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나석인 전북대 교수팀, 차세대 고효율 태양전지 기술 개발
나석인 전북대 교수팀, 차세대 고효율 태양전지 기술 개발
  • 장기영
  • 승인 2020.10.05 13:28
  • 댓글 0
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왼쪽부터 강유진 전북대 유연인쇄전자전문대학원 석사과정, 나석인 전북대 교수, 김석순 군산대 교수.

나석인 전북대 교수와 강유진 전북대 유연인쇄전자전문대학원 대학원생, 김석순 군산대 교수 등으로 구성된 공동 연구팀이 차세대 태양전지 상용화를 앞당길 수 있는 길을 열었다.

연구팀은 다기능성 첨가제를 포함한 안티솔벤트 공정을 사용해 고품질 페로브스카이트(perovskite) 박막 형성 기술을 개발하고, 이를 적용해 페로브스카이트 태양전지가 갖는 기존 문제점을 해결했다고 밝혔다.

이 연구 성과는 에너지과학 분야 세계적인 학술지인 ‘ACS Energy Letters’에 최근 게재됐다. 기존의 용액공정으로 제작한 유-무기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트의 이온적 특성으로 광활성층 내부 및 표면에 많은 결함이 존재하는 불안정한 페로스카이트 박막을 형성할 뿐만 아니라 광생성 전하의 이동을 방해하고 속박함으로써 전하 재결합을 유발, 성능을 감소시키는 문제가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 다기능 첨가제를 포함하는 안티솔벤트 공정을 도입, 페로브스카이트 결정성장 및 표면의 결함을 줄여 효율 및 안정성을 극대화했다.

실제로 이 페로브스카이트 태양전지는 최고 효율 20.46%를 달성했고 봉지화(encapsulation)를 하지 않은 25℃, 상대습도 40±5%의 공기 조건에서 96일 이후 초기 효율의 61%를 유지, 129일 이후 초기 효율의 56%를 유지함으로써 높은 광전변환효율 및 공기 안정성이 확인됐다.

이번 연구 성과는 다기능성 첨가제를 포함하는 페로브스카이트 안티솔벤트 제조 방법을 통해 고품질 페로브스카이트 박막 형성이 가능함을 시사했으며, 향후 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 앞당기는데 중요한 전기가 될 것으로 기대된다.


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