전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

가볍고 저렴한 ‘페로브스카이트 태양전지’ 상용화 성큼

기사입력 : 2019년03월28일 03:00

최종수정 : 2019년03월28일 03:00

신개념 박막 기술 ‘DHA’ 개발
한국화학연구원 네이처 발표
고효율․안정성․대면적 기술 성과

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진의 기술개발로 지금의 실리콘 태양전지보다 훨씬 가벼워 활용성이 높고 가격도 원가 기준으로 평균 5배나 저렴한 차세대 태양전지의 상용화에 성큼 다가섰다.

한국화학연구원 연구진은 페로브스카이트 태양전지 상용화를 위한 신개념 페로브스카이트 박막 기술 DHA(Double-layered Halide Architecture·이중층 할로겐화물) 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.

연구진은 페로브스카이트에서 빛을 받아 발생한 정공(+)을 전극으로 이동시키는 정공수송층으로 사용하는 ‘전도성 상용 고분자’의 활용을 극대화했다. 이번 연구성과는 과학분야 최고 권위지인 ‘네이처’ 온라인판에 이날 게재됐다.

                                  페로브스카이트 대면적 모듈 [사진=한국화학연구원]

이번 연구를 이끈 화학연구원 화학소재연구본부 서장원 박사팀은 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 고효율화 기술을 선도하고 있다. 앞서 연구진은 2017년 10월 미국신재생에너지연구소(NREL) 차트에 당시 기준 최고 효율인 22.7%의 인증 효율을 등재했다.

나아가 연구진은 이번 논문에서 상용화에 전환점이 될 기술을 적용해 고효율, 고안정성, 대면적 모듈화를 동시에 달성할 수 있는 획기적 연구 결과를 발표했다.

페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지와 비교해 제조가 쉬운 데다 제작원가는 평균 5배 저렴해 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 최근 정부가 발표한 ‘재생에너지 3020 이행계획안’에도 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 기술로 소개됐다.

연구진은 상용화 조건을 모두 만족시키는 정공수송소재로 전도성 상용 고분자 ‘P3HT’에 주목했다. 이미 유기태양전지와 유기트랜지스터에서 활용되고 있어 페로브스카이트 태양전지에도 활용하고자 했지만 단위소자 기준 16% 수준의 낮은 전력변환효율이 걸림돌이었다.

연구진은 태양광을 흡수하는 3차원 결정구조를 갖는 페로브스카이트 할로겐화물 박막 표면에 신규 할로겐화물 박막을 형성시켜 DHA라는 새로운 구조의 박막기술을 개발했다.

빛에 의해 활성화하는 광활성층인 페로브스카이트 박막표면과 P3HT 사이에 HTAB(헥실 트리메틸 암모니움 브로마이드) 분자를 도입해 DHA를 만든 것이다.

그 결과, 형성된 신규 할로겐화물 박막에 의해 페로브스카이트 계면의 물리적․전기적 특성이 향상되고, P3HT의 자기조립(Self-assembly)을 바탕으로 정공수송효과가 극적으로 높아졌다.

또한 기존 정공수송소재는 정공수송능력 향상을 위해 친수성 첨가제가 필수적으로 쓰였는데, 이는 페로브스카이트 태양전지의 안정성에 치명적 문제를 일으켰다. 페로브스카이트가 수분에 취약한 탓에 태양전지의 안정성에 악영향을 미친 것이다. 이번 연구에선 첨가제 없이 자기조립이 유도된 P3HT 고분자의 특성을 활용해 문제를 해결했다.

페로브스카이트 태양전지 상용화에 필요한 장기안정성과 대면적화 모듈 적용에서도 우수한 결과를 보였다.

서장원 박사는 “전도성 상용 고분자를 활용해 페로브스카이트 태양전지의 고효율과 고안정성을 확보한 신개념 페로브스카이트 박막기술 개발에 성공함으로써, 앞으로 다양한 전도성 고분자의 활용도가 높아졌다”면서 “이에 따른 페로브스카이트 태양전지 소자의 성능 향상도 기대된다. 앞으로 최적화된 공정을 통해 고효율 대면적 모듈 개발도 가능하기에 상용화에 더 가까워졌다”고 말했다.

 

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
당정, 내년 의대정원 '증원 전' 3058명 수용 가닥 [서울=뉴스핌] 이석훈 기자 = 정부가 내년도 의대 모집인원을 증원 이전인 3058명으로 되돌리는 방향을 검토 중인 것으로 알려졌다. 6일 국민의힘은 내년도 의과대학 모집 인원을 증원 이전인 3058명으로 되돌리는 방안이 타당하다고 밝혔다. 정부는 당정 협의에 이어 관계 부처 회의를 잇달아 열고 의대 정원을 동결하자는 의견을 수용하기로 한 것으로 전해졌다. [서울=뉴스핌] 최지환 기자 = 의사와 정부간 갈등이 심화되는 25일 오후 서울의 한 대학병원에서 의료진이 이동하고 있다. 전국의과대학교수협의회는 이날 의대 교수의 사직과 주 52시간 근무, 외래진료 축소를 예정대로 시행할 것이라고 밝혔다. 2024.03.25 choipix16@newspim.com 권성동 국민의힘 원내대표는 당정 협의 후 가진 국회 브리핑에서 "국민의힘은 의대 교육 정상화가 시급하다고 보고, 의과대학학장협의회의 건의 내용이 현실적으로 타당하다고 판단한다"고 밝혔다. 앞서 의대 학장 협의체인 한국의과대학·의학전문대학원협회(KAMC)는 지난달 내년 의대 정원을 3058명으로 동결하자고 제안한 바 있다. 의대가 있는 전국 40개 대학 총장 모임인 '의과대학 선진화를 위한 총장협의회'(의총협)도 동결안에 합의했다. 의대교육 공백을 방치할 수 없다는 위기감이 고조되면서 정부도 내년 동결안으로 잠정 가닥을 잡은 것으로 보인다. 이미 24학번과 25학번 신입생을 합하면 최대 7500명에 이르는 상황에서, 올해도 의대교육이 파행될 경우 내년엔 1학년만 1만명을 훌쩍 넘길 것으로 보인다. 만약 이렇게 되면 의대교육이 사실상 불가능해진다. 정부는 7일로 예고한 '의대 복학 및 의대교육 정상화' 관련 브리핑에서 내년 정원에 대해 발표할 것으로 보인다. 다만 3058명 수용안은 의대생이 3월 말까지 복귀한다는 전제로 한다. 휴학생이 이달 내 돌아온다면 모집인원을 수정하는 행정절차에 돌입한다는 계획이다. stpoemseok@newspim.com 2025-03-06 22:14
사진
상암경기장, 하이브리드 잔디로 교체 [서울=뉴스핌] 이경화 기자 = 서울시와 서울시설공단은 한파 장기화와 평년보다 2주 정도 앞당겨진 K리그 개막에 따라 서울월드컵경기장 잔디에 대한 긴급 복구 작업을 진행한다고 7일 밝혔다. 오는 29일 열리는 FC서울 홈경기 전까지 잔디 상태를 정상화하겠다는 계획이다. 이를 위해 잔디 일부를 하이브리드 잔디로 교체하고 밀도를 높이기 위한 배토·파종작업을 긴급하게 진행한다. 올해 서울시는 지난해보다 3배 증가한 33억원의 예산을 투입해 잔디 교체 물량 확보와 잔디 생육을 위한 선진 기계 도입 등으로 최상의 잔디 상태를 유지하겠다는 방침이다.  시는 올해 K리그가 지난해보다 16일 앞당겨져 2월 22일 개막됨에 따라 사전 준비가 어려웠다고 전했다. 한파가 3월 초까지 이어지면서 잔디 뿌리내림과 생육 상태의 불량으로 잔디가 들뜸 현상을 보였다고 덧붙였다. 공단은 조기 개막에 따른 문제를 프로축구연맹에 지속적으로 전달하며 일정 조율을 요구했으나 받아들여지지 않았다고 밝혔다. 서울 마포구 서울월드컵경기장 [뉴스핌DB] 이에 따라 우선 서울월드컵경기장 내 2500㎡ 이상 잔디를 하이브리드 잔디로 교체하고, 잔디 밀도를 높이기 위해서는 5900㎡ 면적에 대해 배토와 파종작업이 진행된다. 이 외에도 잔디 생육을 위한 통기·병충해 예방 시약, 비료 성분 공급을 위한 시비 작업과 그라운드 다짐, 관수작업도 실시한다.  긴급 보수 외에도 시는 지난해 수립한 잔디 집중 개선 계획을 토대로 연중 잔디 상태 개선·관리를 체계적으로 추진하기로 했다. 교체가 가능한 잔디를 작년(4200㎡)과 비교해 3배 많은 1만2500㎡를 확보하고, 잔디 상태가 좋지 않을 경우 즉시 교체할 예정이다. 또 해외 유명 경기장에서 사용되는 선진 장비를 도입해 잔디 생육에 필요한 채광과 통풍을 확보하고 그라운드 품질을 철저히 관리한다. 이를 위해 여름철 잔디 생육에 필요한 쿨링팬을 추가하고, 인공 채광기와 배수 불량 개선을 위한 에어레이터 등을 새로 갖출 계획이다. 서울월드컵경기장과 관계기관으로 구성된 거버넌스 가칭 '전국 축구경기장협의회'도 4월부터 운영한다. 협의회에서는 그라운드 관리와 복구 대책, 인프라 개선 등을 논의해 서울은 물론 전국 축구장 잔디 관리의 해결 방안 마련에 나선다. 경기장 대관 방식도 개선한다. 대규모 경기장 부족을 고려해 콘서트 등 문화 행사 대관은 지속하되 잔디 보호를 위해 그라운드석 제외 대관 지침을 유지할 예정이다. 마지막으로 시는 한지형 잔디 특성을 고려해 동절기와 하절기 구장 사용 일정에 대해 한국프로축구연맹 등 관계기관과 협의한다.  중장기적으로는 서울의 고온다습한 날씨에 맞는 잔디종 도입을 위해 관계기관과 전문가 등의 의견을 청취하고, 추가로 잔디를 재배할 공간도 발굴할 계획이다. 구종원 서울시 관광체육국장은 "리그 일정이 앞당겨져 겨울철 잔디 관리에 어려움이 있음을 유감스럽게 생각한다"며 "향후 잔디 교체 물량 확대와 선진 장비 투입, 리그 일정 조율 등을 통해 선수들이 최상의 환경에서 경기를 치를 수 있도록 조치하겠다"고 말했다. kh99@newspim.com 2025-03-07 10:33
안다쇼핑
Top으로 이동