이달의 과학기술인상에 페로브스카이트 태양전지 전문가 양창덕 UNIST 교수

효율·안정성 두 마리 토끼 잡은 공로

양창덕 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수. 과기정통부 제공

양창덕 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수가 현재 가장 많이 쓰이는 실리콘 태양전지의 효율적 한계를 뛰어 넘는 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 더욱 높인 공로로 이달의 과학기술인으로 선정됐다.

과학기술정보통신부는 6일 이달의 과학기술인상 10월 수상자로 양 교수를 선정했다고 밝혔다.

과기정통부는 "양 교수가 다양한 초고성능 유기반도체 소재와 소자 제작기술을 확보하고, 효율성과 안정성을 동시에 갖춘 페로브스카이트 태양전지를 개발해 차세대 반도체 기반 미래산업의 발전과 국가 경쟁력 강화에 기여한 공로를 높게 평가했다"고 선정 이유를 밝혔다. 페로브스카이트 태양전지는 높은 에너지 전환효율과 저렴한 가격이 장점으로 꼽히며, 유기 태양전지, 양자점 태양전지 등 현재 거론되는 여러 차세대 태양전지들 중에서도 상용화에 가장 근접했다고 평가받는다.

양 교수는 페로브스카이트 태양전지 상용화의 걸림돌로 지목된 수분 취약성과 효율성을 문제를 동시에 해결하는 새 정공 수송층 물질을 개발했다. 태양전지는 빛을 흡수하면 내부 물질이 양전하와 정공으로 나뉘어 이동하면서 전기를 발생시키는데, 이때 정공을 전달하는 층을 정공 수송층이라 한다.

연구팀은 정공 수송층을 이루는 스파이로 물질에 플루오린(F)을 도입하는 방식으로 수분 안정성과 고효율을 동시에 잡았다. 이 태양전지는 논문으로 보고된 최고 수준의 효율인 24.82%을 기록했다. 상용화 가능성을 확인하기 위해 제작한 1㎠ 대면적 소자에서도 22.31%의 고효율을 달성했다. 또 500시간 동안 고습도 환경에서 진행한 안정성 시험에서 초기 성능의 87% 이상을 유지하는 것을 확인했다. 연구 결과는 지난해 9월 국제학술지 ‘사이언스’에 게재됐다.

양 교수는 “이번 연구는 차세대 페로브스카이트 태양전지의 안정성과 효율의 문제를 동시해 해결한 핵심소재를 독자적으로 개발한 데 의의가 있다”며 “한국의 유기반도체 소재 분야의 기술력을 높이고 차세대 태양전지의 상업화를 가속화 하는데 이바지할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 이바지한 연구개발자를 격려하기 위해 제정됐다. 수상자는 과기정통부 장관상과 함께 상금 1000만원을 받는다. 

[서동준 기자 bios@donga.com]