전북대는 나석인 유연인쇄전자전문대학원 교수·권성남 연구교수팀이 페로브스카이트 태양전지를 친환경 용매로 제조해 인체와 환경 유해성을 극복할 수 있는 핵심기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
연구진은 저독성 용매인 디메틸설폭사이드(DMSO)를 단일 용매로 사용한 페로브스카이트 전구체 잉크를 개발한 뒤 유변학적 특성 및 슬롯다이 코팅 특성을 개선하기 위해 항용매를 소량 첨가했다.
이 같이 개선한 디메틸설폭사이드 기반 페로브스카이트 전구체 잉크는 표면장력이 낮아져 슬롯 다이 공정에 적합한 것으로 나타났다. 국부적으로 과포화된 페로브스카이트를 형성함으로써 고품질 페로브스카이트 박막을 형성할 수 있음을 확인했다.
특히 디메틸설폭사이드 기반 페로브스카이트 전구체 잉크를 슬롯다이 코팅 공정에 적용한 결과, 이를 이용한 슬롯 다이 코팅 기반 페로브스카이트 태양전지는 20.61%의 단위 셀 효율과 18.66%의 미니 모듈 효율을 보였다. 4320시간 동안 85%의 효율 및 1920시간 동안 83%의 효율을 유지하는 등 높은 효율과 장기구동 안정성까지 가진 것으로 확인됐다.
이번 연구는 한국연구재단(기초연구사업)과 한국전력공사 전력연구원(KEPRI) 지원으로 이뤄졌으며 논문은 에너지소재 분야 세계 최고 학술지인 ‘어드벤스드 에너지 머터리얼’ 최신호에 게재됐다.
권성남 연구교수는 “향후 페로브스카이트 잉크를 설계하기 위한 전략과 친환경 공정을 기반으로 하는 페로브스카이트 태양전지의 상업화를 위한 중요한 전환점이 될 것”이라며 “프린팅 공정 기반 고효율 페로브스카이트 태양전지 기술 확보를 위한 친환경 페로브스카이트 잉크 및 공정 연구를 지속할 것”이라고 말했다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
