국내 연구진이 태양전지의 광전환 효율과 수명을 높일 수 있는 기술을 개발했다.

한국연구재단은 부산대 진성호 교수와 동국대 노용영 교수 공동연구팀이 태양전지와 접촉하는 수분과 산소를 차단함으로써 수명과 효율을 높일 수 있는 계면 제어 물질을 개발했다고 13일 밝혔다.

계면 제어 물질은 페로브스카이트 태양전지와 유기태양전지 내 광활성층과 전극 사이에서 전자를 빠르게 이동시켜주는 역할을 하는 물질이다.

페로브스카이트 태양전지는 전자와 정공의 이동 속도의 차이가 크기 때문에 속도 차를 줄여 줄 수 있는 계면 제어 물질이 필수적이다.

하지만 기존 전해질을 기반으로 한 계면 제어 물질은 수분을 흡수해 태양전지의 수명을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.

연구팀이 산화아연층 위에 트리아진 분자와 포스핀 옥사이드를 결합한 계면 제어 물질을 개발해 태양전지에 적용한 결과, 전자이동도가 2배 이상 증가하고 수명은 1.5배 이상 높아진 것으로 나타났다.

광전환 효율은 이 계면 제어 물질을 적용하지 않았을 때보다 페로브스카이트 태양전지에서 2.63%(13.6%→16.23%), 유기 태양전지에서도 1.49%(8.55%→10.04%) 향상됐다.

진성호 교수는 "비교적 저렴하면서도 간단한 공정으로 수명과 효율이 높은 태양전지를 제작할 수 있어 앞으로 유기발광다이오드, 유기박막트랜지스터 등 다양한 유기전자 소자에 활용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 에너지·환경 분야 권위 있는 학술지인 '에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스'(Energy & Environmental Science) 지난 5월 30일자에 실렸다.