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[IT뉴스]“첨가제 바꿨을뿐인데” 수명 3배↑…고효율 ‘페로브스카이트’ 태양전지 나온다

온카뱅크관리자

2025-09-22 10:07:35

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST·고려대, 내구성 저하 원인 물질 대체 태양전지 첨가제 개발 <br>- 3000시간 동안 초기 효율의 80% 유지·극한 온도 스트레스도 견뎌</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="WtsZkP6F10">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c9e80372ed90ddfaf70e3683d665f7b370b84bd1c487f616b60653bd4eddf924" dmcf-pid="YFO5EQP3Y3" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="양상진(왼쪽부터) UNIST 연구원, 양창덕 UNIST 교수, 민한울 고려대학교 교수, 김기훈 고려대학교 연구원.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/22/ned/20250922100447953sihq.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="xieD6FtsXU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/22/ned/20250922100447953sihq.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            양상진(왼쪽부터) UNIST 연구원, 양창덕 UNIST 교수, 민한울 고려대학교 교수, 김기훈 고려대학교 연구원.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="b5aa4110a46b97b58a81e791bc23e4134e4cb7f3b589474740313bc021dfa422" dmcf-pid="G3I1DxQ0ZF" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 수명을 3배 이상 늘린 고효율 페로브스카이트 태양전지가 개발됐다. 전지의 효율을 높이지만, 수명은 단축하는 첨가제를 대체할 수 있는 물질을 개발한 덕분이다.</p>
          <p contents-hash="8cb736a98b1fed1a813c5646f6ab3b364d01bd525f45d166d07e2a1450013e7e" dmcf-pid="H0CtwMxp1t" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 양창덕·신승재 교수팀과 고려대학교 민한울 교수팀은 액상 tBP 첨가제를 대체하는 고체 첨가제 4CP를 개발하고, 이를 페로브스카이트 태양전지에 적용해 26.2%의 높은 광전변환 효율과 3000시간의 장기 안정성을 확보했다고 22일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="59155a43653f00edf379fd34e722ae7a9b45518f7f70b23acda47ddd49064b61" dmcf-pid="XphFrRMUH1" dmcf-ptype="general">tBP(4-tert-butylpyridine)는 태양전지 안에 리튬 이온을 고르게 분산시키기 위해 넣는 첨가제로, 전지가 태양광을 전기로 바꾸는 효율을 높인다. 하지만 액체 형태라 고온에서 쉽게 휘발되고, 그 과정에서 리튬이온을 제대로 잡아두지 못해 전지 안에 부산물이나 미세한 구멍(핀홀)이 생기게 된다. 이는 전지 수명을 줄이는 주요 원인이다.</p>
          <p contents-hash="0ab711827a89623439db40c44b7dd8182077d9d8f1d7f6d3d8be5dc227fb87c8" dmcf-pid="ZUl3meRuY5" dmcf-ptype="general">연구진이 개발한 4CP는 고체 형태로, 액체 첨가제와 달리 휘발성이 없어 이러한 문제를 근본적으로 막을 수 있다. 고온에서 안정성이 뛰어날 뿐만 아니라 구성층 간 계면을 균질하게 만들어 전하가 잘 이동하도록 돕는다. 전하 이동이 원활해지면서 광전변환효율도 함께 높아진다.</p>
          <p contents-hash="c285b963fe5e9d603c25b56ce27d7e3365d704da916bcc8e017c26203b900377" dmcf-pid="5uS0sde7GZ" dmcf-ptype="general">실험에서 4CP를 적용한 페로브스카이트 태양전지는 26.2%의 광전변환효율(공인 25.8%)을 기록했으며, 특히 장기 구동 측면에서 우수한 성능을 보였다. 기존 tBP 기반 전지의 광전변환효율은 1000시간 내에 초기의 60% 수준으로 떨어졌지만, 4CP 기반 전지는 3000시간 이상 초기 효율의 80%를 유지한 것이다. 수명이 3배 이상 늘어난 셈이다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7ccf3d466ebc9aa9fda711d459bfa4e4a0372ab08fa9b317e17241c3bc3dc2ef" dmcf-pid="1rRE8t1m5X" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="개발된 고체형 첨가제의 화학 구조와 성능.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/22/ned/20250922100448201lgsk.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="yS4gbYWAYp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/22/ned/20250922100448201lgsk.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            개발된 고체형 첨가제의 화학 구조와 성능.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="cfcf4a9a978a7a7b9e8f33ad492f2e18bb70d6af5dcad071cbb2aaccddd9817f" dmcf-pid="tmeD6FtsYH" dmcf-ptype="general">고온·극한 환경에서도 효과가 뚜렷했다. 4CP를 첨가한 전지는 85℃ 400시간 이상 초기 효율의 80%를 유지했다. 반면 같은 조건에서 tBP를 사용한 전지는 120시간 만에 출력이 절반 이하로 줄었다. 또 -80℃와 80℃를 오가는 온도 스트레스 테스트를 200회 반복한 뒤에도 초기 효율의 90% 이상을 유지했다</p>
          <p contents-hash="aad9c20f8e9b85b664885b809472fc15ab7268e9742d07f8d55294ff8d8a7c9a" dmcf-pid="FsdwP3FOXG" dmcf-ptype="general">공동 연구팀은 “공정은 그대로 두고 첨가제만 바꿔도 차세대 페로브스카이트 태양전지의 최대 약점인 수명 문제를 효과적으로 해결할 수 있음을 입증한 연구”라며 “극심한 온도 변화에도 성능이 유지된 만큼 우주 등 극한 환경에서도 페로브스카이트 태양전지를 활용할 수 있는 토대를 마련했다”라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="35c4f823b77170f602568ccddfd4f34a530786376f24bbb5fd8217d0f846ff4c" dmcf-pid="3OJrQ03I5Y" dmcf-ptype="general">이어 “기존 제조 공정과도 호환되기 때문에 양산 전환 장벽이 낮은 것도 기술의 장점”이라 “상용화를 위해 대면적 모듈을 만들어 성능을 검증해 나갈 계획”이라고 덧붙였다.</p>
          <p contents-hash="442e618b69309c92c481bcfb8207a19eba424f4196aa7a9b1a0f22bed668681b" dmcf-pid="0Iimxp0CXW" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 9월 10일 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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