지난 22일 울산과학기술원(UNIST) 화학과 권태혁, 에너지화학공학과 서관용ㆍ장성연 교수팀은 다기능성 페로브스카이트 전지 코팅 재료 및 방식을 개발했다고 밝혔다.
태양전지에는 그동안 수분에 취약하다는 고질적인 문제를 가지고 있었는데 연구팀은 물을 밀어내는 성질인 발수성을 강화한 유기 금속을 ‘초음파 스프레이 방식’으로 전지에 입혀 이 문제를 해결했다.
이 유기 금속은 광하향변환, 즉 전지 노화를 일으키는 자외선을 전지가 유용한 가시광선으로 바꿈으로써 전지가 이를 흡수해 전력을 생산할 수 있는 형태로 바꾸는 역할도 한다.
유기 금속은 백금 이온 주변에 유기물이 꼬리(리간드)처럼 달라붙어 있는 구조로, 연구팀은 꼬리 부분에 발수성이 강한 작용기를 썼다고 설명했다.
결론적으로 유기 금속이 코팅된 전지는 50∼60%의 습도에서 900시간 가까이 초기 효율을 유지했고, 광하향변환에 의해 전지 효율도 향상됐다.
서관용 교수는 "페로브스카이트 태양전지의 고질적인 불안정성 문제를 해결하는 동시에 전지의 효율을 높였다는 점에서 파급력이 큰 연구"라고 말했다.
연구팀은 미세 입자 상태의 복합체 용액을 압축 질소 기체를 이용해 아주 얇게 코팅하는 기법도 개발했다. 이 방법은 기존 공정들과 달리 기판의 윗면과 측면을 동시에 코팅할 수 있어 경제성을 갖추고 있다.
권태혁 교수는 "다기능성 보호막을 단일 물질, 단일 공정을 통해 만들었다는 데 의의가 크다"며 "다양한 태양전지에 적용 가능한 플랫폼 기술로서도 가치 있는 연구"라고 말했다.
이번 연구는 에너지 분야 저명 학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'(Advanced Energy Materials)에 온라인 공개됐다.