국내 연구진이 불안정성이 높은 ‘큰 밴드갭 유무기 하이브리드 페로브스카이트’ 물질의 안정성 확보에 성공했다. 이를 실리콘 태양전지에 적층해 고효율 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 구현했다.
탠덤 태양전지는 광변환 효율이 30% 이하인 단일 태양전지의 한계를 넘기 위해 2개 이상의 태양전지를 적층한 전지다. 연구팀은 이번 성과로 30% 이상 초고효율 태양전지 개발의 길을 열었다.
연구팀은 26.7%의 높은 광변환 효율을 지닌 페로브스카이트-실리콘 탠덤태양전지를 개발했다.
연구팀은 새로운 음이온을 포함한 첨가제를 도입해 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화 층의 전기적·구조적 특성을 조절할 수 있다는 것을 밝혔다. 이를 통해 최고 수준의 큰 밴드 갭 태양전지 소자를 제작했다.
이번 성과는 반도체 소재의 2차원 안정화 기법에 대한 방향을 제시할 수 있을 것이란 평가를 받는다. 유무기 하이브리드 페로브스카이트 물질을 이용한 태양전지, 발광 다이오드, 광 검출기와 같은 광전자 소자 분야에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
신병하 KAIST 교수는 "실리콘 태양전지와의 이종 접합 구조를 통한 고효율 달성은 페로브스카이트 태양전지 기술의 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것이다"며 "연구결과는 향후 30% 이상 초고율 탠덤 태양전지 구현의 초석이 될 것이다"라고 말했다.