화학뉴스

국내 연구진이 세계 최초로 가볍고 잘 휘어지는 대면적 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지를 개발했다.
성균관대학교 성균나노과학기술원 신성식 교수 연구팀은 한국화학연구원 전남중 박사, 카이스트 서장원 교수와 공동으로 세계 최초로 900평방센티미터 크기의 가볍고 잘 휘어지는 대면적 페로브스카이트 태양전지 개발에 성공했다.
태양전지를 건물, 자동차, 항공기, 착용형(웨어러블) 기기 등에 활용하기 위해서는 가볍고 유연한 형태가 요구되나 유연한 태양전지는 딱딱한 기판 위에서 제작된 태양전지와 비교해 상대적으로 효율과 안정성에 대한 연구가 부족했고 상용화를 위한 태양전지의 크기 확대에 한계가 있다.
연구진은 유연한 기판 위에 코팅되는 산화물 전자수송층이 션트(Shunt) 경로를 유발하고 저항을 증가시켜 유연 태양전지의 효율, 안정성, 대면적화에 크게 영향을 미친다는 사실을 최초로 규명했다.
이후 문제를 해결하기 위해 전자 전달 특성은 향상시키면서 션트 경로는 최소화할 수 있는 새로운 형태의 전자수송층을 개발해 유연 태양전지의 효율과 안정성을 향상시켰으며 세계 최초로 상용화 가능 수준 크기인 900평방센티미터의 휘어지는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.
개발된 유연 태양전지는 일본 도시바(Toshiba)가 발표한 703평방센티미터보다 크고 롤투롤 공정을 통해 신문처럼 생산할 수 있어서 페로브스카이트 태양전지의 대량 생산화를 앞당길 수 있는 중요한 초석이 될 것으로 기대된다.
또한, 광·전 변환 효율이 16.4%로 세계 최고수준이며 수백마이크로미터에 달하는 실리콘(Silicone) 태양전지에 비해 얇고 가볍고, 곡면에서 부착할 수 있어 자동차, 드론(무인항공기), 휴대용 전자기기에 등 광범위하게 활용될 것으로 예상되고 있다.
연구는 산업통상자원부의 신재생 에너지 핵심기술개발사업과 교육부와 한국연구재단이 주관하는 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 에너지 분야 저명한 국제학술지인 Joule(IF: 39.8)지에 최근 게재됐다. (강)