포스텍 박태호·이준우 팀 개발
환경문제 해결로 대량생산 기대
환경문제 해결로 대량생산 기대
태양에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 기술이 태양전지 기술인데, 기존 페로브스카이트 태양전지의 생산 공정에서 발생하는 환경 문제를 해결할 친환경 유기 전자 소재 기술이 개발됐다.
13일 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 화학공학과 박태호 교수·통합과정 이준우 씨 팀은 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제작할 때 ‘에틸렌 글라이콜 겹사슬’을 도입해 페퍼민트오일에 녹는 정공전달 고분자 물질(Alkoxy-PTEG)을 개발했다. 이 고분자 물질이 노화된 페브로브스카이트에서 누출되는 납을 잡고 있는 것을 확인했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌 프론티어 사업 ‘나노기반소프트일렉트로닉스연구단’의 지원으로 수행됐으며, 에너지 분야 권위지인 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼스(AdvancedEnergy Materials)’ 최신판 온라인판에 연구성과가 게재돼 주목받고 있다.
이번에 개발된 고분자 물질은 페퍼민트오일(3-메틸사이클로헥사논)이나 호두향식품첨가제(2-메틸아니졸)에 녹을 수 있도록 분자를 설계, 합성했다. 이는 기존의 화학 용매를 대체할 수 있어 친환경 공정이 가능하다.
연구팀은 화학 첨가제 없이 페퍼민트오일을 용매로 사용한 페로브스카이트 태양전지 공정을 통해 19.9%의 효율을 얻었고, 호두향식품첨가제를 용매로 사용했을 때는 21.2%의 효율을 얻었다. 뿐만 아니라 기존 페로브스카이트는 수분에 취약해 물이 존재할 경우 광전변화효율이 급격히 감소해 안정성이 떨어진다는 단점이 있었는데, 이번에 개발된 고분자는 30일이 지나도 88%의 효율을 나타내 안정성도 뛰어난 것으로 확인됐다.
연구를 진행한 이준우씨는 “공정과정에서 친환경 용매를 사용하고, 노화된 페로브스카이트 태양전지가 배출하는 납을 고분자 물질로 묶어둔다면 고효율의 페로브스카이트 태양전지의 환경적 문제를 해결하여 대량생산할 수 있다”라며 상용화의 가능성을 제시했다. 포항=이시형기자
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