수분에 취약한 페로브스카이트 태양전지의 성능을 향상 시키는 기술이 개발됐다. 한국연구재단(이사장 정민근)은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원을 받은 박태호 교수(포항공대) 연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 수분 취약성을 개선시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 페로브스카이트 태양전지의 장점인 고효율을 유지하면서 수분 취약성을 개선하기 위해서 페로브스카이트 위에 도포해 주는 정공 전달층에 주목했다. 페로브스카이트는 양 전극사이에서 빛을 흡수해 정공과 전자를 형성하는데 이 때 정공을 효율적으로 전극으로 전달해주는 층을 정공전달층이라고 한다. 전극을 제외하면 전지에서 최외각에 존재하는 층으로 페로브스카이트층이 직접적으로 노출되는 것을 막아준다.

기존에 널리 사용되는 정공 전달층 물질은 전도도가 낮기 때문에 첨가제를 필요로 한다. 그러나 첨가제 중에는 물을 흡수하는 물질이 포함돼 있어 장기적으로 소자의 안정성에 좋지 않은 영향을 미친다. 때문에 연구팀은 기존 정공 전달층을 첨가제가 필요 없는 고전도도 소수성 정공 전달층으로 대체하는 연구를 진행했다.

소수성의 고전도도 정공 전달층을 페로브스카이트 태양 전지에 도입함으로써 공기 중의 수분이 페로브스카이트에 미치는 영향을 최소화했다. 그 결과 불안정한 페로브스카이트의 안정성을 향상시켜 초기 효율(17.3%)을 장기간 유지했으며 습한 조건(75%)에서도 2달 이상 효율을 유지했다.

박태호 교수는 “이 연구는 페로브스카이트 태양전지의 수분에 대한 취약성을 크게 개선시킬 수 있는 기술을 개발한 최초의 보고”라며 “보다 안정된 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 가속화시키는데 기여할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 에너지 분야 세계적인 학술지 에너지 앤 엔바이로멘탈 사이언스 7월 1일자에 게재됐다.