국내 연구진이 페로브스카이트 태양전지(PSCs)의 고질적인 문제였던 내구성과 효율 저하를 동시에 해결할 수 있는 새로운 접착층 기술을 개발했다.
부산대는 나노에너지공학과 서지연 나노에너지공학과 교수와 김윤희 경상국립대 교수, 권오필 아주대 교수 공동연구팀이 전자결핍성 분자접착제(EDIAs)를 활용한 새로운 접착층을 개발했다고 12일 밝혔다.
이 물질은 기존 전자수송층인 풀러렌(C60)과 광활성층인 페로브스카이트 박막 사이의 결합력을 높여 전기적 성능은 물론 외부 충격에 대한 안정성까지 크게 향상시킨 것이 특징이다.
연구팀은 EDIA 물질이 전자 결핍 아렌(arene) 작용기와 소수성 부동태화(passivation) 작용기, 2차 앵커링 작용기 등으로 구성돼 페로브스카이트 표면에 효과적으로 결합했다. 이후 풀러렌과 강한 계면 상호작용을 형성해 우수한 전자 수송 경로를 만든다고 설명했다.
그 결과 전극 면적 20μm²에서 1kHz 기준 임피던스 45.8kΩ이라는 세계 최저 수준의 성능을 구현했다. XPS·UPS 분석을 통해 기계적 스트레스 하에서도 균열을 억제하고 장기 안정성을 유지하는 것으로 나타났다.
서지연 부산대 교수는 “ 하나의 물질로 다기능성 박막을 형성해 페로브스카이트 태양전지의 광전기화학적 성능과 내구성을 효과적으로 향상시킨 것”이라며 “단일 접합 페로브스카이트 태양전지는 물론 유연 태양전지와 실리콘-페로브스카이트 적층형 태양전지 등 다양한 형태의 소자에 적용 가능한 범용 기술로서의 가능성을 보여준다”고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘Journal of Energy Chemistry’ 4월 18일자 온라인판에 게재됐으며, 오는 9월호로 정식 출판될 예정이다.