성균관대학교(총장 정규상) 연구진이 페로브스카이트 태양전지 효율성 극복의 새 길을 열었다.

성균관대 화학공학부 박남규 교수 연구팀은 나노와이어 형태의 페로브스카이트 물질을 용액공정으로 제조해 전도도가 우수하고 전하분리 성능이 향상된 나노와이어 페로브스카이트 태양전지 제작 기술을 개발했다. 이 연구 결과는 2월 27일 나노분야 권위지인 나노레터스(Nano Letter, impact factor ; 12.940) 온라인에 발표됐다. 논문명은 ‘Nanowire perovskite solar cells’이다.

페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지 발전단가의 약 십분의 일 수준으로 낮은 발전단가를 요구하는 태양광 시장에 매우 적합한 새로운 차세대 태양전지 기술로 최근 중요성이 부각되고 있다.
페로브스카이트 태양전지의 핵심물질인 CH3NH3PbI3 화학식의 페로브스카이트는 요오드화메틸암모늄(CH3NH3I)과 요오드화납 (PbI2)을 이용하여 원스텝 또는 투스텝 공정으로 만들어지는데, 주로 3차원 결정모양으로 만들어진다.

박 교수 연구팀은 나노와이어 형태의 페로브스카이트를 최초로 개발했으며 이를 이용하여 14.7% 효율의 페로브스카이트 태양전지를 제조했다. 박 교수팀은 3차원 나노결정 제어기술을 세계최초로 개발, 9%정도의 효율로 시작해, 최고효율인 17%수준의 효율을 보고한 바 있다 (네이처 나노테크놀로지 2014년). 나노와이어는 나노결정 보다 광전 특성이 우수하기 때문에 제조공정을 최적화 할 경우, 보다 높은 고효율화가 가능할 것으로 전망된다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부에서 추진하는 글로벌프런티어사업 멀티스케일 에너지시스템 연구단 (사업단장 최만수 교수)의 지원을 받아 수행됐다.

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