국내 연구진이 태양전지와 LED 두 가지 기능을 하나의 소자에서 구현할 수 있는 '무결점' 산화주석 전자수송층 소재를 개발했습니다.

한국연구재단은 성균관대학교 신성식 교수 연구팀이 울산과학기술원, 한국화학연구원과 공동으로 과량의 리간드 기반 화학용액증착 공정을 활용해 기존에 결함이 많아 효율과 안정성이 떨어졌던 산화주석(SnO2) 전자수송층의 결함을 획기적으로 줄이는 데 성공했다고 밝혔습니다.

이번 연구를 통해 표면에서의 재결합 속도를 가장 낮은 수치인 5.5 cm/s까지 낮추는 데 성공했습니다. 이 수치는 SnO2 박막의 결함이 상당이 억제되었음을 시사합니다.

이 결과 페로브스카이트 태양전지 하나의 소자에서 태양전지 효율 26.4%, LED 효율 24.8%라는 획기적인 성과를 달성했습니다.

과량의 리간드를 사용해 산화주석 박막이 균일하게 증착되도록 하고, 산화 상태를 완전하게 만들어 불균일한 박막 형성을 억제한 점이 특징입니다.

이 공정은 저온 수용액 환경에서 진행돼 고가의 장비 없이도 효율적으로 제조할 수 있고, 공정 시간도 크게 단축됐습니다.

페로브스카이트 태양전지는 뛰어난 광전변환 효율과 저렴한 제조 비용으로 차세대 태양전지로 주목받고 있으나, 기존 산화주석 소재의 결함 문제로 효율과 장기 안정성 확보에 어려움이 있었습니다.

이번 연구 성과는 하나의 소자에서 고성능 태양전지와 LED 기능을 동시에 구현했다는 점에서 의미가 큽니다.

이번 연구는 국제학술지 '네이처 에너지' 표지 논문에 선정돼 2025년 6월 4일 온라인 게재됐습니다.

TJB 대전방송