[로이슈 전여송 기자] 고려대학교 연구팀이 물리적 접촉만으로 페로브스카이트 태양전지의 내부 구조 변화를 유도해 성능을 개선했다고 6일 밝혔다.

고려대학교 건축사회환경공학부 노준홍 교수 연구팀은 페로브스카이트 물질 간 접촉 과정에서 새로운 양이온 상호작용이 발생하고, 이로 인해 내부 구조가 재편되는 현상을 확인했다.

연구팀은 페로브스카이트 2차원 박막과 3차원 박막을 각각 제작한 뒤, 별도의 화학 처리 없이 두 층을 맞닿게 하는 방식으로 실험을 진행했다. 그 결과 두 물질이 접촉할 때 새로운 양이온 상호작용이 나타났으며, 분리하면 원래 상태로 돌아가는 가역적 특성이 확인됐다.

또한 이러한 상호작용은 표면에서 시작돼 물질 내부 구조까지 영향을 미치는 것으로 분석됐다. 상호작용 강도가 증가할수록 분자 이동이 제한되고 구조 안정성이 유지되는 경향이 나타났다. 추가 열처리를 병행할 경우 3차원 페로브스카이트의 이온 분포가 균일해지고 결정 배열이 정돈되는 변화도 확인됐다.

연구팀은 해당 과정을 적용한 태양전지에서 광전변환효율 26.25%를 기록했으며, 2,000시간 구동 이후에도 초기 효율의 95.2%를 유지했다고 밝혔다. 가속 열화 시험을 기반으로 한 예상 작동 수명은 약 2만4,800시간으로 분석됐다.

연구팀은 이번 결과가 페로브스카이트 구조 제어 방식과 관련된 기초 연구 성과로, 다양한 결정성 소재의 계면 설계 연구에도 활용 가능성이 있다고 설명했다.

노준홍 교수는 “물질 간 단순 접촉만으로 계면 상호작용이 유도되고 구조 변화로 이어질 수 있음을 확인했다”며 “이를 통해 태양전지의 효율과 안정성을 개선할 수 있는 방법을 제시했다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 Nature Energy에 3월 25일 게재됐다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr