양자점 태양전지 성능 개선 핵심 기술 개발
양자점 태양전지 성능 개선 핵심 기술 개발
  • 강나리
  • 승인 2021.06.16 21:20
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DGIST, 김영훈 박사·최종민 교수팀
소자 제작 중 열처리 필요 없어
무전력 디스플레이 등 적용 기대
김영훈 박사
김영훈 박사
최종민 교수
최종민 교수
대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지융합연구부 김영훈 박사와 에너지공학전공 최종민 교수 공동연구팀이 매우 균일한 입자 크기를 갖는 페로브스카이트 양자점을 획득해, 양자점 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 원천 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

균일한 입자 크기의 페로브스카이트 양자점은 박막 및 소자 제작 과정 중에 열처리가 전혀 필요 없어, 향후 플렉시블-웨어러블 태양전지 소자 구현, 고색순도·고발광의 발광 다이오드 소자 분야 등에 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST 연구팀은 서로 크기가 다른 페로브스카이트 양자점들에 ‘젤 투과 크로마토그래피’ 방식을 적용, 균일한 크기의 입자만을 선별할 수 있는 기술을 개발했다. 또한 매우 균일한 입자 크기를 갖는 단분산 페로브스카이트 양자점이 매우 우수한 광학, 광물리적 및 광전 특성을 가지고 있다는 사실도 규명했다.

이와 함께 연구팀은 페로브스카이트 양자점의 입자의 균일한 크기와 태양전지 성능간의 관계에 대해서도 연구를 진행했다.

페로브스카이트 양자점의 균일한 입자가 태양전지 성능에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 최초로 입증해냈으며, 1.27V의 개방전압 및 15.3%의 광전변환효율을 갖는 고성능의 페로브스카이트 양자점 태양전지도 추가적으로 개발하는 데 성공했다.

DGIST 에너지융합연구부 김영훈 박사는 “양자점은 그 입자의 크기에 따라 광학 성질이 달라지는 특징을 가지고 있어, 다양한 크기의 양자점이 혼합되면 양자점 본연의 광학·광물리적 특성이 약화될 수 있다”며 “이번 연구는 이처럼 페로브스카이트 양자점의 특성이 약화될 수 있는 근본적인 원인을 해결한 것으로, 향후 태양광 발전을 비롯한 발광 다이오드, 무전력 디스플레이 등 그 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 박태호 교수 연구팀과 공동 협력으로 진행했다. 연구 성과는 에너지과학 분야 국제 학술지 ‘ACS Energy Letters’에 온라인판 커버 논문으로 지난 11일자에 게재됐다.

강나리기자 nnal2@idaegu.co.kr
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