석상일 UNIST 특훈 교수, 페로브스카이트 태양전지 효율 22.1%로 높여
차세대 태양전지 '페로브스카이트 태양전지' 효율이 22.1%까지 높아졌다. 국내 연구진이 지난 2015년 16.2%, 17.9%, 20.1%로 3번 연속 세계 최고 효율을 갱신한 데 이어 4번째 신기록을 달성했다.
울산과학기술원(UNIST)과 한국화학연구원은 세계 최고 효율의 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발해 사이언스 30일자 온라인판에 발표했다.
이번 연구는 석상일 UNIST 에너지및화학공학부 특훈교수(화학연 학연교수)가 주도하고 노준홍 화학연 겸임연구원(고려대 교수), 김은규 한양대 교수가 공동교신저자로 참여했다.
기술의 핵심은 페로브스카이트 태양전지 효율을 떨어뜨리는 할로겐화물(혹은 산화물)의 결함을 잡은 것이다.
석상일 교수는 "기존 최고 인증 효율 20.1%를 22.1%로 높임으로써 미래 태양전지로 주목받는 저비용·고효율 페로브스카이트 태양전지의 상용화 가능성을 높였다"고 강조했다.
페로브스카이트는 양이온과 음이온, 할로겐화물이 독특한 결정 구조를 가진 물질이다. 이 물질을 태양전지에 적용해 전기를 생산하는 소자가 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지다. 이 전지는 값싼 무기물과 유기물을 결합해 쉽게 만들 수 있으며, 광전변환 효율도 높다. 기존 실리콘 단결정계 태양전지 수준의 높은 효율이 가능한 기술로 최근 주목받고 있다.
그런데 페로브스카이트 박막이 균일하지 않거나 내부 물질이 불완전하면 태양전지 성능이 떨어진다. 이번 연구에서 석 교수팀은 페로브스카이트 구조 중 할로겐화물의 결함을 조절할 방법에 초점을 맞췄다. 내부 결함을 줄인 페로브스카이트 할로겐화물 박막을 이용해 태양전지를 만들자 높은 효율 재현성을 보였다. 공인 효율이 22.1%로, 페로브스카이트 태양전지의 세계 최고 효율로 미국 재생에너지연구소(NREL)의 공식 인증을 받았다. 특히 이 기술을 적용해 1㎠ 면적으로 더 크게 만든 소자도 19.7%의 효율을 나타내 세계 최고 공인 효율로 기록됐다.
석 교수는 "태양광을 전기에너지로 변환시키는 효율을 낮추는 소재 결함을 획기적으로 줄임으로써 세계 최고 효율을 구현했다"고 말했다
광전변화효율 22.1% 기록한 페로브스카이트 태양전지 단위 셀(UNIST 제공)
작성일 : 17-06-30 18:14
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