울산과학기술원(UNIST)은 자연과학부 화학과의 권태혁 교수
【울산=최수상 기자】 울산과학기술원(UNIST)은 자연과학부 화학과의 권태혁 교수팀이 ‘납 없는 페로브스카이트’를 기존과 다르게 활용해 태양전지 재료로서 가능성을 제시했다고 4일 밝혔다.
UNIST에 따르면 차세대 태양전지 소재로 각광받는 ‘납 페로브스카이트(Pb-based Perovskite)’는 값싸고 광전효율도 높다. 하지만 납 중독과 대기 중 불안정성으로 상용화가 어렵다. 이에 ‘납 없는 페로브스카이트(Pb-free perovskite)’가 대안으로 제시됐지만 효율이 현저히 낮아 활용처가 애매한 상황이었다.
권 교수팀은 납(Pb) 대신 주석(Sn)을 쓰는 무납 페로브스카이트 물질을 유기염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)에서 전하를 전달하는 역할로 활용해 효율과 안정성을 높였다고 설명했다.
특히 권 교수팀은 연구를 통해 무납 페로브스카이트 물질에서 전하 전달이 '표면 상태'에서 이뤄진다는 점을 밝혀냈다.
연구진은 이를 바탕으로 무납 페로브스카이트 물질을 유기염료 감응형 태양전지의 전하 재생제로 활용해 하이브리드 태양전지를 제작했다.
유기염료 감응형 태양전지는 햇빛을 받아 산화된 유기염료가 전하를 받고 원래대로 되돌아가려는 과정에서 전류가 생성되는 원리다. 전하 재생제는 전하를 전달해 유기염료를 원래대로 재생시키는 물질이다.
연구진이 제작한 하이브리드 태양전지는 기존 전지보다 전하가 잘 전달돼 전류 발생이 80%가량 높아진 것으로 나타났다.
권 교수는 "납 없는 페로브스카이트가 나아갈 방향 중 하나로 유기염료 감응형 태양전지를 융합한 '하이브리드 태양전지'를 제시했다"며 "이번에 밝힌 전하 전달 메커니즘을 활용하면 무납 페로브스카이트를 다양한 분야에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구에는 광주과학기술원(GIST) 방윤수 교수팀도 공동으로 참여했으며, 연구 결과는 재료 화학 분야의 권위지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'(Advanced Energy Materials) 11월 30일 자 온라인판에 게재됐다.
ulsan@fnnews.com 최수상 기자
※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스, 무단전재-재배포 금지