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한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 신병하 교수와 해외 공동연구팀은 26.7%의 광 변환 효율을 갖는 태양전지를 개발함. 연구진은 이 기술을 발전시켜 향후 태양전지 효율의 한계점이라는 30%를 뛰어넘을 것으로 전망함. 연구진은 이에 앞서 큰 밴드갭의 페로스카이트 물질을 개발하고 이를 이중 결합 태양전자에 적용했음.

 신병하 교수는 "페로브스카이트 태양전지 기술은 지난 10년간 눈부신 발전을 이뤄, 이제는 상용화를 고민해야 하는 시기"라고 말함.

페로브스카이트는 빛, 수분, 산소 등의 외부 환경에 민감하게 반응하는 낮은 안정성 때문에 고품질의 소자를 합성할 수 없다는 한계가 있었음. 연구팀은 새로운 음이온을 포함한 첨가제를 도입해 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화 층의 전기적·구조적 특성을 조절할 수 있다는 것을 밝혀냄. 이를 통해 최고 수준의 큰 밴드 갭 태양전지 소자를 제작했음.

 공동 연구팀은 더 나아가 개발한 페로브스카이트 물질을 상용화된 기술인 실리콘 태양전지에 적층해 탠덤 태양전지를 제작하는 데 성공했고, 최고 수준인 26.7%의 광 변환 효율을 달성했음.

 연구팀은 이 기술이 향후 하이브리드 페로브스카이트 물질을 이용한 태양전지, 발광 다이오드, 광 검출기와 같은 광전자 소자 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있음. 신병하 교수는 "실리콘 태양전지와의 이종 접합 구조를 통한 고효율 달성은 페로브스카이트 태양전지 기술의 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것"이라고 말함.

 본 연구 성과는 ‘Science’ (“Efficient, stable silicon tandem cells enabled by anion-engineered wide bandgap perovskites”) 온라인판에 게재됨.