아주대 연구팀, 태양전지 효율 높이는 신소재 개발

[이데일리 김응열 기자] 아주대는 김종현 응용화학생명공학과 교수가 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트(perovskite) 태양전지의 에너지 변환효율을 높이고 안정성까지 확보할 수 있는 신소재 개발에 성공했다고 30일 밝혔다.

(왼쪽부터)김종현 아주대 응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과 교수, 장재원 부경대 고분자·화학소재공학부 교수, 윤재성 호주 뉴사우스웨일즈대학(UNSW) 및 영국 서리대학(University of Surrey) 박사. (사진=아주대)

페로브스카이트 태양전지는 현재 쓰이는 실리콘 태양전지를 대체할 소재(구조)로 손꼽힌다. 실리콘 태양전지의 에너지 변환효율이 이론적 한계에 가까워지면서 고효율 페브로스카이트 태양전지가 게임체인저로 주목받고 있다.

김종현 교수 연구팀은 부경대의 장재원 교수(고분자·화학소재공학부), 호주 뉴사우스웨일즈대학(UNSW) 및 영국 서리대학(University of Surrey)의 윤재성 박사 연구팀과 함께 다양한 태양전지 구조에 적용할 수 있고 실내외 모든 광환경에서 태양전지의 효율을 개선할 수 있는 새로운 계면소재(DTAQTPPO)를 개발했다.

페로브스카이트 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 효율이 높고 전하(전류의 흐름을 만드는 입자) 이동 성능이 우수해 기후변화에 대응할 차세대 태양전지로 유력하다. 실리콘 기반 태양전지와 비교해 제조비용도 줄일 수 있다. 다만 재료의 결정 구조가 불완전해 결함이 생기고 전하의 원활한 이동을 방해하는 문제점이 있었다.

김 교수 연구팀이 이번에 개발한 신규 계면소재는 페로브스카이트 표면에 형성된 결함 부위에 직접 결합해 이 같은 문제를 해결했다. 아울러 실내 조명 환경에서도 에너지 변환효율을 각각 22.29%에서 23.55%, 31.19%에서 37.18%로 높이는 효과도 거뒀다.

김 교수는 “이 기술은 태양전지뿐 아니라 페로브스카이트 소재가 쓰이는 디스플레이, 광검출기 등 다양한 광전소자의 성능 개선에도 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.