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교육대학교소식
‘고효율·고안정성’ 하이브리드 태양전지 개발UNIST 장성연 교수팀
상용화 효율 분기점 가까운
무기 페로브스카이트 개발
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승인 2020.10.22  21:01:50
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▲ UNIST 에너지화학공학과 장성연 교수팀.
UNIST(울산과학기술원) 연구진이 이종 소재 하이브리드 태양전지를 개발했다. 무기(無機) 페로브스카이트 태양전지의 상용화가 성큼 다가왔다는 평가다.

UNIST는 에너지화학공학과 장성연 교수팀이 이종 소재 하이브리드 태양전지를 개발, 효율을 획기적으로 향상시켰다고 22일 밝혔다. 연구진이 개발한 무기 페로브스카이트 태양전지는 12.5%인 기존의 효율을 업계 상용화 효율 분기점인 20%에 가까운 18.04%로 끌어올렸다.

무기 페로브스카이트 태양전지와 성질이 다른 고분자 태양전지를 이어 붙인 ‘1+1 기술’이다. 무기 페로브스카이트 물질이 흡수하지 못하는 태양광 근적외선 영역을 고분자 소재가 대신 흡수하는 방법으로 전지 효율을 높였다.

광흡수 소재(광활성층)로 무기물 페로브스카이트를 쓰면 일반 유·무기물 혼합 페로브스카이트 소재보다 열에 대한 안정성이 훨씬 우수한 태양전지를 만들 수 있다. 하지만 이 물질로 태양전지로 만들었을 때 일반 유·무기물 혼합 페로브스카이트 소재보다 효율이 떨어진다.

연구진은 두 종류의 광흡수층을 함께 쓰는 방식으로 무기물 페로브스카이트 태양전지의 약점을 보완했다. ‘페로브스카이트 단위 전지(서브 셀)’와 ‘고분자 소재 단위 전지’가 상하로 직렬 연결된 ‘1+1 탠덤 구조’ 전지를 만든 것이다. 페로브스카이트 단위 전지는 태양광 가시광선 영역, 고분자 소재 단위 전지는 근적외선 영역을 흡수하는 원리다.

특히 새롭게 개발한 페로브스카이트·고분자 하이브리드 탠덤 태양전지는 전체 제조 공정을 ‘저온용액공정법’을 통해 손쉽게 제조할 수 있다. 액체(용매)에 전지재료를 분산시킨 뒤 인쇄하듯 찍어내는 방식이다.

장 교수는 “이번에 개발된 하이브리드 탠덤 태양전지는 각 소재가 갖는 장점을 최대치로 끌어내는 기술이 적용됐다”며 “이를 통해 향후 28% 이상의 고효율·고안정성 무기 페로브스카이트 기반 태양전지를 개발할 수 있을 것”이라고 기대했다.

차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr

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