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화학연, 유연한 페로브스카이트 태양전지 효율 20.7% 달성

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[헬로티]


저렴하게 대량 생산할 수 있는 롤투롤 공정도 개발


사진. 유연한 페로브스카이트 태양전지 기술 (출처: 연합뉴스)


한국화학연구원은 유연하면서도 효율이 20%를 넘어서는 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발했다고 지난 17일 밝혔다.


페로브스카이트는 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물이다. 페로브스카이트를 광 흡수층으로 사용하는 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다.


연구팀은 잘 휘어지는 고분자 기판을 기반으로 효율이 20.7%에 달하는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.


현재까지 보고된 유연한 페로브스카이트 태양전지 효율은 20%를 넘지 못했다. 고온 공정으로 제작할 수 없어 효율을 높이는 데 한계가 있었는데, 연구팀은 낮은 온도에서도 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다.


태양전지 내 전자 수송 층을 주석산화물 입자가 촘촘히 들어간 층과 아연산화물 입자가 듬성듬성 들어간 다공성 층으로 이중 제작, 전자가 활발하게 이동할 수 있도록 했다. 전자 수송 층 구조에 영향을 받아 그 위층에 형성되는 페로브스카이트 층에서도 전자 이동이 활성화한다고 연구팀은 설명했다.


화학연은 또 핀란드 VTT 기술연구소와 함께 신문을 인쇄하듯 페로브스카이트 태양전지를 빠른 속도로 대량 생산할 수 있는 롤투롤 공정 기술도 개발했다.


그림. 롤투롤 공정 모식도와 양산한 롤 사진 (출차: 연합뉴스)


처음으로 파일럿(시범 실증시설) 규모로 구현해 롤(페로브스카이트 박막)을 양산해 냈다. 인체에 무해한 페로브스카이트 비용매(페로브스카이트를 녹이지 않는 용매)를 이용해 페로브스카이트 박막을 제작하는 데 성공했다.

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