화학뉴스

국내 연구진이 세계 최고 효율의 하이브리드 태양전지(PV)를 개발했다.
한국과학기술원(KAIST) 이정용 전기·전자공학부 교수 연구팀과 연세대학교 김우재 화학과 교수 공동 연구팀은 납 기반 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지의 한계를 극복하는 기술을 제시했다.
페로브스카이트는 부도체와 반도체, 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물이다. 
페로브스카이트를 광활성층으로 사용하는 태양전지는 기존 실리콘(Silicone)계보다 효율이 높을 뿐만 아니라 저렴하게 대량생산할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다.
다만, 납 기반 페로브스카이트 태양전지는 빛 흡수 영역이 가시광선에 한정돼 전체 태양에너지의 48%밖에 활용하지 못하는 한계가 있다.
연구팀은 근적외선 영역까지 흡수할 수 있는 유기 광활성층을 도입해 페로브스카이트와 결합한 하이브리드 태양전지를 개발했다.
쌍극자와 계면의 전위 차이를 이용해 소자의 성능을 높이는 나노미터 두께 다이폴층을 도입해 페로브스카이트와 유기 광합성층의 에너지 차이로 발생하는 손실을 줄였다.
연구팀이 개발한 배터리는 광 변환 효율이 24%로 기존 납 기반 하이브리드 태양전지의 최고효율 23%를 경신했으며, 상대습도 80% 이상의 극한 수분 환경에서도 1600시간 이상 80% 이상의 성능을 유지하는 높은 안정성을 나타났다.
이정용 교수는 “근적외선 광 포집 성능을 극대화하면서도 전력 변환 효율을 크게 높여 기존 페로브스카이트가 가진 기계적·화학적 안정성 문제 해결에 기여할 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 글로벌 학술지 어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials) 9월30일자 온라인판에 게재됐다. (윤)