'85도·습도 85%'에서도 1천 시간 버텼다…태양전지 수명 혁신? 작성일 10-15 54 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2BbWpwb0FQ"> <p contents-hash="7af628848d74dd1c2db0c2fed4f0c7e0d284c17d89a47ab5a4d3d7a72126d0ea" dmcf-pid="VbKYUrKppP" dmcf-ptype="general">리튬 이온 제거하는 신개념 촉매 공정 개발<br>고온·고습 환경서 1천 시간 후에도 초기 효율 95% 유지</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="67cad20beea987606a491f2fd813f460fd63544529abbdce50b61f44130c4547" dmcf-pid="fK9Gum9UF6" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국에너지기술연구원 연구진이 개발한 기술이 적용된 태양전지 샘플" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/15/551724-22lyJQR/20261015140343285eefh.jpg" data-org-width="413" dmcf-mid="K1Q32vQ9zM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/15/551724-22lyJQR/20261015140343285eefh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국에너지기술연구원 연구진이 개발한 기술이 적용된 태양전지 샘플 </figcaption> </figure> <p contents-hash="6850c5d2a757baae8c61770549d4170792d5f8013490e7f6e0262fca7d2ac990" dmcf-pid="492H7s2uu8" dmcf-ptype="general"><br>차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 수명을 단축시키는 물질을 제거하면서도 높은 발전 효율을 유지하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐습니다. 고온·고습 환경에서도 장시간 성능을 유지하는 데 성공하면서, 차세대 고효율 태양전지로 꼽히는 '탠덤 태양전지' 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 평가입니다.</p> <p contents-hash="3e08035522e80d2e97068333291670a2330df00c86aae19ce06c974b4c6b87d7" dmcf-pid="830IXa0Hz4" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(에너지연)은 태양광연구단 연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 내구성을 높이는 '촉매 반응 후 필터링 추출 공정'을 개발했다고 밝혔습니다.</p> <p contents-hash="2aceec675dbc27d990c676a9daecee76ea15fd80b03de0a855ee225679577987" dmcf-pid="60pCZNpXuf" dmcf-ptype="general">◆ 효율은 높은데 수명이 문제…차세대 태양전지의 딜레마</p> <p contents-hash="bacf093a7f2b38e20bc8d9ae59eafae8e71bcaff1375bca59ee315d241f0cc98" dmcf-pid="PpUh5jUZ0V" dmcf-ptype="general">페로브스카이트는 빛을 효과적으로 흡수하는 특성을 가진 물질로, 차세대 태양전지의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 특히 서로 다른 태양전지를 겹쳐 더 많은 빛을 전기로 바꾸는 '탠덤 태양전지'에서 상부셀 소재로 활용됩니다.</p> <p contents-hash="ad42d14fe44619ca53102b7a42ed878fa1ea2a297ea0b808a9e372022f0f8b03" dmcf-pid="QUul1Au5p2" dmcf-ptype="general">페로브스카이트 태양전지는 여러 막을 쌓는 순서에 따라 정구조와 역구조로 구분됩니다. 이 가운데 정구조는 오랜 연구를 통해 높은 발전 효율을 확보했지만, 덥고 습한 환경에서 수명이 짧아지는 문제가 상용화의 걸림돌로 꼽혀 왔습니다.</p> <p contents-hash="d315e1aef07a39d09dddac91dae5424ab180b8e13c501004afc802d3d9153694" dmcf-pid="xu7Stc71U9" dmcf-ptype="general">원인 중 하나는 태양전지 내부에 사용되는 '리튬'과 화학 첨가제입니다.</p> <p contents-hash="0b7e3cd97778fbc5a451ac097b2233aced866032423b252263136ee51eb8b292" dmcf-pid="yck6oukLuK" dmcf-ptype="general">태양전지에는 빛을 받아 생성된 전하가 외부로 이동하도록 돕는 '정공수송층'이 들어갑니다. 기존 정구조 태양전지는 이 층의 전기 운반 효율을 높이기 위해 리튬염과 이를 녹이는 첨가제를 사용하는데, 이 과정에서 문제가 발생합니다.</p> <div contents-hash="debd5762daa9d83b999ad2805673cfa6468570d003c680f112752c4d68c7b74a" dmcf-pid="WkEPg7Eo3b" dmcf-ptype="general"> 고온·고습 환경에 노출되면 첨가제가 증발해 태양전지 내부 막 사이에 틈이 생기고, 리튬염에서 분리된 리튬 이온까지 내부를 이동하면서 소자의 수명을 떨어뜨리는 겁니다. 그렇다고 리튬염과 첨가제를 단순히 제거하면 높은 효율을 확보하기 어려워 이를 대체할 공정 개발이 필요했습니다. </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="da66fb6e076c9db8bcc94b8cce93790184d871725db8652ac628dbcd0ec0a687" dmcf-pid="YEDQazDgpB" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="공정 진행 절차 요약" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/15/551724-22lyJQR/20261015140343421yufg.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="92KYUrKpux" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/15/551724-22lyJQR/20261015140343421yufg.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 공정 진행 절차 요약 </figcaption> </figure> <div contents-hash="27c94e505b6f33333da79a1ff0400858ad3e8624ab4aff787f4b01cb3456c10c" dmcf-pid="GDwxNqwa3q" dmcf-ptype="general"> <div> <br>◆ 필요한 반응만 일으키고 리튬은 '쏙' <br> <br>에너지연 연구진이 주목한 물질은 '산화니켈(NiOx)'입니다. 연구팀은 산화니켈 분말을 촉매로 활용해 태양전지의 성능을 높이는 데 필요한 화학 반응은 유도하면서, 반응이 끝난 뒤 불필요한 리튬 이온을 제거하는 새로운 공정을 개발했습니다. <br> <br>원리는 이렇습니다. <br> <br>정공수송층을 만드는 용액에 산화니켈 분말을 넣으면 화학 반응을 통해 산화니켈 표면이 리튬을 강하게 끌어당기는 상태로 변합니다. 이 과정에서 기존에 사용하던 별도의 첨가제 없이도 리튬염에서 리튬을 분리해 산화니켈 표면에 붙일 수 있습니다. <br> <br>이후 필터를 이용해 산화니켈 분말을 걸러내면 분말에 붙어 있던 리튬 이온도 함께 제거됩니다. 필요한 화학 반응을 마친 뒤 수명 단축의 원인이 되는 물질을 걸러내는 방식입니다. <br> <br>◆ 85도·습도 85%에서도 1천 시간…효율 95% 유지 <br> <br>연구팀은 개발한 공정을 실제 페로브스카이트 태양전지 제작에 적용해 성능을 검증했습니다. 실험 조건은 온도 85도, 상대습도 85%에 달하는 고온·고습 환경이었습니다. <br> <br>실험 결과, 1천 시간이 지난 뒤에도 초기 광전변환효율의 95%를 유지하는 것으로 나타났습니다. 광전변환효율은 태양전지가 흡수한 빛 에너지를 얼마나 전기에너지로 바꾸는지 나타내는 지표입니다. <br> <br>단순히 수명만 늘어난 것도 아닙니다. <br> <br>기존 첨가제 기반 공정의 광전변환효율은 25.21%였지만, 연구팀이 개발한 촉매 공정을 적용한 태양전지는 25.24%를 기록했습니다. 첨가제를 사용하지 않고 리튬 이온까지 제거하면서도 기존보다 높은 효율을 구현한 것입니다. <br> <br>◆ 수명·효율 두 마리 토끼…탠덤 태양전지 상용화 기대 <br> <br>이번 연구의 의미는 태양전지의 효율과 수명 사이에 존재하던 기술적 한계를 극복할 가능성을 제시했다는 데 있습니다. 기존에는 높은 효율을 확보하기 위해 넣은 물질이 오히려 장기적인 내구성을 떨어뜨리는 문제가 있었습니다. <br> <br>하지만 이번 기술은 필요한 화학 반응을 유도한 뒤 잔류 물질을 제거해 발전 효율을 유지하면서도 안정성을 높였습니다. 특히 페로브스카이트가 다른 태양전지와 결합하는 탠덤 태양전지의 핵심 소재로 활용되는 만큼, 이번 공정이 고효율 탠덤 태양전지의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대됩니다. <br> <br>다만 이번 성과는 고온·고습 조건에서 진행한 내구성 시험 결과로, 실제 옥외 환경에서 장기간 사용했을 때의 수명까지 검증된 것은 아닙니다. 향후 상용화를 위해서는 실제 운용 환경에서의 추가적인 성능 검증이 필요합니다. </div> </div> <p contents-hash="d9532d69cfecdc9719fec6f9c1c45e6eb3598273a8660906c7a11f1d44a29c3e" dmcf-pid="HTyNIQyOFz" dmcf-ptype="general">(사진=<span>한국에너지기술연구원)</span> </p> <p contents-hash="60fd5d8845c42dea20fc4ddbf93f51bd817bab7f6ef33c2f333d616f09a37289" dmcf-pid="XyWjCxWI77" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p> 관련자료 이전 "이해진 답변 없을 줄 몰랐다"···네이버 노조, 21일 집회·내달 닷새 파업 10-15 다음 누리호 타고 날아간 군집위성이 바라본 미국 모습은? 10-15 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
