역구조 태양전지 성능 저하 원인 규명 작성일 08-05 27 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST 석상일 특훈교수팀<br>원료배합 바꿔 발전효율 26% 달성</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0t9k0tFYyJ"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4a263c98e69ff04e810dad6481da79b765356232acf54afdda5bb7b60d1b4892" dmcf-pid="p3VDU30Hvd" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="석상일 특훈 교수(왼쪽부터), 김종범 연구원, 신나혜 연구원. 사진제공=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173856926apux.png" data-org-width="1200" dmcf-mid="3QbAF51yvi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173856926apux.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 석상일 특훈 교수(왼쪽부터), 김종범 연구원, 신나혜 연구원. 사진제공=UNIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="71122b3786bc7b901d59446f02dddf2bc57740461831ec1330408c5dba1ae161" dmcf-pid="U0fwu0pXWe" dmcf-ptype="general">고효율 태양전지에 사용하는 원료를 그대로 사용해도 재료를 쌓는 순서가 바뀌면 발전 효율이 크게 떨어지는 원인을 국내 연구진이 밝혀냈다. 태양전지 맨 아래 깔리는 재료에 따라 빛을 흡수하는 결정이 다르게 자라는 것이 이유였다. 연구진은 원료 배합을 바닥 재료에 맞게 조절해 효율을 26.3%까지 끌어올렸다.</p> <p contents-hash="76ab7b311d880e44917a9e75d1f7bd4998c9dde1c996d1ca01a9a844a90fabfe" dmcf-pid="up4r7pUZhR" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 석상일 특훈교수팀이 고효율 페로브스카이트 태양전지의 원료를 구조가 다른 전지에 적용했을 때 성능이 떨어지는 원인을 규명하고 이를 해결할 원료 배합법을 개발했다고 5일 밝혔다.</p> <p contents-hash="663bf254571a7b70298a1c57ed0daea398e03a28f914838f899252967e9e9218" dmcf-pid="7U8mzUu5WM" dmcf-ptype="general">페로브스카이트 태양전지는 빛을 흡수하는 페로브스카이트층과 전기를 이동시키는 기능성 물질을 층층이 쌓아 만든다. 용액을 바르고 굳히는 방식이어서 기존 실리콘 태양전지보다 얇고 가볍게 만들 수 있다. 기능성 재료를 쌓는 순서에 따라 ‘정구조’와 ‘역구조’로 나뉜다.</p> <p contents-hash="29dede5d239aa964ab20b3d11690e1ad0b910d03fd991c23fbdb9f2a04cc9b77" dmcf-pid="zu6squ71Sx" dmcf-ptype="general">문제는 정구조에서 26%가 넘는 효율을 낸 원료 배합을 역구조에 그대로 적용하면 평균 효율이 18%, 최고 효율도 21% 수준에 그친다는 점이었다. 같은 원료를 썼는데 층을 쌓는 순서가 달라졌다는 이유만으로 성능이 주저앉은 것이다.</p> <p contents-hash="a0173aa49e777a821944f71e91f5016bbc38fc10c713f7153ec32b8b2207df6e" dmcf-pid="q7POB7ztlQ" dmcf-ptype="general">연구팀은 원인을 페로브스카이트층 아래 깔리는 바닥 재료에서 찾았다. 정구조의 바닥 재료는 원료 용액이 잘 퍼지는 반면 역구조 바닥에 쓰이는 유기막은 용액이 잘 퍼지지 않는다. 이 때문에 결정 성장을 돕는 첨가제인 염화메틸암모늄(MACl)이 역구조에서는 제때 빠져나가지 못하고 바닥 부근에 오래 남았다. 그 결과 페로브스카이트층과 바닥 재료가 맞닿는 면에 빈틈과 균열이 생겼고, 이 지점에서 전하가 새어 나가며 효율이 떨어졌다.</p> <p contents-hash="06702b183c8f93674861db3c4a5ca942300e67fba4ec9df784a2c6979c14e8bd" dmcf-pid="BzQIbzqFlP" dmcf-ptype="general">연구팀은 MACl 함량을 줄이는 대신 염화납을 넣었다. 염화납이 바닥 부근에 머물면서 결정이 만들어지는 시점과 위치를 고르게 조절하도록 한 것이다. 새 배합을 적용하자 바닥의 빈틈과 균열이 사라졌다. 최고 효율은 26.3%, 전기를 실제로 뽑아내는 비율을 뜻하는 충전율(FF)은 86.8%까지 올랐다. 외부 공기를 차단하는 봉지 처리를 한 전지는 상온에서 1만 시간 보관한 뒤에도 초기 효율의 97.4%를 유지했다.</p> <p contents-hash="0406faa9561b92a8b5d9055036a53ac4535655c642e5099fdd9d25c1974ce762" dmcf-pid="bqxCKqB3h6" dmcf-ptype="general">역구조 페로브스카이트 전지는 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 전지를 얹는 탠덤 태양전지의 상부 전지로 주로 쓰인다. 빛과 전기의 손실이 적어 탠덤 태양전지 효율을 끌어올리는 핵심 기술로 꼽힌다. 석 교수는 “정구조용 원료 배합이 역구조에서 성능이 떨어지는 근본 원인을 찾아냈다”며 “고효율 역구조 태양전지의 설계 방향을 제시했다는 데 의미가 있다”고 말했다.</p> <p contents-hash="80e3a759d7330df8fba64dc99cb463348462c73c4e36303fe9f48189d62754ff" dmcf-pid="KBMh9Bb0T8" dmcf-ptype="general">서지혜 기자 wise@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 노후 교량, 무너지기 전에 안다…AI로 ‘보수 골든타임’ 예측 [대한민국 과학기술인상] 08-05 다음 글로벌 기업과 ‘독창적 향’ 구현 [경기도 경제의 힘, 히든챔피언·(6)한솔생명과학] 08-05 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
