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역구조 페로브스카이트 태양전지 수명 연장 성공

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역구조 페로브스카이트 태양전지 수명 연장 성공

2015.07.09 18:00

국내 연구진이 역구조 페로브스카이트 태양전지의 수명을 3배 늘리는 소재를 개발했다.

 

역구조 페로브스카이트 태양전지는 효율이 20%까지 나오는 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지에서 전자전달체와 전공수송층의 위치를 맞바꾼 전지다.

 

역구조 페로브스카이트 태양전지는 휘고 접히도록 만들 수 있다는 장점이 있지만 전지의 일부를 강산성 고분자 소재(PEDOT:PSS)로 제작하기 때문에 이 소재가 빛을 흡수하는 면을 부식시켜 소자의 수명을 단축시킨다는 문제가 있었다.

 

역구조 페로브스카이트 전지 소자 구조.  - 한국연구재단 제공
역구조 페로브스카이트 전지 소자 구조.  - 한국연구재단 제공

김진영 UNIST 에너지및화학공학부 교수와 최효성 한양대 화학과 교수는 공동으로 고분자 신소재 ‘CPE-K’를 개발해 역구조 페로브스카이트 태양전지에 적용했다.

 

이 소재는 중성 소재로 그동안 역구조 페로브스카이트 태양전지에서 수명을 줄이는 원인이 됐던 부식 현상을 일으키지 않는다.

 

연구팀은 이 소재를 이용하면 균일한 결정을 가진 태양전지를 만들 수 있어 정공 수송 속도가 기존 역구조 페로브스카이트 태양전지보다 60배 빨라진다는 사실도 새로 알아냈다. 현재 역구조 페로브스카이트의 효율은 11% 정도로, CPE-K를 이용하면 효율이 12% 정도로 올라간다.

 

또 CPE-K는 200도 이하에서도 전지를 찍어낼 수 있어 연구팀은 전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 생각하고 있다.

 

최 교수는 “국내에서 소재 개발 분야에 중점적인 투자가 이뤄진다면 관련 분야에서 독보적인 원천기술을 확보할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 17일자에 실렸다.

 

 

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