페로브스카이트 태양전지, '드라이룸' 없이 만든다

이만종 건국대 교수팀, 반용매 세척법 개발
엄격한 제조시설 없이도 태양전지 만들 가능성 높여

[이데일리 강민구 기자] 외부 공기를 막은 글로브박스나 습도를 제어한 드라이룸이 아닌 사람들이 쾌적하다고 느끼는 정도의 습윤환경에서도 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지를 만들 수 있다는 실마리가 나왔다. 엄격한 제조시설을 만드는 과정에서 드는 설비투자 비용을 줄여 상용화 가능성을 높인 연구 결과다.

이만종 건국대 교수.(사진=건국대)

한국연구재단은 이만종 건국대 교수 연구팀이 고효율 페로브스카이트 태양전지를 일반 습윤 대기 환경에서 만들 수 있는 새로운 반용매 세척법을 개발했다고 6일 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 실리콘이 아닌 페로브스카이트 물질을 광흡수층으로 사용하는 태양전지이다. 최고효율은 25.5%로 실리콘 태양전지(26.7%)에 버금가는 효율을 갖추고, 간단한 용액법으로 만들 수 있다는 장점이 있다.

현재 페로브스카이트 전구체 용액의 용매를 없애 빠른 페로브스카이트 결정화를 유도하는 공정인 반용매 세척법을 활용해 만든다. 습도가 높으면 전구체 용액이 수분과 합쳐지면서 페로브스카이트 결정 형성을 방해하기 때문에 통제된 시설이 필요했다.

연구팀은 습도에 따른 영향을 줄이기 위해 서로의 단점을 보완할 수 있는 다이부틸에터와 다이에틸에터가 혼합된 반용매로 용매를 없애는 공정을 개발했다.

용매 제거에 쓰던 클로로벤젠과 다이에틸에터가 습윤환경에서 빠르게 증발해 페로브스카이트 광활성층의 변형이나 스트레스를 유발했던 것을 극복한 셈이다.

연구팀이 만든 페로브스카이트 태양전지는 습윤 대기 환경에서 만든 페로브스카이트 태양전지 중 가장 높은 효율인 22.06%를 기록했다. 또 1200시간 후 효율도 초기 효율의 94%를 유지하며 안전성을 보였다.

이만종 교수는 “엄격히 조절된 환경에서 벗어나 습윤 환경에서도 고효율 페로브스카이트 태양전지를 만들 수 있다는 가능성을 제시했다”고 말했다.

연구 결과는 에너지·소재 분야 국제학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’에 지난 7월 30일자로 게재됐다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)