경희대 임상혁 교수팀, 저효율성·불안정성 개선 … 실리콘계 소자 대체
화학뉴스 2015.05.20
국내 연구진이 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지 상용화에 걸림돌이 되는 효율 저하와 불안정성을 해결할 역구조 페로브스카이트 태양전지(PV)를 개발했다.
경희대 화학공학과 임상혁 교수팀은 페로브스카이트의 위아래 면에 음전기를 띤 전자와 양전하를 띠는 가상입자인 정공(Hole)을 전달 가능한 유기물을 부착한 역구조 페로브스카이트로 고효율·고안정성 태양전지를 개발했다고 5월20일 발표했다. 페로브스카이트는 부도체와 반도체, 도체 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 금속 산화물로 햇빛을 받으면 전자와 정공을 생성해 전기를 생산하는 소자로써 실리콘 태양전지를 대체할 미래 소자로 주목받고 있다. 실리콘 태양전지는 제조공정 코스트와 발전단가가 높아 기존 전력원을 대체하는데 한계가 있지만 페로브스카이트는 초저가로 제작할 수 있으며 실리콘에 근접하는 효율을 보여 큰 기대를 모으고 있다. 하지만, 기존 페로브스카이트 태양전지는 내부에서 발생한 전자와 정공의 이동속도가 일치하지 않아 효율이 급격히 떨어지는 현상과 개선을 위해 첨가하는 이산화티탄과 첨가물이 소자를 부식시켜 장기적 안정성 저하 및 제작공정 단가가 상승하는 등의 문제점이 있었다. 연구진은 첨가제를 사용하지 않고 페로브스카이트 상하면에 전도성 고분자를 부착함으로써 전자와 정공의 이동통로를 만들어 18.1%의 고효율을 내고 첨가제에 의한 부식문제를 해결해 안정성을 획기적으로 높였다. 연구진은 가장 간단한 페로브스카이트 태양전지인 평면구조에서도 히스테리시스 없이 태양전지를 제작하는 것이 가능하다는 것을 밝혔다며 역발상으로 상용화의 큰 난제를 해결한 것이라고 설명했다. 임상혁 교수는 “저온 용액으로도 공정이 이루어질 수 있고 히스테리시스가 없는 고내구성 역구조 페로브스카이트 태양전지를 개발한 사례로 차세대 페로브스카이트 태양전지 상용화에 중요한 기반이 될 것”이라며 실용화에 6-10년이 필요할 것으로 예상했다. <화학저널 2015/05/20> |
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