전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
경제 과학기술

KAIST, 페로브스카이트 태양전지 '효율-수명 딜레마' 해결...25.56% 효율 달성

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

AI 핵심 요약

beta
분석 중...
  • KAIST 서장원 교수팀이 24일 2차원 보호막 기술 개발했다.
  • 페로브스카이트 태양전지 효율 25.56% 달성하고 안정성 높였다.
  • DJ 구조와 n값 제어로 효율·수명 딜레마 동시에 해결했다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

서장원 교수팀, 2D 보호막 설계 기술 소개
페로브스카이트 구조적 안정성 향상
상용화 위한 대면적 제조 공정 가능성 제시

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 서장원 석좌교수 연구팀이 한국화학연구원과의 공동연구를 통해 페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 2차원 보호막 설계 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

태양전지 분야에서 오랫동안 풀지 못한 난제가 있었다. 효율을 높이면 수명이 짧아지고, 수명을 늘리면 효율이 떨어지는 '태양전지 딜레마'다. 이번 연구는 이 모순적인 문제를 동시에 해결했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀이 개발한 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 전력변환효율 25.56%(공인 효율 25.59%)을 달성했으며, 고온·고습 환경과 지속적인 광 조사 조건에서도 높은 성능을 유지했다.

차세대 고효율 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지는 최근 효율이 빠르게 향상됐지만, 실제 작동 환경에서의 안정성 문제가 상용화의 주요 걸림돌로 지적돼 왔다. 고온·고습 환경이나 장시간 빛에 노출될 경우 성능이 저하되는 현상이 발생했기 때문이다. 기후 위기 대응과 에너지 전환 요구가 커지면서 태양광 발전의 효율 향상과 장기 신뢰성 확보는 더욱 중요한 과제로 떠올랐다.

페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 2차원 보호막 설계 기술 개념도 [자료=한국과학기술원] 2026.03.24 biggerthanseoul@newspim.com

기존에는 3차원(3D) 페로브스카이트 결정 위에 2차원(2D) 층을 덧입히는 3D/2D 구조 전략이 사용돼 왔다. 이 방법은 태양전지 표면의 결함을 줄이고 안정성을 높이는 데 도움이 됐다. 그러나 2차원 층의 구조가 충분히 견고하지 않을 경우 시간이 지나면서 구조가 변형되거나 성능이 점차 저하될 수 있다는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 구조적으로 더 안정적인 디온 재콥슨(Dion Jacobson, DJ) 구조의 2차원 페로브스카이트 보호막을 도입했다. DJ 구조는 페로브스카이트 층 사이를 유기 분자가 양쪽으로 단단히 연결해 구조적 안정성을 높이는 방식이다. 쉽게 말해 벽돌 사이를 더 강한 접착제로 묶어 구조가 쉽게 무너지지 않도록 한 것과 비슷한 원리다.

핵심 기술은 보호막 내부에서 페로브스카이트 층이 몇 겹으로 쌓였는지를 의미하는 'n값'을 정밀하게 제어하는 설계 전략이다. 연구팀은 열처리 조건을 조절해 2차원 보호막 내부에서 페로브스카이트 층이 쌓이는 구조를 원하는 방향으로 제어했다. 벽돌을 쌓은 뒤 접착제가 굳는 과정에서 온도와 시간을 조절하면 벽돌이 더 단단하고 정돈된 구조로 자리 잡게 되는 것과 같은 원리를 적용한 것이다.

그 결과 전하 이동이 더 원활해져 태양전지 효율이 향상됐으며, DJ 구조의 견고한 특성 덕분에 장기 안정성도 함께 개선됐다. 연구팀은 열처리 과정에서 서로 다른 물질이 만나는 계면에서 구조가 재배열되며 2차원 보호막의 내부 구조가 변화한다는 사실을 실험적으로 밝혀냈다. 이를 통해 보호막 구조를 조절할 수 있는 원리와 재현 가능한 공정 조건도 제시했다.

이 설계 전략을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 85℃·85% 상대습도(85% RH) 조건과 지속적인 광 조사 환경에서도 높은 수준의 성능을 유지했다. 연구팀은 이 기술을 대면적 모듈 제작에도 적용해 우수한 성능을 확인했으며, 향후 대면적 제조 기반 상용화 가능성을 제시했다.

서장원 석좌교수는 "효율을 높이면 수명이 줄고, 수명을 늘리면 효율이 떨어지는 기존의 난제를 표면 보호막의 구조 설계를 통해 동시에 해결할 수 있음을 보여준 연구"라며 "이 기술은 공정 조건 변화에도 비교적 안정적으로 작동해 상용화를 위한 대면적 제조 공정에도 도움이 될 수 있다"고 말했다.

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
'김건희 2심' 판사 숨진 채 발견 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 김건희 여사의 도이치모터스 주가조작 등 혐의 사건 항소심 재판장을 맡았던 신종오 서울고법 판사가 6일 새벽 숨진 채 발견됐다. 법조계에 따르면 신 고법판사는 이날 오전 1시께 서울고법 청사에서 숨진 채 발견됐다. 경찰은 투신 가능성을 염두에 두고 정확한 사망 원인을 파악 중이다.  신 고법판사는 올해 2월부터 서울고법에 배치받아 김 여사의 주가조작 등 혐의 사건 항소심 재판장을 맡았다. 서울고법 형사15-2부(재판장 신종오)는 지난달 28일 김 여사에게 1심보다 무거운 징역 4년과 벌금 5000만 원, 추징금 2094만 원을 선고했다. 김건희 여사의 도이치모터스 주가조작 등 혐의 사건 항소심 재판장을 맡았던 신종오 서울고법 판사가 6일 새벽 숨진 채 발견됐다. 서울 서초동 서울고법. [사진=뉴스핌DB] hong90@newspim.com 2026-05-06 09:38
사진
쿠팡, 1분기 3545억 영업손실 [서울=뉴스핌] 남라다 기자 = 쿠팡Inc가 올 1분기 12조원이 넘는 매출을 기록하며 외형 성장을 이어갔지만, 수익성이 크게 악화되며 적자 전환했다. 1분기 영업손실은 3500억원을 기록했으며, 이는 2021년 4분기 이후 4년 3개월 만에 최대 적자 규모다. 지난해 4분기 대규모 정보유출 사태 여파와 대만 등 신사업 투자 확대가 맞물리면서 시장 예상치를 크게 밑도는 '어닝 쇼크' 수준의 실적을 낸 것으로 풀이된다. 서울 송파구 쿠팡 본사. [사진=뉴스핌DB] ◆매출 2개 분기 연속 감소세...적자 전환쿠팡Inc는 6일(한국시간) 미국 증권거래위원회에 제출한 1분기 연결 실적 보고서를 통해 매출 85억400만달러를 기록했다고 밝혔다. 이는 전년 동기 79억800만달러 대비 8% 증가한 수치다. 올 1분기 평균 원·달러 환율(1465.16원)을 적용하면 매출은 12조4597억원으로, 전년 동기(11조4876억원) 대비 8% 늘었다. 다만 분기 매출은 지난해 4분기(12조8103억원)에 이어 2개 분기 연속 전분기 대비 감소했다. 특히 이번 분기 성장률은 8%에 그치며 상장 이후 처음으로 두 자릿수 성장률이 깨졌다. 수익성은 크게 후퇴했다. 1분기 영업손실은 2억4200만달러(약 3545억원)로 전년 동기 1억5400만달러(약 2337억원) 영업이익에서 적자로 돌아섰다. 당기순손실도 2억6600만달러(약 3897억원)로 전년 동기 1억1400만달러(약 1656억원) 순이익에서 적자 전환했다. 이번 영업손실 규모는 약 4년 3개월 만에 최대 수준이다. ◆본업 성장 둔화 뚜렷…활성 이용객 증가세도 주춤 세부적으로 보면 프로덕트 커머스(로켓배송·로켓프레시·로켓그로스·마켓플레이스) 매출은 71억7600만달러(10조5139억원)로 전년 동기 68억7000만달러(9조9797억원) 대비 4% 늘었다. 작년 4분기(12%)보다 성장률이 크게 하락한 수준으로, 프로덕트 커머스 조정 에비타(EBITDA, 3억5800만달러) 역시 같은 기간 35% 감소했다. 이 기간 활성 고객 수는 2390만명으로 2% 늘어나는 데 머물며 성장세 둔화가 뚜렷했다. 이는 직전 분기인 지난해 4분기(2460만명) 대비 감소한 수준이나, 프로덕트 커머스 고객 1인당 매출은 300달러(43만9540원)로 전년(294달러·42만7080원) 대비 3% 늘며 매출 성장을 견인했다. 대만 타오위안에 위치한 쿠팡 대만의 네 번째 스마트 물류센터 전경. [사진=쿠팡 제공]  ◆신사업 확대에 적자 심화…현금흐름 동반 악화 반면 대만 로켓배송·파페치·쿠팡이츠 등 성장사업 부문 매출은 13억2800만달러(1조9457억원)로 전년 10억3800만달러(1조5078억원) 대비 28% 신장했다. 해당 부문의 조정 에비타 손실은 3억2900만달러로 확대되며 전체 수익성을 끌어내렸다. 현금흐름도 둔화됐다. 최근 12개월 기준 영업현금흐름은 16억달러로 전년 대비 4억2500만달러가 감소했고, 잉여현금흐름(3억100만달러)도 같은 기간 7억2400만달러 줄었다. 올 1분기 쿠팡의 적자는 개인정보 유출 사태 수습을 위한 보상 비용과 신사업 투자 확대가 동시에 반영된 결과로 풀이된다. 쿠팡은 지난해 12월 미국 증권거래위원회 공시를 통해 개인정보 유출 사고와 관련한 고객 보상 프로그램을 발표했다. 회사 측은 "사고 사실을 통보받은 고객을 대상으로 2026년 1월 15일부터 약 12억달러(약 1조6850억원) 규모의 구매이용권을 지급했다"며 "구매이용권은 판매 가격과 해당 각 거래의 매출액에서 차감된다"고 밝혔다. 이에 따라 매출과 수익성에 모두 부담 요인으로 작용했다는 분석이다. 구매이용권 사용은 지난달 15일 종료됐다. 이번 실적은 시장 기대치도 크게 밑돌았다. 블룸버그가 집계한 컨센서스(전망치) 대비 영업손실 규모가 5배 이상 확대된 것으로 나타나며 투자 심리도 위축됐다. 1분기 실적 발표 직후 쿠팡 주가는 뉴욕증시 시간외 거래에서 약 3~4% 하락 거래되고 있다. 한편 쿠팡Inc는 이번 분기 3억9100만달러 규모(2040만주)의 자사주를 매입했다. 쿠팡Inc는 이사회가 자본 배분 전략의 일환으로 10억 달러 규모의 자사주 매입 프로그램을 추가 승인했다고 밝혔다. nrd@newspim.com 2026-05-06 06:25
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동