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• 페로브스카이트에 태양전지 25% 효율을 위한 구조적·화학적 방식 제안
• 교육부·한국연구재단의 2021년 ‘이공학 대학중점연구소’ 지원사업으로 수행
국내 연구진이 차세대 태양전지로 각광받는 페로브스카이트 태양전지를 위하여 최고 효율인 25% 이상의 광변환 효율을 위한 구조적·화학적 비밀을 밝히는 데 성공하였다. 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 상업화에 한걸음 더 다가간 것이다.
경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 공과대학 나노신소재공학부(고분자공학 전공) 김기환 교수 연구팀은 한국에너지기술연구원 김동석 박사 연구팀과 공동으로 페로브스카이트 태양전지 고효율(25%) 개발에 성공하였다.
연구팀은 페로브스카이트 n-층인 이산화 티타늄산화물에 리튬의 화학적 도핑을 통하여 이산화 티타늄산화물을 단단히 만들고 광학적·전기적 특성을 증대시켜서, 전체적인 태양전지 소자의 효율을 증대시키는 방법을 개발하였다. 이러한 방법을 통하여 세계적 수준인 25%의 광변환 효율 개발 방법을 제시한 것이다. 나아가 현재 다양한 페로브스카이트 태양전지 구조적·화학적 방법을 통하여 더 높은 태양전지 효율 개발 방법에 관한 실마리를 제시하였다.
이번 연구는 페로브스카이트 태양전지의 구조적·화학적 원천기술 개발로, 차세대 태양전지로 각광받는 페로브스카이트 태양전지 소재 기술과 소자 기술이 태양전지 소자 성능에 직접적으로 연결되는 것을 보여주었으며, 고효율 페로브스카이트의 태양전지 개발에 관한 실마리를 제시한 것으로 평가받는다.
페로브스카이트는 차세대 광전지 소재로서 전기적·광학적 특성이 매우 우수하여 미래형 소재로 최근 많은 연구가 진행되고 있으며, 가까운 미래에 실리콘을 대체하여 상업화할 것으로 기대되는 미래형 소재이다.
연구팀은 페로브스카이트 구조의 완벽한 매칭과 페로브스카이트의 표면의 결함을 제거하고 높은 성능의 소자 개발을 통하여 고효율 페로브스카이트를 개발하였다.
김기환 교수는 “이번 연구를 통하여 차세대 태양전지 소재로 각광받는 페로브스카이트 소재 및 소자 기술을 혁신함으로써 상업화에 한걸음 가까이 다가갔다.”라고 말하고 “페로브스카이트 태양전지뿐만 아니라 다양한 광전자 소자 분야에 적용될 것을 기대한다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 지원하는 2021년 ‘이공학 대학중점연구소’(그린에너지융합연구소; 소장 남상용) 지원사업으로 수행됐으며, 연구성과는 나노 재료과학 분야 국제 학술지 ≪줄(joule)≫(Joule, IF 41.248) 3월 17일과 5월 19일자에 각각 온라인 게재됐다.
