[한국대학신문 이우희 기자] 서울대 공대(학장 이건우)는 기계항공공학부 최만수 교수 연구팀(최만수 교수, 박사과정 성향기, 안남영 연구원)이 꿈의 소재 그래핀에 기반한 고효율 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 23일 밝혔다.

일명 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀은 차세대 플렉서블 소자 개발 시 우수한 투명도, 유연성, 강도, 열전도성, 내약품성 등의 장점을 갖고 있다. 반면 상대적으로 불리한 젖음성과 높은 저항은 강한 내구성의 고효율 플렉서블 태양전지 개발에 있어 걸림돌이었다.

최 교수 연구팀은 이러한 단점을 극복하고자, 수 나노미터(1000억 분의 1 미터) 두께의 화몰리브덴(MoO3)을 그래핀의 표면에 기상 증착해 그래핀의 표면 특성을 조절했다. 그 결과 그래핀의 표면 젖음성을 개선하고 그래핀의 전기전도도를 향상시키는 일석이조의 효과를 얻었다. 이렇게 탄생한 그래핀 기반 페로브스카이트 태양전지는 학계에서 보고된 최고 효율 17.1%의 고효율 전지다.

그래핀 전극은 빛 투과도가 높아 태양전지, 디스플레이, 광센서 등 투명 전극이 필요한 모든 전자기기에 활용이 가능하다. 특히 페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지 대비 공정 가격이 2분의 1 수준으로 낮아 향후 전자기기 시장에서 대표적인 에너지원으로 선점할 수 있을 것으로 기대된다.

최 교수는 “이번 연구는 플렉서블 태양전지 개발에 앞서 유연성 전극으로서의 그래핀의 적합성을 평가한 기초적인 연구라는 의의가 있다”며 “그래핀 전극의 높은 내구성과 유연성에 기반한 페로브스카이트 태양전지는 향후 웨어러블 전자기기나 플렉서블 디스플레이, 광센서 등의 개발에 매우 유용하게 활용될 것”이라고 전했다.

이번 연구는 최 교수가 연구단장으로 있는 글로벌프런티어 멀티스케일 에너지시스템 연구단의 지원으로 진행됐으며, 연구 결과는 에너지 재료 분야 권위지인 <어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)> 2월 4일자에 표지 논문으로 게재됐다.