왼쪽부터 최만수 서울대 기계항공공학부 교수, 성향기 연구원, 안남영 연구원. (서울대 제공)© News1

태양전지 전극 신소재로 각광받고 있지만 전기전도도가 낮고 공정이 어렵다는 단점을 가진 그래핀을 상용화할 수 있는 발판을 국내 연구진이 마련했다.서울대는 기계항공공학부 최만수 교수 연구팀(박사과정 성향기·안남영 연구원)이 그래핀 기반 고효율 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 23일 밝혔다.

그래핀은 육각형 구조의 탄소 입자가 수평으로 이어진 물질로 종이처럼 얇고 내구성이 강한 데다 빛 투과율이 좋아 차세대 태양전지 소재로 주목을 받고 있다.

기존 태양전지 전극 재료로는 불소산화주석(FTO)이나 인듐주석산화물(ITO)이 주로 쓰였지만 이들 물질은 휘어지지 않고 깨지는 성질이 있어 곡면에 설치하기 어렵다는 단점이 있다. 가격이 비싸다는 점도 보급 확산의 한계로 지적돼 왔다.

반면 그래핀은 표면이 액체에 젖지 않아 전지 생산 공정에서 용액 도포 등이 어렵다. 기존 전극 물질에 비해 전기 전도도가 떨어지는 점도 상용화를 위한 과제로 꼽혔다.연구팀은 그래핀에 수 나노미터(1000억 분의 1m) 두께의 화몰리브덴(MoO₃) 을 입혔다. 그 결과 두 가지 단점이 모두 개선돼 학계 보고 이래 최고 효율인 17.1%의 고효율 전지가 탄생했다.

이번 연구 결과는 에너지 재료 분야의 권위지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Evergy Materials)' 2월4일자에 표지 논문으로 실렸다.

최 교수는 "페로브스카이트 태양전지는 향후 웨어러블 전자기기나 플렉서블 디스플레이, 광센서 등의 개발에 유용하게 활용될 것"이라고 말했다.


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