신병하교수/과학기술정보통신부 제공
‘이달의 과학기술인상’ 5월 수상자로 세계 최고 효율의 차세대 태양전지 소재를 개발한 신병하 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수가 선정됐다.
신 교수는 지난해 3월 실리콘과의 이종 접합에 최적화된 고효율·고안정성의 큰 밴드갭(Band gap) 페로브스카이트 태양전지를 개발했다.
세계 최고의 광전효율(26.7%)을 나타내 차세대 태양전지 개발에서 앞서 나가는 한국 과학기술의 위상을 보여 주었다.
페로브스카이트 태양전지는 기존 태양전지에 비해 저렴하고 광전효율이 높은 차세대 태양전지 소재다.
하지만 빛, 수분 등 외부 환경에 민감해 고안정성 소자 합성에 한계가 있었다.
신 교수는 새로운 음이온의 첨가제를 도입해 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화층(passivation layer)의 전기적·구조적 특성을 조절할 수 있음을 이론적으로 규명하고, 고해상도 투과전자현미경 분석을 통해 확인했다.
이를 통해 세계 최고 수준의 광 변환 효율을 갖는 페로브스카이트 태양전지를 제작해 실리콘 태양전지와 결합한 탠덤 소자 개발로 26.7%의 높은 광 변환 효율을 달성했다.
특히 첨가제의 음이온을 조절해 기존 큰 밴드갭의 취약점이던 광 안정성을 1,000시간 연속 조사(照射)하는 동안 초기대비 80% 이상 유지할 수 있었다.
이 연구 결과는 지난해 3월 국제 학술지 사이언스(Science)지에 게재됐다.
한편 과학기술정보통신부는 한국연구재단과 함께 매달 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구 개발자를 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여한다.
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