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전북대 한윤봉 교수, 성능 우수한 반투명 차세대 태양전지 개발

전북대 한윤봉 교수, 성능 우수한 반투명 차세대 태양전지 개발

등록 2018.05.08 17:33

강기운

  기자

에너지 분야 세계적 저널 게재···오랜 시간 성능 지속 확인

한윤봉 교수한윤봉 교수

전북대학교 한윤봉 교수(공대 화학공학부) 연구팀이 안정적이고 전기적 특성까지 매우 우수한 반투명 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지를 개발, 에너지 분야 세계적 학술지인 『Nano Energy)』 (IF=12.343) 온라인 판에 게재되며 세계 학계의 주목을 받고 있다.

페로브스카이트 태양전지는 높은 광 흡수율, 큰 전하 확산계수, 우수한 전하이동 능력 등으로 인해 발전효율이 높으며 저가 대량생산이 가능하기 때문에 전 세계적으로 실용화 연구가 경쟁적으로 진행되고 있는 차세대 태양전지다.

페로브스카이트 태양전지는 공기에 노출됐을 때 전자 수송층의 광촉매 현상과 물에 의한 페로브스카이트 물질의 분해로 인해 수명이 현저하게 단축되는 문제점을 갖고 있다.

한 교수팀은 이런 문제를 해결을 위해 2016년 ‘산화니켈(NiO)-페로브스카이트 나노복합소재’(Nano Energy 27권)를 처음 개발한 것을 비롯해 나노복합소재와 계면공학 기술을 적용하여 대기 중에서 제조한 페로브스카이트 태양전지의 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 사실도 지난해 발표했다.(Nano Energy 40권, 2017년 10월호)

또한 그래핀 기반 나노소재의 제조와 태양전지 응용에 관한 연구결과도 발표한 바 있다.(Nano Energy 47권, 2018년 5월호)

이번에 개발한 기술은 나노복합소재와 계면공학 기술을 적용하고, 활성층에 불연속 아일랜드(islands) 구조를 도입하여 광투과율을 조정함으로써 반투명한 태양전지를 만드는 기술이다.

모든 공정을 대기 중에서 진행하여 광투과율이 27%인 페로브스카이트 태양전지를 제조한 결과, 270일 이상 지나도 태양전지 성능이 93% 이상 유지되는 성과를 얻었다.

특히 이번 연구는 페로브스카이트 태양전지의 실용화에 걸림돌이 되고 있는 문제점들을 개선하고, 건물통합형 태양광발전(BIPV) 시스템에 적용할 수 있는 가능성을 보여준 연구로 의미를 갖는다.

한편, 이번 연구 결과는 미래창조과학부가 주관하는 중견연구자지원사업과 BK21플로스 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

뉴스웨이 강기운 기자

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