에너지연, 차세대 태양전지 수명 단축 주범 '리튬 이온' 제거법 찾아 작성일 10-15 24 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="FeCex8SrwD"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="46161282dcb84eeeea1c8a567b92f2ab234ac4870e30e11781d4068bec5c4480" dmcf-pid="3dhdM6vmsE" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="에너지연 연구진이 개발 기술 성능을 시험하고 있다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/15/etimesi/20261015164814600iqdm.png" data-org-width="700" dmcf-mid="tgmQ82IkDw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/15/etimesi/20261015164814600iqdm.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 에너지연 연구진이 개발 기술 성능을 시험하고 있다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="1d5980599dc1f2845cd0df200c7daca8b8249ff571dad78fd1f17cae27532464" dmcf-pid="0JlJRPTsIk" dmcf-ptype="general">페로브스카이트 태양전지 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 신개념 촉매 공정 기술이 국내에서 개발됐다. 태양전지 수명이 짧은 원인인 리튬 이온을 원천 제거한다. 페로브스카이트 활용 탠덤 태양전지 상용화를 앞당길 전망이다.</p> <p contents-hash="354b291eaacb09e363dcbb4b58979da3e62f2d84755cca164e1e265e37d3e4a1" dmcf-pid="piSieQyOrc" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원은 산하 태양광연구단이 이같은 성과를 거뒀다고 15일 밝혔다.</p> <p contents-hash="4afe1604d46b4069aca0199fd0a6b7fff08eacc7873cd1586e291efd9ef9b570" dmcf-pid="UnvndxWIDA" dmcf-ptype="general">페로브스카이트는 주로 다른 태양전지와 겹쳐 효율을 높이는 탠덤 태양전지 상부셀로 활용되며, 막을 쌓는 순서에 따라 정구조·역구조로 구분된다. 이 중 정구조는 높은 효율을 보이지만, 고온·고습 환경에서 수명이 감소하는 단점이 있다.</p> <p contents-hash="f393b579952c5b655955ab7129069f7b4e4c2872a4a252eb33b3a4d4fd7cd7a4" dmcf-pid="uLTLJMYCEj" dmcf-ptype="general">페로브스카이트 태양전지에는 발생된 전기가 외부로 흐를 수 있게 하는 정공수송층이 들어간다. 정구조 정공수송층에는 전기 운반 효율을 높이기 위해 리튬염, 리튬염이 잘 녹도록 돕는 첨가제가 사용된다. 문제는 첨가제가 덥고 습한 실제 작동 환경에서 증발하면서 태양전지를 구성하는 막 사이에 불필요한 틈을 형성한다는 점이다. 이 틈은 막 접합 부위 결함을 발생시켜 태양전지의 수명을 떨어뜨린다.</p> <p contents-hash="8805f8dda9c0e5db7ef04115e5135bcb4b199131cdc5052f19efea1abe8f2f8c" dmcf-pid="7RIRQ4lwmN" dmcf-ptype="general">또 덥고 습한 환경으로 인해 리튬염에서 분리된 리튬 이온이 태양전지 내부에서 무분별하게 이동하며 태양전지 수명을 더욱 짧아지게 한다. 그러나 아직 리튬염과 첨가제를 사용하지 않거나, 다른 물질로 완전히 대체해 효율을 높이는 방법은 개발되지 않았다.</p> <p contents-hash="0f722e4fc9e7fe759e2d4110637c04914cbeb9ba982037f1db93df4e1ad0a705" dmcf-pid="zeCex8Srma" dmcf-ptype="general">이를 극복하기 위해 연구진은 필요한 화학 반응만 유도하고, 반응이 끝나면 리튬 이온을 촉매째로 걸러내는 '촉매 반응 후 필터링 추출 공정'을 개발했다.</p> <p contents-hash="08ab320eddfabdcf1cde7f8d09258958725b825c019ccddc63f4f627a856c1b6" dmcf-pid="qdhdM6vmsg" dmcf-ptype="general">개발 공정 핵심은 산화니켈 촉매다. 산화니켈 분말을 정공수송층 제조 용액에 넣으면 두 물질 간 반응으로 산화니켈 표면이 리튬을 강하게 끌어당기는 상태로 바뀐다. 이를 활용하면 기존 공정 단점이었던 첨가제 없이도 리튬염에서 리튬을 분리하고 산화니켈 표면에 붙일 수 있다.</p> <p contents-hash="e34637cddba4a91d64b52c14c779dc96046610ce86e1b06c1f86007b1f77b3e5" dmcf-pid="BJlJRPTswo" dmcf-ptype="general">또 연구진은 반응이 끝난 산화니켈 분말을 필터로 걸러내는 물리적 추출 공정도 적용했다. 입자가 큰 산화니켈 촉매가 필터에 걸러지면서 표면에 붙은 리튬 이온도 함께 걸러지는 공정이다. 이렇게 추출이 완료된 용액을 사용하면 성능 저하를 유발하는 첨가제, 리튬 잔류물, 산화니켈 촉매가 남지 않는 '무결점 정공수송층'을 제조할 수 있다.</p> <p contents-hash="2854341fc455b8feee425155c2dbaad998b3f04f564a64b82b1e4c5b69ab762d" dmcf-pid="biSieQyODL" dmcf-ptype="general">연구진은 개발 공정을 바탕으로 페로브스카이트 태양전지를 제작하고 85도 고온과 상대습도 85% 고습 환경에서 내구성을 검증했다. 그 결과 1000시간이 지나도 초기 효율의 95%를 유지해 세계 최고 수준의 내구성을 증명했다.</p> <p contents-hash="48d3d2d725de2844c8ee442d087733f0b19a53a244da54b73c29cae3955cb47c" dmcf-pid="KnvndxWIsn" dmcf-ptype="general">또 첨가제를 활용한 기존 공정(25.21%)보다 높은 광전변환효율(25.24%)을 달성해 첨가제 없이도 효율 향상이 가능하다는 점을 입증했다.</p> <p contents-hash="c087881197c91b0f4be78cb2b6929c80732cf5a8268071730985c326800d15f7" dmcf-pid="9LTLJMYCmi" dmcf-ptype="general">연구를 주도한 안세진 책임연구원은 “이번 연구는 기존 페로브스카이트 제조 공정의 틀을 깨고, 필요한 반응만 촉매로 유도한 뒤 원인 물질을 걸러내는 새로운 공정을 제시했다는 데 의의가 있다”라며, “고질적인 수명 문제를 해결함으로써 페로브스카이트 및 탠덤 태양전지 상용화를 앞당기는 중요한 이정표가 될 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="1be5c74599e2f2ec3960b53ae22fbda0151b9deb127da88be4010f99ec9240e4" dmcf-pid="2oyoiRGhEJ" dmcf-ptype="general">이번 연구는 '어드밴스드 사이언스' 5월호 표지논문으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="949f685cba33a2eb5e64a66415a90ef19858c4d8841115de99ad4f609ee79f61" dmcf-pid="VgWgneHlEd" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 엠게임, 기업가치 제고 안간힘… 저평가 벗어날까 10-15 다음 [2026 국감] "LG유플 침해 서버 조사 누락 가능성…OS 재설치 경위 따져야" 10-15 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
