양방향 조율 분자 도입…박막 하부 내부 결함 최소화
고효율·고안정성 구현 상용화 가능성 높여
울산과학기술원이 페로브스카이트 태양전지의 결함 문제를 극복할 수 있는 기술을 개발했다. 효율성과 안정성을 획기적으로 높여 페로브스카이트 태양전지 상용화에 기여할 전망이다.
울산과학기술원(UNIST·총장 박종래)은 김진영·김동석 에너지화학공학과 교수와 이근식 화학과 교수 공동 연구팀이 페로브스카이트 광활성층과 전자수송층 사이에 양방향 조율 분자를 넣어 이온 배열을 정밀 조절하고, 구조의 불규칙성을 줄이는 데 성공했다고 19일 밝혔다.
페로브스카이트 태양전지는 높은 효율과 저렴한 제조 비용으로 주목 받아왔지만 여러 구조상 결함 문제로 상용화가 어려웠다.
연구팀은 트리플루오로아세테이트(TFA-)라는 특수 이온을 페로브스카이트와 전자수송층인 주석산화물 박막 사이에 넣어 이 같은 결함을 해결했다. 특수 이온 TFA-의 카복실레이트 그룹(-COO-)은 주석산화물에 단단히 붙어 구조를 안정시켰고, -CF3 그룹은 페로브스카이트 층과 상호작용하는 양방향 조율 분자로 작용해 결함을 효과적으로 줄였다.
연구팀은 페로브스카이트 박막의 불규칙한 구조를 제어하고 전하가 이동하는 특성도 크게 개선했다.
결함 극복 기술을 적용해 만든 페로브스카이트 태양전지는 테스트 결과 25.60%의 높은 효율을 나타냈고, 장시간 빛을 받는 상황에서도 뛰어난 안정성을 유지했다.
김동석 교수는 “페로브스카이트 박막 하부의 결함을 극복할 수 있는 중요한 돌파구를 찾았다. 페로브스카이트 태양전지 상업화 가능성을 한층 높여줄 것”이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
