대칭성 파괴 분자 조합으로 역구조 페로브스카이트 효율 26.32% 달성

pv magazine · 2026년 9월 16일 · EnergyNews 요약

국제 공동 연구진이 역구조 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층에 쓰이는 자기조립단분자막(SAM) 개선 전략인 '대칭성 파괴 공조립(SBC)'을 제시했다. 대칭 분자 MeO-2PACz에 비대칭 분자 DTCA를 섞는 방식으로, AFM-IR 측정에서 표면 피복률은 MeO-2PACz 단독 60.6%, MeO-TCA 62.2%, MeO-DTCA 82.4%로 나타났으며 몰비 4:1이 최적으로 확인됐다.

ITO 기판·MeO-DTCA 정공선택층·페로브스카이트 흡수층·PCBM 전자수송층·BCP 버퍼층·은 전극으로 구성한 소자는 0.08cm2에서 26.32%, 1cm2에서 25.34%의 전력변환효율을 기록했고 인증 효율은 25.6% 이상이었다. 봉지된 소자는 최대전력점에서 1,150시간 작동 후 초기 효율의 93%를 유지했다.

연구 결과는 Nature Communications에 'Symmetry-Breaking Co-Assembly of Conjugated Molecules Boosts Perovskite Photovoltaics' 제목으로 게재됐으며, 홍콩폴리텍대·중국과학원·뉴사우스웨일스대·서리대·고려대·카를스루에공대 등이 참여했다.

이 글에 나온 용어

페로브스카이트

perovskite

페로브스카이트는 ABX₃ 형태의 결정 구조를 가리키는 이름이며, 태양광 분야에서는 이 구조를 갖는 금속 할라이드 화합물을 광흡수층으로 쓰는 태양전지를 뜻한다. 용액을 바르거나 인쇄하는 저온 공정으로 박막을 만들 수 있어, 고온·고진공 공정이 필요한 결정질 실리콘과 제조 방식이 다르다. 조성을 바꿔 빛을 흡수하는 파장 대역(밴드갭)을 조절할 수 있다는 점이 특징이어서, 실리콘 셀 위에 페로브스카이트 셀을 올려 서로 다른 파장을 나눠 흡수하게 하는 탠덤 구조 연구가 활발하다. 이 방식은 단일 접합 셀의 이론적 효율 한계를 넘어설 수 있는 경로로 다뤄진다. 다만 수분·산소·열·자외선에 의한 열화와 대면적 균일 코팅이 상용화 단계에서 검증 대상이며, 내구성은 IEC 61215 같은 표준 시험 절차로 평가한다.

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