페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율 및 장기 안정성 향상

영국 옥스퍼드 대학 물리과 Henry J. Snaith 교수 연구팀과 공동저자로 참여

충남대학교(총장 이진숙) 에너지과학기술대학원 임종철 교수가 영국 옥스퍼드 대학 연구팀과 공동연구 한 논문이 국제적인 학술지 ‘Science’에 게재됐다.

충남대 임종철 교수가 영국 옥스퍼드대학 물리학과 Henry J. Snaith 교수와 공동연구 한 ‘A piperidinium salt stabilizes efficient metal-halide perovskite solar cells,(Science, 2020, 369, 96-102’ 논문이 과학기술 분야 최고 권위의 학술지인 ‘Science’ (IF: 41.845, 7월 3일자)에 게재됐다.

연구팀은 이번 논문을 통해 유/무기 페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율 및 장기 안정성 향상에 이오닉 첨가물이 도움이 된다는 것을 규명했다.

다양한 에너지 소자에 적용되는 유/무기 페로브스카이트는 뛰어난 광전 특성으로 특히 태양전지 분야에서 활발히 연구되고 있으나, 결정성 재료인 페로브스카이트는 박막 형태로 제조/응용 시 발생하는, 내부 결점 (defect) 형성과 결정성 변화로 인해 (degradation 또는 segregation) 개선이 필요하다는 의견이 제기돼 왔다.

이에 연구팀은 이오닉 첨가물이 페로브스카이트 박막 내부에 결점의 양을 감소시킬 뿐 아니라, 강한 퇴화 과정을 진행하였을 때 이오닉 첨가물이 결정 변형 속도를 현저히 지연시키는 특징을 규명했다. 

그로 인해 페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율 및 장기 안정성이 향상되었음을 보고했다. 임종철 교수는 레이저 기반 나노초 (nano second) 시간 분해 (time-resolved) 신규 광물리 분광학 원천 기술을 정립해, 이오닉 첨가물이 페로브스카이트 내부 광전자의 수명을 증가시키는 현상을 밝혀냈다.

임종철 교수는 “이러한 원천 기술들을 활용해 에너지과학기술대학원의 장효식 교수 연구팀과 함께 실리콘-페로브스카이트 이중접합 (Tandem) 태양전지에 대한 연구를 진행 중”이라고 말했다.