첨가제를 통한 고효율·고안정성 태양전지 가능
국내 연구팀 "대면적 태양전지 모듈 실용화 기여"
한국연구재단(이사장 노정혜)은 진성호 부산대학교 교수와 송명관 재료연구소 박사 연구팀이 첨가제를 통해 20%가 넘는 고효율의 안정한 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 16일 밝혔다.
신재생 에너지로 각광받는 차세대 태양전지 중에서도 현재 시장에서 주류를 차지하고 있는 것은 페로브스카이트 태양전지다. 이들은 간단한 공정과 높은 에너지 효율이 가장 큰 장점이다. 하지만 고효율을 유지하면서 안정성이 우수한 태양전지 제작은 상당한 어려움이 있다.
연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 액정폴리머를 도입했다. 그결과 필름 자체의 전도성 향상과 표면제어를 통해 광전효율도 더 높여주면서 안정성도 획기적으로 향상됐다.
액정폴리머는 용융 시에 결정성을 보이며 강직한 고분자 구조를 가진다. 때문에 용융상태에서는 작은 전단응력으로 한 방향으로 배향된다. 이것을 그대로 냉각하면 분자가 배향을 유지한 채 고화돼 안정하게 유지된다.
액정폴리머는 페로브스카이트 필름에서의 입자 크기를 증가시켜 광전변화 효율을 기존 18%에서 20.63%로 상승시켰다. 특히 페로브스카이트 태양전지 효율의 감소 원인 중 하나인 히스테리시스가 거의 발생하지 않는다.
히스테리시스란 태양전지 효율을 정방향(+1V에서–1V로)과 역방향(-1V에서 +1V)으로 측정 시, 효율의 차이가 있는 경우 히스테리시스가 있다고 표현한다.
진성호 교수는 "개발된 새로운 개념의 페로브스카이트 태양전지는 고품질의 페로브스카이트 박막제어와 대면적으로 균일한 코팅 공정이 가능하다"라며 "차세대 대면적 페로브스카이트 태양전지 모듈과 실용화에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
한편, 이번 연구 성과는 재료분야 학술지 '어드밴스트 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 10일 자로 게재됐다.
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