전북대학교 연구진이 고효율 차세대 태양전지의 핵심기술을 개발했다.
전북대학교는 나석인 유연인쇄전자전문대학원 교수연구팀이 차세대 태양전지의 핵심기술인 ‘페로브스카이트 태양전지’의 발전 효율과 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
유무기 복합소재인 페로브스카이트는 높은 흡광계수와 우수한 전하 이동능력을 기반으로 차세대 태양전지 소재로 부상하고 있다. 기존 실리콘 태양전지에 비해 저가로 대량생산이 가능하면서도 효율성이 우수하다. 하지만 성능 향상을 위해 필수적으로 삽입되고 있는 고분자 화합물의 높은 산성과 흡습성이 수명을 단축시키는 단점이 있다.
이에 대한 대안으로 나 교수와 김동유 광주과학기술원 교수, 여준석 연구원(박사과정) 등은 전도성과 유연성, 내구성이 탁월해 꿈의 신소재로 불리는 ‘그래핀’을 새로운 삽입층으로 도입했다.
값싼 흑연을 통해 얻을 수 있는 ‘산화 환원 그래핀’은 기존 그래핀에 비해 용액공정을 통한 대량생산과 다양한 성능 조절 및 개선이 용이해 상용화 측면에서 가능성을 인정받은 재료다.
연구팀은 이 산화 환원 그래핀을 삽입해 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 실험을 진행, 태양전지 내에서 생성된 전하를 추출하는 능력이 극대화돼 기존 ‘PEDOT:PSS’ 기반 소자보다 30%가량 높은 발전효율을 얻을 수 있었다.
또 산화환원 그래핀 재료 자체의 안정적인 특성으로 소자 수명도 기존에 비해 갑절 이상 개선하는 데 성공했다.
이번 연구 결과는 미래창조과학부가 추진하는 미래 유망융합기술 파이오니어사업과 신진연구자과제의 지원을 받아 이뤄졌다. 에너지 분야 세계 권위 저널인 ‘나노 에너지’ 3월호에 게재될 예정이다.
나석인 교수는 “이번 연구는 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 단점을 개선한 것”이라며 “저렴한 가격으로 성능이 좋은 태양전지를 상용화 하는 데 한걸음 다가선 연구로 의미를 갖는다”고 말했다.
전주=서인주기자 sij@etnews.com