화학뉴스

국내 연구진이 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지의 결함을 해결할 기술을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 김진영, 김동석 교수와 화학과 이근식 교수 공동연구팀은 페로브스카이트 광활성층과 전자수송층 사이에 양방향 조율 분자를 넣어 이온 배열을 정밀하게 조절하고 구조의 불규칙성을 줄이는데 성공했다.
페로브스카이트 태양전지는 높은 효율과 저렴한 제조 비용 덕분에 주목받고 있으나 페로브스카이트는 결정화 과정에서 매우 빠르고 통제되지 않은 경로를 따라 형성돼 다양한 방향성과 결함이 발생하게 된다.
연구팀은 결함 해결을 위해 트리플루오로아세테이트(TFA-)라는 특수한 이온을 페로브스카이트와 전자수송층인 주석 산화물 박막 사이에 넣었다.
TFA-의 카복실레이트(-COO-) 그룹은 주석 산화물에 단단히 붙어 구조를 안정시켰고, 동시에 -CF3 그룹은 페로브스카이트층과 상호작용하는 양방향 조율 분자를 통해 결함을 효과적으로 줄이는 것으로 나타났다.
연구팀은 개발 기술로 페로브스카이트 박막의 불규칙한 구조를 제어하고, 전하가 이동하는 특성을 크게 개선할 수 있었다고 설명했다.
개발 기술로 제작한 태양전지는 25.6%의 높은 효율을 기록했고 장시간 빛을 받는 상황에서도 뛰어난 안정성을 유지했다.
김동석 교수는 “페로브스카이트 박막의 하부 결함을 극복하는 중요한 돌파구를 마련했다”며 “페로브스카이트 태양전지의 상용화 가능성을 높여줄 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 학술지 에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)에 온라인으로 게재됐고, 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받았다. (강)