고려대학교(총장 김동원)가 차세대 에너지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지의 새로운 소자 설계 방향을 제시했다.

고려대는 노준홍 건축사회환경공학부 연구팀은 2차원 페로브스카이트 소자의 새로운 설계 방향을 제안해 성능 및 안정성 향상 원리를 밝혀냈다고 12일 밝혔다. 연구팀은 구성 요소가 명확하게 구분되는 3차원·2차원 페로브스카이트 이중층 구조(이하 이종접합)를 만들어, 2차원 페로브스카이트의 역할을 분석했다.

페로브스카이트는 기존 태양전지에 사용되는 실리콘 소재에 비해 얇고 가벼우면서도 안정성과 효율이 우수하다. 또한 제작이 수월해서 태양전지의 소재로 각광받고 있다. 다만, 페로브스카이트가 왜 효율이 높은지에 대한 관련 연구가 아직 부족한 상황이다.

연구 결과, 2차원 페로브스카이트의 일함수를 제어하자 전계 크기와 분포가 변화했다. 이를 통해 연구진은 이종접합에서 2차원 페로브스카이트가 결함(물질 내에서 불완전한 부분)을 치료하고, 전하 운반자(전하를 가지고 자유롭게 움직일 수 있는 입자)의 흐름을 제어할 수 있는 기능이 있음을 밝혀냈다.

논문의 교신저자인 노준홍 교수는 "이번 연구로 페로브스카이트 태양전지가 27% 이상 효율을 달성하기 위해서는, 소재와 소자의 융합 연구가 필요함을 보여준다"라고 말했다.

이번 연구 결과는 에너지 분야에서 국제적으로 저명한 학술지 'Energy & Environmental Science'(인용지수: 32.4)에 지난 7월 23일 게재됐다.