도 상승에 따른 조성별 페로브스카이트 태양전지의 구조변화 실시간 투과전자현미경 관찰 이미지

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[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 실리콘 태양전지보다 높은 전력변환효율로 인해 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지의 수명 저하 문제의 원인을 규명했다. 향후 페로브스카이트 태양전지의 상용화에 기여할 연구가 될 것으로 예상된다.

정희석 한국기초과학지원연구원 전주센터 박사의 연구팀과 나석인 전북대학교 유연인쇄전자전문대학원 교수의 연구팀은 STEM용 수차보정 투과전자현미경을 이용해 페로브스카이트태양전지의 온도 상승에 따른 성능 저하의 원인을 실시간으로 분석해 국제 학술지인 나노에너지에 관련 논문이 소개됐다고 13일 밝혔다.

STEM용 수차보정 투과전자현미경은 최고 0.1nm(나노미터)수준에서 원자의 배열까지 관찰할 수 있는 장치다. 연구팀은 이 장치를 이용해 페로브스카이트 태양전지의 온도 상승에 따른 열분해 등 화학적 구조 변화를 나노 미터 수준에서 실시간 관찰했다. 이를 통해 온도 상승에 따라 내부에 공극이 만들어지거나, 원소가 이동하는 등 소자의 성능 저하 원인을 실시간으로 분석했다.

나석인 교수는 "실시간 수차보정 투과전자현미경을 통해 페로브스카이트의 열분해 메커니즘을 규명함에 따라, 향후 보다 내구도가 높은 페로브스카이트 태양전지를 설계하고 제조하는데 중요한 실마리를 제공할 수 있게 될 것"이라고 밝혔다.

정희석 박사는 "페로브스카이트의 성능 저하 원인을 나노스케일에서 실시간으로 분석할 수 있었던 것은 실시간 수차보정 투과전자현미경의 역할이 가장 주요했다"며 "KBSI가 보유한 세계적 수준의 첨단연구장비와 연구인력이 차세대 반도체·에너지 소자 개발 등 국가적으로 중요한 연구의 난제들을 해결하는데 보다 많은 기여를 할 수 있을 것"이라고 밝혔다.