첨가물 바꿔 '페로브스카이트 태양전지'상용화 앞당긴다

석상일 UNIST 교수팀 성과…사이언스 게재

첨가물을 통한 흡수 파장영역대 및 광전류 밀도 증가

[아시아경제 김철현 기자] 첨가물을 통해 '페로브스카이트'의 단점을 잡을 기술이 개발됐다. 차세대 태양전지로 큰 주목을 받는 '페로브스카이트 태양전지'의 상용화가 빨라질 전망이다.

울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 석상일 교수팀이 새로운 조성을 가진 페로브스카이트 물질로 광흡수층 소재를 만들고, 이를 태양전지에 적용했다고 8일 밝혔다. 이번 연구 결과는 '사이언스' 11월7일자 온라인판에 발표됐다. 새로운 개발한 소재는 첨가물을 바꾸는 것만으로 기존 페로브스카이트 태양전지보다 효율과 안정성을 크게 높여 눈길을 끈다.

페로브스카이트 태양전지는 값싼 무기물과 유기물을 혼합해 만들기 때문에 저렴하고 저온에서 용액 공정으로 손쉽게 제조할 수 있어 간편하다. 이런 이유로 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지의 뒤를 이을 차세대 태양전지 후보로 꼽힌다. 하지만 페로브스카이트 물질은 상온에서 물질의 결정 구조가 변하는 문제점이 있어 결정 구조 안정화를 위해 '브롬'과 같은 물질을 첨가한다. 문제는 이 브롬과 같은 물질이 광활성층이 흡수 할 수 있는 태양광 파장대역을 줄여서 전지의 효율을 낮춘다는 것이다.

석상일 교수팀은 브롬이나 메틸암모니윰을 대신해 '메틸렌다이암모늄(MDA)'을 첨가했다. 새로운 첨가물은 결정 구조를 안정하게 만들면서 효율도 유지해 광활성층의 안정성과 효율성을 동시에 잡았다. 석상일 교수는 "논문 투고 이후 추가로 최적화된 전하 전달 소재를 개발했고 계면 결함 최소화 연구도 진행해 이들을 조합하면 26% 이상의 효율 달성이 가능할 것"이라며 "UNIST 창업기업인 프론티어에너지솔루션과 함께 대면적 모듈 기술을 접목해 페로브스카이트 태양전지를 상용화하는 연구를 이어갈 계획"이라고 밝혔다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr