내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

페로브스카이트 태양전지의 효율 향상을 위한 용액화학공학

전문가 제언: ○ 신재생 에너지 기술 중 안전사고의 염려가 없는 청정에너지 기술인 태양전지의 대표주자인 실리콘 태양전지는 고비용으로 경제적 박막 태양전지를 출현시켰다. 이들 중 염료감응 태양전지(DSSC)는 본격 개발 개시로부터 20년이 지난 현재, 미국 국립재생가능에너지연구소(NREL)의 공인 변환효율이 11%대에 있다. 카드뮴텔루라이드(CdTe) 및 동인듐갈륨셀레나이드(CIGS)의 두 박막 태양전지는 효율과 발전단가가 화석연료와 경쟁가능 수준이지만, 환경 및 원료조달 상 미래전망이 불확실하다.

○ 페로브스카이트라는 티탄산 칼슘 구조의 유기금속 할라이드 이온결정이 뛰어난 흡광 능력 등으로 DSSC에 사용되어 2009년 3.8%의 효율과 부족한 안정성을 보였다. 2012년 안정성 문제가 성균관대 박남규 교수 팀에 의해 효율 9.7%와 함께 해결된 후, 페로브스카이트 태양전지(PSC)는 2014년 NREL로부터 효율 기록 17.9%를 KRICT의 석상일 박사 팀이 인정받았다. 동년 7월, KRICT가 세계 특허의 압도적 다수 출원인이고, 최다 인용논문 10편 중 한국논문이 5편이었다. PSC의 발전원가는 2013년 미국 에너지부(DOE) 추정으로 화석연료방식의 절반 이하이다.

○ DSSC에서 염료가 페로브스카이트로 치환된 구조로 태어난 PSC의 기본구조가 메조 크기 TiO2 입자가 소성 가공된 다공성 층에 페로브스카이트가 감응제로 증착된 것이다. PSC는 무기 전구체 PbI2와 유기 전구체 CH3NH3I가 함께 한 용매 내의 용액상태에서 1단계로 증착되어 둘 사이의 반응으로 CH3NH3PbI3가 합성되는 기술로부터 무기전구체 증착과 유기전구체 증착의 순차적 2단계 기술로 발전하였다. 1단계 용액 증착기술에서 두 전구체 사이의 반응속도가 너무 빨라 모폴로지 제어가 불충분하므로 표면의 균일성이 떨어져 효율 향상은 제한되었다.

○ 두 전구체의 동시 이중 소스 기상증착방식이 표면 모폴로지 향상으로 표면 평활성이 극히 양호하여 효율 15%를 초과하였다. 그러나 희망이 적어 보인 용융증착법에서 2단계법이 개발되고 오늘날 17.9% 효율기록은 1단계 용융 증착기술의 결과이다. 이 글은 PSC의 용융증착기술 발전을 체계적으로 소개한 것으로 중국 저자의 상세한 설명에 감사를 표한다. 국제적 경쟁열기가 뜨거운 PSC 개발에 거국적 지원이 필요하다.

저자: Yixin Zhao and Kai Zhu
자료유형: 학술정보