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▲ 석상일 유니스트 교수(뒷줄 왼쪽 다섯번째)는 세계 최고 효율의 '무/유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지' 기술을 개발해 '사이언스(Science)' 6월 30일자 온라인판에 발표했다.

차세대 태양전지의 강력한 후보인 '페로브스카이트(perovskite) 태양전지'의 효율이 22.1%까지 높아졌다.
 석상일 UNIST 특훈교수가 세계 최고 효율을 또 갱신한 것. 이 기술을 적용해 면적을 넓힌 1㎠ 소자의 효율도 19.7%로 세계 최고로 나타났다. 페로브스카이트 태양전지의 조기 상용화에 대한 기대감이 커지고 있다.

 UNIST(총장 정무영)와 한국화학연구원(원장 이규호)은 세계 최고 효율의 '무/유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지' 기술을 개발해 '사이언스(Science)' 6월 30일자 온라인판에 발표했다. 이번 연구는 석상일 UNIST 에너지 및 화학공학부 특훈교수(화학연 학연교수)가 주도하고 노준홍 화학연 겸임연구원(고려대 교수), 김은규 한양대 교수가 공동교신저자로 참여했다.
 이 기술의 핵심은 페로브스카이트 태양전지의 광전효율을 떨어뜨리는 것으로 알려진 할로겐화물의 결함(defect)을 잡은 것이다. 연구진이 사용하는 페로브스카이트 박막에서는 할로겐화물로 '요오드 이온(I-)'이 쓰인다. 그런데 페로브스카이트 박막을 만드는 공정에서 요오드 이온이 불안전해질 수 있다. 이 문제는 단순하게 요오드 이온을 추가해도 해결되지 않았다.

 석 교수팀은 요오드 분자(I2)를 일반적인 2개의 요오드 이온(I-) 형태가 아닌 새로운 형태로 만들어 이 문제를 해결했다. 3개의 분자가 결합된 요오드 이온(I3-) 형태로 만들어 페로브스카이트 할로겐화물 박막 제조 시 첨가한 것이다. 그 결과 페로브스카이트 박막 내부 결함이 획기적으로 줄어들었다.
 이로써 연구진은 이전 연구성과(구조, 공정, 신조성 기술)에 더해 요오드 이온 분자 형태를 제어할 방법까지 찾아냈다. 이렇게 결함을 줄인 페로브스카이트 태양전지 소자의 에너지 변환효율은 22.1%로 미국 재생에너지연구소(NREL)에서 공식 인증됐다.
 석 교수는 "태양전지의 성능은 태양광에서 전기적 에너지로 변환 손실을 발생시키는 소재 내부의 결함을 줄이는 게 핵심"이라며 "페로브스카이트 태양전지는 할로겐화물을 이용하는데, 이 소재의 결함을 획기적으로 줄이는 방안은 이번 연구로 제시하고 세계 최고 효율을 구현했다"고 말했다.  김미영기자 myidaho@

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