한밭대, 주석과 세슘 활용한 무기물 소재 활용
최고 효율 11.87% 달성..효율과 안정성 모두 해결
국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지를 친환경적이면서 고효율로 제조할 수 있는 소재 기술을 내놨다. 독성 금속인 '납'을 쓰지 않고, 주석과 세슘을 최적의 비율로 조성하고 가장 높은 효율을 구현해 상용화에 한 발짝 다가섰다는 평가다.
한국연구재단은 홍기하 한밭대 교수 연구팀과 임상혁 고려대 교수 연구팀이 공동으로 페로브스카이트 태양전지를 무기물 소재 기반으로 최고 효율 11.87%를 달성하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.
페로브스카이트는 태양전지의 핵심 소재로 중금속인 납을 써 독성에 대한 안전성 문제와 소재 불안정성에 따른 내구성 등의 문제가 제기돼 왔다. 이를 위해 납 성분과 물에 잘 반응하는 유기분자를 제거할 수 있는 소재 개발에 나섰지만, 초기 단계에 머물러 있다.
연구팀은 납 대체물질로 주석과 세슘 간 최적의 조성 조합을 찾아내 최고 효율 11.87%를 구현했다. 주석의 경우 효율과 안정성이 납 기반 물질보다 많이 떨어져 소재 조성의 최적화가 관건였다. 연구팀은 이론적 분석을 통해 소재가 안정적이면서 고효율로 작동할 수 있도록 요오드와 브롬의 조성 비율을 최적으로 찾았고, 실제 고효율 태양전지 제조가 가능하다는 것을 확인했다.
홍기하 한밭대 교수는 "친환경 무기 페로브스카이트 태양전지 중 가장 높은 효율을 보였지만, 납 성분 소재 태양전지보다 아직 많이 뒤처져 있다"며 "앞으로 주석 기반 소재에서 발생하는 산화를 억제해 효율을 높이는 연구를 지속해 나갈 계획"이라고 말했다.
이 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 '미국 화학회 에너지 레터스(지난달 7일)' 온라인에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
한밭대는 납을 제거한 무기물 소재를 이용해 페로브스카이트 태양전지 효율을 11.87%까지 달성하는 새로운 소재 기술을 개발했다.
