UNIST, 에탄올 기반 용액 코팅으로 페로브스카이트 박막 형성
[이투뉴스] 국내 연구진이 친환경 용매를 이용해 고효율 페로브스카이트 태양전지를 만드는 기술을 개발했다.
UNIST(총장 이용훈) 에너지화학공학과 석상일 특훈교수팀은 에탄올 기반 친환경 용매에 할라이드 페로브스카이트를 용해해 코팅하는 방법으로 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 기술을 개발했다. 이렇게 만든 페로브스카이트 태양전지의 효율은 25% 이상으로 저독성 용매를 사용한 것 중에서 효율이 가장 높다.
기존 페로브스카이트 태양전지를 제조할 때는 독성 용매인 ‘다이메틸포름아미드(DMF)’를 사용했다. 석상일 특훈교수팀은 독성이 없으면서 페로브스카이트를 녹일 수 있는 용매 기반 물질로 에탄올을 선택했다. 페로브스카이트가 에탄올에 잘 녹을 수 있도록 착화합물(complex) 구조를 설계해 에탄올 기반 페로브스카이트 전구체 용액을 만들었다.
에탄올-페로브스카이트 용액은 산화물 전극 기판 위에 떨어뜨려서 젖게 하는 것만으로도 대면적이며 균일한 두께의 페로브스카이트 코팅 박막이 만들어진다. 이 방법으로 제조한 페로브스카이트 태양전지 효율은 일반적인 스핀 코팅 방법으로 제조한 효율과 거의 차이가 없었다.
석상일 교수는 “페로브스카이트와 결합해 용해성이 우수한 착화합물을 제조한 게 이번 기술의 핵심”이라며 “코팅과 열처리 과정에서 용매와 함께 휘발하는 속도를 제어할 수 있는 결합물 조합을 최적화해 치밀하고 균일하면서 결정성이 우수한 페로브스카이트 박막 제조가 가능했다”고 설명했다.
이번 연구는 UNIST의 윤현성 연구원과 권형우 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구 수행은 한국연구재단 리더연구자지원사업, 학문균형발전지원사업, 국방과학기술연구소(ADD) 미래도전국방기술사업 등의 지원으로 이뤄졌다.
진경남 기자 jin07@e2news.com