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#페로브스카이트

27건 · 전체 뉴스

태양광·풍력pv magazine

미국 연구팀, 효율 16.19% 2D/3D 주석 페로브스카이트 전지 공기 안정성 기록 주장

미국 톨레도대(UToledo) 연구팀이 납(Pb)을 쓰지 않는 주석(Sn) 기반 2D/3D 페로브스카이트 태양전지를 제작해 지금까지 보고된 것 중 가장 공기 안정성이 높다고 밝혔다. 연구팀은 페네틸암모늄(PEA)과 그 할로겐 유도체를 스페이서로 비교한 결과 4-클로로페네틸암모늄 요오드화물(4ClPEAI)이 가장 효과적이었다고 보고했다. 소자는 ITO 기판, PEDOT:PSS 정공수송층, 2D/3D 페로브스카이트 흡수층, ICBA 전자수송층, BCP 버퍼층, 은(Ag) 전극으로 구성됐으며, 스페이서 염을 5 mol% 첨가했다. 4ClPEAI 소자의 광전변환효율은 16.19%였고, 14개 소자 평균 효율은 대조군 10.34%에서 15.88%로 상승했으며 밴드갭은 약 1.44 eV를 유지했다. 건조 공기 중에서 1,600시간 이상 초기 효율의 95%를 유지했고, 55℃ 대기 중 연속 1-sun 조사 조건에서는 1,000시간 후 80%를 유지했다. 연구 결과는 'A chlorinated organic cation enables stable 2D/3D tin iodide perovskite photovoltaics' 제목으로 Nature Materials에 게재됐다.

9월 25일

태양광·풍력pv magazine

난징대, 대기 중 공정으로 33.3% 효율 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀 제작

중국 난징대 연구팀이 새로운 고분자 정공수송층(HTL) PNCC를 적용한 역구조(p–i–n) 페로브스카이트 상부셀 기반 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 개발했다. PNCC는 PACz와 트리아릴아민 단위를 1:3 몰비로 공중합한 소재로, PTAA의 젖음성 부족과 PACz 기반 자기조립단분자막(SAM)의 막 균일도 문제를 동시에 다루도록 설계됐다. 대기 중 블레이드 코팅으로 제작한 단일접합 소자는 효율 26.6%, 개방전압 1.21V, 단락전류밀도 26.1mA/cm², 충진율 84.1%를 기록했고 제3자 기관 인증 효율은 26.5%였다(PTAA 23.5%, Me-4PACz 24.1%). 2단자 탠덤 소자의 최고 효율은 33.3%, 독립 인증 효율은 33.0%이며 18개 소자 평균은 32.0%였다. 봉지된 탠덤 셀은 65℃ 대기 중 1-sun 조건에서 1,140시간 후 초기 효율의 85%를 유지했다. 연구 결과는 Nature Sustainability에 'Scalable ambient fabrication of single-junction and perovskite–silicon tandem solar cells'로 게재됐다.

9월 21일

태양광·풍력전기신문

UNIST, 진공증착 패시베이션으로 페로브스카이트 태양전지 효율 26.05% 달성

UNIST 양창덕·최경진 교수팀은 패시베이션 물질을 진공에서 휘발시켜 페로브스카이트 표면에 증착하는 방식으로 태양전지 효율과 내구성을 높였다고 9월 20일 밝혔다. 연구팀은 패시베이션 물질 6종의 열 안정성과 휘발 특성을 비교해 '피페라지늄 다이아이오다이드(PDI)'를 선정하고 초당 0.01나노미터씩 쌓았다. 이 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지의 최고 효율은 26.05%로 같은 물질을 용액으로 처리한 25.43%보다 높았고, 페로브스카이트·실리콘 탠덤 전지는 공인효율 33.09%를 기록했다. 섭씨 65도 광조사 작동 시험에서 초기 효율의 90%를 유지한 시간은 1,005시간으로 용액 처리 전지보다 약 55% 길었다. 연구 결과는 Energy & Environmental Science에 9월 1일 출판됐으며 한국연구재단과 한국에너지기술평가원의 지원을 받았다.

9월 20일

태양광·풍력pv magazine

Grew Solar·Caelux, 인도서 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈 생산 협력

미국 캘리포니아 소재 페로브스카이트 기업 Caelux와 인도 구자라트의 모듈 제조사 Grew Solar가 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈 상업화를 위한 5년 파트너십을 체결했다. Grew Solar는 Caelux의 페로브스카이트 코팅 유리를 자사 n형 TOPCon 기술과 결합해 두 개의 발전층을 갖춘 모듈을 만들며, 기존 G12R 대형 모듈 시리즈도 제품군에 포함된다. 양사는 생산능력 4GW와 29% 이상의 모듈 효율을 목표로 하며 상업 생산은 2028년 시작할 예정이다. Grew Solar는 라자스탄주 두두에 6.5GW 모듈 공장을 운영 중이며 연말까지 모듈 11GW, 셀 8GW 생산능력을 목표로 하고 인도 PLI 제도에 참여하고 있다. Caelux는 앞서 Rayzon Solar, Navitas Solar와 합계 10GW 규모의 5년 파트너십을 맺었고, 미국 푸에르토리코의 Solx와는 2027년 출시 예정인 3GW 제품 라인을 추진 중으로 전 세계 계약 생산능력은 19GW에 이른다.

9월 18일

태양광·풍력arXiv 태양광

단일 최적해는 오해를 낳는다: FA-Cs 페로브스카이트 조성 전반의 공통 트래핑 신호 규명

연구진은 FA$_{1-x}$Cs$_x$PbI$_3$ 조성 계열의 금속 할라이드 페로브스카이트(metal-halide perovskite)를 대상으로, 광세기 의존 시분해 광발광(fluence-dependent time-resolved photoluminescence)과 완전 쇼클리-리드-홀(Shockley-Read-Hall) 모델링, 베이지안 사후 추론(Bayesian posterior inference)을 결합해 결함 파라미터를 분석했다. 그 결과 트랩 점유(trap occupation) 상태가 캐리어 동역학과 결함 파라미터의 식별 가능성을 지배하며, 점유가 약한 상태에서는 전자 포획계수와 트랩 밀도 사이에 축퇴(degeneracy)가 나타나지만 트랩이 채워지면 이 축퇴가 해소된다고 보고했다. 조성 전반에서 정공/전자 포획계수 비($β_p/β_n$)가 크게 비대칭인 비축퇴 신호 $Tβ$가 공통으로 관찰됐고, 소자 성능을 제한하는 비복사 재결합(non-radiative recombination) 채널로 $Tα$를 공유 신호로 지목했으며, FAPbI$_3$에만 나타나는 얕은 $Tε$ 신호가 가장 큰 정상상태 비복사 재결합 속도를 보였다고 설명한다. 저자들은 $Tε$가 이 조성에서 앞서 보고된 높은 적층 결함(stacking fault) 밀도와 부합한다고 해석하지만, 이는 기존 관찰과의 정합성에 근거한 추론이며 결함의 직접적 동정은 아니다. 분석은 상온 조건의 광발광 데이터와 모델링에 기반한 것으로, 실제 소자 수준 검증 결과는 초록에 제시되지 않았다.

9월 18일

태양광·풍력전기신문

석상일 UNIST 교수 "페로브스카이트 상용화 과제는 안정성·대형화"

석상일 UNIST 에너지화학공학과 교수는 16일 부산 벡스코에서 열린 부산시 컨퍼런스 'NEXT Solar 부산' 기조강연에서 '페로브스카이트 태양전지의 탄생과 한계'를 주제로 발표했다. 석 교수는 지난해 세계 신규 태양광 설비가 664GW로 전년 대비 12% 증가했고 누적 설비용량은 3TW에 도달했다고 밝혔다. 태양광 균등화발전비용(LCOE)은 MWh당 44달러로 2010년 대비 89% 낮아졌으며, 세계 발전량에서 재생에너지 비중은 33.8%로 석탄발전 33.0%를 처음 앞질렀다고 설명했다. 페로브스카이트 태양전지는 2009년 염료감응형 태양전지의 염료 대체 소재로 처음 등장했을 당시 비공인 효율이 3.8%였고 액체 전해질 사용으로 안정성이 낮았다. 액체 전해질을 고체 정공수송물질로 대체한 것이 전환점이 됐다고 석 교수는 밝혔다.

9월 17일

태양광·풍력전기신문

IRENA 총장 "AI·반도체 전력 수요, 재생에너지가 가장 저렴하고 빠른 선택지"

프란체스코 라 카메라 국제재생에너지기구(IRENA) 사무총장은 16일 부산 벡스코에서 열린 '2026 기후산업국제박람회' 기자간담회에서 현재 가장 저렴하면서 빠르게 공급을 확대할 수 있는 에너지원은 재생에너지라고 말했다. 그는 향후 재생에너지의 비중이 더 늘어날 것으로 전망했다. 주변국과 전력망이 연결되지 않은 한국에서도 정부의 의지와 페로브스카이트·중전기 등 기술력을 고려할 때 재생에너지 중심의 에너지전환이 가능하다고 평가했다. 또한 인접국 간 전력망을 연결하면 전력 수출입에 따른 경제적 편익을 높일 수 있다고 제언했다. 재생에너지 확대가 전기요금 상승으로 이어질 수 있다는 우려에 대해서는 인프라 투자가 공급가격을 올린다는 전제에 개념적 오류가 있으며, 재생에너지 투자가 수익성을 높이고 전기요금을 낮추는 결과도 가져올 수 있다고 밝혔다.

9월 17일

태양광·풍력pv magazine

3nm 산화알루미늄 버퍼층 적용 반투명 페로브스카이트 셀 17% 효율

국제 공동 연구팀이 역구조 페로브스카이트 태양전지에서 C₆₀ 전자수송층과 스퍼터 증착 ITO 전극 사이에 원자층증착(ALD) 방식의 산화알루미늄(AlOₓ) 버퍼층을 적용했다. 연구팀은 AlOₓ를 1.5nm, 3nm, 5nm, 8nm, 15nm 두께로 제작해 버퍼층이 없는 셀 및 3nm·10nm·20nm SnOₓ 기준 소자와 비교했다. 저출력 마그네트론 스퍼터링 조건에서 3nm AlOₓ는 스퍼터 손상을 억제했으나 1.5nm는 그렇지 못했다. 3nm AlOₓ 소자는 20nm SnOₓ 소자와 유사한 성능을 보여 반투명 페로브스카이트 셀에서 17% 이상, 페로브스카이트-실리콘 탠덤 소자에서 26% 이상의 광전변환효율을 기록했다. 해당 연구는 'Sputter-resistant aluminum oxide layer enables robust perovskite tandem solar cells' 제목으로 Materials Today에 게재됐으며, 독일 슈투트가르트대학교, 율리히연구센터, Solarlab Aiko Europe, 포르투갈 INL이 참여했다.

9월 17일

정책·규제·탄소pv magazine

중국, 15차 5개년 계획에 페로브스카이트·차세대 배터리 포함

중국 공업정보화부(MIIT)와 국가발전개혁위원회(NDRC)는 9월 15일 '전자정보 제조업 발전 15차 5개년 계획'을 발표했다. 2026~2030년을 대상으로 하는 이 계획은 에너지 전자 분야를 전자제조업 성장 동력으로 지목하고, 태양광과 배터리에 대한 기술 로드맵을 제시했으나 구체적인 제조능력이나 보급 목표는 포함하지 않았다. 태양광에서는 고효율 결정질 실리콘 기술 개선과 페로브스카이트 탠덤 셀의 상용화 가속, 저에너지 고순도 폴리실리콘 생산, 대면적·박형 웨이퍼, 인버터·컨트롤러·추적장치의 디지털화를 제시했다. 배터리에서는 리튬이온 경쟁력 공고화와 함께 전고체·나트륨이온·흐름전지, 연료전지의 산업화를 추진하고 고체 전해질, 실리콘-카본 음극, 고용량 양극재, 복합 집전체를 개발 우선순위로 꼽았다. 공급 측면에서는 산업 간 제조능력 계획 조율, 생산능력 조기경보 체계, '내권(involution)식 경쟁' 대응 조치와 리튬배터리 안전관리 및 폐배터리·폐모듈 관리 강화를 포함했다.

9월 17일

태양광·풍력pv magazine

대칭성 파괴 분자 조합으로 역구조 페로브스카이트 효율 26.32% 달성

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.

9월 16일

태양광·풍력pv magazine

난징대, 페로브스카이트-유기 탠덤 전지 효율 27.35% 기록

중국 난징대학교 연구진이 근적외선(NIR) 흡수를 강화한 저밴드갭 유기 하부셀을 적용해 페로브스카이트-유기 탠덤 태양전지를 제작했다. 연구진은 광학 밴드갭 1.23eV의 신규 비풀러렌 억셉터 'Zh-F'를 합성해 BTP-eC9, 고분자 도너 PM6와 3원 이종접합을 구성했으며, 이 유기 단일셀은 효율 19.84%, 개방전압 0.853V, 단락전류밀도 29.00mA/cm², 전압손실 0.510V를 나타냈다. 유리·ITO 기판 위에 NiOₓ, Ph-4PACz, 광대역 페로브스카이트 흡수층, C₆₀를 쌓은 상부셀(효율 19.45%)과 결합한 모놀리식 2단자 탠덤 소자는 효율 27.35%, 개방전압 2.16V, 단락전류밀도 15.35mA/cm², 충전율 82.39%를 기록했고, 기존 억셉터 기반 기준 소자는 25.69%였다. 교신저자 Qingdong Zheng은 이 소자의 공인 효율이 26.88%로 해당 구조에서 보고된 가장 높은 검증 효율이라고 밝혔으며, 미봉지 소자가 1-sun 연속 조사 약 744시간 후 초기 성능의 80%를 유지했다고 설명했다. 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.

9월 11일

정책·규제·탄소이투뉴스

기후부, 태양광산업 경쟁력 강화위원회 출범…연내 종합대책

기후에너지환경부는 10일 서울 코리아나호텔에서 '태양광산업 경쟁력 강화위원회' 출범식을 겸한 첫 회의를 열었다. 이호현 기후부 제2차관과 곽지혜 한국에너지기술연구원 단장이 공동의장을 맡고, 한화큐셀·HD현대에너지솔루션·신성이엔지·한솔에너지온 등 제조기업 관계자와 학·연 전문가 등 34명이 참여한다. 기후부에 따르면 국내 태양광 셀 시장점유율은 2018년 52%에서 올해 4%로, 모듈 점유율은 같은 기간 72%에서 31%로 하락했고 폴리실리콘·웨이퍼 생산기업은 모두 철수했다. 지난해 신규 보급량은 3.7GW로 2022년 2.6GW보다 1.1GW 증가했으며, 정부는 2030년 보급 목표를 87GW로 제시했다. 위원회는 공급망 재건, 초격차 기술, 시장연계 및 보급, 총괄기획 등 4개 분과로 운영되며 두 달간 세부과제를 마련해 연말 '태양광산업 경쟁력 강화방안'을 발표할 계획이다.

9월 11일

태양광·풍력pv magazine

롱지·쑤저우대, 34.0% 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀 공개

중국 쑤저우대와 롱지(Longi) 연구진이 투명전도산화물(TCO)과 자기조립단분자막(SAM) 사이에 단사정계 산화지르코늄(ZrO2) 나노입자를 배치하는 계면 설계로 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 제작했다. 연구진은 ZrO2가 약 5.49eV의 넓은 밴드갭을 가져 가시광 흡수가 거의 없고, 다공성 구조가 페로브스카이트와 결함성 전도산화물의 직접 접촉을 줄여 누설 경로와 계면 재결합을 억제한다고 설명했다. 소자는 결정질 실리콘 하부셀과 역구조 p-i-n 페로브스카이트 상부셀로 구성됐으며, 표준 조도 조건에서 변환효율 34.0%, 개방전압 1.997V, 단락전류밀도 20.36mA/cm², 충진율 83.62%를 기록했다. 개방전압은 별도로 2.014V로 독립 인증됐고, 2000시간 후 초기 효율의 84%를 유지한 반면 대조군은 1000시간 후 70%로 저하됐다. 해당 연구는 학술지 Science Bulletin에 게재됐으며, 롱지는 7월 유럽집행위원회 JRC 산하 ESTI가 인증한 2단자 소자 35.5% 효율로 해당 분야 최고 기록을 보유하고 있다.

9월 10일

태양광·풍력에너지신문

에너지공단, 일본 스마트에너지위크에 재생에너지 한국관 운영

한국에너지공단이 9월 9일부터 11일까지 일본 치바에서 열리는 '스마트 에너지 위크 2026'에 국내 중소·중견기업 10곳과 공동 한국관을 운영한다고 8일 밝혔다. 행사에는 세계 550여개 기업이 참가하고 4만명 이상이 방문할 것으로 예상된다. 참가 기업들은 태양광 하이브리드 발전시스템, 건물일체형 태양광(BIPV) 모듈, 페로브스카이트 태양전지, 폐모듈 재자원화 설비, 태양광 구조물·추적장치, 소형 풍력발전기, 전류센서, 스마트에너지 솔루션, 이차전지 등을 전시한다. 공단은 참가 기업의 사업 분야와 희망 거래처를 사전 조사해 일본 바이어와 1:1 상담을 주선하고, 자문·컨설팅과 해외인증 취득 지원을 연계할 계획이다. 지난해 한국관에서는 10개 기업이 180건, 1억 1831만달러 규모의 상담을 진행했고 이 가운데 125건, 1억 726만달러 상당이 심화상담으로 이어졌다.

9월 8일

태양광·풍력이뉴스투데이

성균관대 박남규 교수팀, 도핑 없이 페로브스카이트 태양전지 효율 27.19% 달성

성균관대 화학공학부 박남규 종신석좌교수 연구팀이 장야란 박사, 이상욱 교수 연구팀과 공동으로 화학 도핑 없이 결정 연결구조를 조절해 전자와 정공의 이동을 선택적으로 제어하는 계면 설계 원리를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 분자 끝 원자만 다른 두 유기 양이온 분자인 황(S) 기반 'MTIm'과 질소(N) 기반 'MAIm'을 설계했으며, 황 분자는 이중 사슬 구조로 정공 이동을, 질소 분자는 단일 사슬 구조로 전자 이동을 유도했다. 이 기술을 태양전지 양쪽 계면에 적용한 결과 공인 광전변환효율 27.19%를 기록했고, 655㎠ 모듈에서는 22.26%의 효율을 보였다. 2000시간 연속 광조사 조건에서 초기 성능의 97.8%를 유지했다. 연구는 한국연구재단 리더연구자지원사업 지원으로 수행됐으며 결과는 'Nature Materials'에 게재됐다.

9월 3일

태양광·풍력헬로디디

UNIST, 영하 100도~영상 100도 견디는 페로브스카이트 태양전지 소재 개발

한국연구재단은 3일 UNIST 공동연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 효율과 내구성을 높일 수 있는 새 소재 'LY-m'을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 UNIST 에너지화학공학과 양창덕·신승재 교수와 신소재공학과 송명훈 교수로 구성됐다. 개발된 소재는 영하 100도에서 영상 100도까지의 온도 변화를 견디는 것으로 제시됐다. 페로브스카이트 태양전지는 얇고 가벼우면서 높은 효율을 낼 수 있는 특성으로 차세대 태양전지로 언급되고 있다. 연구팀은 극심한 온도 변화에 노출되는 우주·항공 환경에서의 활용 가능성을 기대 요인으로 제시했다.

9월 3일

태양광·풍력pv magazine

중국 연구진, 27.39% 효율 역구조 페로브스카이트 태양전지 제작

중국 허베이공업대학, 자싱난후대학, 톈진대학 연구진이 새로운 분자 설계 방식을 적용한 역구조(p-i-n) 페로브스카이트 태양전지를 제작했다. 연구진은 아다만테인 골격에 두 개의 카르복시메틸 배위기를 결합한 첨가제 ADA-DA를 사용해 미배위 납 이온(Pb²⁺)을 결합시키는 '입체 차단 이중 자리 킬레이션(SGDC)' 전략을 제시했다. 표준 조도 조건에서 소자는 27.39%의 광전변환효율을 기록했으며, 해당 전략을 적용하지 않은 기준 셀은 26.24%였고 결과는 비공개 제3자 인증기관이 검증했다고 밝혔다. 양면 미니모듈로 확대한 결과 유리/ITO 측 조사 시 163.93㎠ 13셀 모듈이 최고 22.21%, IZO 측 조사 시 151.32㎠ 12셀 모듈이 최고 22.33% 효율을 나타냈다. 151.32㎠ 모듈은 연속 백색 LED 조사 5,000시간 이상에서 출력이 1,028.5mW에서 1,024.1mW로 감소해 99.6%를 유지했으며, 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.

9월 3일

태양광·풍력이투뉴스

에너지연, 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 공인효율 26.7% 달성

한국에너지기술연구원 태양광연구단은 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지에서 26.7%의 공인 효율을 달성했다고 9월 1일 밝혔다. 이 효율은 독일 프라운호퍼 태양에너지시스템연구소(ISE)의 인증을 받았고, 미국 국립록키연구소(NLR, 구 NREL)의 '태양전지 유형별 최고 효율 기록표'에 등재됐다. 지난해 서울대·KIST 공동연구팀이 기록한 26.3%를 넘어선 수치다. 연구진은 페로브스카이트와 CIGS 접합 계면의 열화와 구성층의 빛 흡수로 인한 성능 저하를 줄이기 위해 계면층 소재·공정 기술을 개발하고 상부 투명전극과 전하수송층 구조를 최적화했으며, 연구실 기준 광전변환효율은 27%로 측정됐다. 연구진은 박막 형태로 가볍고 유연하게 제작할 수 있어 건물일체형태양광(BIPV), 자동차, 소형 위성 등에 활용될 수 있다고 밝혔다.

9월 1일

태양광·풍력에너지데일리

에너지연, 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 26.7% 효율 인증

한국에너지기술연구원 태양광연구단이 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지에서 26.7%의 공인 효율을 기록했다. 이 수치는 독일 프라운호퍼 ISE의 공식 인증을 받았고, 미국 국립록키연구소(NLR)가 발표하는 태양전지 유형별 최고 효율 기록표에 등재됐다. 지난해 서울대학교·한국과학기술연구원 공동연구팀이 같은 분야에서 기록한 26.3%를 상회하는 수치다. 연구진은 페로브스카이트 손상을 줄이는 계면층 소재와 공정 기술을 개발하고 상부 투명전극·전하수송층 구조를 최적화해 광전류 손실을 줄였으며, 연구실 기준으로는 27% 효율을 확인했다. 연구를 주도한 정인영 선임연구원은 계면 손실과 광학적 손실을 함께 줄여 효율과 안정성을 동시에 높인 점에 의미가 있다고 밝혔다.

9월 1일

태양광·풍력인더스트리뉴스

국내 연구진, 역구조 페로브스카이트 태양전지 계면 제어 기술 개발

한국에너지기술연구원 태양광연구실 홍성준 박사 연구진이 UNIST 박영석 교수, 군산대학교 이경구 교수 연구팀과 공동으로 역구조 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 높이는 계면 제어 기술을 개발했다. 서로 다른 특성을 가진 두 유기 분자가 결정립계와 표면의 결함을 각각 제어하는 '쌍분자 패시베이션' 방식을 적용했다. 이를 통해 전하 손실을 줄이고 24.6%의 광전변환효율을 구현했다. 역구조 페로브스카이트 태양전지는 차세대 탠덤 태양전지의 핵심 기술로 언급되고 있다.

8월 28일

태양광·풍력이투뉴스

에너지기술연구원, 쌍분자 패시베이션 페로브스카이트 태양전지 개발

한국에너지기술연구원은 태양광연구실 홍성준 박사 연구팀이 울산과학기술원, 군산대와 함께 역구조 페로브스카이트 태양전지용 '쌍분자 패시베이션' 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이 기술은 크기가 작은 PDAI 분자로 결정 경계의 미세 결함을 메운 뒤, 4TF 분자가 표면의 불안정한 납(Pb) 원자와 결합해 표면을 화학적으로 안정화하는 순차 적용 방식이다. 해당 태양전지는 24.6%의 광전변환효율(PCE)을 기록했으며, 이는 표면처리를 하지 않은 대조군 21.21%와 PDAI 단독 적용 23.17%보다 높은 수치다. 연구진은 두 분자를 순차적으로 함께 적용할 때 결함 제거와 표면 안정화 효과가 함께 나타나 성능과 안정성이 동시에 향상되는 점을 확인했다. 홍성준 박사는 건물 창문, 자동차 선루프, 휴대용 전자기기 등에 적용될 유연 태양전지 상용화에 활용될 원천기술이라고 밝혔다.

8월 28일

태양광·풍력pv magazine

무용매 공정 페로브스카이트-실리콘 탠덤 전지, 효율 27.3% 달성

독일 프라이부르크대와 프라운호퍼 ISE 연구진이 용매를 사용하지 않는 공정으로 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 제작했다. 페로브스카이트 층은 물리기상증착(PVD) 기반의 순차 증발로 형성했고, 정공수송층도 증발법으로 증착해 하부 계면의 용액 공정을 배제했다. 소자는 실리콘 이종접합(SHJ) 하부셀 위에 페로브스카이트 상부셀을 올린 모놀리식 2단자 구조로, EDAI 패시베이션층, C60 15nm 전자수송층, ALD SnOx 20nm, 스퍼터링 ITO 25nm, Ag 200nm 전극, MgF₂ 100nm로 구성됐다. 1cm² 소자는 표준 조건에서 광전변환효율 27.1%, 개방전압 1,903mV, 단락전류밀도 19.3mA/cm², 충전율 73.8%를 기록했고 질소 분위기 암소 보관 6,800시간 후 초기 효율의 97.06%를 유지했다. 인시추 XRD 분석 결과 텍스처링된 실리콘 기판이 평탄 기판보다 납-할라이드 전구체의 페로브스카이트 상 전환에 더 효과적이었으며, 열처리 중 할라이드 재분포가 관찰됐다. 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.

8월 28일

태양광·풍력에너지데일리

에너지연 등, 역구조 페로브스카이트 태양전지 '쌍분자 패시베이션' 기술 개발

한국에너지기술연구원 태양광연구실 홍성준 박사 연구진이 울산과학기술원, 군산대학교와 공동으로 역구조 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발했다고 밝혔다. 개발된 기술은 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 높이는 '쌍분자 패시베이션' 기법이다. 기존에는 결함을 메우기 위해 한 가지 분자만 사용했으나, 연구진은 서로 다른 결합 특성을 가진 두 가지 유기 분자를 조합하는 방식을 도입했다. 연구진은 이 기술이 고효율 유연 태양전지의 상용화를 앞당길 원천 기술이라고 설명했다. (본문이 중간에 끊겨 구체적인 효율·안정성 수치는 확인되지 않는다.)

8월 27일

태양광·풍력투데이에너지

에너지연, 쌍분자 패시베이션으로 역구조 페로브스카이트 효율 24.6% 달성

한국에너지기술연구원 태양광연구실 홍성준 박사 연구진이 울산과학기술원 박영석 교수, 군산대학교 이경구 교수 연구팀과 공동으로 역구조 페로브스카이트 태양전지의 '쌍분자 패시베이션' 결함 제어 기술을 개발했다. 분자 크기가 작은 프로판-1,3-디암모늄 디아이오다이드(PDAI)를 먼저 주입해 박막 내부 결정립계의 빈틈을 메운 뒤, 불소 기반 4TF 분자를 연속 코팅해 표면에 잔존하는 납 원자 등 화학적 결함을 안정화하는 방식이다. 해당 기술을 적용한 소자는 광전변환효율 24.6%(최고 24.61%)를 기록했으며, 무처리 대조군은 21.21%, 단일 분자 처리군은 23.17%였다. 홍성준 박사는 건물 일체형 창문, 자동차 선루프, 휴대용 기기용 유연 태양전지와 대면적 슬롯다이 코팅 기반 모듈화 공정, 실리콘·페로브스카이트 탠덤 전지 상용화와의 접목 계획을 언급했다. 연구 성과는 학술지 'ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 게재됐다.

8월 27일

태양광·풍력arXiv 태양광

핫스팟 브리딩 포논이 유도하는 평탄밴드 고체의 거대 밴드갭 진동

제일원리 분자동역학(ab initio molecular dynamics)과 전자-포논(electron-phonon) 계산을 이용해 페로브스카이트 유사 평탄밴드(flat-band) 고체에서 나타나는 밴드갭 진동을 분석한 계산 연구다. 상온 조건의 계산에서 약 7.8 THz의 밴드갭 진동이 나타났고, 최대 첨두간(peak-to-peak) 변화폭은 0.95 eV에 근접한다고 보고한다. 저자들은 그 원인을 이중 선택 메커니즘으로 설명하는데, A1g 유사 브리딩(breathing) 포논 가지가 평탄한 전도띠 가장자리와 유독 강하게 결합하고, 실공간 위상 선택성이 감마점 성분과 유한 q 성분을 구분한다는 것이다. 유한 q 모드는 셀 간 위상차 때문에 진폭이 작고 재귀 주기가 짧아, 단위셀이 동기화된 감마점 A1g 성분이 기본 주기의 밴드갭 진동을 지배한다고 설명한다. 다만 이 결과는 실험 측정이 아닌 계산에 기반하며, 초록에는 실측 검증이나 소자 수준 결과가 제시되지 않았다.

8월 18일

효율·산업 탈탄소arXiv 태양광

UV-C 광검출기 로드맵: 소재, 응용, 산업 전망

UV-C(자외선 C 대역) 광검출기 분야의 현황을 정리한 로드맵 논문이다. 산화갈륨(Ga2O3), 알루미늄갈륨질화물(AlGaN), 질화붕소(BN), 다이아몬드, 산화마그네슘아연(MgZnO), 2차원 소재, 금속 할라이드 페로브스카이트(metal halide perovskite), 미세전자기계시스템(MEMS) 등 기존 및 신흥 소재 플랫폼을 폭넓게 다룬다. 응용 측면에서는 계측, 천문, 통신, 환경 모니터링, 화재 감지, 미사일 경보, 가스 센싱, 의료 진단을 다루며 기회 요인과 병목, 향후 방향을 제시한다. 초록에는 구체적인 소자 성능 수치나 측정 조건이 제시되지 않아, 개별 소재의 성능 우열을 판단할 근거는 확인되지 않는다. 다수 저자가 참여한 리뷰·전망 성격의 글이며 프리프린트일 수 있다.

8월 7일

태양광·풍력arXiv 태양광

동작 중인 반도체 소자 내부 전하 운반자 거동의 직접 시공간 영상화

연구진은 포켈스 효과(Pockels effect)를 이용해 소자 내부의 국소 전기장을 측정함으로써 전하 운반자(charge carrier) 거동을 직접 관찰하는 비침습적 기법 CDPI(Carrier Dynamics by Pockels Imaging)를 제안했다. 이 방법은 광생성된 전자 구름을 실공간에서 시각화하면서 전도 전류와 변위 전류의 변화를 동시에 상관시켜, 드리프트·확산·운반자 간 상호작용·트래핑과 디트래핑 같은 기본 메커니즘을 함께 볼 수 있다고 저자들은 설명한다. 시연은 CdTe 방사선 검출기에서 이루어졌으며, 마이크로미터 수준의 공간 분해능과 나노초 수준의 시간 분해능을 보고했다. 다만 이 기법은 전기광학 응답이 충분히 큰 재료에만 적용 가능하다는 제약이 초록에 명시돼 있고, 유기·페로브스카이트·2차원 광전소재로의 확장은 아직 가능성 수준의 제안으로 보인다. 동료평가 이전 단계의 프리프린트일 수 있어 해석에 유의가 필요하다.

7월 21일