전체기사

2025.07.03 (목)

  • 구름많음동두천 27.7℃
  • 흐림강릉 29.4℃
  • 구름조금서울 29.1℃
  • 구름조금대전 30.2℃
  • 맑음대구 32.3℃
  • 연무울산 29.4℃
  • 맑음광주 31.6℃
  • 구름조금부산 26.6℃
  • 구름조금고창 32.1℃
  • 맑음제주 29.6℃
  • 흐림강화 26.9℃
  • 구름많음보은 28.2℃
  • 구름조금금산 30.3℃
  • 구름많음강진군 30.8℃
  • 구름조금경주시 32.9℃
  • 구름조금거제 28.1℃
기상청 제공

지역네트워크

UNIST·에너지硏, 신소재 정공수송층 개발로 전지 내열성·장기안정성 확보해

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] UNIST와 한국에너지기술연구원 연구진이 모듈 형태로 크기를 키운 페로브스카이트 태양전지의 최고 효율 기록을 경신했다. 이 같은 연구 결과는 광전자공학 최고 권위 저널인 네이쳐 포토닉스 (Nature Photonics)에 1월 17일 자(현지 시각)로 공개됐다. 
 

UNIST 양창덕 교수와 한국에너지기술연구원 김동석·이찬우 책임연구원 공동 연구팀은 페로브스카이트 태양전지용 유기물 신소재를 개발했다. 상용화를 위해서는 전지를 큰 크기로 만들어도 고효율을 유지해야 하는데, 이 소재를 써 만든 페로브스카이트 태양전지는 모듈 형태로 확장했을 때도 21.83%의 높은 효율을 기록했다. 또 장기안정성과 내열성 문제도 크게 개선돼 차세대 태양전지로 꼽히는 페로브스카이트 태양전지의 상용화 전망이 한층 밝아졌다. 
 

연구진은 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층(HTM)용 유기 소재를 새롭게 개발해 이 같은 성과를 올렸다. 정공수송층은 전지 효율을 결정하는 핵심 요소 중 하나다. 태양광 생성 전하입자(정공)를 전극으로 전달하는 중요한 역할을 한다. 이 정공 전달 성능을 끌어올리기 위해 넣는 첨가제(도핑) 때문에 기존 소재는 수분과 열에 취약하다는 문제가 있었다. 
 

개발한 정공수송층 소재는 고온도 잘 견디고 수분에도 강하다. 초고효율 태양전지에 쓰이던 spiro-OMeTAD(스파이로-오엠이티에이디) 소재와 비슷하지만 분자 구조 말단에 나프탈렌 구조가 붙어있는 차이점이 있다. 나프탈렌 구조를 분자 구조에 넣게 되면(도입), 소수성이 강화돼 수분흡수를 잘 막는다. 또 분자끼리의 상호작용이 커져 전하 전달 성능이 더 좋아질 뿐만 아니라 유리전이 온도도 높일 수 있다. 유리전이는 소재 성질이 고무에 가까워지는 변화가 발생하는 현상으로, 이때 최적화되어 있던 분자 배열이 망가져 정공 전달 성능이 떨어지게 된다. 
 

개발한 정공수송층 소재를 쓴 페로브스카이트 전지는 60℃ 이상의 고온에서 전지를 작동하는 열 안정성 실험과 2,000시간에 걸친 장기 내구성 평가에서도 기존 소재 대비 월등하게 향상된 성능을 보였다. 또 전지 크기를 25㎠ 확장해 모듈 형태로 제작했을 때도 21.83%의 고효율을 달성하였는데 이는 보고된 모듈의 광전변환효율 중 세계 최고 수준이다. 
 

한국에너지기술연구원 김동석 책임연구원은 “페로브스카이트 태양전지를 상용화하기 위해서는 열 안정성 문제를 극복해야만 한다”며 “이번 연구로 60℃ 이상에서도 매우 안전한 정공수송층 소재를 개발해 페로브스카이트 태양전지 상용화의 전기를 마련했다”라고 말했다.
 

제1 저자인 UNIST 에너지화학공학과 정민규 박사는 “페로브스카이트 태양전지 상용화의 걸림돌인 안정성 문제를 나프탈렌 구조 첨가(도입)라는 소재 설계 전략을 통해 해결했다”라고 설명했다.
 

양창덕 교수는 “대체 정공수송층 소재를 개발하려는 시도가 많았음에도 불구하고, 최고 수준의 정공 전달 성능을 유지하는 동시에 소재의 안정성까지 확보한 연구는 거의 없었다”라며 “이번 연구는 향후 페로브스카이트 태양전지용 유기 소재 개발에 있어서 새로운 전략을 제시하는 연구”고 전했다.
 

한편, 유기물 합성 분야 전문가인 양 교수의 연구팀은 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층을 개발해왔다. 지난 2020년에는 불소를 이용한 새로운 정공수송층을 개발해 최고 권위 과학 저널인 사이언스(Science)에 발표하기도 했다.
 

이번 연구는 한국연구재단, 한국에너지기술연구원, 한국에너지기술평가원 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기

정치

더보기
이 대통령 "민생회복지원금 추가 지급 계획 없어…재정 상황 녹록치 않아"
[시사뉴스 홍경의 기자] 이재명 대통령이 3일 민생회복 지원금의 추가 지급 가능성에 대해서 "또 할 것인지의 문제는 그때 가서 봐야 한다"며 "일단은 재정상황이 또 지급할 만큼 녹록치가 않다"고 말했다. 이 대통령은 이날 청와대 영빈관에서 취임 30일을 맞아 열린 기자회견에서 '민생지원회복금을 통한 기대효과가 부족하다고 생각될 때는 추가적으로 지급할 생각도 있느냐'는 질문에 "추가로 할 계획은 없다"며 이같이 답했다. 그는 "(민생회복 지원금 지급은) 내수진작을 위한 조치가 분명하다"며 "코로나19 때 경기도에서 선제적으로 10만원을 지역화폐로 지급한 경험이 있다. 그 후 정부에서도 이어서 한 번 했는데 정부 연구기관 조사에 의하면 자영업이 체감하는 지방 경제에서 상당히 효과가 있었다고 한다"고 설명했다. 이어 "경험상으로 보면 지금 골목경제가 너무 안 좋다"며 "마치 저수지로 보면 아주 깊은 부분은 좀 가물어도 견딜 수 있지만 대부분 얕은 부분은 피해가 너무 크다. 회생 불가능하게 될 수도 있다"고 했다. 그러면서 "그런 측면에서 지금 현재 재정상황, 부채상황, 경제상황 이런 것들을 다 고려해서 나름 (민생회복 지원금 지급을) 정한 것이고 효과는 일반적으로

경제

더보기
여경협, ‘여성CEO 오찬포럼’개최
[시사뉴스 홍경의 기자] 한국여성경제인협회는 제4회 여성기업주간을 맞아 3일 강남구 삼정호텔 아도니스홀에서 여성CEO 및 여성임원 150명을 대상으로「여성CEO 오찬포럼」을 개최했다고 밝혔다. 포럼은 ‘제4회 여성기업주간’행사의 일환으로 추진되었으며, 참가자 모집 하루만에 참가 접수가 마감되어 열띤 반응을 얻었다. 포럼에서는 해피문데이 김도진 대표가 ‘펨테크 산업과 동향과 비즈니스 모델 전략’이라는 주제로 최근 주목받고 있는 펨테크 산업을 조명하고, 여성기업인에게 새로운 도약의 가능성을 전달하였다. 또한, 김도진 대표는 개인사업자로 시작하여 시리즈B 투자유치 110억원, 누적 다운로드 288만 슈퍼앱으로 성장, 글로벌 시장 진출 등 펨테크 선도기업으로 자리매김한 스토리를 공유하고, 비즈니스 모델 전략을 심도 있게 강연하였다. 박창숙 여경협 회장은 “펨테크를 여성특화산업으로 육성하는 것은 단순한 여성 건강 증진 차원을 넘어, 국가에서 직면하고 있는 저성장·저출산 위기 해결에 기여할 수 있는 타개책”이라며, “이번 포럼을 통해 서로의 경험을 나누고, 펨테크와 같은 여성특화산업을 기반으로 한 위기 극복 아이디어와 전략을 모색하길 바란다”고 말했다.

사회

더보기

문화

더보기

오피니언

더보기