이광희 GIST(광주과학기술원·총장 문승현) 교수 연구팀이 페로브스카이트 태양전지 소자의 수명문제 원인을 규명, 전지의 수명을 연장시켰다고 29일 밝혔다.  

페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 결정구조를 갖는 유·무기 복합 이온성 결정소재를 광활성층으로 이용한 태양전지다. 

유·무기 복합 페로브스카이트 태양전지는 에너지 전환효율이 20%를 넘었지만 수명이 짧아 상용화에 걸림돌이 돼 왔다. 

연구팀은 이번 연구에서 기존 연구와 달리 유·무기 복합 페로브스카이트 층이 형성될 때 할라이드 음이온에 의해 소자의 효율 감소가 진행돼 수명이 짧아질 수 있다는 것을 밝혀냈다. 

이에 연구팀은 소자의 효율 감소 현상을 해결하기 위해 할라이드 음이온을 화학적으로 중화시킬 수 있는 기능층을 소자해 도입, 소자의 수명이 획기적으로 연장될 수 있다는 것을 알아냈다. 

소자의 에너지전환 효율이 초기 성능에서 20% 저하되는 시간이 기존 2주 대비 20배 이상 증가한다는 게 연구팀의 설명이다. 

이 교수는 "이번 연구로 페로브스카이트 태양전지의 효율 감소 원인을 밝히고, 이를 화학적 중화법으로 해결해 수명을 1년 이상으로 연장하게 됐다"며 "페로브스카이트 태양전지 상용화에 있어 중요한 전환점이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.    

한편 이번 연구결과는 환경과학 분야 최고 권위의 학술지인 '에너지 엔 인바이런멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)'  지난달 14일자에 게재됐다.