고려대 연구팀, 고온·고습 견디는 차세대 페로브스카이트 태양전지 개발
2026.06.16 10:28
(서울=뉴스1) 조수빈 기자 = 고려대학교는 임상혁 화공생명공학과 교수 연구팀이 고온·고습 환경에서도 안정적인 성능을 유지하는 100% 무기물 기반 납-주석 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 16일 밝혔다.
연구팀은 '조성 고정 성장'(Composition-Pinned Growth·CPG) 전략을 적용해 박막 내 납과 주석의 조성을 균일하게 유지하는 데 성공했다고 설명했다.
무기 납-주석 페로브스카이트는 태양광을 효율적으로 흡수할 수 있는 이상적인 밴드갭과 높은 열 안정성을 갖춰 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있다. 다만 기존에는 박막 형성 과정에서 납과 주석의 결정화 속도 차이로 주석이 표면에 집중되면서 조성이 불균일해지고 산화와 결함이 발생하는 문제가 있었다.
연구팀은 용매의 급속 증발과 즉각적인 결정화를 동시에 유도하는 조성 고정 성장 전략을 도입해 이러한 한계를 극복했다. 이를 통해 납과 주석이 분리되는 현상을 억제하고 박막 전체에 균일한 조성을 구현했으며, 표면 산화와 결함 밀도를 크게 줄였다.
또 태양전지 내부에서 발생하는 비발광 재결합을 감소시켜 광전 변환 특성을 향상시켰다.
연구 결과 개발된 태양전지는 단위 셀 기준 최대 19.37%의 전력 변환 효율(PCE)을 기록했다. 이는 현재까지 보고된 무기 납-주석 페로브스카이트 태양전지 가운데 최고 수준의 성능이라고 연구팀은 설명했다.
대면적 생산 가능성도 확인됐다. 연구팀은 64㎠ 크기의 대형 페로브스카이트 태양광 모듈에서도 17.03%의 모듈 효율을 달성했다.
85도의 고온과 상대습도 85% 환경에서 1000시간 연속 구동한 뒤에도 초기 효율의 약 87%를 유지하며 장기 안정성을 입증했다.
이번 연구 성과는 재료공학 분야 국제학술지 '인포맷(InfoMat)'에 지난 5월 26일 온라인 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF) 기초연구(리더연구), 나노·소재기술 개발사업, 극한환경원자력전원공급시스템개발, 및 세종과학펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.
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