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[IT뉴스]`페로브스카이트 태양전지` 효율 한계 넘어서다…근적외선까지 흡수, 25% 효율 달성

온카뱅크관리자

2024-10-31 15:08:13

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, 유무기 하이브리드 태양전지 기술 확보<br>다이폴층 도입해 근적외선 흡수 확장..24% 효율</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Y9lYvVrRhr">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="GtArk3nbhw" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="KAIST는 가시광선 영역뿐 아니라 근적외선까지 흡수 범위를 확장한 '페로브스카이트 유무기 하이브리드 태양전지 기술'을 개발했다.  KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/dt/20241031150814968ybjh.jpg" data-org-width="540" dmcf-mid="W8SGTfmevm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/31/dt/20241031150814968ybjh.jpg" width="658"></p>
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            KAIST는 가시광선 영역뿐 아니라 근적외선까지 흡수 범위를 확장한 '페로브스카이트 유무기 하이브리드 태양전지 기술'을 개발했다. KAIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="HFcmE0LKTD" dmcf-ptype="general">차세대 태양전지로 각광받는 '페로브스카이트 태양전지'의 전력 변환 효율을 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 차세대 태양전지 상용화 가능성을 크게 높이고, 글로벌 태양전지 시장에서 기술 진전을 가속화하는 데 기여할 것으로 기대된다.</p>
          <p dmcf-pid="X3ksDpo9yE" dmcf-ptype="general">KAIST는 이정용 전기및전자공학부 교수와 김우재 연세대 화학과 교수 연구팀이 공동으로 기존 가시광선 영역뿐 아니라 근적외선 영역까지 흡수 범위를 넓혀 광 포집을 극대화한 '유·무기 하이브리드 태양전지 제작 기술'을 개발했다고 31일 밝혔다. </p>
          <p dmcf-pid="ZUwCm7NfSk" dmcf-ptype="general">페로브스카이트 태양전지는 유기·무기 소재의 장점을 모두 가진 물질인 페로브스카이트를 광활성층으로 사용해 기존 실리콘 태양전지보다 효율이 높고 용액 공정으로 저렴하게 대량 생산할 수 있다. </p>
          <p dmcf-pid="5urhszj4hc" dmcf-ptype="general">하지만 기존 납 기반의 페로브스카이트 태양전지는 850㎚ 이하 파장의 가시광선 영역만 흡수할 수 있어 전체 태양 에너지의 52%를 활용하지 못하는 한계가 있었다.</p>
          <p dmcf-pid="17mlOqA8SA" dmcf-ptype="general">연구팀은 유기 벌크 이종접합(유기 광활성층)을 페로브스카이트 소재와 결합한 하이브리드 소자를 설계해 가시광선뿐 아니라 근적외선 영역까지 흡수할 수 있는 하이브리드 태양전지 소자를 개발했다. 소자 성능을 높이기 위해 나노미터 이하 두께의 다이폴(쌍극자) 계면층을 도입함으로써 페로브스카이트와 유기 벌크 이종접합 간 에너지 장벽을 줄여 전자의 효율적 수송을 가능케 했다. 다이폴은 소자 내 에너지 준위를 조절해 전하 수송을 원활하게 하고, 전위차를 형성하는 얇은 물질층을 뜻한다. </p>
          <p dmcf-pid="tm4M6OBWlj" dmcf-ptype="general">개발된 하이브리드 소자의 전력 변환 효율은 기존 20%에서 24%로 대폭 향상됐는데, 이는 납 기반 하이브리드 태양전지 세계 최고 성능(23%)을 넘어섰다. 아울러 근적외선 영역의 광 포집을 극대화해 상대습도 80% 이상의 극한 수분 환경에서도 1600시간 이상 80% 이상의 성능을 유지하는 등 높은 안정성을 보였다고 연구팀은 설명했다.</p>
          <p dmcf-pid="Fs8RPIbYyN" dmcf-ptype="general">이정용 KAIST 교수는 "기존 페로브스카이트가 가진 기계적·화학적 안정성 문제를 해결하고 광학적 한계를 뛰어넘을 수 있는 새로운 돌파구가 될 것"이라고 말했다.</p>
          <p dmcf-pid="3O6eQCKGCa" dmcf-ptype="general">이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(지난 9월 30일자)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr</p>
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