UNIST, 고효율 '페로브스카이트 태양전지' 제조 기술 개발

(울산=뉴스1) 김기열 기자 = UNIST 에너지화학공학과의 석상일 특훈교수팀은 ‘페로브스카이트 광활성층 반도체의 결정성을 제어하는 새로운 방법과 원리’를 발견해 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

이 원리를 페로브스카이트 태양전지의 제조에 활용해 세계 최고의 효율인 26.08%를 달성했고, 미국 재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory)에서도 세계 최고 효율(25.73%)로 공인했다.

이번 성과는 세계 최고 권위지인 ‘네이쳐’ 2월 16일(현지시각)자, AAP(Accelerated Article Preview) 네이처지에서 'The most impactful research paper'로 분류된 결과는 공식 출판에 앞서 먼저 공개하고 있다.

페로브스카이트 태양전지는 얇고 가볍고 유연하며, 용액공정으로 값싸게 만들 수 있는 차세대 태양전지로 페로브스카이트는 전하(전자, 정공)를 만드는 광활성층 물질로 사용된다.

페로브스카이트 태양전지의 고효율화에는 페로브스카이트 박막의 결정 속에 결함을 극도로 낮게 제어하는 것이 매우 중요하다. 이러한 결함은 태양전지의 장기 안정성에도 큰 영향을 미친다.

석상일 교수는 “페로브스카이트 구성 성분과 결합하면서 결정화가 이뤄지는 단계에서 탈양자화가 일어나는 알킬암모늄 클로라이드을 사용했는데, 이런 최적의 조합이 이번 연구 결과의 핵심”이다고 설명했다.

또한 “알칼기와의 조합을 통해 페로브스카이트 전구체 용액의 코팅과 열처리 과정에서 용매와 함께 휘발되는 속도를 최적으로 제어할 수 있었다"고 밝혔다.

그는 또 “이번 연구를 통해 26% 이상의 효율을 가지는 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지가 가진 효율을 조만간 능가할 수 있을 것”이라며 “본 연구는 27% 이상의 효율을 달성하기 위한 여정의 출발점”이라고 그 의미를 강조했다.

UNIST의 박재왕 연구원과 김종범 연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구 수행은 한국연구재단 리더연구자지원사업의 지원으로 이뤄졌다.

한편 이번 연구를 맡은 석상일 교수는 학문적인 우수성도 인증받아 세계 최고 권위의 저널(journal)인 네이쳐와 사이언스(Science)에만 이번까지 10편의 논문을 보고했다.

2022년에는 영국 랭크 재단에서 수여하는 저명한 과학상인 랭크 광전자공학상(Rank Prize in Optoelectronics)을 페로브스카이트 태양전지의 탄생과 개발에 기여한 공로를 인정받아 공동 수상자로 선정됐다.

kky060@news1.kr