"수천번 휘어져도 스스로 복구" 자가치유형 태양전지 개발

"기계적 변형에도 성능 저하 안돼"

유연 자가치유형 페로브스카이트 태양전지(왼쪽). 굽힘 변형 반복 횟수에 따른 광전변환효율 변화 및 열처리에 의한 자가치유 양상 비교. 사진=한국연구재단 제공

수천번 휘어져도 성능이 저하되지 않는 새로운 페로브스카이트 태양전지가 국내 연구진의 공동연구로 개발됐다.

한국연구재단은 한태희 한양대 교수와 전일 성균관대 교수 공동연구팀이 기계적 변형에도 스스로 성능을 복구하는 '자가치유형 태양전지'를 개발했다고 1일 밝혔다.

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

최근 접을 수 있는 디스플레이나 사람이 직접 몸에 부착하는 바이오센서 등이 각광받고 있는 만큼, 유연하고 신축성있는 소재·소자 개발이 필요한 실정이다.

이에 연구팀은 태양전지에서 태양 빛을 흡수해 전자와 정공을 분리하고 전력을 만드는 '광활성층'에 주목했다. 연구팀은 광할성층의 유연성을 높이고, 반복되는 휘어짐에도 스스로 회복하는 특수 기능기를 포함한 고분자를 합성해 이를 페로브스카이트 박막 결정 성장에 활용했다.

그 결과 기계적 변형에 대한 안정성이 기존 대비 5배 이상 향상됐다.

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

연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 지난 8월 4일 온라인 게재됐다.