페로브스카이트 태양전지 '전구물질' 기술 민간이전…쉽고 효능 좋아

화학연, 태양전지 만드는 전 단계 물질 4개국 특허 등록

㈜엘케이켐에 기술이전, 대량생산 및 상용화 착수 예정

[대전=뉴시스] 페로브스카이트 전구물질 형성 과정. 포마미디니움아이오다이드(FAI)과 요오드화납(PbI2)을 섞고 용매인 DMSO에 녹인 뒤 비용매 첨가하고 불순물을 제거하면 전구물질이 만들어진다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 페로브스카이트 태양전지를 손쉽게 제작할 수 있는 전구물질생산 기술이 민간에 이전돼 국산화에 들어간다.

한국화학연구원은 페로브스카이트 태양전지 제작에 필요한 여러 물질을 하나로 조합해 생산할 수 있는 전구물질을 개발해 기업체에 기술이전했다고 17일 밝혔다.
 
전구물질은 페로브스카이트 태양전지의 재료로 최종 생성물 직전 단계의 물질이다.

기판 위에 용액을 코팅해 비교적 쉽고 저렴하게 대량생산할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지는 두 종류 이상의 물질을 용매에 녹이는 과정을 거쳐 제작된다.

 하지만 여러물질을 직접 섞고 녹이는 과정이 번거롭고 계량에 오차도 생길 수 있어 세심한 주의가 필요하고 만들어진 용액에 불순물이 포함된 경우가 많아 성능을 떨어질 수 있다.

 화학연 전남중 박사 연구팀은 여러과정을 단축시켜 간편하게 페로브스카이트 태양전지를 만들 수 있는 페로브스카이트 전 단계의 물질(전구물질)을 개발했다.
 
페로브스카이트 전구물질은 포마미디니움아이오다이드(FAI)과 요오드화납(PbI2)을 섞고 용매인 DMSO에 녹인 뒤 비용매 첨가 후 불순물을 제거하면 만들어진다.

이 전구물질은 사용하기 간편할 뿐만 아니라 불순물을 제거하는 정제 과정을 거치기 때문에 페로브스카이트 태양전지 성능을 높일 수 있다. 

연구팀은 페로브스카이트 용액에 비용매를 첨가하면 고체 상태의 복합체가 형성된다는 사실을 발견, 제작과정에 접목시켰다고 설명했다.
 
고체 상태의 복합체가 형성되면 복합체 외에 용매에 포함돼 있는 불순물을 필터로 제거할 수 있으며 정제된 페로브스카이트 전구물질은 순도가 높아 태양전지의 효율과 안정성을 높일 수 있다.

연구팀은 이 기술을 지난 2014년 특허 출원 및 네이처 머터리얼즈(Nature Materials, IF=43.841)에 발표했으며 현재 국내를 포함해 일본, 미국, 중국 등에 특허 등록을 마쳤다.

이어 연구팀은 국내 반도체 전구물질 생산기업인 ㈜엘케이켐에 지난달 기술이전했고 대량생산 연구 및 상용화에 착수한다는 방침이다.

향후 전구물질이 상용화되면 국내는 물론 일본, 미국, 중국에서 독점적으로 상용화·유통될 수 있을 것으로 기대된다.

전남중 박사는 "차세대 태양전지로 각광받고 있는 페로브스카이트 태양전지에서 우리나라 전구물질 제품이 이 분야의 시장을 선점할 수 있도록 후속 연구에 심혈을 기울일 계획"이라며 "일본 소재·부품· 장비 수입 제한 조치에 대응키 위한 국내 소재산업 경쟁력 강화에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.


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