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韓연구진, 페로브스카이트 태양전지 효율 세계 최고 경신
  번호: 197868 글쓴이: 나병훈 메시지
조회:59 날짜:2021-04-06 09:23:30  
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        태양광을 전기로 바꾸는 효율 25.6%
디스플레이 등 차세대 광전소자 개발 도움 기대
연구결과, 국제 과학 학술지 네이처에 게재
[서울=뉴시스] 개발된 페로브스카이트 물질의 구조 및 특성. (참고 자료=UNIST 제공)[서울=뉴시스] 오동현 기자 = UNIST와 한국에너지기술연구원 연구진이 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지 세계 최고 효율을 경신했다.

페로브스카이트 태양전지는 태양광 발전 단가를 획기적으로 낮출 것으로 기대되는 차세대 전지다. 연구 결과는 최고 권위 국제 과학 학술지인 Nature지 5일 자에 게재됐다.

UNIST 김진영 교수팀과 한국에너지기술연구원 김동석 박사 연구팀은 스위스 로잔공대(EPFL) 연구진과 함께 태양광을 전기로 바꾸는 효율이 25.6%에 이르는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.

논문으로 정식 보고된 페로브스카이트 태양전지 효율 중 최고다. 연구진은 전지 핵심 소재인 페로브스카이트 소재의 구성 원소 조합을 새로운 접근 방식으로 바꿔 효율을 끌어올렸다.

이번 연구는 페로브스카이트 소재 기반 차세대 디스플레이와 같은 광전소자(빛에너지를 전기로 바꾸거나 전기를 빛으로 바꿀 수 있는 기기) 개발에도 도움이 될 전망이다.

페로브스카이트는 하나의 음이온과 두 개의 양이온이 결합해 규칙적인 입체구조(결정)를 갖는 물질이다. 합성이 쉽고 저렴하다. 페로브스카이트 태양전지가 태양광 발전 원가를 낮출 것으로 기대되는 이유다.

하지만 아직 이 물질을 쓴 태양전지 효율은 상용(실리콘) 태양전지에 못 미치고 내구성도 떨어진다. 이를 개선하기 위해 양이온의 조합 등을 바꿔 효율과 물질의 안정성을 개선하려는 연구가 활발했다.

공동 연구팀은 페로브스카이트를 이루는 음이온 일부(용액함량 2%)를 포메이트(HCOO-)란 물질로 교체하는 방식으로 전지 효율과 내구성을 향상시켰다. 포메이트는 페로브스카이트 소재 내부의 규칙적인 입체구조가 단단히 성장하는 것을 돕는다. 포메이트가 금속 양이온과 상호작용해 결합력을 강화하기 때문이다. 입체구조가 규칙적으로 잘 자란 소재(결정성이 우수한 소재)를 쓰면 전지 효율이 높다. 실제로 포메이트를 첨가하지 않은 페로브스카이트 전지 대비 효율이 10% 이상 향상됐다.

UNIST 김진영(에너지화학공학과) 교수는 “아이오딘(I-)이나 브롬(Br-) 이온만을 음이온 자리에 쓸 수 있다는 고정관념을 깼다”며 “포메이트의 크기가 기존 음이온과 비슷하다는 데서 착안했다”고 설명했다.

한국에너지기술연구원 김동석(울산차세대전지연구개발센터장) 박사팀은 전지 제작을 담당했다. 김동석 박사팀은 2013년부터 김진영 교수팀과 공동연구를 진행해 오고 있다.

김동석 박사는 “개발된 물질로 효율을 극대화할 수 있는 구조의 태양전지 셀(cell)을 설계하고 제작해 25.2%의 높은 공인 기록(미국 Newport사 공식인증)도 확보했다”며 “동일한 품질의 전지를 만드는 것이 가능해 상용화에 유리할 것”이라고 기대했다.

한편, 페로브스카이트는 합성이 쉽고 가격이 저렴해 디스플레이(발광소자), 센서 등의 분야에서도 연구되는 물질이다. 제1저자인 정재기 UNIST 박사(현 로잔공대)는 “포메이트가 페로브스카이트 결정 내 음이온 자리에서 주위 원소들과 상호작용 할 수 있다는 것을 세계 최초로 밝혀냈다는 점에서 학문적 의미도 크다”며 “이번 연구로 페로브스카이트 물질 연구의 방향성을 새롭게 제시했다”고 설명했다.

☞공감언론 뉴시스 odong85@newsis.com

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[서울=뉴시스]  녹유(錄喩)의 '오늘의 운세' 2021년 4월 6일 화요일(음력 2월 25일 갑신)

녹유 02-747-3415. 010-9133-4346

▶ 쥐띠

48년생 편견을 지워내야 보석이 보여 진다.60년생 고생의 결과물 자랑이 되어준다.72년생 막연했던 믿음 약속처럼 되어준다.84년생 교과서 배움 정석으로 가야 한다.96년생 도움 달라 요청에 소매를 걷어내자.

▶ 소띠

49년생 이웃들과 좋은 관계를 가져보자.61년생 새로운 발상으로 부진을 벗어나자.73년생 기댈 곳이 없다. 이방인이 되어보자.85년생 야무지다 소리 칭찬으로 들어보자.97년생 가볍게 잡은 책이 지식을 넓혀준다.

▶ 범띠

50년생 새록새록 기억 동심으로 돌아가자.62년생 세상의 전부 같은 호사를 누려보자.74년생 넉넉한 인심은 배가 되어 돌아온다.86년생 인기 절정 환영박수를 받아보자.98년생 공들인 준비에 시작을 볼 수 있다.

▶ 토끼띠  

51년생 경쾌한 소풍 길 풍경은 덤으로 온다.63년생 초조했던 긴장 여유가 다시 온다.75년생 아름다운 만남 시선이 꽂혀진다.87년생 듣고 싶던 대답 희망이 보여 진다.99년생 알뜰한 살림솜씨 밑천이 되어준다.

▶ 용띠

52년생 추워있던 분위기 온기가 다시 온다.64년생 즐겨먹던 음식 향수에 젖어보자.76년생 일시적인 고비 긍정심이 필요하다.88년생 반가운 얼굴들을 마중 나가 보자.00년생 절대 겸손 하늘 높은 줄 알아야 한다.

▶ 뱀띠

41년생 반쪽짜리 성공 기대치를 낮춰보자.53년생 말이 앞선 인정 책임으로 변해진다.65년생 감동과 설렘 주는 소식을 들어보자.77년생 든든한 일꾼 능력을 인정받아보자.89년생 기도의 제목 그대로가 되어준다.01년생 슬픔을 이겨야 단단함이 더해진다.

▶ 말띠

42년생 졸여있던 마음 안정을 줄 수 있다.54년생 서두르면 손해 차분함을 지켜내자.66년생 작은 선물에도 감사함을 전해주자.78년생 조직의 기둥 진두지휘 나서보자.90년생 큰 산을 넘은 듯 안도감을 볼 수 있다.02년생 때가 아니다. 부족함을 택해보자.

▶ 양띠

43년생 자신했던 승부에 복병이 만나진다.55년생 안 된다 거절에 웃으면서 돌아서자.67년생 바쁜 걸음으로 빈자리를 대신하자.79년생 꽃 상자 선물에 기쁨이 더해진다.91년생 감정조절의 실패 후회로 얼굴진다.

▶ 원숭이띠

44년생 지나친 농담 시빗거리가 될 수 있다.56년생 고단한 일정에 귀가를 서두르자.68년생 보무도 당당 명예회복 할 수 있다.80년생 떠나는 이별인사 입술을 물어보자.92년생 황송할 따름이다. 충고를 들어보자.

▶ 닭띠

45년생 아쉬움이 남아도 마무리를 해내자.57년생 기쁨의 눈물이 하염없이 뿌려진다.69년생 사랑으로 채워진 대접을 받아보자.81년생 작다하는 불만 미움을 받아낸다.93년생 합격점 성적표에 만세가 불려진다.

▶ 개띠

46년생 일 순간 방심 신세한탄 할 수 있다.58년생 천군만마 대동하고 앞장서야 한다.70년생 알고하는 실수 위로조차 못 받는다.82년생 든든한 자산이다. 인정 받아내자.94년생 자청하는 수고 귀감이 되어보자.

▶ 돼지띠

47년생 내심 기대했던 제안을 들어보자.59년생 까만 밤 새워지는 축하를 받아낸다.71년생 깊고도 진한 우정 급한 불을 꺼준다.83년생 복잡한 심경 답답함이 길어진다.95년생 구관이 명관이다. 지혜를 빌려내자.

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나병훈


  

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