장성연 교수팀와 곽상규 고려대 교수팀 공동
주석-납 혼합금속 페로브스카이트에 양자점 접합…23.74% 최고효율 달성
UNIST가 광전변환 효율 23.74%에 이르는 저밴드갭 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.
UNIST(총장 이용훈)는 장성연 에너지화학공학과 교수팀이 곽상규 고려대 교수팀과 공동으로 페로브스카이트 태양전지 소자 효율을 큰 폭으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
공동 연구팀은 주석-납 할로겐화물 페로브스카이트 광활성층과 양자점층을 접합해 이 같은 성과를 거뒀다. 소재 접합으로 만든 박막층에서 전하 추출 효율을 높여 전지 효율을 대폭 개선했다. 생성된 접합층은 내부 전기장을 강화하고, 경계면 결함은 감소시켜 전하 이동 거리가 늘어났다.
연구팀은 페로브스카이트 양자점을 주석-납 페로브스카이트 층 위에 박막으로 덮어 기존 결함 부위 개선과 함께 박막 안정성 문제를 해결했다. 소재 특성 차이를 이용해 에너지 위치를 정렬하면 효율적으로 전하를 수집할 수 있다는 사실도 발견했다.
개발 기술로 제작한 주석-납 할로겐화물 페로브스카이트 태양전지는 광전변환 효율 23.74%를 나타냈다. 기존 방식으로 제작한 전지 대비 약 20% 성능이 향상됐다.
장성연 교수는 “재료 양자화를 통해 발생한 특성 변화를 활용한 연구 성과다. 태양전지 핵심 연구 분야인 양자점 기술과 페로브스카이트 태양전지 기술을 결합해 차세대 고효율 태양전지 연구에 새로운 방향을 제시했다”고 말했다.
이번 연구 결과는 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈' 2월 20일 온라인으로 개재됐다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
