한국연구재단은 16일 부산대 진성호 교수·재료연구소 송명관 박사 연구팀이 높은 효율을 지니고도 안정적으로 쓸 수 있는 페로브스카이트 태양전지를 만들었다고 밝혔다.

페로브스카이트는 부도체·반도체·강유전체 성질을 가진다.

발견자인 러시아 과학자 페로브스키를 기념해 이름을 만들었다.

태양전지나 발광다이오드(LED) 소재로 응용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
페로브스카이트 태양전지는 간단한 공정과 높은 에너지 효율이라는 장점을 갖고 있다.

▲ a)액정고분자를 사용하지 않은 페로브스카이트 필름과 (b)액정고분자를 도입한 페로브스카이트 필름. 액정 도입 페로브스카이트 입자 사이즈는 증가한 반면 필름 거칠기는 낮아졌다. (c)액정 고분자를 도입한 필름은 방향성·결정성이 좋아졌다.

다만 고효율을 유지하면서 안정성이 우수한 태양전지를 제작하는 건 쉽지 않다.

연구팀은 액정폴리머를 도입해 한계를 극복하고자 했다.

액정폴리머는 용융 시 결정성을 보이면서 강직한 고분자 구조를 형성한다.

원하는 방향으로 움직이고서 그대로 냉각해 버리면 안정적으로 유지된다는 뜻이다.

연구팀은 필름 자체 전도성 향상과 표면 제어를 통해 광전효율을 더 높이면서 안정성을 획기적으로 높이는 성과를 거뒀다.

액정폴리머는 페로브스카이트 필름 입자 크기를 증가시켜서 광전변화 효율을 기존 18％에서 20.63％로 상승시켰다.

페로브스카이트 태양전지 효율 감소 원인 중 하나인 '히스테리시스'도 거의 발생하지 않았다.

아울러 액정폴리머는 페로브스카이트 물질 자체 분해를 느려지게 해서 소자 수명을 2배 이상 늘리기까지 했다.

진성호 교수는 "고품질 페로브스카이트 박막 제어와 대면적 균일 코팅 공정이 가능한 기술"이라며 "차세대 대면적 페로브스카이트 태양전지 실용화에 이바지할 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구·선도연구센터) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 10일 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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