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UNIST 김동석 교수 공동연구팀폭염 속 1000시간 버티는새로운 페로브스카이트 태양전지 개발사진=이미지 투데이[서울경제] 찜솥같은 폭염 속에서도 1000시간을 버틸 수 있는 ‘페로브스카이트’ 태양전지가 나왔다. 전지에 보호 필름을 입혀 극한의 고온다습 환경에서도 효율성을 유지할 수 있는 게 특찡이다. UNIST 탄소중립대학원의 김동석 교수팀은 경상국립대학교 이태경 교수팀과 함께 태양전지에 보호 필름을 입히는 고온 공정을 버티는 내열 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 8일 밝혔다. 이 전지는 25.56%의 높은 초기효율을 보였으며, 85℃, 85% 상대습도에서도 초기 효율의 85% 이상을 유지한 채 1000시간을 작동했다. 페로브스카이트 태양전지는 상용 실리콘 전지보다 이론적으로 태양광을 전기로 전환하는 효율이 높고, 비용이 저렴한 차세대 전지로 여겨진다. 이미 실험실 수준에서는 27%의 효율을 기록해 실리콘 전지를 넘어섰지만, 내열성이 약해 상용화 단계에는 이르지 못했다. 태양전지는 야외에서 장기간 작동해야 하기 때문에 전지를 수분, 산소로부터 보호하는 필름으로 감싸야 하는데, 이 경우 실리콘 전지와 달리 110℃까지 치솟는 공정 온도를 견디지 못하기 때문이다. 이에 연구팀은 tBP(4-tert-Butylpyridine)대신 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate)라는 물질을 사용해 내열 페로브스카이트 전지를 새롭게 만들었다. tBP는 태양전지 정공수송층 부분에 넣는 첨가제로, 이 물질은 효율은 올리지만, 정공수송층의 유리전이 온도를 80℃ 이하로 낮춰 전지가 고온을 견디지 못하게 한다. 유리전이는 정공수송층이 액체 상태에 가까워지는 현상이다.연구 결과 에틸렌 카보네이트로 만든 전지는 25.56%의 광전변환 효율(PCE)을 기록했다. 이는 tBP를 쓰지 않는 전지 중에서 세계 최고 수준의 효율이다. 또 보호 필름을 입히는 봉지(encapsulation) 공정을 거쳤을 때도 효율 저하가 거의 없었다. 봉지된 전지를 85℃, 85% 상대습도의 국제 표준조건에서 실험한 결과, 1000시간 후에도 21.7%의 효율을 유지하는 등 내구성이 우수했다. 정공수송층의 유리전이 온도도 125℃까지 올라갔다. 100cm² 면적의 모듈로 제작됐을 때도 22.14%의 높은 효율을 보였다. 에틸렌 카보네이트가 tBP만큼 리튬비스마이드(LiTFSIUNIST 김동석 교수 공동연구팀폭염 속 1000시간 버티는새로운 페로브스카이트 태양전지 개발사진=이미지 투데이[서울경제] 찜솥같은 폭염 속에서도 1000시간을 버틸 수 있는 ‘페로브스카이트’ 태양전지가 나왔다. 전지에 보호 필름을 입혀 극한의 고온다습 환경에서도 효율성을 유지할 수 있는 게 특찡이다. UNIST 탄소중립대학원의 김동석 교수팀은 경상국립대학교 이태경 교수팀과 함께 태양전지에 보호 필름을 입히는 고온 공정을 버티는 내열 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 8일 밝혔다. 이 전지는 25.56%의 높은 초기효율을 보였으며, 85℃, 85% 상대습도에서도 초기 효율의 85% 이상을 유지한 채 1000시간을 작동했다. 페로브스카이트 태양전지는 상용 실리콘 전지보다 이론적으로 태양광을 전기로 전환하는 효율이 높고, 비용이 저렴한 차세대 전지로 여겨진다. 이미 실험실 수준에서는 27%의 효율을 기록해 실리콘 전지를 넘어섰지만, 내열성이 약해 상용화 단계에는 이르지 못했다. 태양전지는 야외에서 장기간 작동해야 하기 때문에 전지를 수분, 산소로부터 보호하는 필름으로 감싸야 하는데, 이 경우 실리콘 전지와 달리 110℃까지 치솟는 공정 온도를 견디지 못하기 때문이다. 이에 연구팀은 tBP(4-tert-Butylpyridine)대신 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate)라는 물질을 사용해 내열 페로브스카이트 전지를 새롭게 만들었다. tBP는 태양전지 정공수송층 부분에 넣는 첨가제로, 이 물질은 효율은 올리지만, 정공수송층의 유리전이 온도를 80℃ 이하로 낮춰 전지가 고온을 견디지 못하게 한다. 유리전이는 정공수송층이 액체 상태에 가까워지는 현상이다.연구 결과 에틸렌 카보네이트로 만든 전지는 25.56%의 광전변환 효율(PCE)을 기록했다. 이는 tBP를 쓰지 않는 전지 중에서 세계 최고 수준의 효율이다. 또 보호 필름을 입히는 봉지(encapsulation) 공정을 거쳤을 때도 효율 저하가 거의 없었다. 봉지된 전지를 85℃, 85% 상대습도의 국제 표준조건에