아주대학교 국제 공동연구팀이 효율을 극대화한 차세대 태양전지 소재 개발에 성공했다. 

30일 아주대는 페로브스카이트 태양전지의 에너지 변환효율을 높이고 안정성까지 확보할 수 있는 신소재를 개발했다고 밝혔다. 

연구를 진행한 국제 공동연구팀은 김종현 아주대 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과) 연구팀과 장재원 부경대학교 교수(고분자·화학소재공학부), 호주 뉴사우스웨일즈대학 및 영국 서리대학의 윤재성 박사 연구팀으로 이뤄졌다.

이들은 다양한 태양전지 구조에 적용 가능하고 실내외 모든 광환경에서 태양전지의 효율을 개선할 수 있는 새로운 계면소재를 개발했다.

페로브스카이트 태양전지는 현재 대세인 실리콘 태양전지를 대체할 소재(구조)로 손꼽힌다. 고효율 페브로스카이트 태양전지는 현재 연구자들의 뜨거운 관심사로, 특히 우리나라 연구진이 세계를 선도하고 있는 것으로 알려져 있다.

페로브스카이트 태양전지는 용액상의 재료를 사용하여 필름 형태로 태양전지를 만들 수 있는 용액 공정이 가능하지만 페로브스카이트 필름을 만들 때 재료의 결정 구조가 완벽하지 못한 결함이 발생한다는 단점이 있다. 

하지만 공동연구팀이 개발한 신규 계면소재는 페로브스카이트 표면에 형성된 결함 부위에 직접 결합해 문제를 효과적으로 제거했을 뿐 아니라 양극성을 지녀 전자와 정공을 모두 효과적으로 수송하는 추가적인 장점이 있다. 

특히 전자수송층, 정공수송층으로 모두 기능할 수 있어 다양한 종류의 페로브스카이트 태양전지 구조에 보편적으로 적용할 수 있다. 이 소재실내의 조명 환경에서도 에너지 변환효율을 극대화하고 태양전지의 장기적인 안정성 또한 크게 개선시킨다.

연구는 성과를 인정받아 에너지 분야의 세계적인 학술지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈'에 표지논문으로 선정됐으며 특허 등록 역시 이뤄졌다. 

김 교수는 "본 기술은 태양전지 뿐만아니라 페로브스카이트 소재가 사용되는 디스플레이, 광검출기 등 다양한 광전소자의 성능 개선에도 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 전했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 해외우수연구기관 협력허브 구축사업의 지원을 받아 수행됐다.

[ 경기신문 = 박민정 기자 ]