우리나라와 스위스 공동연구팀이 페로브스카이트 태양전지 상용화 선결과제 가운데 하나인 장기 안정성 확보와 광전효율 향상을 위한 해결 방안을 제시했다.
부산대(총장 차정인)는 서지연 나노에너지공학과 교수와 마이크 크라첼 스위스 로잔공대 교수 공동 연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 대표 정공전달물질인 스파이로(Spiro-OMeTAD)에 첨가되는 도판트의 작동 기작을 규명했다고 17일 밝혔다.
고효율 페로브스카이트 태양전지는 정공전달물질로 스파이로를 이용한다. 스파이로의 정공전도도를 높이기 위해 도판트를 첨가하는데, 주로 리튬이온염인 Li-TFSI를 사용하고 있다.
문제는 리튬이온의 흡습성과 불안정성이 태양전지의 장기 안정성을 저하시킨다는 점이다.
공동 연구팀은 안정성을 갖추고 습도에 취약하지 않으며 Li-TFSI를 대체할 수 있는 물질로 Zn(TFSI)₂과 Cu(TFSI)₂를 찾아냈다. 찾아낸 물질은 기존 도판트 Li-TFSI 대비 장기 안정성은 물론 22%의 향상된 광전효율을 나타냈다.
서지연 교수는 “그동안 밝혀내지 못한 M(TFSI)n 도판트 양이온의 역할을 규명해 정공전달물질의 성능과 안정성을 향상할 수 있었다. 앞으로 페로브스카이트 태양전지 상용화 연구에 기여할 수 있을 것”이라 말했다.
관련 연구 논문은 '어드밴스드 머티리얼즈' 8월 6일자에 실렸다.
부산=임동식기자 dslim@etnews.com
