아주대 연구팀, 차세대 태양전지 효율 높이는 신소재 개발

[수원=뉴시스] 사진 왼쪽부터 김종현(아주대 응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과) 교수, 장재원(부경대 고분자·화학소재공학부) 교수, 윤재성(호주 뉴사우스웨일즈대학 및 영국 서리대학) 박사. (사진=아주대 제공) 2025.07.30. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[수원=뉴시스] 변근아 기자 = 아주대 김종현 교수가 국제 공동연구를 통해 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 에너지 변환효율을 높이고 안정성을 확보할 수 있는 신소재 개발에 성공했다.

30일 아주대는 김종현(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과) 교수 연구팀이 부경대학교 장재원 교수, 호주 뉴사우스웨일즈대학 및 영국 서리대학의 윤재성 박사 연구팀과 함께 실내외 모든 광환경에서 태양전지의 효율을 개선할 수 있는 새로운 계면소재를 개발했다고 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 효율이 매우 뛰어나고 전하(전류의 흐름을 만드는 입자) 이동 성능이 우수해 기후변화에 대응할 차세대 태양전지로 주목받고 있다.

특히 필름 형태로 태양전지를 만들 수 있는 용액 공정이 가능해 큰 면적으로도 생산할 수 있다. 이에 실리콘 기반 태양전지 대비 제조비용을 크게 감축시킬 수 있어 이를 대체할 소재로 손꼽히고 있기도 하다.

그러나 이러한 용액 공정 시 재료의 결정 구조가 완벽하지 못한 결함이 불가피하게 생겨난다는 단점이 있다. 이 결함들은 전하의 원활한 이동을 방해해 태양전지의 에너지 변환 효율을 떨어뜨리는 주된 원인이 되기도 한다.

김 교수팀이 이번에 개발한 신규 계면소재는 페로브스카이트 표면에 형성된 결함 부위에 직접 결합, 이러한 결함 문제를 효과적으로 제거했다. 또 양극성이라는 특별한 특성을 지녀 전자와 정공을 모두 효과적으로 수송하는 역할도 한다.

이를 통해 실외의 강한 태양광 환경뿐만 아니라 실내의 조명 환경에서도 에너지 변환효율을 극대화해 태양전지의 장기적인 안정성 또한 크게 개선했다.

김 교수는 "본 기술은 태양전지뿐만 아니라 페로브스카이트 소재가 사용되는 디스플레이, 광검출기 등 다양한 광전소자의 성능 개선에도 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단의 해외우수연구기관 협력허브 구축사업의 지원을 받아 수행됐으며, 특허로 등록됐다.


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