[한국대학신문 조영은 기자] 한윤봉 전북대학교 화학공학부 교수팀이 그래핀-은/페로브스카이트 나노 복합소재를 이용해 안정성이 우수한 태양전지를 개발했다.

한윤봉 교수팀은 페로브스카이트 태양전지 실용화를 위한 안정성 문제를 해결하기 위해 산화니켈(NiO)-페로브스카이트 나노복합소재와 계면공학 기술을 적용, 대기 중에서 제조한 페로브스카이트 태양전지의 수명을 향상시킬 수 있음을 논문으로 발표한 바 있다.

‘페로브스카이트 태양전지’는 높은 광 흡수율, 큰 전하 확산계수, 우수한 전하이동 능력 등으로 인해 발전효율이 높으며, 저가로 대량생산이 가능하기 때문에 전 세계적으로 실용화 연구가 이뤄지고 있는 차세대 태양전지다.

그러나 공기에 장기간 노출됐을 때 광학적·열적 불안정성과 이온들의 이동과 물에 의한 페로브스카이트 물질의 분해로 인해 수명이 현저하게 단축되는 문제점들을 가지고 있다.

한 교수팀은 이러한 불안정성 문제를 종합적으로 해결하기 위해 그래핀에 은(Ag) 나노입자를 담지한 p형 반도체 특성을 갖는 기능성 소재를 만든 후 그래핀-은/페로브스카이트 복합소재를 제조했다. 그리고 처음으로 이를 페로브스카이트 태양전지 활성층에 적용해 태양전지의 수명과 안정성을 향상시키는 결과를 얻었다.

연구팀은 “이렇게 만들어진 태양전지는 광학적·열적·수분 안정성이 매우 우수해 330일이 지나도 태양전지 특성이 거의 100% 유지되는 결과를 얻을 수 있었다”고 밝혔다.

한 교수는 “이번 연구 결과는 페로브스카이트 태양전지의 안정성에 걸림돌이 되고 있는 문제점들을 개선한 것”이라며 “태양전지를 실용화하는 데 한 걸음 다가선 연구로 의미를 갖는다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 학술지인 <ACS Energy Letters> 최신호 온라인 판에 게재됐다.