태양광 발전·그린수소 생산 동시에 노린다…UNIST, 계면 제어 기술 개발[과학을읽다] 작성일 03-17 34 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">페로브스카이트-유기 탠덤 태양전지 효율 25.1% 달성…태양광-수소 전환 효율 7.7%</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="8rIbp52uoy"> <p contents-hash="eb8c5410a28708f57184ef51b14dbbf0cbd63cdbc85c45f0235f00b216feec5c" dmcf-pid="6mCKU1V7kT" dmcf-ptype="general">태양광 발전 효율을 높이면서 동시에 태양에너지를 활용한 수소 생산에도 적용할 수 있는 차세대 태양에너지 계면 기술이 개발됐다.</p> <div contents-hash="0977d3c50585f04642a18d9738a8b1fa6d8f2edf584991612a41b89a1cc87852" dmcf-pid="Psh9utfzav" dmcf-ptype="general"> <p>울산과학기술원(UNIST)은 김진영 탄소중립대학원 교수, 김동석 탄소중립대학원 교수, 신승재 에너지화학공학과 교수 연구팀이 자가조립 분자층(Self-Assembled Monolayer, SAM)의 화학 상태를 제어해 페로브스카이트-유기 탠덤 태양전지의 성능과 안정성을 동시에 향상시키는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="21877afccfcc01d94c8bb55fb8328254e9724a0c90a2a8f6a959b72ee8395630" dmcf-pid="QOl27F4qAS" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="탈양성자화된 자가조립 단분자막(SAM)이 적용된 페로브스카이트 유기 탠덤 태양전지와 광음극 소자 성능. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/17/akn/20260317080226943wyds.jpg" data-org-width="411" dmcf-mid="p5inxfgRoU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/17/akn/20260317080226943wyds.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 탈양성자화된 자가조립 단분자막(SAM)이 적용된 페로브스카이트 유기 탠덤 태양전지와 광음극 소자 성능. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="5f5a1c43750f4d2149379d945352b2fd7abdf07ca4f48c4fb86e07c1c077a95e" dmcf-pid="xEmzFHb0al" dmcf-ptype="general">페로브스카이트-유기 탠덤 태양전지는 서로 다른 파장의 빛을 흡수하는 두 종류의 태양전지를 위아래로 쌓아 태양광을 보다 효율적으로 전기로 변환하는 차세대 태양전지다. 그러나 탠덤 구조에서는 투명전극과 페로브스카이트 층 사이 계면이 불안정할 경우 전하 이동이 방해되고 장기 안정성이 떨어지는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="5c2e0cdd9612c9d68b2edccedc57833c38f3b4abc28213c8efbe189564498b3a" dmcf-pid="yzKEgdrNgh" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 계면에 형성되는 자가조립 분자층 물질인 '투팩지(2PACz)'의 화학 상태를 제어하는 방법을 제시했다. 탄산칼륨(K₂CO₃)을 이용해 2PACz 분자의 인산기에서 수소 이온이 부분적으로 떨어져 나가도록 유도하면 분자가 음전하를 띠게 되고, 이 상태에서 ITO 투명전극과 더 강하게 결합하게 된다.</p> <p contents-hash="ec764d5526378387182b89370bdd815fda1f5cbd9daf829c4061da20523d0bbf" dmcf-pid="Wq9DaJmjkC" dmcf-ptype="general">이 과정에서 형성된 탈양성자화된 2PACz(2PACz-K)는 전극 표면에 더욱 안정적으로 부착돼 태양전지 제작 과정에서 용매에 의해 씻겨 나가지 않고 균일한 계면을 형성했다.</p> <div contents-hash="e4f114221afdcb091e0d46a8be8eb02ccad5496d6d325eb1450d8b26e31f405b" dmcf-pid="YB2wNisAcI" dmcf-ptype="general"> <p>이 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 더 높은 전압과 향상된 전하 전달 특성을 보였다. 이를 기반으로 제작된 페로브스카이트-유기 탠덤 태양전지는 최대 25.1%의 전력 변환 효율과 2.23V의 개방전압을 기록했다. 또 최대출력점 추적(MPPT) 조건에서 220시간 연속 구동 후에도 초기 성능의 80% 이상을 유지하는 안정성을 보였다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0abb3fab411892fa2849db90497023f0ba35c8d1b153ff9c4bdc5527a71f8525" dmcf-pid="GbVrjnOcaO" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구진사진. 좌측부터 김진영 교수, 신승재 교수, 김동석 교수, 손중건 박사, 구하은 연구원, 이우진 박사. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/17/akn/20260317080228212vtjt.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="4Ly8bUQ9aW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/17/akn/20260317080228212vtjt.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구진사진. 좌측부터 김진영 교수, 신승재 교수, 김동석 교수, 손중건 박사, 구하은 연구원, 이우진 박사. UNIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="dc3a6716ca303ab0d3397f7acc5f5ba6a94d3ff9e3949852f709e5b61f1cc98a" dmcf-pid="HKfmALIkos" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 계면 기술을 태양광을 이용해 물을 분해하고 수소를 생산하는 광전극 장치에도 적용했다. 해당 기술을 적용한 탠덤 광전극은 외부 전압 없이도 물 분해 반응을 유도할 수 있는 높은 광전압을 나타냈으며, 태양에너지를 수소로 전환하는 효율은 최대 7.7%를 기록했다.</p> <p contents-hash="467fc0eed458b8fd323f5baf81d2640b69bc4826a0cb35a4fde4040be7bcad6e" dmcf-pid="X94scoCEom" dmcf-ptype="general">김진영 UNIST 탄소중립대학원 교수는 "분자 수준에서 계면의 화학 상태를 제어하는 전략을 통해 태양전지의 성능과 안정성을 동시에 개선했다"며 "태양광 발전과 그린수소 생산을 결합한 차세대 에너지 시스템 개발에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="759a225523c949794965e8f8df81038540b22e7a92f26dd46dfc35ebd95d23a2" dmcf-pid="Z28OkghDor" dmcf-ptype="general">이번 연구는 손중건 박사, 구하은 UNIST 석·박사통합과정 연구원, 이우진 박사가 제1저자로 참여했으며 연구 결과는 에너지화학 분야 학술지 Energy & Environmental Science에 지난달 5일 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.</p> <p contents-hash="f6df8014ae37f5ab091cc59c905337b077683faeee80c9afffd9591cfec2076e" dmcf-pid="5V6IEalwNw" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 펄어비스 '붉은사막', 해외 기술 분석서 호평…그래픽·엔진 경쟁력에 '시선 집중' 03-17 다음 엑셀세라퓨틱스, ‘中 블루메이지’와 6억 규모 ‘배지’ 수출 계약…히알루론산 1위社와 거래 물꼬 03-17 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
