국내 대학 연구진이 차세대 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 높일 수 있는 소재를 개발하는 데 성공했다.

19일 아주대학교는 권오필·김종현 응용화학생명공학과 교수와 임상혁 고려대 화학공학과 교수가 공동으로 페로브스카이트(perovskite) 태양전지용 유기전자 수송물질 개발에 성공했다고 밝혔다.

페로브스카이트는 최근 주목받는 태양전지 소재로, 대부분 가시광 영역의 빛을 높은 효율로 흡수하고 전하의 이동도가 우수하다는 특징을 갖고 있다.

▲ 아주대·고려대 연구진이 개발한 페로브스카이트(perovskite) 태양전지용 신소재.

학계뿐 아니라 상업적으로도 주목받고 있는 페로브스카이트를 이용하면 낮은 가격으로 태양전지 제작이 가능하고, 유연하고 구부러지는 태양전지 구현도 가능하다.

그동안 고효율의 페로브스카이트 태양전지 개발을 위해 다양한 종류의 전자 수송 소재가 개발됐지만 대부분 합성과 정제가 까다로워 단가가 비싸고, 고온에서의 구동 안정성이 낮아 어려움이 많았다.

권 교수 등 연구팀은 우수한 전자 수송 능력을 갖추면서도 합성이 쉬운 나프탈렌 다이이미드의 유도체 구조에 주목해 저온 용액 공정이 가능하고, 고온에서의 구동 안정성 역시 뛰어난 새로운 유기 전자 수송 소재를 개발했다.

이 소재를 이용하면 20% 이상의 고효율을 내는 태양전지를 저가로 제작할 수 있을 것으로 연구팀은 전망했다.

이번 연구 성과는 소재 분야 저명 학술지 '어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈(Advanced Functional Materials)' 2018년 5월 16일자 표지 논문으로 선정됐다.

논문 제목은 '고안정성 페로브스카이트 태양전지를 위한 비-풀러렌 나프탈렌 다이이미드 기반의 단분자 전자 수송 물질(Non-Fullerene Electron Transporting Material Based on Naphthalene Diimide Small Molecule for Highly Stable Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 20%)' 이다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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