동국대 류승윤 교수팀, 효율·안정성 향상된 페로브스카이트 태양전지 개발

[이데일리 김윤정 기자] 동국대는 물리반도체과학부 류승윤 교수(교신저자) 연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 중간층의 조성을 삼중 용매를 사용해 개선된 안정성 및 뛰어난 전력 변환 효율을 달성했다고 2일 밝혔다.

(왼쪽부터)류승윤 교수, 이창민 박사과정 학생, Hamad 석사과정 학생. (사진 제공=동국대)

페로브스카이트는 현재 각광받고 있는 신물질로 일반적으로 ABX3의 구조를 지녔다. 밴드갭 에너지가 낮은 등 태양전지에 적합한 특성을 가져 관련 연구가 활발히 진행 중이다.

동국대 연구팀은 페로브스카이트의 안정성 및 효율 개선을 위해 DMF(Dimethylformamide), DMSO (Dimethyl-sulfoxide), GBL (γ-butylrolactone)의 용매를 같이 사용하는 전략을 사용했다. 기존에 사용되던 이중 용매가 아닌 삼중 용매를 사용해 표면 거칠기를 줄여 표면 형태를 개선했고 입자 크기를 조정해 페로브스카이트 중간층에 결함을 줄였다. 이를 통해 전하 추출 성능을 향상해 태양전지의 전력 효율을 상승시켰으며 패시베이션 성능 개선도 아뤘다.

류승윤 교수는 “페로브스카이트 태양전지는 뛰어난 특성에도 안정성이 부족해 상용화가 힘들었다”며 “이번 연구로 안정성을 향상시키는데 간단하면서도 유의미한 방법을 제시하여 산업화에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다”라고 소감을 전했다.

이창민 박사과정과 Hamad 석사과정 학생은 “페로브스카이트 물질은 외부 환경에 민감해 실험 조건을 잡기가 힘들었는데 이를 해결하고 실험에 성공했을 때 가장 보람찼다”라고 말했다.

해당 연구는 한국연구재단 및 과학기술정보통신부, 환경부, 한국기초과학지원연구원의 지원으로 수행됐다. <Impact of Ternary Solvent on the Grain Size and Defects of Perovskite Layer to Realize a Stable Morphology for Efficient Inverted Solar Cells>라는 제목으로 관련 분야 학술지 「Solar RRL (IF=9.17)」 2023년 10월호 뒷면 커버로 선정돼 게재됐다.

김윤정 (yoon95@edaily.co.kr)