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[IT뉴스]페로브스카이트 태양전지 효율 대폭 향상…20.4%→24.0%

온카뱅크관리자

2024-10-31 11:38:13

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Znp0mXMUZe">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="5NqzhFiBGR" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="태양광을 흡수하는 태양전지를 나타낸 이미지. 게티이미지뱅크" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/dongascience/20241031113818897tigs.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="HwGKTUg2HJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/dongascience/20241031113818897tigs.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            태양광을 흡수하는 태양전지를 나타낸 이미지. 게티이미지뱅크
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          <p dmcf-pid="1jBql3nbtM" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 페로브스카이트 태양전지의 태양 에너지 활용 효율을 높이는 기술을 개발했다. 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 효율인 광전효율을 기존 대비 약 4% 높일 수 있는 기술이다. 빛을 포집하는 성능을 극대화하는 게 핵심이다. 차세대 태양전지의 상용화 가능성을 높이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.</p>
          <p dmcf-pid="tBCIREph1x" dmcf-ptype="general">KAIST는 이정용 전기및전자공학부 교수와 김우재 연세대 화학과 교수팀이 기존 가시광선 영역을 뛰어넘어 근적외선 광 포집을 극대화한 고효율‧고안정성 유무기 하이브리드 태양전지 제작 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="FbhCeDUl5Q" dmcf-ptype="general">기존 납 기반 페로브스카이트 태양전지는 850nm(나노미터, 10억분의 1m) 이하 파장의 가시광선 영역만 흡수하는 데 그쳐 전체 태양광 에너지의 약 52%를 활용하지 못하는 문제가 있었다.</p>
          <p dmcf-pid="3TJdp6IiYP" dmcf-ptype="general">이를 해결하기 위해 연구팀은 유기 벌크 이종접합(BHJ)을 페로브스카이트와 결합한 하이브리드 소자를 설계하고 근적외선 영역까지 흡수할 수 있는 태양전지를 구현했다. </p>
          <p dmcf-pid="0yiJUPCnX6" dmcf-ptype="general">하이브리드 소자 구조에서 주로 발생하는 전자구조 문제도 밝혔다. 나노미터 이하 다이폴 계면 층을 도입해 페로브스카이트와 유기 벌크 이종접합(BHJ) 간의 에너지 장벽을 완화하고 전하 축적을 억제했다. 이를 통해 전류 밀도를 1cm(센치미터) 당 4.9mA(밀리암페어) 향상하는 데 성공했다. 다이폴 층은 소자 내 에너지의 준위를 조절해 전하의 수송을 원활하게 하고 계면의 전위차를 형성해 소자 성능을 향상하는 역할을 하는 얇은 물질 층이다. </p>
          <p dmcf-pid="pWniuQhLG8" dmcf-ptype="general">이번 연구의 핵심 성과는 하이브리드 소자의 전력 변환 효율(PCE)을 기존 20.4%에서 24.0%로 대폭 높인 것이다. 극한의 습도 조건에서도 800시간 이상의 최대 출력 추적에서 초기 효율의 80% 이상을 유지하는 결과를 보여 안정성도 확보했다.</p>
          <p dmcf-pid="U6GYah9HX4" dmcf-ptype="general">이정용 교수는 “이번 연구를 통해 기존 페로브스카이트·유기 하이브리드 태양전지가 직면한 전하 축적 및 에너지 밴드 불일치 문제를 효과적으로 해결했다”며 “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. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’에 지난달 30일 온라인 게재됐다.</p>
          <p dmcf-pid="uPHGNl2X5f" dmcf-ptype="general">&lt;참고 자료&gt;</p>
          <p dmcf-pid="7QXHjSVZ1V" dmcf-ptype="general">- doi.org/10.1002/adma.202411015</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="zbhCeDUlH2" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="페로브스카이트/유기 하이브리드 소자 구조와 다이폴 계면층(DILs)을 통한 전자구조 개선 및 전하 전달 능력 향상 메커니즘. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/dongascience/20241031113820133blep.png" data-org-width="583" dmcf-mid="X97uI1dzGd" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/dongascience/20241031113820133blep.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            페로브스카이트/유기 하이브리드 소자 구조와 다이폴 계면층(DILs)을 통한 전자구조 개선 및 전하 전달 능력 향상 메커니즘. KAIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="qKlhdwuS19" dmcf-ptype="general">[박정연 기자 hesse@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>