[더퍼블릭=최태우 기자] 동국대 물리반도체과학부 류승윤 교수(교신저자) 연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 중간층의 조성을 삼중 용매를 사용하여 개선된 안정성 및 뛰어난 전력 변환 효
페로브스카이트는 현재 각광받고 있는 신물질로 일반적으로 ABX3의 구조를 가지고 있는 물질이다. 밴드갭 에너지가 낮은 등 그 특성으로 인해 태양전지에 적합하다고 판단돼 연구가 활발히 진행돼 오고 있다.
페로브스카이트 태양전지는 전력변환효율이 높은 특성으로 인해 연구가 활발히 진행되고 있지만 수분이나 열에 취약해 상업화를 위해서 안정성 등의 특성을 개선할 필요가 있다. 최근 많은 보고들에서 안정성 및 효율 개선 방법으로 표면의 형태를 매끄럽고 균일하게 하는 방법들을 보고했다.
연구팀은 페로브스카이트의 안정성 및 효율 개선을 위해 DMF (Dimethylformamide), DMSO (Dimethyl-sulfoxide), GBL (γ-butylrolactone)의 용매를 같이 사용하는 전략을 사용했다.
기존에 주로 사용되던 이중 용매가 아닌 삼중 용매를 사용함으로서 표면의 거칠기를 줄여 표면 형태를 개선했고 입자 크기를 조정해 페로브스카이트 중간층에 결함을 줄였다. 이러한 형태는 전하 추출 성능을 향상시켜 태양전지의 전력 효율을 상승시켰으며 패시베이션 성능에도 유의미한개선이 돼 안정성이 상승됐다.
류승윤 교수는 “페로브스카이트 태양전지는 뛰어난 특성에도 안정성이 부족해 상용화가 힘들었다”며 “이번 연구로 인해 안정성을 향상시키는데 간단하면서도 유의미한 방법을 제시하여 산업화에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다”고 소감을 전했다.
이창민 박사과정과 Hamad 석사과정은 “페로브스카이트 물질은 외부 환경에 민감해 실험 조건을 잡기가 힘들었는데 이를 해결하고 실험에 성공했을 때 가장 보람찼다”고 말했다.
해당 연구는 한국연구재단 및 과학기술정보통신부, 환경부, 한국기초과학지원연구원의 지원으로 수행됐으며, ‘Impact of Ternary Solvent on the Grain Size and Defects of Perovskite Layer to Realize a Stable Morphology for Efficient Inverted Solar Cells’라는 제목으로 관련 분야 학술지 ‘Solar RRL (IF=9.17)’ 2023년 10월호 뒷면 커버로 선정돼 게재됐다.
더퍼블릭 / 최태우 기자 therapy4869@thepublic.kr