페로브스카이트 태양전지 Perovskit Solar cell

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페로브스카이트 태양전지 Perovskit Solar cell

페로브스카이트(perovskite)란?

사면체, 팔면체 또는 입방체의 결정구조를 가지는 물질로 

구성 원자에 따라 부도체·반도체·도체의 성질 및 초전도 현상까지 보이는 금속 산화물 

- 러시아의 광물학자 Perovski 이름에서 유래되었으며, 1839년 러시아 우랄산맥에서 처음 발견되었음

- 열 안정성이 양호하고 광전기 전환 성능을 가지고 있어 생산이 용이하고, 일부 시제품은 반투명으로 구현되기도 함

유‧무기 하이브리드 태양전지의 새로운 광(光)흡수 물질로 각광받고 있는 페로브스카이트는 특유의 결정구조와 그에 따른 우수한 광흡수 특성 때문에 높은 광전변환효율(PCE, power conversion efficiency)을 보이고 있다. 광전변환효율이란, 빛을 받았을 때 전기를 얼마나 생성할 수 있는지를 나타내는 효율을 뜻한다. 

또한 태양전지로 응용시 이론적으로 효율이 최대 28%까지 가능하며, 연구개발을 시작한지 불과 5년 만에 3.8%에서 약 20%로 5배 가까이 효율이 상승하여 태양전지 소재로 촉망받고 있다. 또한 고분자에 비해 상대적으로 저렴하기 때문에 차세대 에너지소재로서 각광받고 있다. 

하지만 페로브스카이트는 특유의 결정성을 갖추기 위한 조건이 까다롭기 때문에, 매번 제작할 때마다 효율의 변동이 큰 단점을 지니고 있다. 그러나 페로브스카이트의 결정성을 조절하고 균일한 박막을 얻어낼 수 있다면 이러한 재현성 문제를 해결할 수 있다. 결정성은 물질을 이루고 있는 구성요소가 얼마나 규칙적으로 배열되어 있는지를 말한다. 

ㅇ 미국 노스웨스턴大에서는 유독성인 납(Pb)을 사용하는 한계를 극복하기 위해 주석(Sn)을 사용한 태양 전지 개발을 연구 중

- 또한 습기에 의해 쉽게 부식되는 특성을 가져 내식처리가 필요한데 이에 소요되는 비용을 절감하기 위한 연구를 추진 중임 

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2016. 01. 16 작성