국민대학교 응용화학과 장성연, 정인환 교수 연구팀은 페로브스카이트 태양전지의 전자추출능력을 향상시키는 새로운 기술을 개발하고 이를 이용하여 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 기술을 개발하였다. 

좌측부터 장성연(응용화학과) 교수, 정인환(응용화학과) 교수, Randi Azmi(대학원 화학과) 학생

페로브스카이트 박막태양전지는 현재 가장 주목받는 차세대 태양전지 중 하나로 세계적으로 그 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 해당 태양전지 소자의 효율 향상은 상용화 단계를 위해 매우 중요한 요소이며 이때 소자 내의 전자추출 효율을 향상하는 기술이 핵심적인 기술이다. 본 연구에서는 분극특성이 매우 높은 자기조립단일분자층(self-assembled monolayer, SAM)을 개발하고 이를 전자수송층과 페로브스카이트 광활성층 사이에 위치시킴으로써 태양전지소자의 전자의 이동특성과 광전효율을 향상시켰다. 뿐만 아니라, SAM 층이 전자수송층과 페로브스카이트층 계면의 안정성을 증대시켜 최종소자의 대기 중 장기안정성 향상에도 기여할 수 있다는 사실을 발견하였다. 본 연구를 통해 태양전지 소자의 효율과 안정성을 동시에 향상시키는 새로운 전략을 소개함으로써, 향후 플랙서블/웨어러블 태양전지 소자의 상용화에 이바지할 기술로 평가되어 재료분야 해외저명학술지인 Advanced Energy Materials (IF 16.721) 2018년 2월호에 Back Cover 논문으로 게재되었다 (“High-Efficiency Low-Temperature ZnO Based Perovskite Solar Cells Based on Highly Polar, Nonwetting Self-Assembled Molecular Layers” DOI: 10.1002/aenm.201701683). 해당 논문은 대학원 화학과 석박사통합과정 대학원생 Randi Azmi 학생이 제1저자로, 장성연 교수와 정인환 교수가 공동교신저자로 참여하였다. 

본 연구는 연구재단의 중견연구자 및 신진연구자 사업, 교육부 BK21 플러스 사업, 그리고 ERC 연구센터의 지원으로 이루어졌으며, Randi Azmi 학생은 지난 3년 동안 본교 해외우수연구인력 유치지원 사업의 지원을 받았다.