석상일 UNIST 특훈교수팀
첨가물 배합 바꿔 정구조 고효율 달성
석상일 UNIST 에너지화학공학과 특훈교수팀은 정구조 태양전지용 고효율 페로브스카이트 원료가 역구조에서 성능이 떨어지는 원인을 규명하고, 첨가 물질을 바꾸는 방식으로 고효율 역구조 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 5일 밝혔다.
역구조 페로브스카이트 태양전지는 유기물 정공전달층을 페로브스카이트 결정 박막 아래에 깐 구조로 빛 손실이 적어 고효율 페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지 상부 셀에 주로 사용한다.
하지만 정구조에서 결정 성장을 돕던 첨가물 염화메틸암모늄(MACl)이 역구조에서는 결정에 결함을 일으켜 효율을 떨어트렸다.
석 교수팀은 MACl의 양을 기존 30몰%에서 10몰%로 줄이고, 대신 염화납을 2몰% 넣는 배합으로 이 문제를 해결했다. 첨가한 염화납으로 염소와 납을 강하게 결합한 상태에서 바닥 부근에 머물게 하면서 결정을 만드는 시점과 위치를 고르게 조절했다.
조절한 배합을 적용한 역구조 전지는 최고 효율이 26.3%까지 올라 정구조와 맞먹는 효율을 나타냈다. 기존 원료 배합의 역구조 전지 효율은 정구조 대비 3분의 2 수준에 그쳤다.
석상일 특훈교수는 “정구조용 원료 배합이 역구조에서 성능이 떨어지는 근본 원인을 밝히고 역구조 태양전지 효율을 높일 수 있는 원리와 설계 방향을 제시했다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
