이미지 확대보기페로브스카이트(PSC)는 빛 흡수율과 출력이 높은 차세대 태양광 에너지의 핵심 소재다.
'소클리·콰이저(Shockley·Queisser) 이론'은 단일 태양전지로는 약 30% 초반의 한계효율을 넘을 수 없다고 한정해왔다. 태양 전지 연구자들은 그동안 2개 이상의 전지를 적층 형태로 연결하는 탠덤 태양전지 구현을 위해 노력해왔다. 문제는 탠덤 태양전지 상부 셀(cell)로 적합한 소재의 안정성이 낮아 고품질 소자 합성이 불가능하다는 점이다.
국내 연구팀은 음이온을 이용하면 핵심 소재인 페로브스카이트 박막 내부의 2차원 안정화 층(Passivation Layer)의 전기·구조적 특성을 조절할 수 있다는 것을 밝혔다. 이러한 연구 결과를 활용해 고효율의 태양전지 소자 제작에 성공했고, 실리콘 태양전지에 이 소재를 쌓아 탠덤 태양전지를 제작했다.
이 기술은 반도체 소재의 2차원 안정화 기업에 대한 연구 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 동시에 페로브스카이트 물질을 사용한 광전자 소자 분야 전반에 응용될 것으로 예상된다.
신병하 카이스트 교수는 "페로브스카이트 태양전지 기술은 지난 10년간 눈부신 발전을 이뤄, 이제는 상용화를 고민하는 시기"라며, "실리콘 태양전지와의 이중 접합 구조를 통한 고효율 달성은 테로브스카이트 태양전지 기술 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 중견연구자지원사업, 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원 에너지 기술개발사업, 알키미스트 프로젝트, BK21 사업의 지원을 받았다.
차진희 기자 postmoneynews@gmail.com
