기 안정성을 동시에 만족하는 핵심 요소다.
석상일 교수는 “페로브스카이트 구성 성분과 결합해 결정화를 이루는 단계에서 탈양자화가 일어나는 알킬암모늄 클로라이드를 사용해 최적 조합을 구현한 것이 이번 연구 성과 핵심”이라고 말했다.
이어 “알칼기(Alkyl)와 조합을 통해 페로브스카이트 전구체 용액 코팅과 열처리 과정에서 용매와 함께 휘발되는 속도도 최적으로 제어했다”며 “이러한 조합을 통해 박막 표면이 극도로 평탄하고 치밀하며 내부 결함까지 최소화한 결정성이 매우 우수한 페로브스카이트 박막을 제조했다”고 설명했다.
이 기술을 이용하면 26% 이상 효율을 지닌 페로브스카이트 태양전지를 제조할 수 있다. 실리콘 태양전지 효율을 조만간 능가할 것이라는 예측도 나온다. 또 다양한 조성을 지닌 결정성이 높은 페로브스카이트 박막 제조에 기여할 수 있다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
