페로브스카이트 태양전지의 안전성·경제성을 높일 전극이 개발됐다.

한국연구재단은 윤순길 교수(충남대) 연구팀이 페로브 스카이트 태양전지를 저온(100℃)에서 제작할 수 있는 무(無)전사 그래핀 전극을 개발했다고 5일 밝혔다.

기존 그래핀은 원료를 고온(500℃-900℃)에서 가스 상태로 구리 등 금속 박판 위에 흡착시키는 방식으로 만들어진다. 흡착 후 박판을 제거하고 다른 기판으로 옮기는 전사공정에서 그래핀이 기판에 제대로 붙지 않거나 그래핀 표면에 주름이 생기고 금이 가는 경우 전극 특성이 저하된다. 이에 연구팀은 100℃ 이하에서 탄소를 10㎚ 타이타늄 버퍼층에 흡착하는 방식으로 4인치, 8인치 웨이퍼 스케일의 대면적 그래핀을 성장하는 다른 방식을 이용했다. 이 방식의 경우 타이타늄 버퍼층이 그래핀의 투명도나 전기적 특성에 영향을 미치지 않아 별도의 기판으로 옮기는 전사과정을 생략할 수 있기 때문에 물성 저하를 막을 수 있다. 이 공정을 통해 만들어진 페로브스카이트 태양전지는 전사공정을 통한 그래핀 태양전지 대비 효율이 14.2%, 투명도는 26% 정도로 향상됐다. 500시간 사용시 전사공정된 그래핀 태양전지는 20% 정도 효율이 감소했으나 무전사 그래핀 전극은 13% 감소에 그쳤다. 유연성 측면에서도 1000 사이클에서 전사공정된 그래핀 태양전지보다 7% 향상된 안정성을 보였다. 또 연구팀은 그래핀을 페로브스카이트 박막으로 제조할 때 용액공정이 아닌 화학증착법을 이용, 100℃에서 제작함으로써 공정의 복잡함까지 크게 해소했다.

윤 교수는 "태양전지의 유연성을 확보하고 장기안정성을 구현할 수 있어 실리콘 태양전지 대체할 페로브스카이트 태양전지의 한계성을 극복한 것"이라고 설명했다.

연구결과는 에너지 분야 국제학술지 `나노 에너지(Nano Energy)`에 8월 26일 게재됐다.주재현 기자

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주재현
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