유기금속 하이브리드 페로브스카이트 태양전지의 도전과 기회

전문가 제언

○ 오늘날 태양전지 중에서 유기-무기 하이브리드 페로브스카이트(HOIP) 재료 기반의 태양전지(HOIP PV)가 혜성처럼 등장하고 있다. 실험실 변환효율(PCE)이 5년만에 3.8%에서 20.1%로 급상승하고, 발전단가는 현 단계에서 화석연료 기반 종래 기술의 수분의 일로 추정된다. 2015년 2월 HOIP 재료 및 HOIP PV 워크숍 참석 저자들은 이 글에서 이 기술 조기 상업화를 위해 이에 대한 비판적 견해와 대책을 설명하고 있다.

 

○ 저자들은 독자들이 이 기술을 잘 알고 있다는 전제로 설명한 것 같으므로 무리하지만 이 제조 기술을 간략히 소개한다. 시중 상품인 PbX2 (X=I, Br, Cl)와 CH3NH3X(=MAX)를 기판 위에 미리 용매를 이용하여 혼합한 후 또는 단계적으로 투입하여 스핀코팅 한다. 이후 약 100℃에서 열 풀림 약 1시간 후에 제조가 끝난다. 용액가공이므로 단순하고 저렴하며 고가의 물리적 진공 증착설비나 과도한 에너지가 필요 없다.

 

○ 이 글은 핵심 쟁점 중 조성에 따른 띠 간격(1.6∼3.1eV), 높은 결함 내성 등의 유례없는 장점 외, 주요 문제점을 다음과 같이 요약하고 있다. ①대부분의 시료 셀은 0.1∼0.2㎠로 표준 크기보다 작다. ②낮은 품질의 재현성, ③두 성분으로 용이한 분해 가능성(결함/독성 발생), ④전류-전압 측정 시 전압 승압 방향에 따른 전류값 차이(히스테리시스), ⑤장기 안정성 부족(수분, 조명, 열, 공기 등에 노출 시), ⑥독성(Pb). 대책으로 워크숍은 품질의 재현성 향상을 위해 실험실 연구그룹 사이의 공통 시료 이송 프로토콜 개발, 표준 측정법 등의 마련을 권하고 있다.

 

○ 최근 HOIP의 품질 진보는 놀라워 95㎠ 초과 면적의 모듈(PCE 9%) 제조, 수 mm∼최대 2 in의 단결정 성장(재결합 최소화로 PCE, 품질 및 균일성 향상, 히스테리시스 최소화), 4㎠ 면적의 핀홀 없는 PCE 13.6%, 자동차 배터리 재활용에 의한 Pb 독성해결 등은 그 일례에 불과하다.

 

○ 한국은 이 기술에서 세계를 선도하며 성균관대(박남규 교수팀, 김희선, 이진욱 등), 한국화학연구원(석상일 교수팀, 노준홍 등), 경희대(임상혁 교수 팀, 허진혁 등)의 핵심 활동은 일부 예에 지나지 않는다. 경중을 구별 못한 균일한 지원을 불식하고 국책 전략 사업으로 지원이 절실하다.

저자

J. Berry, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

27()

잡지명

Advanced Materials

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

5102~5112

분석자

변*호

분석물

• 유기금속 하이브리드 페로브스카이트 태양전지의 도전과 기회.pdf [419,835 byte]

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