[광주=뉴시스]이창우 기자 = 페로브스카이트 태양전지를 대면적으로 제작해도 효율과 안정성이 떨어지지 않는 핵심 기술을 국내 연구진이 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소 강홍규 부소장 연구팀이 강원대학교 연구진과 함께 태양전지 내부 층 사이의 계면을 정밀하게 제어하는 공정을 개발해 상용화의 가장 큰 걸림돌로 꼽히던 대면적 성능 저하 문제를 해결했다고 밝혔다.

연구팀은 태양전지 내부에서 전자의 이동을 담당하는 전자수송층(SnO₂) 형성 초기 단계에 고분자 물질 'PEI'를 함께 혼합하는 방식으로, 표면 결함과 전자 손실을 동시에 줄이는 기술을 구현했다.

이 공정은 추가 장비나 복잡한 공정 없이도 적용할 수 있는 단순 방식이다.

이 기술을 적용한 태양전지 모듈은 A4 용지의 약 4분의 1 크기인 24.8㎠ 대면적에서도 22.56%의 전력 변환 효율을 기록했다.

또 500시간 이상 사용 후에도 초기 성능의 약 94%를 유지해 높은 안정성을 입증했다.

페로브스카이트 태양전지는 가볍고 제조 공정이 간단해 차세대 태양전지로 주목받고 있다.

하지만 면적이 커질수록 박막이 고르게 형성되지 않아 성능과 수명이 급격히 저하되는 문제가 있었다.

연구팀은 전자수송층 계면을 직접 제어함으로써 박막의 균일성과 전자 이동 특성을 동시에 개선했고, 이를 통해 대면적에서도 성능 저하 없이 안정적인 전력 생산이 가능함을 확인했다.

강홍규 부소장은 "이번 연구는 대면적 페로브스카이트 태양전지의 핵심 난제로 꼽혀온 젖음성과 박막 균일성 문제를 간단한 공정으로 동시에 해결했다는 점에서 의미가 크다"며 "높은 에너지 변환 효율과 장기 안정성을 함께 확보한 만큼 향후 페로브스카이트 기반 대면적 태양전지의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 교육부, 한국연구재단, 산업통상자원부, 강원특별자치도, GIST 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 국제학술지 'Smal' 온라인판에 지난해 12월19일 게재됐다.

기술이전 관련 협의는 GIST 기술사업화센터로 문의하면 된다.


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