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세계 수준 고효율 페로브스카이트 태양전지 첫 개발

성균관대 박남규 교수 연구팀…기존보다 16% 고효율

(서울=뉴스1) 지봉철 기자 | 2014-06-25 20:59 송고
홀전도체와 페로브스카이트 층의 계면 구조를 제어해 계면 저항을 최소화 한 도식도© News1

세계 최고 수준의 광안정성을 가진 고효율 페로브스카이트 태양전지가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 페로브스카이트 태양전지는 최근 높은 효율과 낮은 공정단가로 인해 각광을 받는 새로운 차세대 태양전지 기술이다.

26일 미래창조과학부에 따르면 성균관대 박남규 교수 연구팀은 메틸암모늄 대신 고순도 포름아미디늄을 이용해 광안정성이 우수하면서도 16%의 고효율을 가진 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.

이번에 개발된 포름아미디늄 페로브스카이트 태양전지는 상전이 현상이 없고, 빛에 장기 노출에도 안정성이 우수하다. 또한 흡수할 수 있는 빛의 파장이 840나노미터(nm)로, 기존보다 40nm 더 확장돼 광전류 생성이 보다 더 유리하다.
성균관대 박남규 교수© News1
기존의 페로브스카이트 태양전지로 사용된 물질은 메틸암모늄 양이온으로 800nm 이하의 파장을 가진 빛만 흡수해 태양전지로써의 기능을 향상하는데 제한이 있었다.

또한 태양전지로 작동하는 온도에서 상전이 현상(물질이 다른 상태로 변화는 현상)과 빛의 장기 노출에 따른 광열화 현상(빛에 노출로 재료의 성능이 떨어지는 현상)로 안정성에 문제가 있었다.

이에 연구팀은 포름아미디늄의 전구체(특정 물질이 되기 전단계의 물질)가 되는 고순도 포름아미디늄요오드 물질을 자체 개발해 고효율화에 성공했다.

연구팀은 "이번 개발된 포름아미디늄 양이온을 이용한 태양전지는 광안정성에서는 세계 최고 수준이며, 공정시 평균 효율도 15.5%로 재현성 또한 뛰어나다"며 "기존보다 빛을 흡수하는 영역이 더 확장되어 향후 태양전지 구조 및 공정기술을 최적화할 경우 25% 이상의 고효율이 가능할 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부에서 추진하는 글로벌프론티어사업의 멀티스케일에너지시스템연구단(단장 최만수)과 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행했으며 연구결과는 재료분야 최고 전문지인 '어드밴스드 머티리얼스' 6월 13일자 온라인에 게제 됐다.


janus@news1.kr

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