친환경 방법으로 효율성 높은 '페로브스카이트 태양전지' 탄생

(내외방송=정지원 과학전문 기자) 친환경 방법을 사용해 효율성이 높다고 알려진 페로브스카이트 태양전지를 만드는 기술이 개발됐다.

UNIST는 지난 19일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "석상일 에너지화학공학과 특훈교수팀이 에탄올을 기반으로 한 친환경 용매에 할라이드 페로브스카이트(이하 페로브스카이트)를 용해해 코팅하는 방법으로 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 기술을 개발했다"고 밝혔다.

페로브스카이트는 러시아 우랄산맥에서 발견된 광물로 19세기에 이를 발견한 러시아 광물학자 레프 페로브스키의 이름을 땄다.

페로브스카이트 태양전지는 상용화된 실리콘 태양전지와 달리 얇고 가벼우며 유연해 용액공정으로 값싸게 만들 수 있어 차세대 태양전지로 꼽힌다.

기존 페로브스카이트 태양전지를 만들 때는 독성 용매인 다이메틸포름아미드를 사용했다.

친환경 용매에서는 페로브스카이트를 녹일 수 없기 때문이다.

연구팀은 독성이 없으면서 페로브스카이트를 녹일 수 있는 용매 물질로 에탄올을 선택했다.

이어 페로브스카이트가 에탄올에 잘 녹을 수 있도록 화합물 구조를 설계했다.

이렇게 만들어진 용액은 친수성을 띠기 때문에 산화물 전극 위에도 잘 바를 수 있다.

또, 코팅 중 2차 처리를 하지 않아도 매우 균일하고 치밀하게 페로브스카이트 막을 제조할 수 있다.

이렇게 코팅한 페로브스카이트 태양전지는 일반적인 코팅 방법으로 만들어진 것과 비교했을 때 효율성이 거의 차이가 없다.

석 교수는 "페로브스카이트 태양전지 연구는 그동안 효율과 안정성 향상에 집중했는데, 이제는 독성 용매의 사용을 줄이거나 없애는 상용화 기반 연구가 더욱 중요한 시점"이라며 "이 연구는 이 문제를 해결할 출발점"이라고 강조했다.

이 연구 결과는 에너지 분야 권위지인 '네이처 에너지(Nature Energy, Impact Factor)'에 현지시간 18일 공개됐다(논문명: Ethanol-based green-solution processing of α-formamidinium lead triiodide perovskite layers).