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울산과기원, 접을 수 있는 페로브스카이트 태양전지 개발

김주영·송명훈 교수팀, 유연성 극대화 성공…웨어러블 기기 적용 기대
접히는 수준이 가능한 페로브스카이트 태양전지(PeSC) 모습. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]
접히는 수준이 가능한 페로브스카이트 태양전지(PeSC) 모습. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 허광무 기자 = 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 접을 수 있는 페로브스카이트 태양전지(PeSC·Perovsktie Solar Cell)를 개발하는 데 성공했다.

페로브스카이트는 육방 면체 구조를 지닌 반도체 물질로, 빛을 전기로 바꾸거나 전기를 빛으로 바꾸는 특성으로 차세대 태양전지 재료로 주목받는 소재다.

김주영·송명훈 신소재공학부 교수 공동연구팀은 페로브스카이트 박막의 물리적 특성 분석, 유연성 극대화를 위한 기판과 투명전극 디자인 적용 등을 통해 접을 수 있을 정도로 유연한 PeSC를 개발했다고 2일 밝혔다.

PeSC는 낮은 생산 비용과 높은 효율로 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 그러나 그동안 PeSC 연구는 유연성 향상보다는 효율성 개선에 집중됐으며, 현재 PeSC 유연성은 동그랗게 말 수 있는(rollable) 수준에 그치고 있다.

접을 수 있을 정도로 유연한 PeSC를 개발한 연구진. 왼쪽부터 송명훈 교수, 안승민·정의대 연구원, 김주영 교수. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]
접을 수 있을 정도로 유연한 PeSC를 개발한 연구진. 왼쪽부터 송명훈 교수, 안승민·정의대 연구원, 김주영 교수. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

공동연구팀은 PeSC 유연성을 접을 수 있는(foldable) 수준까지 개선했다.

연구팀은 먼저 PeSC와 같은 조건의 페로브스카이트 박막에 대한 단축·인장(늘어남) 실험으로 물리적 특성을 측정했고, 이를 토대로 PeSC 유연성을 예측했다.

또 PeSC 유연성을 제한하는 기존 금속산화물 투명전극을 유연한 초박막 금속 투명전극으로 바꾸고 고분자 기판 두께를 15㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1m)까지 줄였다.

이렇게 만들어진 PeSC는 접는 수준과 같은 1.0㎚(나노미터·1㎚는 10억 분의 1m) 곡률 반경에서 1천 차례 굽힌 후에도 태양전지 광전 변환 효율을 유지했다.

김 교수는 "이번 연구로 PeSC 유연성을 예측하고 극대화할 수 있게 됐으며 앞으로 유연성뿐 아니라 광전 변환 효율 또한 향상할 계획"이라면서 "연구 성과를 웨어러블 기기 등에 적용하면 우리 실생활에 더 가까운 태양전지 기술이 될 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 나노분야 국제학술지 '나노 레터스'(Nano Letters) 온라인판에 게재됐다.

hkm@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/06/02 12:00 송고

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