전지재료 페로브스카이트
표면에 방수막 합성법 개발
수분에 약한 단점 보완 상용화

▲ 내수성 페로브스카이트. 물속에 담가도 자외선을 쪼이면 발광하는 특성을 유지한다.

UNIST(총장 정무영)는 자연과학부 화학과 김광수 특훈교수가 이끄는 연구팀이 페로브스카이트 표면에 일종의 ‘방수막’을 만드는 합성법을 개발했다고 17일 밝혔다.

페로브스카이트는 반도체 물질로 최근 차세대 태양전지 재료로 주목받는 물질이다. 하지만 수분에 취약해 습기만 있어도 광전효율이 급격히 감소하는 단점을 가지고 있다. 이 때문에 태양전지뿐 아니라 발광다이오드(LED), 촉매 등에 페로브스카이트를 실제로 적용하기는 어려웠다.

연구팀은 ‘염기성 증기 확산법’을 이용해 페로브스카이트 표면에 ‘수산화납 보호막’을 형성하는 새로운 합성법을 개발했다. 수산화납은 안정적인 구조를 가지고 있어 수분을 만나도 반응하지 않고, 물질 내부로 물을 침투하는 것도 막았다. 이 방법으로 만든 내수성 페로브스카이트는 물의 산도와 상관없이 안정적인 특성을 보였다.

▲ 내수성 페로브스카이트를 만든 김광수 UNIST 특훈교수와 아타누 자나 박사.

수산화납 보호막을 가진 페로브스카이트는 습기에 강할 뿐 아니라 수명도 길었다. 페로브스카이트를 물속에 담가두고 특성을 관찰한 결과, 자외선을 받아 발광하는 페로브스카이트 본연의 특성은 6개월이 지나도 여전했다.

김광수 교수는 “그동안 철저히 배제됐던 ‘습한 환경’이라는 조건에서도 페로브스카이트를 사용할 가능성을 연구 중이다”며 “페로브스카이트가 기존과 다른 새로운 분야에 사용되는 시작점이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 에너지 분야의 국제학술지인 ‘ACS 에너지 레터’ 8월13일자에 게재된 후 2주 만에 ‘8월 중 가장 많이 읽은 논문’에 선정됐다. 김봉출기자

 

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