[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 한국화학연구원은 서장원 박사 연구팀이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 효율을 획기적으로 향상할 수 있는 핵심 소재 기술 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지와 비교했을 때 저렴한 화학 소재를 저온에서 용액 공정으로 손쉽게 제조할 수 있어 주목받아왔다.

그러나 기존 실리콘 태양전지의 광전변환효율에 비해 효율이 낮아 상용화가 어려운 상황이다.

연구팀의 성과가 실린 국지 학술지(네이처) 표지[사진=한국화학연구원] 2021.02.25 memory4444444@newspim.com

이에 연구팀은 페로브스카이트 태양전지를 구성하고 있는 층의 소재 중에서 전압을 높일 수 있는 새로운 전자수송층 소재, 전류를 높일 수 있는 새로운 페로브스카이트 층 소재를 개발해 효율을 획기적으로 향상시켰다.

새로운 전자수송층 소재는 결함이 적어 전자의 수송(이동)을 원활하게 할 수 있다. 전자가 잘 이동하면 전지의 전압이 높아지고 높은 전압은 높은 효율로 이어진다.

연구팀은 새로운 전자수송층 소재를 만들기 위해 화학용액증착법을 개발했다.

페로브스카이트 태양전지(a)와 페로브스카이트 태양전지 구조(b)[사진=한국화학연구원] 2021.02.25 memory4444444@newspim.com

서장원 박사는 "이번에 보고한 25% 이상의 높은 효율은 이론효율의 80.5%에 해당한다"며 "효율 향상이 좀 더 이뤄진다면 26% 이상의 효율도 가능하기에 기존 실리콘 태양전지의 최고효율 26.7%에 근접할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

신성식 박사(공동 교신저자)는 "이번 연구결과를 통해 페로브스카이트 태양전지가 빛을 흡수해 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 밝은 빛을 낼 수 있다는 가능성을 세계 최초로 증명했다"며 "앞으로 신재생에너지 분야 외에 디스플레이 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 보인다"고 했다.

이번 연구성과는 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 실렸다.

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