고려대, 세계 최고 효율 무기 납-주석 페로브스카이트 태양전지 개발[과학을읽다] 작성일 06-16 44 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">19.37% 전력변환효율 달성…대면적 모듈도 17.03% 기록<br>85도·고습 환경서 1000시간 구동 후에도 초기 성능 87% 유지</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="HsUF1WWIcZ"> <p contents-hash="3de1d050a78f5ef9992ed9a5867accb4a54574cc5760d79afec06c2639420961" dmcf-pid="XOu3tYYCkX" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 고온·고습 환경에서도 안정적으로 작동하는 세계 최고 수준의 무기 납-주석 페로브스카이트 태양전지를 개발했다. 차세대 태양전지 상용화의 최대 걸림돌로 꼽혀온 성분 불균일성과 내구성 문제를 동시에 해결하면서 차세대 태양광 시장 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 기대된다.</p> <div contents-hash="37742952949edcd7dcc60583bbe549b0dc32675d788bf4b651305c158f8ef69a" dmcf-pid="ZI70FGGhoH" dmcf-ptype="general"> <p>고려대학교는 화공생명공학과 임상혁 교수 연구팀이 '조성 고정 성장(CPG·Composition-Pinned Growth)' 기술을 활용해 100% 무기물 기반의 고효율 납-주석(Pb-Sn) 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 16일 밝혔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="375019689003069233019565d83f8941e847021bdada3224f0a3cf0a060ac132" dmcf-pid="5Czp3HHlgG" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구 논문 이미지. (위) 조성 고정 성장(CPG) 공정을 이용한 무기 페로브스카이트 박막의 조성 및 전기적 특성 균일성 향상. (아래) 조성 고정 성장(CPG) 공정을 이용한 무기 페로브스카이트 태양 전지의 성능 향상. 연구진 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/16/akn/20260616104434476mxxk.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="YAWnJPPKj1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/16/akn/20260616104434476mxxk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구 논문 이미지. (위) 조성 고정 성장(CPG) 공정을 이용한 무기 페로브스카이트 박막의 조성 및 전기적 특성 균일성 향상. (아래) 조성 고정 성장(CPG) 공정을 이용한 무기 페로브스카이트 태양 전지의 성능 향상. 연구진 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="327b67dac2586a0da7909e369cdd287c0953f1fa6f333151b6a155045ab15568" dmcf-pid="1MIrDaaecY" dmcf-ptype="general">무기 납-주석 페로브스카이트는 태양광을 전기로 바꾸는 효율을 극대화할 수 있는 이상적인 밴드갭 특성을 갖고 있어 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있다. 기존 유기·무기 하이브리드 페로브스카이트보다 열적 안정성도 우수하다.</p> <p contents-hash="23c9d0052e9d56f95b5c55f0f02f4c54e2164962a00abe8f6d77bbb705bdeb6d" dmcf-pid="tRCmwNNdNW" dmcf-ptype="general">하지만 박막을 형성하는 과정에서 납과 주석의 결정화 속도가 달라 표면에 주석이 과도하게 집중되는 문제가 있었다. 이로 인해 성분 불균일성과 산화가 발생하고 결함이 늘어나면서 태양전지 효율과 장기 안정성이 떨어지는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="460b61740cf3900b470871acb45e6200b14a5a89794d15c3c1feaf6abbf6a286" dmcf-pid="FehsrjjJay" dmcf-ptype="general">연구팀은 용매 증발과 결정화 과정을 동시에 빠르게 진행하는 조성 고정 성장 기술을 도입해 이 문제를 해결했다. 원자들이 분리될 시간을 최소화해 박막 전체에 균일한 납·주석 조성을 형성하도록 한 것이다.</p> <p contents-hash="6257a4d14edbe616d9de9eb952a81c80b294c35c5704cf0a0c1b788df3925b99" dmcf-pid="3dlOmAAiaT" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>고온·고습에도 성능 유지…상용화 가능성 높여</strong></strong></strong></p> <p contents-hash="5927498375e610eea640db2637b87a0fd4a026ab664668909de9b2020c582641" dmcf-pid="0JSIsccnav" dmcf-ptype="general">연구 결과 결정화 과정에서 발생하는 납·주석 분리 현상이 억제되면서 표면 산화와 결함 밀도가 크게 감소했다. 또한 태양전지 내부에서 발생하는 비발광 재결합 현상이 줄어들어 광전 변환 성능도 향상됐다.</p> <div contents-hash="d641f87e0d85d3fbda461717cda5d626e9455804b21e28dbb4be39ecabfccd55" dmcf-pid="pivCOkkLgS" dmcf-ptype="general"> <p>이를 적용한 태양전지는 단위 셀 기준 최대 19.37%의 전력변환효율(PCE)을 기록했다. 이는 현재까지 보고된 무기 납-주석 페로브스카이트 태양전지 가운데 최고 수준의 성능이다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d7d26069b92760d45c1472ee6ccc17f19cd55fa72577be667a89e860199810ec" dmcf-pid="UnThIEEool" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구진 사진. (왼쪽부터) 박진경 고려대 화공생명공학과 연구교수(제1저자), 이형준 고려대 석박통합과정(제1저자), 임상혁 고려대 교수(교신저자), 페이 장 중국 톈진대 화학공학부 교수(교신저자), 허진혁 중국 톈진대 교수(교신저자). 고려대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/16/akn/20260616104435734zsoi.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="GhPf2771N5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/16/akn/20260616104435734zsoi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구진 사진. (왼쪽부터) 박진경 고려대 화공생명공학과 연구교수(제1저자), 이형준 고려대 석박통합과정(제1저자), 임상혁 고려대 교수(교신저자), 페이 장 중국 톈진대 화학공학부 교수(교신저자), 허진혁 중국 톈진대 교수(교신저자). 고려대 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="84af9c6df0a0051338a950608a4b873acad19d728820d3946a1f09821b31f176" dmcf-pid="uLylCDDgah" dmcf-ptype="general">상용화 가능성도 확인했다. 연구팀은 스프레이 코팅 기반 대면적 생산 공정에 적용해 64㎠ 크기의 대형 태양광 모듈을 제작했고, 17.03%의 모듈 효율을 달성했다.</p> <p contents-hash="a4ee4b8b26231845adcc866fa98394afbc711a499fc9f06471787cf9ae232ab5" dmcf-pid="7oWShwwagC" dmcf-ptype="general">내구성도 뛰어났다. 개발된 태양전지는 85℃ 고온과 상대습도 85%의 가혹한 환경에서 1000시간 연속 구동한 뒤에도 초기 효율의 약 87%를 유지했다.</p> <p contents-hash="f5717f75ca06f1d8ae4334b2957620287bf0e5b6c15b69022ee120597c7732c5" dmcf-pid="zgYvlrrNAI" dmcf-ptype="general">임상혁 고려대 교수는 "이번 연구는 박막 성장 경로를 정밀하게 제어하는 기술이 무기 납-주석 페로브스카이트의 성분 불균일성과 산화 문제를 해결할 수 있음을 입증한 성과"라며 "향후 대면적 생산이 가능한 고효율·고안정성 차세대 태양광 소자 상용화의 중요한 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.</p> <p contents-hash="c19febbafac2603d819d5929751e2465714b30cf81efa82097b02700d06c3432" dmcf-pid="qaGTSmmjaO" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 재료공학 분야 국제학술지 InfoMat에 게재됐다.</p> <p contents-hash="5c1a96cba54fe62c905738ff5299ca1cd9e1ef45eb2494826a4edf1a6ef16b3b" dmcf-pid="BNHyvssAos" 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 신세계아이앤씨, 서울대와 AI 리더 육성 '맞손' 06-16 다음 '한국 유일 하이다이버' 최병화 유럽전훈…세계선수권 출전 목표 06-16 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
