한양대, 태양전지 손상 자가치유 기술 개발

[이데일리 김응열 기자] 한양대는 화학공학과의 고민재 교수 연구팀이 습기에 의해 성능이 저하된 페로브스카이트 태양전지가 스스로 성능을 회복하는 반복 자가치유(self-healing) 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

(왼쪽부터)한양대의 고민재 교수, 구본기 박사, 김우연 박사. (사진=한양대)

페로브스카이트 태양전지는 차세대 태양전지 후보로 주목받으며 이미 27% 수준의 높은 광전변환효율을 달성하고 있다. 그러나 수분에 노출되면 내부 구성 성분이 휘발되면서 구조가 무너져 성능이 저하되는 한계가 있었다.

연구팀은 소재 스스로 상태를 복구하는 메커니즘에서 해결의 실마리를 얻었다. 연구팀은 나뭇가지 형태의 분자 구조를 가진 ‘덴드리머(dendrimer)’를 페로브스카이트 박막에 도입했다. 덴드리머는 내부에 다양한 기능기를 고밀도로 담을 수 있어 소량 첨가만으로도 강력한 화학적 작용을 수행한다.

연구 결과 덴드리머 기반 소자는 고습과 건조가 반복되는 실험을 10회 거친 후에도 초기 효율의 90% 이상을 회복하며 성능을 유지했다. 반면 덴드리머가 없는 일반 소자는 열화 누적으로 성능이 떨어졌다.

고 교수는 “이번 연구 결과는 태양전지뿐만 아니라 발광다이오드, 광검출기 등 환경 스트레스에 취약한 다양한 광전자소자에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.