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효율높고 열에도 강한 태양전지 기술 개발

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2018년 09월 06일 18:07 프린트하기

포스텍 연구진이 새롭게 개발한 페로브스카이트 태양전지의 소자구조(왼쪽)와 150℃ 가열 전, 후의 페로브스카이트 전자주사현미경 사진(오른쪽).기존 전자 전달층 위의 페로브스카이트는 개질된 전자 전달층 위에서보다 고온(150℃)에서 더 빨리 분해된다. 포스텍 제공.
포스텍 연구진이 새롭게 개발한 페로브스카이트 태양전지의 소자구조(왼쪽)와 150℃ 가열 전, 후의 페로브스카이트 전자주사현미경 사진(오른쪽).기존 전자 전달층 위의 페로브스카이트는 개질된 전자 전달층 위에서보다 고온(150℃)에서 더 빨리 분해된다. 포스텍 제공.

국내 연구진이 차세대 태양전지로 꼽히는 페로브스카이트 태양전지의 성능을 떨어뜨리는 고질적 문제인 열 안정성을 향상시키는 기술을 개발했다.

 

박태호 포스텍 교수팀은 열적으로 안정한 고효율의 페로브스카이트 태양전지 제작 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

 

햇빛을 받아 전기를 생산하는 ‘태양전지’의 효율을 높이려는 연구가 계속되고 있다. 가장 효율이 뛰어난 종류로 알려진 종류로 ‘페로브스카이트 태양전지’가 꼽히지만 고열에 취약해 사막 등에서 사용하는데 문제가 있었다. 페로브스카이트 태양전지의 열 안정성을 높여야 한다는 목소리가 있었지만 실제 연구가 이뤄진 경우는 많지 않았다. 그나마 열 안정성이 높은 것이 ‘무기물 페로브스카이트 태양전지’를 도입하는 방안을 연구하고 있지만 이 방법은 상대적으로 효율이 낮아 페로브스카이트 태양전지의 장점을 100% 살릴 수 없었다.

 

박 교수팀은 태양전지 내의 전자 전달층을 개선해 페로브스카이트 태양전지의 높은 효율을 유지하면서도 열에 대한 취약성을 개선했다. 특수한 이온물질을 섞고, 다른 불순물이 필요없는 ‘전도성 고분자’를 전달층으로 사용했다. 이렇게 개발된 개발된 페로브스카이트 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 ‘광전환효율’이 20.5%로 높게 나타났다. 또 고습 및 고온에서 장기 안정성도 우수해 140시간이 지난 후에도 초기 효율의 93%를 유지했다. 기존의 페로브스카이트 태양전지는 같은 시간을 사용하면 초기 효율의 43%로 성능이 떨어진다.

 

박 교수는 “페로브스카이트 태양전지 연구는 열 안정성과 고효율을 동시에 달성한 것은 이번이 처음”라며 “앞으로 가혹한 환경에서도 활용 가능한 고효율 페로브스카이트 태양전지 상용화에 기여할 것“이라고 연구의 의의를 설명했다.

 

이 연구는 권위적인 국제학술지 '에너지 엔 인바이런멘탈 사이언스' 8월 21일자에  게재됐다.
 

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