나석인 전북대학교 교수(유연인쇄전자전문대학원) 연구팀이 차세대 태양전지의 핵심기술인 ‘페로브스카이트(Perovskite) 태양전지’의 발전 효율과 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다.

나 교수팀과 광주과학기술원 김동유 교수, 여준석 연구원(박사과정) 등은 페로브스카이트태양전지의 수명을 단축시키는 단점을 보완한 전도성과 유연성, 내구성이 탁월해 꿈의 신소재로 불리는 '그래핀'을 새로운 삽입층으로 도입했다.값싼 흑연을 통해 얻을 수 있는 ‘산화-환원 그래핀’은 기존 그래핀에 비해 용액공정을 통한 대량생산과 다양한 성능 조절 및 개선이 용이해 상용화 측면에서 가능성을 인정받은 재료다.


연구팀은 이 산화-환원 그래핀을 삽입해 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 실험을 진행, 태양전지 내에서 생성된 전하를 추출하는 능력이 극대화되어 기존 PEDOT:PSS 기반의 소자보다 약 30% 가량 높은 발전효율을 얻을 수 있었다고 밝혔다.

또한 산화-환원 그래핀 재료 자체의 안정적인 특성으로 소자 수명도 기존에 비해 2배 이상 개선하는 데 성공했다.

나석인 교수는 “이번 연구는 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 단점을 개선한 것”이라며 “저렴한 가격으로 성능이 좋은 태양전지를 상용화 하는 데 한 걸음 다가선 연구로 의미를 갖는다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 미래창조과학부가 추진하는 미래 유망융합기술 파이오니어사업과 신진연구자과제의 지원을 받아 이뤄졌으며, 에너지 분야 세계 권위 저널인 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 3월호에 게재될 예정이다.

/김성봉기자