아주대학교는 비교적 어두운 실내조명에서도 전력을 생산할 수 있는 고성능 실내용 태양전지의 설계 원리를 규명했다고 1일 밝혔다.

아주대, 실내조명으로 전력생산 가능한 태양전지 설계원리 규명
본래 태양전지는 태양광에너지를 전기에너지로 변환하는 데 이용됐으나, 최근 스마트팜, 스마트홈 등에 사용되는 IoT 전자기기의 수요가 증가하면서 실내조명을 통한 전력 생산 방식 연구에도 접목되는 추세다.

김종현 아주대 교수와 호주 뉴사우스웨일스대학교(UNSW) 합동 연구팀은 실내용 태양전지의 성능 개선을 위한 연구 과정에서 페로브스카이트 소재에 주목했다.

페로브스카이트는 유무기 하이브리드형 반도체 소재로, 공정 단가가 낮고 에너지 전환 효율은 높아 태양전지 분야에서 각광을 받고 있다.

페로브스카이트는 작은 결정 알갱이들로 이뤄져 있는데 그사이의 '경계면 결함'으로 인해 전자수송층과 반응할 경우 그레인 바운더리(Grain boundary· 입계면) 전하 트랩들이 생성된다.

연구팀은 이 전하 트랩들이 태양전지의 출력값을 낮춰 성능을 저하한다는 점을 규명했다.

이를 토대로 경계면 결함을 최소화할 수 있는 전자수송층을 활용해 태양전지를 설계하면 비교적 어두운 실내조명에서도 전력을 생산할 수 있다는 결론을 냈다.

김 교수는 "해당 원리를 이용해 개발된 고출력 태양전지를 호주 소재 스마트팜 가축헬스케어 IoT센서의 전력공급원으로 이용하기 위해 관련 연구를 이어가고 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)' 지난달 26일 자 온라인판에 게재됐다.

/연합뉴스