울산과학기술원과 한국에너지기술연구원이 저렴한 주석염화물로 고효율 페로브스카이트 태양전지 구현에 성공했다.
울산과학기술원(UNIST·총장 박종래)은 김동석 UNIST 탄소중립대학원 교수팀과 조임현 한국에너지기술연구원 연구원이 공동으로 값싼 주석염화물을 주석산화물 위에 도포해 페로브스카이트 태양전지 안정성을 높이는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
페로브스카이트 태양전지 효율을 높이려면 전자가 잘 흐를 수 있도록 전자수송층 박막의 표면 결함을 제어하는 것이 중요하다. 이 결함은 전지 효율뿐만 아니라 안정성에도 큰 영향을 미친다.
기존 화학용액증착법은 주석산화물층을 형성하는 기술로, 표면에 자연스럽게 결함이 생긴다. 주석이 완전히 산화되지 않기 때문이다.
공동 연구팀은 주석 염화물을 물에 녹여 산화물층에 도포하는 방법으로 표면 결함을 제어했다. 수산화주석은 산화물 주석의 상층부를 완전 산화시켰고, 산이 재결정화를 이뤄내면서 전자 이동성을 개선했다. 박막 형성 후 결함을 줄이는 처리 과정으로 고효율과 장기 안정성을 동시에 확보했다.
김동석 교수는 “주석산화물의 뭉침 현상을 억제하고 결정성을 높이는 연구가 주효했다”며 “값싼 주석염화물을 사용한 고효율, 고강도, 저비용 기술로서 페로브스카이트 태양전지를 비롯한 에너지산업에 긍정적 변화를 줄 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구 성과는 Advanced Energy Materials 7월 3일자 온라인으로 게재됐다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com