국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 수명과 효율을 높일 수 있는 신소재를 개발했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 9일 울산과기대(UNIST) 김진영·한양대 최효성 교수팀이 미국 샌타바버라 캘리포니아대와 함께 기존 역구조 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층 소재를 새로 개발해 수명은 약 3배, 효율은 10% 이상 높였다고 밝혔다.

연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications·6월 17일자) 온라인판에 게재됐다.

페로브스카이트를 광흡수층으로 사용한 태양전지는 실리콘 태양전지보다 제작단가가 매우 낮으면서 효율은 비슷한 수준으로 유지할 수 있는 장점이 있다.

또 전자 전달체와 정공수송층 위치를 맞바꾼 역구조 페로브스카이트 태양전지는 고효율 플렉서블 전지로도 만들 수 있다.

그러나 기존 역구조 페로브스카이트 태양전지에서 정공수송층으로 널리 쓰이는 소재(PEDOT:PSS)는 강산성으로 빛을 흡수하는 면(광흡수층)을 부식시켜 소자 수명을 단축하는 문제가 있다.

연구진은 새로운 정공수송층 소재로 중성 고분자물질(CPE-K)을 개발해 광흡수층의 부식을 억제, 소자의 수명을 약 3배 늘렸다.

또 CPE-K는 전지를 제작했을 때 균일한 결정을 형성시킬 수 있어 정공 수송 속도를 기존 대비 60배 빠르게 하고 전지 효율도 10% 이상 높이는 것으로 나타났다.

최효성 교수는 "이 연구가 역구조 페로브스카이트 태양전지의 안정성 문제 해결에 이바지할 것으로 기대한다"며 "페로브스카이트 태양전지 소재 개발에 중점적인 연구투자가 이루어진다면 우리나라가 관련 분야에서 독보적인 원천기술을 확보할 수 있을 것"이라고 말했다.