한국화학연구원이 유연하면서도 효율이 20%를 넘어서는 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지를 개발했다.
페로브스카이트는 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물이며 페로브스카이트를 광 흡수층으로 사용하는 태양전지는 기존 실리콘(Silicone) 태양전지보다 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다.
현재까지 보고된 유연한 페로브스카이트 태양전지 효율은 20%를 넘지 못했으나 연구팀은 잘 휘어지는 고분자 기판을 기반으로 효율이 20.7%에 달하는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.
고온공정으로 제작할 수 없어 효율을 높이는데 한계가 있었으나 낮은 온도에서도 효율을 높일 수 있는 기술을 개발함으로써 해결한 것으로 알려졌다.
연구팀은 태양전지 전자 수송층을 주석산화물 입자가 촘촘히 들어간 층과 아연산화물 입자가 듬성듬성 들어간 다공성 층으로 이중 제작해 전자가 활발하게 이동할 수 있도록 했으며 전자 수송층 구조에 영향을 받아 위층에 형성되는 페로브스카이트 층에서도 전자 이동이 활성화된 것을 확인했다.
이밖에 핀란드 VTT 기술연구소와 함께 신문을 인쇄하듯 페로브스카이트 태양전지를 빠른 속도로 대량 생산할 수 있는 롤투롤(Roll to Roll) 공정 기술도 개발해 파일럿규모로 구현해 롤(페로브스카이트 박막)을 양산하는 성과를 올렸다.
인체에 무해한 페로브스카이트 비용매(페로브스카이트를 녹이지 않는 용매)를 이용해 페로브스카이트 박막을 제작하는데 성공했다.
연구 책임자인 서장원 박사는 “가볍고 유연한 페로브스카이트 태양전지를 롤투롤 공정으로 저렴하게 만들 수 있어 웨어러블(Wearable) 기기 등에 활용할 수 있을 것”이라고 강조했다. (K)