페로브스카이트 태양전지 수분 취약성 개선

습도 이기는 페로브스카이트 태양전지 기술 개발

한국연구재단은 박태호 포항공대 교수가 페로브스카이트 태양전지의 고효율을 유지하면서 수분에 취약한 성질을 개선했다고 10일 밝혔다.

페로브스카이트는 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물이다.

페로브스카이트를 광 활성층으로 사용하는 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다.

다만, 수분에 취약하다는 단점이 있다.

연구팀은 이를 해결하고자 페로브스카이트 위에 도포해 주는 ‘정공전달층’에 주목했다.

페로브스카이트는 양 전극 사이에서 빛을 흡수해 정공과 전자를 형성한다.

이때 정공을 효율적으로 전극으로 전달해주는 층을 정공전달층이라고 한다.

즉, 전극을 제외하면 전지에서 최외각에 존재하는 층으로 페로브스카이트가 직접적으로 노출되는 것을 막는다.

기존의 정공전달층 물질은 전도도가 낮아 때문에 첨가제 필요했다.

그런 첨가제에는 물을 흡수하는 물질이 포함돼 있어 열 전지 소자의 장기적인 안정성을 떨어뜨렸다.

연구팀은 기존 정공전달층을 첨가제가 필요없는 고전도도 소수성 정공전달층으로 대체하는 연구를 진행했다.

그 결과, 소수성의 고전도도 정공전달층을 페로브스카이트 태양 전지에 도입해 공기 중의 수분이 페로브스카이트에 미치는 영향을 최소화했다.

그 결과, 페로브스카이트의 초기 효율 17.3％를 장기간 유지하고 습도 75％에서도 두 달 이상 효율을 유지했다.

박태호 교수는 “이 연구는 페로브스카이트 태양전지의 수분에 대한 취약성을 크게 개선할 수 있는 기술을 개발한 최초의 보고”라며 “페로브스카이트 태양전지의 상용화를 가속화시키는 데 기여할 것”이라고 설명했다.

이 연구성과는 지난 1일 에너지 앤 엔바이로멘탈 사이언스에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@