수천번 접어도 성능 유지하는 자가치유형 태양전지 개발

기사내용 요약
한양대와 성균관대 공동연구, 페로브스카이트-고분자 혼합 가교 시스템
광전변환 효율과 수명도 높아져, 한국연구재단 지원 사업

[대전=뉴시스] 페로브스카이트-고분자 혼합 가교 네트워크 형성에 따른 기계적 변형에 대한 안정성 및 자가 치유 메커니즘. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 수천 번 휘어져도 성능이 저하되지 않는 새로운 페로브스카이트 태양전지가 국내 연구진의 공동연구로 개발됐다.

한국연구재단은 한양대학교 한태희 교수와 성균관대학교 전일 교수 공동연구팀이 새로운 페로브스카이트-고분자 혼합 가교 시스템 기술을 확보해 기계적 변형에도 성능이 저하되지 않고 스스로 성능을 복구할 수 있는 '자가치유형(self healing) 태양전지'를 개발했다고 1일 밝혔다.

광물의 일종인 페로브스카이트는 전기전도성이 우수하고 빛을 전기로 전환하는 효율이 높아 차세대 태양전지 개발의 핵심재료로 꼽히지만 유기물에 비해 유연성과 신축성이 떨어지는 단점이 있다.

이번에 공동연구팀은 페로브스카이트 광활성층의 유연성을 높이고 반복되는 휘어짐에도 스스로 회복하는 특수 기능을 포함한 블록공중합체를 합성, 이를 페로브스카이트 박막 결정 성장에 적용했다.

또 블록공중합체에 포함되는 고리화합물은 고분자 공중합체 간의 수소결합 세기를 제어토록 설계했다.

그 결과, 화학적 결합과 물리적 결합이 섞여 있는 새로운 형태의 페로브스카이트-고분자 혼합 가교 네트워크가 형성돼 박막의 기계적 변형에 대한 안정성이 기존 대비 5배 이상 향상됐다.

새로운 태양전지는 광전변환 효율과 수명이 높아졌고 수천 번의 강한 휘어짐 실험에도 성능을 유지했으며 특히 수소결합 가역성에 의해 스스로 성능이 복구되는 특성을 갖는다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)' 온라인판에 지난 8월 4일 게재됐다.(논문명:Spontaneous Hybrid Cross-Linked Network Induced by Multifunctional Copolymer toward Mechanically Resilient Perovskite Solar Cells)

연구팀 관계자는 "이번 고분자 기반의 페로브스카이트 결정 성장 방법은 인체친화적 차세대 전자기기에 활용 가능한 고성능, 고안정성 태양전지 개발의 난제 해결에 기여할 수 있을 것"이라며 "실제 전자기기에 적용될 수 있도록 대면적화, 대량생산 등의 후속연구가 필요하다"고 말했다.

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