"페로브스카이트 태양전지 고효율 원인 규명'

한국-스페인 공동 연구팀 수행

[뉴스토마토 이한승기자] 국내 연구팀이 스페인 연구팀과의 공동연구를 통해 차세대 유망 태양전지 기술로 인정받은 '페로브스카이트 광흡수 물질을 염료로 사용한 연료감응 태양전지'의 고효율 원인을 밝혀냈다.

 

페로브스카이트는 부도체와 반도체, 도체의 성질은 물론, 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 물질이다.

 

박남규 성균관대 교수(사진) 연구팀이 스페인 Jaume I 대학 비스커트 교수 연구팀과 공동 수행한 이번 연구결과는 네이처 커뮤니케이션에 7월31일자 온라인판에 게재됐다.

 

연구팀은 지난해 이산화티타늄(TiO₂) 나노입자에 CH₃NH₃PbI₃ 화학식을 갖는 페로브스카이트라는 유무기복합 반도체 광흡수 물질을 흡착해 9% 이상의 고효율 박막 태양전지를 세계 최초로 개발하였다고 발표한 바 있다.

 

이후 페로브스카이트를 염료로 사용한 태양전지가 차세대 유망 태양전지 기술로 떠올랐지만 왜 기존 유기염료를 이용할 때보다 효율이 높은지에 대한 의문점은 남아있었다.

 

연구팀은 염료감응 태양전지에서 사용되는 염료가 빛을 흡수하면 전자와 홀을 발생하고 전자와 홀은 n-형 이산화티타늄과 p-형 홀전도체로 분리되는데, 페로브스카이트 CH₃NH₃PbI₃물질을 염료로 사용할 경우 n-형, p-형으로 전하분리도 되지만 페로브스카이트 광흡수 물질이 광전하를 축적할 수 있다는 사실을 임피던스를 이용해 처음으로 규명했다.

 

아울러 이는 유기염료에서는 가능하지 않은 새로운 현상이라는 것도 밝혔다.

 

이번 연구결과는 페로브스카이트 광흡수 물질의 비밀을 밝힘으로써 고효율 태양전지 개발의 단초를 제공하였다는데 의의를 가지며, 페로브스카이트 물질의 독특한 성질을 이용할 경우, 향후 20% 이상 값싼 고효율 태양전지가 실현될 것으로 전망된다.

 

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