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[IT뉴스]피로회복제 성분 타우린, 차세대 태양전지 수명 5배 늘렸다

온카뱅크관리자

2026-11-12 15:57:25

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 최종민(왼쪽) DGIST 교수와 최성민 석박사통합과정생이 연구 결과를 확인하고 있다. 사진 DGIST
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 피로회복제 성분으로 잘 알려진 타우린을 활용해 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 수명을 5배 이상 늘리는 기술이 개발됐다. 
 빛과 열에 노출되면 성능이 급격히 떨어지는 페로브스카이트 태양전지의 고질적인 내구성 문제를 해결할 실마리가 될 것으로 기대된다. 
 대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학과 최종민 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 문병준 박사 연구팀과 공동으로 타우린을 이용해 페로브스카이트 태양전지의 수명과 발전효율을 높이는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 
 페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 전지로 주목받는다. 
 높은 발전효율을 구현할 수 있지만 빛이나 열에 장시간 노출되면 내부 구조가 분해돼 성능이 떨어지는 문제가 있다. 짧은 수명은 상용화의 주요 걸림돌로 꼽혀왔다. 
 연구팀은 태양전지가 작동할 때 금속산화물 층에서 발생하는 활성산소의 일종인 ‘초과산화물’이 페로브스카이트 구조를 파괴한다는 사실을 규명했다. 
 이를 막기 위해 금속산화물인 주석산화물과 페로브스카이트가 맞닿는 경계면에 타우린으로 얇은 항산화층을 형성했다. 
 타우린은 초과산화물을 제거해 내부 구조의 손상을 억제했다. 두 소재를 연결하는 화학적 다리 역할도 했다. 경계면의 미세 결함을 줄이고 전자의 이동을 원활하게 해 발전효율까지 높였다. 
 실험에서 타우린을 적용한 태양전지는 500시간 이상 연속으로 빛에 노출된 뒤에도 초기 효율의 95% 이상을 유지했다. 
 특히 발전효율이 초기의 80% 수준으로 떨어지는 데 걸리는 시간인 T80은 기존 23.6시간에서 130시간으로 늘었다. 구동 수명이 약 5.5배 길어진 셈이다. 
 이번 기술은 태양전지 외부를 밀봉한 뒤에도 내부에서 발생하는 활성산소를 직접 억제할 수 있다는 점에서 의미가 있다. 
 외부 수분과 산소의 유입을 막는 기존 보호 기술과 달리 내부에서 성능 저하를 일으키는 원인에 대응하기 때문이다. 
 다만 상용화까지는 추가 연구가 필요하다. 연구팀은 향후 탠덤 태양전지에 기술을 적용해 효율을 높이고 1만 시간 이상의 구동 안정성을 확보한다는 목표다. 
 셀 단위로 구현한 기술을 대면적 태양전지 제조공정으로 확대하는 것도 과제다. 
 최 교수는 “태양전지 구동 중 금속산화물에서 발생하는 초과산화물이 페로브스카이트를 분해한다는 사실을 밝히고, 계면을 항산화 물질로 설계해 이를 해결했다는 데 의미가 있다”며 “페로브스카이트 태양전지의 구동 안정성을 높여 상용화를 앞당기는 기반 기술이 될 것”이라고 말했다. 
 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 표지논문으로 게재됐다. 
 고성표 기자 muzes@joongang.co.kr
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