값싼 주석으로 만든 태양전지, 1000시간 성능 유지

UNIST·에너지기술연구원 성과
개발 비용은 줄이고 효율은 높여

울산과학기술원(UNIST) 탄소중립대학원 김동석 교수팀과 한국에너지기술연구원 조임현 박사팀이 페로브스카이트 태양전지에 저렴한 주석 염화물을 사용해 전기변환 효율을 높이고 내구성까지 향상시켰다. 연구진이 주석 염화물로 만든 페로브스카이트 태양전지는 최대 25.56%의 효율을 달성했으며, 65도의 열 안정성 시험에서 1000시간 동안 80%의 초기성능을 유지했다.

연구진은 열과 자외선 노출에도 오랫동안 견딤으로써 태양전지의 인증시험에 도움이 될 것으로 전망했다.

또한 비싼 티타늄 산화물 대신 값싼 주석 염화물을 사용해 고효율, 고강도, 저비용을 동시에 실현할 수 있을 것으로 보고 있다.

4일 UNIST에 따르면 페로브스카이트 태양전지의 성능을 끌어올리기 위해서는 전자가 잘 흐를 수 있도록 돕는 박막 '전자수송층'의 표면 결함을 제어하는 것이 중요하다. 이 결함은 태양전지의 효율 뿐만아니라 안정성에도 큰 영향을 미친다.

연구진은 주석 염화물을 물에 녹여 산화물층에 발랐다. 처리 과정에서 형성된 수산화 주석이 산화물 주석의 상층부를 완전히 산화시키고, 산이 재결정화를 이뤄내 전자가 잘 이동할 수 있도록 만들어졌다.

이 화학용액 증착법은 주석 산화물층을 형성하는 기술이다. 주석이 완전히 산화되지 않은채 표면에 자연스럽게 결함이 생긴다. 박막을 형성한 후 결함을 줄이는 처리는 고효율과 장기 안정성을 동시에 확보하는 핵심 기술이다.

[e-mail] 김만기 기자