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5월 과학기술인상에 KAIST 신병하 교수 선정

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고효율·고안정성 페로브스카이트 태양전지 개발

이데일리

신병하 KAIST 신소재공학과 교수. 과기정통부 제공

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[이데일리 노재웅 기자] 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 ‘이달의 과학기술인상’ 5월 수상자로 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 신병하 교수를 선정했다고 5일 밝혔다.

과기정통부와 연구재단은 “신병하 교수가 실리콘과의 이종 접합에 최적화된 고효율·고안정성의 큰 밴드갭(Band gap) 페로브스카이트 태양전지를 개발하고, 이를 바탕으로 초고효율 태양전지 구현 방향을 제시해 차세대 태양전지 개발에 기여한 공로를 높게 평가했다”고 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 기존 태양전지보다 저렴하고 광전효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있지만, 빛과 수분 등 외부 환경에 민감해 고안정성 소자 합성에는 한계가 있었다.

신 교수는 새로운 음이온 첨가제를 도입해 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화층(passivation layer)의 전기적·구조적 특성을 조절할 수 있음을 이론적으로 규명하고, 고해상도 투과전자현미경 분석으로 확인했다.

이를 통해 세계 최고 수준의 광 변환 효율을 갖는 페로브스카이트 태양전지를 제작, 실리콘 태양전지와 결합한 탠덤 소자를 개발해 26.7%의 높은 광 변환 효율을 달성했다.

특히 첨가제의 음이온을 조절해 기존 큰 밴드갭의 취약점이던 광안정성을 1000시간 연속 작동 후에도 초기대비 80% 이상 유지하도록 높였으며, 이 연구 결과를 지난해 3월 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 발표했다.

신병하 교수는 “이번 연구는 첨가제를 통한 태양전지 소재의 안정화에 대한 방향을 제시했다는 데 의의가 있다”며 “향후 페로브스카이트 물질을 이용한 태양전지, 발광 다이오드, 광 검출기 등 광범위한 광전자 소자 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.


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