나노로드의 계면공학적 기법 통해 기술적 문제 해결하다

	이번 연구에서 개발한 반투명 나노로드 기반의 페로브스카이트 태양광 모듈(사진 왼쪽)과 면적 모듈 상에서의 페로브스카이트층 및 나노로드의 레이저 제거술(사진 오른쪽)

지난 2009년 처음 소개되고 현재까지 21%의 기록적인 전력 전환효율을 달성한 페로브스카이트 태양전지의 개발은 용액으로부터 용이하게 가공할 수 있기 때문에 비용, 효과성과 높은 효율성을 가지는 태양광발전을 향한 유망한 기술로 여겨지고 있다. 그러나 안정성에 대한 문제는 아직 해결되지 않고 있었다.

세계 최초 나노로드 기반의 페로브스카이트 태양전지 개발
재생에너지 분야를 중점적으로 연구하고 있는 말레이시아 파항대학의 연구팀은 이탈리아 로마대학의 과학자들과 함께 세계 최초로 나노로드 기반의 페로브스카이트 태양전지를 개발하는데 성공했다. 이번 연구결과는 지난 7월 24일자 온라인으로 ACS 나노지에 게재됐다.
높은 효율성뿐만 아니라 개발된 페로브스카이트 태양광 모듈의 수명이 상당히 개선됐다. 사실 광전극의 나노구조화는 스캐폴드 층이 없는 것들과 비교해 안정성을 상당히 개선시켜 주고 있다.

연구된 세 가지 종류의 전자 수송층 중에 나노로드 기반의 기기는 내구성 조사기간인 2,500시간이 넘은 후에도 원래의 효율을 그대로 유지하고 있었다. 이 방법은 초기 안정성과 실내에서의 내구성 변화를 측정하는데 사용되는 프로토콜이다. 이 기기들을 화학적으로 분석한 결과, 나노로드의 특이한 형태가 그 자체로서의 안정성과 매크로포러스의 특성으로 인해 안정적인 페로브스카이트 상을 형성한다는 사실을 발견했다.

연구팀 리더인 파항대학의 물리학과 교수이자 지난 2008년부터 에너지분야에서의 나노물질에 대해 연구해 온 라잔 조세 교수는 이번 연구가 나노기술 분야에서 중요한 이정표가 될 것이라고 평가하고 있다. 라잔 조세 교수는 “나노로드가 알려진 지가 15년이 넘었지만 나노로드에 대한 연구는 단지 실험실적으로 제한돼 있었으며, 대면적 실생활 기기에 접목하는 것은 아직 해결하지 못했었다”고 말했다.

그러나 로마대학의 CHOSE(Centre of Hybrid and Organic Solar Energy)와의 공동연구를 통해, 정교한 레이저 처리와 전도성 기질 상에서의 나노로드의 계면공학적 기법을 통해 기술적 문제를 해결할 수 있었다.
이번 연구의 공동 교신저자이자 유기 전자기기에 대해 강의하는 토머스 브라운 박사는 “나노로드 광전극을 기반으로 하는 일련의 연결된 전지를 가진 첫 하이브리드 태양광 모듈”이라고 전했다.

SOLAR TODAY 김 세 진 기자(st@infothe.com)

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