DGIST 연구팀, 성능·안정성 높인 신개념 태양전지 기술 개발

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왼쪽부터 교신저자인 DGIST 김영훈 박사, 한양대 고민재 교수, 제1저자인 김지건 학생.(대구경북과학기술원 제공)© 뉴스1

(대구=뉴스1) 김홍철 기자 = 대구경북과학기술원(DIST)은 14일 에너지융합연구부 김영훈 박사 연구팀이 페로브스카이트 양자점 태양전지의 성능과 안정성을 높인 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 기술은 빛에너지 전기발광 특성도 갖춰 건물 일체형 태양광 발전과 다기능성 광전소자, 라이파이(Li-Fi) 등 광기술 개발과 상용화에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

양자점은 빛 흡수력이 뛰어나고 넓은 영역의 빛을 흡수하는 차세대 태양전지의 핵심 소재다.

특히 양자점 태양전지 분야에서 가장 높은 효율을 가진 페로브스카이트 양자점 태양전지는 빛을 전기에너지로 바꾸거나 전기를 빛으로 바꾸는 특성을 동시에 갖기 때문에 다기능성 태양전지로 주목받고 있다.

연구팀은 다양한 실험을 통해 벤젠그룹 기반의 페네실라모늄(Phenethylammonium, PEA) 리간드가 가진 물 분자와 잘 결합하지 않는 소수성(疏水性)에 주목했고, 이를 페로브스카이트 양자점 표면에 안정적으로 흡착시키는데 성공했다.

이를 통해 광전변환효율을 14.1%까지 높이고 15일간 실제 외부환경과 같은 조건인 상대습도 20~25%에서 90% 이상의 높은 광전변환효율을 유지하는 안정성을 확인했다.

김 박사는 "연구를 통해 짧은 탄화수소 체인을 가지면서 소수성을 갖는 리간드를 도입해 페로브스카이트 양자점 태양전지의 성능과 안정성을 동시에 향상할 수 있다는 것을 규명했다"며 "차세대 양자점 태양전지 개발과 실용화를 위한 새로운 패러다임을 제공할 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구 결과는 에너지 과학 분야의 세계적 학술지인 '나노 에너지(Nano Energy)' 6월 15일자 온라인판에 실렸다.

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