페로브스카이트 태양전지는 차세대 태양전지로 각광을 받고 있지만, 장시간 사용할 때 안정성 저하로 수명과 효율이 현저하게 단축된다. EU의 ‘전기전자제품 내 유해물질 사용제한 지침(RoHS)’에 규제항목으로 포함돼 있는 납(pb)을 함유하고 있어 친환경적이지 못하다.
전북대학교 석좌교수인 한윤봉 교수팀(화학공학부)이 이러한 문제점들을 획기적으로 개선한 친환경 태양전지를 개발했다.
한 교수팀은 주석(Sn)-그래핀계 복합소재를 이용해 유해물질인 납을 포함하지 않는 친환경 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 6일 밝혔다. 
한 교수팀은 그동안 페로브스카이트 태양전지의 안정성 문제를 해결하기 위해 화학적, 광학적, 열적 안정성이 우수한 기능성 복합소재들을 만들고, 이를 페로브스카이트 태양전지에 적용함으로써 태양전지의 효율과 장기간 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 기술을 개발하여 에너지 분야의 세계적 학술지들에 보고한 바 있다.
한 교수팀은 질소(N)가 도핑된 그래핀계 소재를 개발하고, 이를 주석-페로브스카이트 태양전지의 활성층과 정공(hole) 수송층, 그리고 활성층·정공수송층 계면층에 세계 최초로 적용해 각 층에서 기능성 복합소재가 형성되도록 했다. 
이를 통해 기존의 주석-페로브스카이트 태양전지에 비해 결정이 크고 치밀한 활성층이 형성됨으로써 광흡수율, 광전압 및 광전류 밀도가 크게 향상됐고, 태양전지 효율이 60일 이상 지나도 91% 이상 유지됨을 확인했다.
연구진은 “이번 연구결과는 무연 페로브스카이트 태양전지의 실용화를 위한 중요한 진보를 이뤘다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다.
김장천기자·kjch88@

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