2021.10.22 (금)

주요 단신

UNIST, 페로브스카이트 태양전지 효율 세계기록 갱신

UNIST 석상일 교수팀, 박막 결함 없는 중간층 생성법 발견
페로브스카이트 태양전지 적용…25.5% 세계 최고 효율

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[월간수소경제 성재경 기자] UNIST 연구진이 박막 태양전지의 전력생산 효율과 안정성을 동시에 높이는 새로운 기술을 개발했다. 최고 권위 과학저널인 네이처(Nature)는 이 같은 연구 결과를 20일자로 온라인에 공개했다.


UNIST(총장 이용훈) 에너지화학공학과 석상일 특훈 교수팀은 박막 태양전지 구성층 사이에 집중된 결함을 최소화할 수 있는 중간층의 생성 원리를 밝혀내고, 이를 페로브스카이트 태양전지에 적용해 25.8% 효율을 갖는 전지를 개발했다. 


이는 논문으로 공식 보고된 세계 최고 효율로, 미국 재생에너지연구소(NREL)로부터 25.5%라는 공인 기록을 인정받았다.


이 중간층은 박막 형태 이종소재 구성층 사이에서 완충재 역할을 해 결함을 크게 줄인다. 연구팀은 전자전달층과 페로브스카이트 광활성층 간에 생성된 이 중간층 물질을 실험을 통해 입증했다.


이 중간층은 전자전달층의 주석 성분 덕분에 만들어졌다. 주석(Sn)은 2가 양이온 (Sn2+)인 동시에 4가 양이온(Sn4+)이 될 수 있다. 또 전자전달층 내 산소이온뿐 아니라 페로브스카이트의 염소이온과도 결합할 수 있다. 


연구팀은 이 두 가지 원리에 착안해 전자전달층과 페로브스카이트를 원자 단위에서 결정구조학적으로 연결하는 중간층을 얻을 수 있었다.


석상일 교수는 “페로브스카이트 광활성층과 전자전달층의 소재와 구조에 대한 심도 있는 이해를 바탕으로 효율과 안정성을 모두 갖춘 페로브스카이트 태양전지를 개발할 수 있었다”고 설명했다. 


그는 페로브스카이트 태양전지로 마의 효율로 불렸던 20%를 처음 넘긴 것은 물론, 세계 최고의 공인 효율을 스스로 다섯 차례나 경신했다. 지금도 세계 최고 기록을 써 가고 있다.





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