[세종 = 뉴스핌] 김범주 기자 = 이화여자대학교는 본교 연구진이 효율과 안정성을 모두 인정받는 차세대 페로브스카이트 태양전지 소재를 개발했다고 9일 밝혔다.

이화여대 물리학과 프론티어10-10사업단의 사업단장 조윌렴 교수(신재생에너지연구센터장, 교신저자)는 김지현 박사과정생(제1저자)과 함께 차세대 페로브스카이트 태양전지에 암모늄 이온을 첨가하는 공정을 세계 최초로 도입, 2차원 페로브스카이트의 형성을 통해 높은 효율과 안정성을 확보하는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 태양전지는 최대 24.38%의 효율을 달성했으며, 2000시간 넘게 92%의 초기 성능을 유지했다. 기존 태양전지 성능시험보다 2배 이상 늘어난 국내 최장시간 시험도 통과했다. 효율과 안정성 측면에서 국내 최고 수준이라는 평가도 나왔다.

현재 태양전지 대부분은 실리콘으로 제작된다. 다만 제조 비용이 높고 쉽게 깨져 유지비가 많이 든다는 단점이 있다. 실리콘을 저렴하고 빛을 잘 흡수하는 신소재 페로브스카이트로 대체하려는 시도가 활발하다.

연구팀은 태양전지의 전하 수송 능력을 크게 높여 84%의 충전율로 24.38%의 효율을 달성했다. 또 2070시간 동안 초기 성능의 91.87%가 안정적으로 유지되는 점도 확인했다.

페로브스카이트는 1839년 러시아 우랄산맥에서 처음 발견한 러시아 광물학자 페로브스키의 이름에서 유래했다. 차세대 태양전지 소재 페로브스카이트는 높은 에너지 효율과 경제성으로 주목받고 있지만 ,10년 이상 사용할 수 있는 실리콘 태양전지에 비해 안정성이 떨어진다는 지적이 있었다.

한편 이번 연구는 '알파상 아이오드화물 페로브스카이트 인터페이스에서의 2차원 페로브스카이트 인터페이셜 자기조립을 통한 이온 이동의 자율 제어'라는 제목으로 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials, IF 24.4, 에너지 및 연료 분야 상위 2.6%)에 지난 4일 온라인 게재됐다. 에너지 및 연료 분야의 세계적 권위를 자랑하는 학술지로 평가받는다.

이화여대 조윌렴 교수와 김지현 박사과정생/제공=이화여자대학교

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