에너지연, 페로브스카이트 리튬 이온 제거 공정 개발

전기신문 · 2026년 10월 15일 · 큐픽스 에너지 요약

한국에너지기술연구원 태양광연구단은 UNIST 김동석 교수 연구팀 등과 함께 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층에서 리튬 이온을 포집·제거하는 '촉매 반응 후 필터링 추출 공정'을 개발했다고 10월 15일 밝혔다. 정공수송층 제조 용액에 산화니켈 분말을 넣어 산화 반응을 유도하고 표면에 리튬 이온을 붙잡은 뒤, 필터로 분말과 리튬 이온을 함께 걸러내는 방식이다.

산화니켈이 리튬염의 용해도를 높여 기존 첨가제 없이 공정을 진행할 수 있으며, 산화 반응은 빛이 없는 환경에서도 5초 이내에 완료됐다. 이 공정으로 제작한 태양전지는 온도 85℃·상대습도 85% 환경에서 1000시간 시험 후 초기 효율의 95%를 유지했고, 광전변환효율은 25.24%로 기존 첨가제 공정의 25.21%와 비슷한 수준이었다.

연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 5월 4일 게재되며 5월호 표지논문으로 선정됐다.

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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해상풍력 하부구조물 제작은 용접 숙련 인력 의존도가 높은 공정으로, 자동화 적용 범위 확대는 생산 능력과 인력 수급 측면의 변수와 연결된다.

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