【포항=뉴시스】임병섭 기자 = 포스텍 연구팀이 페로브스카이트(부도체, 반도체, 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특이한 구조의 결정구조 물질) 기반 태양전지를 설계할 때 사용되는 저분자 스파이로(Spiro-MeOTAD·가장 많이 사용되는 정공 전도체) 물질을 대체할 수 있는 고효율 고분자 정공(반도체 결정에서 자유전자가 빠져나간 빈 상태의 구멍) 전달 물질을 합성하는데 성공했다.
16일 포스텍 따르면 화학공학과 박태호 교수, 통합과정 김관우씨 연구팀은 재료과학분야 권위지 ＇어드밴스드에너지머터리얼스(Advanced Energy Materials)＇를 통해 새로 합성한 고분자 정공전달 물질(명칭 TTB-TTQ)로 페로브스카이트 태양전지의 효율을 14.1%까지 끌어올리는 기술을 개발했다.
기존에 널리 사용되던 스파이로 물질은 저분자 구조로 제작 단가가 높고 공정이 복잡해 태양전지에 코팅이 손쉬운 고분자 물질이 필요했다.
포스텍 연구팀이 합성한 신 물질은 에너지 준위 조절이 가능하고 가공이 용이하도록 하는데 초점을 맞춰 설계·합성했다.
연구팀은 첨가제를 이용하면 물질의 표면 상태가 섬유형태로 거칠게 변하는데 이로 인해 전하가 효율적으로 이동할 수 있게 된다는 사실을 밝혀냈다.
새 고분자 물질을 사용한 페로브스카이트 태양전지의 효율은 14.1%에 달한다. 이는 지금까지 학계에 보고된 고분자 정공 전달물질 중 최고 수준이다.
특히 이번 연구는 앞으로 다양한 정공 전달물질을 합성하기 위한 새로운 방법을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다.
태양 전지 뿐만 아니라 다른 광전자공학 전자소자에도 적합한 전도성 고분자를 만들 때 이를 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
박태호 교수는 "페로브스카이트 태양 전지의 효율을 극대화하기 위해 고분자 정공 전달 물질을 합성할 수 있는 방법을 제시했다는데 의미가 있다＂며 ＂향후 고효율 태양전지나 유연한 전자기기 등을 상용화 할 수 있는 기술 기반이 될 것"이라고 말했다.
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