습도 이기는 페로브스카이트 태양전지 기술 개발

↑ 포항공대 박태호 교수

국내연구팀이 수분에 취약한 페로브스카이트 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다.
신재생 에너지, 태양 에너지에 대한 관심이 증가하면서 페로브스카이트 태양 전지가 주목받고 있다. 페로브스카이트 태양 전지의 치명적인 단점은 수분에 약하다는 것이다. 상용화를 위해선 수분에 약한 성질을 해결하는 것이 가장 중요하다.
포항공대 박태호 교수 연구팀은 페로브스카이트 태양전지의 장점인 고효율을 유지하면서 수분 취약성을 개선하기 위해 페로브스카이트 위에 도포하는 정공 전달층에 주목했다.
페로브스카이트는 양 전극 사이에서 빛을 흡수해 정공(절연체나 반도체의 원자를 결합하고 있는 전자가 빠져나가면서 남은 구멍)과 전자를 만든다. 이 때 정공을 효율적으로 전극으로 전달해 주는 층이 정공전달층이다. 전극을 제외하면 전지에서 가장 바깥쪽에 존재하는 층으로 페로브스카이트층이 직접적으로 노출되는 것을 막는다.
기존에 널리 사용되는 정공 전달층 물질은 전도도가 낮아 첨가제가 필요했다. 문제는 첨가제에 물을 흡수하는 물질이 포함돼있어 장기적으론 페로브스카이트 소자의 안정성에 악영향을 준다는 점이다.
연구팀은 기존 정공 전달층을 첨가제가 필요없는 물질로 대체하는 연구를 진행했다. 연구팀은 공기 중 수분을 막아주는 역할을 하는 소수성의 고전도도 정공 전달층을 페로브스카이트 태양전지에 도입했다. 그 결과 습도 75%의 습한 조건에서도 두달이상 전지의 효율이 유지된다는 것을 확인할 수 있었다. 연구성과는 에너지 분야 세계적인 학술지 에너지 앤 엔바이로멘탈 사이언스 1일자에 게재됐다.
박태호 교수는 “페로브스카이트 태양전지의 수분 취약성을 크게 개선시킬 수 있는 기술을 개발한 것”이라며 “보다 안정된 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 가속화하는데 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
[이영욱 기자]