고가성비 태양전지 후보로 꼽히는 페로브스카이트 태양전지 상용화 걸림돌이던 낮은 광 안정성을 극복할 실마리가 나왔다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 김희주·이광희 광주과학기술원(GIST) 교수팀이 표면 재결정화로 페로브스카이트 박막 표면 결함을 제거, 광안정성을 높일 수 있음을 확인했다고 10일 밝혔다.
기존에도 금속이온을 추가하거나 산화피막을 도입, 페로브스카이트 결정을 단단하게 만들어 안정성을 높이려는 시도가 있었다. 그러나 연구팀은 페로브스카이트 자체 안정성이 아닌 박막으로 제조하는 공정을 개선하는데 집중했다.
태양전지 구동을 위해 빛을 쬐면 결정을 박막으로 만드는 과정에서 생겨난 결함들이 박막 표면으로 이동, 전극을 부식시키는 것 자체를 원천 방지하고자 했다.
연구팀은 유기물 기능층을 도입, 빛에 반응해 페로브스카이트 박막 표면으로 이동한 결함들을 흡착하게 했다. 이후 결함을 모두 떠안은 유기물층을 씻어내는 방식을 택했다.
이렇게 결함을 제거한 페로브스카이트 박막은 다시 새로운 유기물층과 전극을 연결, 태양전지로 재사용할 수 있다.
실제 결함 제거 페로브스카이트 박막으로 만든 태양전지는 1000시간 동안 자외선이 포함된 태양광에 노출되거나 85도의 열에 노출돼도 소자성능이 80% 이상 유지됐다.
연구팀은 이번 연구결과를 토대로 향후 페로브스카이트 표면 결함을 빠르게 제거하는 양산화 기술 연구를 추진할 예정이다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
