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충남대학교 윤순길 교수 연구팀이 페로브스카이트 태양전지를 저온(100℃)에서 제작할 수 있는 무(無)전사 그래핀 전극을 개발함.

통상 그래핀 전극의 경우 전사과정에서 그래핀이 기판에 완전히 붙지 않거나 표면에 주름이 생기거나 내부에 금이 갈 경우 전극 특성이 현저히 저하된다. 이에 연구팀은 100℃ 이하에서 탄소를 타이타늄(10nm) 버퍼층에 흡착하는 방식으로 대면적(4인치 및 8인치 웨이퍼 스케일) 그래핀을 성장하는 다른 방식을 이용함. 이 방식의 경우 타이타늄 버퍼층이 그래핀의 투명도나 전기적 특성에 영향을 미치지 않아 별도의 기판으로 옮기는 전사과정을 생략할 수 있어 물성 저하를 막을 수 있음. 실제 이렇게 만들어진 페로브스카이트 태양전지는 전사공정을 통한 그래핀 태양전지 대비 효율이 14.2%, 투명도는 약 26%로 향상되며, 사용시간 대비 효율 감소가 적었고, 유연성에 대한 안정성이 향상됨을 보임. 그 외, 그래핀을 페로브스카이트 박막으로 제조할 때 공정의 복잡함을 크게 해소함.

무전사, 저온공정에서 대면적으로 성장한 그래핀을 페로브스카이트 태양전지에 전극으로 활용하여 태양전지의 유연성을 확보하고 또한 장기안정성을 구현할 수 있어 실리콘 태양전지를 대체하고자 하는 페로브스카이트 태양전지의 한계성을 극복했다고 평가됨.

※ Nano Energy 게재

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단 지원