이들은 페로브스카이트 태양전지에 이 기술을 적용시켜 에너지 변환 효율과 안정성이 우수하다는 사실을 확인하고 관련 내용을 세간에 보고했다.
페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 결정구조를 지닌 유·무기 하이브리드 할로겐화물을 광흡수 소재로 이용하는 태양전지다.
광전변환 효율이 우수하면서 기존 상용 태양전지 대비 생산 비용이 저렴하고 공정이 간단해 차세대 태양전지로 각광 받고 있다.
페로브스카이트 물질은 낮은 형성에너지를 갖기 때문에 불균일한 핵 생성을 유발하고, 그로 인해 저품질의 박막이 형성 될 수 있다.
따라서 일반적으로는 이를 막기 위해 페로브스카이트 물질과 강하게 상호작용할 수 있는 높은 극성을 갖는 용매를 전구체 용액에 사용해 페로브스카이트 박막 형성 전 중간상을 만든다.
만들어진 중간상은 열처리를 통해 천천히 페로브스카이트로 상전이되면서 결과적으로 고른 페로브스카이트 박막을 만들어 낸다.
하지만 이 방법은 상전이에서 발생하는 큰 부피 변화와 물질의 원거리 확산에 의해 원치 않는 결함을 생성할 가능성이 있다.
이상욱 교수팀은 이러한 공정에서 벗어나, 기존에 사용되는 용매들보다 낮은 극성을 갖는 트리메틸 인산(trimethyl phosphate)이라는 용매를 사용해 중간상 형성 없이 고품질의 페로브스카이트 박막을 만드는 방법을 개발했다.
경북대 이상욱 교수는 “기존에 많이 사용되는 방법과 달리 낮은 극성의 용매를 이용해 우수한 품질의 페로브스카이트 박막을 만들 수 있는 방법을 개발했다”며 “앞으로 고효율의 페로브스카이트 태양전지용 박막 제작공정 기술개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구의 교신저자는 경북대 이상욱 교수, 고려대 김동회 교수, 제1저자는 경북대 윤영훈 박사과정생이다.
한국연구재단의 소재융합혁신기술개발사업과 중견연구자지원사업 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 재료 공학분야 저명 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스’ 9월17일자에 게재됐다.
서충환 기자 seo@idaegu.com