한·미 대학 공동연구팀 신소재 개발

태양전지는 지구 온난화의 원인으로 지목받고 있는 화석연료를 대체할 수 있는 신재생 에너지다. 태양전지 대중화의 걸림돌 중 하나는 비싼 제작비용이다. 이런 단점을 극복하기 위해 값싼 무·유기물 결합소재인 페로브스카이트를 이용한 태양전지가 개발됐다. 페로브스카이트 태양전지는 제작 비용은 실리콘 기반 태양전지와 비교했을 때 3분의1수준에 불과하지만, 에너지 효율이 낮고 수명이 짧다.





울산과기대(UNIST) 에너지 및 화학공학부 김진영 교수와 한양대 화학과 최효성 교수, 미국 UC샌타바버라대 공동연구팀이 기존의 것보다 효율은 10% 더 높고, 수명은 3배 이상 긴 페로브스카이트 태양전지 개발에 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구 성과는 자연과학분야 권위지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판 최신호에 실렸다.

기존 페로브스카이트 태양전지는 빛을 전기에너지로 전환시키는 효율을 높이기 위해 태양전지 표면을 ‘PEDOT:PSS’라는 물질로 처리했다. 그렇지만 이 물질은 산성이 강해 빛을 흡수하는 면을 부식시켜 태양전지의 수명을 단축시킨다. 연구진은 중성을 띤 ‘CPE-K’라는 물질을 개발해 태양전지 표면을 처리해 부식을 억제시킴으로써 태양전지의 수명을 3배 이상 늘리는데 성공했다. 스프레이나 잉크젯 프린팅 방식으로 종이에 인쇄하는 것처럼 표면처리를 할 수 있어 생산단가도 낮출 수 있게 됐다. 김 교수는 “이번에 개발된 기술은 차세대 태양전지로 각광받고 있는 페로브스카이트 태양전지 상용화에 한 발 더 가까이 간 것 뿐 아니라 발광다이오드, 트랜지스터 같은 다른 광(光)전자 소자 분야에 응용할 수 있는 장점이 있다”고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr