에너지연, 산화니켈 촉매 필터링으로 페로브스카이트 태양전지 내구성 개선

투데이에너지 · 2026년 10월 15일 · 큐픽스 에너지 요약

한국에너지기술연구원 재생에너지연구소 태양광연구단 안세진 책임연구원 연구팀과 UNIST 김동석 교수 연구팀이 산화니켈(NiOx) 촉매를 활용해 페로브스카이트 태양전지의 수명 저하 원인인 리튬 이온을 제거하는 공정 기술을 개발했다. 마이크로 크기의 산화니켈 촉매 분말을 정공수송층(spiro-OMeTAD) 용액에 투입해 암실에서도 5초 이내에 고속 산화 반응을 완료시키고, 반응 후 촉매 분말을 용액 필터링으로 추출해 휘발성 첨가제 tBP와 잔류 리튬 이온, 촉매 입자를 함께 제거했다.

이 공정을 적용한 박막은 첨가제 없이 균일한 p형 도핑을 이뤄 전기전도도가 약 2.5배 향상됐다. 85도·상대습도 85% 댐프히트 테스트에서 1000시간 이후에도 초기 성능의 95% 이상을 유지했으며, 기존 방식 소자는 600시간 만에 59% 수준으로 떨어졌다.

광전변환효율은 25.24%로 기존 공정(25.21%)보다 높았고, 연구 결과는 'Advanced Science'(IF 14.1) 5월호 표지논문으로 게재됐다.

이 글에 나온 용어

페로브스카이트

perovskite

페로브스카이트는 ABX₃ 형태의 결정 구조를 가리키는 이름이며, 태양광 분야에서는 이 구조를 갖는 금속 할라이드 화합물을 광흡수층으로 쓰는 태양전지를 뜻한다. 용액을 바르거나 인쇄하는 저온 공정으로 박막을 만들 수 있어, 고온·고진공 공정이 필요한 결정질 실리콘과 제조 방식이 다르다. 조성을 바꿔 빛을 흡수하는 파장 대역(밴드갭)을 조절할 수 있다는 점이 특징이어서, 실리콘 셀 위에 페로브스카이트 셀을 올려 서로 다른 파장을 나눠 흡수하게 하는 탠덤 구조 연구가 활발하다. 이 방식은 단일 접합 셀의 이론적 효율 한계를 넘어설 수 있는 경로로 다뤄진다. 다만 수분·산소·열·자외선에 의한 열화와 대면적 균일 코팅이 상용화 단계에서 검증 대상이며, 내구성은 IEC 61215 같은 표준 시험 절차로 평가한다.

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4만2000MW 잠재 용량의 수력 개발이 전력 공급 확대와 구리·코발트 등 광물 현지 가공을 연결하는 구조로 추진되며, 미국의 중요 광물 공급망 협력과 함께 논의되고 있다.

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