서울대·서울시립대 공동연구팀, 기존 태양전지 한계 극복할 가능성 제시

일반적 세기의 태양빛인 경우와 집광형인 경우에 일어나는 태양전지 박막 계면 상의 전자 전달에 대한 밴드 채우기 효과 메커니즘. 논문 발췌 이미지.

서울대학교 화학생물공학부 오준학 교수 연구팀과 서울시립대학교 융합응용화학과 이종우 교수 연구팀이 기존 태양전지 한계를 극복할 새로운 가능성을 제시했다.

14일 공동연구팀에 따르면 주석이 혼합된 다결정 페로브스카이트 필름에서 집광형 태양전지에 실용적인 수준으로 사용할 수 있는 상대적으로 약하게 집중된 빛 세기에서 매우 강한 밴드 채우기 효과가 발생함을 관측했다. 강한 밴드 채우기 효과는 더 높은 에너지를 가진 전자를 활용해 태양전지 효율을 증대시킬 가능성이 있다.

공동연구팀은 이런 태양전지 박막에 에너지 장벽층을 삽입해 일반적인 태양전지 시스템에서 효율을 낮출 것으로 간주하는 에너지 장벽이 광활성층의 고유한 광물리적 특성과 결합할 때 집광형 태양전지 시스템의 성능을 향상해 전력 변환 효율을 더 높일 수 있다는 것을 처음으로 규명했다. 이번 연구 결과로 기존 태양전지의 한계를 초과하는 페로브스카이트 기반 태양전지 개발에 한 걸음 더 나갈 수 있는 새로운 개념의 시스템을 제시했다는 평가다.

해당 연구 결과는 지난달 25일 국제 저명 학술지인 ACS Energy Letters(Impact factor: 23.991)에 ‘Harnessing Strong Band-Filling in Mixed Pb-Sn Perovskites Boosts the Performance of Concentrator-Type Photovoltaics’라는 제목으로 온라인 게재됐다.

이 연구는 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업, 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업, 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

서울비즈