우리 연구진이 결함 없는 준이차원 페로브스카이트 태양전지 소재를 개발, 다양한 광전자 반도체 소자 적용 가능성을 제시했다.
한국연구재단(이사장 이광복)은 이광희 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수, 김희주 에너지융합대학원 교수 공동 연구팀이 준이차원(qusai-2D) 페로브스카이트 소재에 간단한 후처리 기술을 적용해 소재 결함을 해결하고, 효율 및 안정성을 확보한 태양전지 소재를 개발했다고 8일 밝혔다.
페로브스카이트 태양전지는 기존 상용화된 실리콘 기반 태양전지와 비슷한 효율을 보여 차세대 태양전지로 주목받지만, 페로브스카이트 소재 자체 흡습성으로 인한 소자 성능 저하로 장기안정성 확보가 걸림돌이다.
연구팀은 간단한 용액공정을 이용해 준이차원 페로브스카이트 소재의 결함·결정 제어에 성공했다. 연구팀이 개발한 기능성 단분자 후처리 방법을 도입한 준이차원 페로브스카이트 소재는 기능성 단분자에 의해 소재 표면 및 내부에 존재하는 이온성 결함을 부동태(금속이 보통 상태에서 나타내는 반응성을 잃은 상태)화해 소재 품질을 높였다.
이 소재를 활용한 태양전지는 20.05%의 높은 효율을 보였으며, 1000시간 가속 실험 후에도 초기 효율 대비 12% 정도 감소를 보이는 우수한 광안정성을 보였다. 높은 열적 및 수분 안정성 또한 갖는 것으로 나타났다.
이광희 교수는 “이번 연구를 통해 고성능의 준이차원 페로브스카이트 소재 기반 광전자 소자 개발에 대한 실마리를 제시했다”며 “향후 차량 및 건물 일체형 태양전지 개발, 고성능 페로브스카이트 소재 기반 반도체 소자 등 실생활과 밀접한 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구 성과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 권두 표지 논문으로 선정됐으며, 지난 3일 실렸다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
