'태양전지판에 뿌리면 오래 가요'

2020.09.22 16:11
페로브스카이트 태양전지 수명 3배 이상 늘리는 코팅제 개발
권태혁 울산과학기술원(UNIST) 화학과 교수와 서관용 에너지공학과 교수, 장성연 교수 공동연구팀은 물을 밀어내는 성질을 강화한 유기금속을 초음파 스프레이 방식으로 전지에 입히는 기술을 개발했다. UNIST 제공
권태혁 울산과학기술원(UNIST) 화학과 교수와 서관용 에너지공학과 교수, 장성연 교수 공동연구팀은 물을 밀어내는 성질을 강화한 유기금속을 초음파 스프레이 방식으로 전지에 입히는 기술을 개발했다. UNIST 제공

페로브스카이트 태양전지 위에 뿌리는 것만으로 수분으로부터 보호하고 전지 노화를 일으키는 자외선을 차단해 유용한 가시광선으로 바꾸는 코팅제가 개발됐다.

 

권태혁 울산과학기술원(UNIST) 화학과 교수와 서관용 에너지공학과 교수, 장성연 교수 공동연구팀은 물을 밀어내는 성질을 강화한 유기금속을 초음파 스프레이 방식으로 전지에 입히는 기술을 개발했다고 이달 22일 밝혔다.

 

페로브스카이트 태양전지는 값싸면서도 효율이 높아 활발히 연구되는 전지다. 하지만 자외선과 수분에 노출되면 안정성이 떨어진다는 치명적인 문제가 상용화를 가로막고 있었다. 페로브스카이트 소재를 최적화해 안정성을 높이거나 주변 소자를 전지를 둘러싸도록 설계하는 기술 등이 연구됐으나 만드는 공정이 복잡해진다는 단점이 있었다.

 

연구팀이 개발한 백금 이온 주변에 유기물을 붙인 유기금속은 페로브스카이트에 쪼여진 자외선을 가시광선으로 바꾼다. 전지에 수명을 줄이는 자외선을 전지가 흡수해 전력을 생산하는 가시광선으로 바꿔주는 것이다. 유기물에는 물을 멀리하는 성질을 가진 재료를 활용해 수분도 막을 수 있도록 했다.

 

유기금속을 코팅한 전지는 50~60% 습도에서도 900시간 가까이 처음 효율을 유지했다. 코팅을 적용하지 않은 전지는 300시간 만에 자외선에 의해 효율이 반으로 줄어들었다. 서 교수는 “페로브스카이트 태양전지의 고질적 불안정성을 해결하는 동시에 전지의 효율을 높였다”고 말했다.

 

연구팀은 유기금속을 쉽게 코팅하는 기법도 개발했다. 미세 입자 상태의 용액을 압축 질소 기체를 이용해 얇게 코팅하는 방법이다. 코팅비용은 제곱미터당 2달러(2330원) 정도다. 장 교수는 “최소한의 공정으로 경제성을 갖췄다”고 설명했다.

 

권 교수는 “다기능성 보호막을 단일물질과 단일공정으로 만들었다는 의의가 크다”며 “페로브스카이트뿐 아니라 다양한 태양전지에 적용 가능한 기술로서도 가치있는 연구”라고 말했다.

 

연구결과는 이달 23일 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’에 발표를 앞두고 온라인으로 공개됐다.

 

[연구진사진] (좌측부터) 장성연 교수, 권태혁교수, 황은혜연구원, 김형우 연구원, 서관용 교수. UNIST 제공
연구에 참여한 장성연 교수, 권태혁교수, 황은혜 연구원, 김형우 연구원, 서관용 교수(왼쪽부터). UNIST 제공

 

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