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[IT뉴스]“전력변환 효율 24%” 세계 최고…KAIST, ‘페로브스카이트’ 태양전지 성능 높였다

온카뱅크관리자

2024-10-31 08:31:50

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 근적외선 광 포집 극대화하는 혁신적 다이폴 기술 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="8eyaec3Iut">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="66CJ6oXD31" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이정용 KAIST 전기및전자공학부 교수.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/ned/20241031083152108homz.jpg" data-org-width="553" dmcf-mid="2qwQ9eTNup" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/ned/20241031083152108homz.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이정용 KAIST 전기및전자공학부 교수.[KAIST 제공]
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          </figure>
          <p dmcf-pid="PoZEomzTu5" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 전체 태양 에너지의 약 52%를 활용하지 못하는 문제점을 가진 기존 페로브스카이트 태양전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 원천기술을 확보했다.</p>
          <p dmcf-pid="Qg5Dgsqy3Z" dmcf-ptype="general">KAIST 전기및전자공학부 이정용 교수 연구팀과 연세대학교 화학과 김우재 교수 공동 연구팀이 기존 가시광선 영역을 뛰어넘어 근적외선 광 포집을 극대화한 고효율·고안정성 유무기 하이브리드 태양전지 제작 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="xa1waOBWUX" dmcf-ptype="general">연구팀은 가시광선 흡수에 한정된 페로브스카이트 소재를 보완하고, 근적외선까지 흡수 범위를 확장하는 유기 광반도체와의 하이브리드 차세대 소자 구조를 제시하고 고도화했다.</p>
          <p dmcf-pid="y9wQ9eTN7H" dmcf-ptype="general">또한 해당 구조에서 주로 발생하는 전자구조 문제를 밝히고 다이폴 층을 도입해 이를 획기적으로 해결한 고성능 태양전지 소자를 발표했다.</p>
          <p dmcf-pid="W2rx2dyj0G" dmcf-ptype="general">다이폴(쌍극자) 층이란 소자 내 에너지 준위를 조절해 전하 수송을 원활하게 하고, 계면의 전위차를 형성해 소자 성능을 향상하는 역할을 하는 얇은 물질을 말한다.</p>
          <p dmcf-pid="YVmMVJWA0Y" dmcf-ptype="general">기존 납 기반 페로브스카이트 태양전지는 850나노미터(nm) 이하 파장의 가시광선 영역에만 흡수 스펙트럼이 제한돼 전체 태양 에너지의 약 52%를 활용하지 못하는 문제가 있다.</p>
          <div dmcf-pid="Gy61y0LK3W" dmcf-ptype="general">
           <p>이를 해결하기 위해 연구팀은 유기 벌크 이종접합을 페로브스카이트와 결합한 하이브리드 소자를 설계, 근적외선 영역까지 흡수할 수 있는 태양전지를 구현했다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="HWPtWpo97y" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="다이폴 도입 페로브스카이트-유기 하이브리드 태양전지 모식도.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/ned/20241031083153457lmop.jpg" data-org-width="1001" dmcf-mid="fnKWIXMUF3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/ned/20241031083153457lmop.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            다이폴 도입 페로브스카이트-유기 하이브리드 태양전지 모식도.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="XYQFYUg2pT" dmcf-ptype="general">특히 나노미터 이하 다이폴 계면 층을 도입해 페로브스카이트와 유기 벌크 이종접합 간의 에너지 장벽을 완화하고 전하 축적을 억제, 근적외선 기여도를 극대화하고 전류 밀도를 높였다.</p>
          <p dmcf-pid="ZHM0H7Nf3v" dmcf-ptype="general">이번 연구의 핵심 성과는 하이브리드 소자의 전력 변환 효율(PCE)을 기존 20.4%에서 24.0%로 대폭 높인 것이다. 특히, 이번 연구는 기존 연구들과 비교했을 때, 높은 내부 양자 효율(IQE)을 달성하며 근적외선 영역에서 78%에 달하는 성과를 기록했다.</p>
          <p dmcf-pid="5XRpXzj4FS" dmcf-ptype="general">또한 극한의 습도 조건에서도 800시간 이상의 최대 출력 추적에서 초기 효율의 80% 이상을 유지하는 우수한 결과를 보였다.</p>
          <p dmcf-pid="1ZeUZqA80l" dmcf-ptype="general">이정용 교수는 “이번 연구를 통해 기존 페로브스카이트유기 하이브리드 태양전지가 직면한 전하 축적 및 에너지 밴드 불일치 문제를 효과적으로 해결했다”면서 “근적외선 광 포집 성능을 극대화하면서도 전력 변환 효율을 크게 향상시켜 기존 페로브스카이트가 가진 기계적-화학적 안정성 문제를 해결하고 광학적 한계를 뛰어넘을 수 있는 새로운 돌파구가 될 것”이라고 말했다.</p>
          <p dmcf-pid="t5du5Bc6Fh" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 9월 30일 온라인판에 게재됐다.</p>
          <p dmcf-pid="F3LB32wM0C" dmcf-ptype="general">nbgkoo@heraldcorp.com</p>
         </section> 
        </div> 
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