전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 화학

속보

더보기

극한 환경에서 '차세대 태양전지' 성능저하 원인 밝혀졌다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

고성능 페로브스카이트 태양전지 소재 설계 기대

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 극한 환경에서 사용되는 차세대 태양전지의 성능저하 원인이 밝혀졌다.

한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구센터 이정훈 박사팀은 UC Berkeley 물리학과  Jeffrey B. Neaton 교수팀과의 공동연구를 통해 '하이브리드(유기금속 할라이드) 페로브스카이트 태양전지'가 외부 압력과 충격을 받을 때 발생하는 구조 변화와 금속화 현상으로 인한 성능 저하의 원인을 이론적으로 규명했다고 18일 밝혔다.

현재 태양전지는 일반 생활에서 뿐만 아니라 대기권 및 우주, 사막 그리고 바다와 같은 극한 환경에서도 많이 사용되고 있다. 최근 높은 효율과 저렴한 생산비용으로 인해 주목받고 있는 하이브리드(유기금속, 할라이드, 납으로 구성) 페로브스카이트 태양전지는 기존의 값비싼 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지로 각광받고 있다.

그 결과 극한 환경에서 정상적으로 작동할 수 있는 고효율의 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 소재를 설계하는 것에 연구자들의 이목이 집중되고 있는 상황이다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 이정훈 KIST 선임연구원. [사진=KIST] 2020.06.18 swiss2pac@newspim.com

하지만 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 외부의 높은 압력 및 충격을 받았을 때, 사방정계 구조에서 입방정계 구조로 변하는 상 전이(Phase transition) 현상과 소자 내에 전기가 흘러 정상적인 기능을 수행하지 못하게 되는 금속화 현상(Metallization)이 보고되는 등 상용화에 큰 어려움을 겪고 있었다.

사방정계 구조(Orthorhombic structure)는 정육면체 구조에서 세 개의 축이 서로 다른 길이를 가진다. 입방정계 구조(Cubic structure)는 정육면체 구조를 의미한다. 

구조와 특성이 변한 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 역할을 수행할 수 없다. 이는 외부의 압력이 태양전지의 성능을 현저히 저하시키는 것을 의미하며, 현재까지 그 원인이 명확히 밝혀지지 않았다.

공동연구진은 수퍼컴퓨터를 활용한 양자역학 이론을 통해 외부 압력에 의한 하이브리드 페로브스카이트 태양전지의 구조변화(상 전이) 현상을 이론적으로 증명했다.

연구진은 상 전이가 일어나는 압력을 정확하게 예측함으로서 유기 분자들이 고압력 하에서 더 높은 안정성을 위해 원래 상태인 사방정계 구조보다 입방정계 구조로 유도되는 현상을 밝혔다.

또 높은 압력 하에서 하이브리드 페로브스카이트의 원소 중 하나인 납 원자들이 상호작용을 일으켜 부도체에서 도체 특성을 가지게 되는 금속화 현상을 야기해 전기가 흐르게 하는 원인임을 이론적으로 증명해 냈다.

이정훈 박사는 "그간 외부압력에 의한 하이브리드 페로브스카이트 태양전지의 성능저하의 원인을 최초로 규명했다"며 "현재 후속연구로 하이브리드 페로브스카이트 태양전지에 최적화된 소재를 개발 중에 있다"고 했다.

특히 구조변화를 일으키지 않는 유기금속과 금속화현상의 원인 및 환경파괴의 원인으로 지목되는 납을 대체할 수 있는 원소를 찾는다면 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 차세대 태양전지 개발에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이 박사는 "이번 성과는 향후 고성능의 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 개발 및 최적화에 있어 새로운 이론적 가이드라인을 제시할 것"이라며 "하이브리드 페로브스카이트 태양전지가 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 차세대 태양전지로 자리매김하는 데 기여할 것으로 기대한다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업으로 수행됐다. 에너지소재 분야 국제학술지인 'ACS Energy Letters' (IF: 16.331, JCR 분야 상위 1.923%) 최신 호에 게재됐다.

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
李지지율 TK서 4.8%p나 올라 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령의 지지율이 3주 연속 상승하며 62.2%를 기록했다는 여론조사 결과가 23일 나왔다. 리얼미터가 이날 공개한 3월3주차 주간집계 결과를 보면 이 대통령의 국정 수행 긍정평가는 지난주보다 1.9%포인트(p) 오른 62.2%로 조사됐다. 중동 상황 여파로 인한 국가적 위기 상황에서 이 대통령의 발 빠른 대응이 지지율을 견인한 것으로 해석된다. 3월 3주차 대통령 국정 수행 평가 [그래프=리얼미터] 부정 평가는 32.5%로 2.5%p 하락했다. '잘 모르겠다'는 응답은 5.3%였다. 리얼미터는 "중동 사태에 대한 전쟁 추경(추가경정예산) 편성, 석유 최고가격제, 차량 5부제 검토 등 선제적 민생 대응이 위기 관리 능력으로 긍정 평가를 받은 결과로 보인다"고 분석했다. 권역별로 보면 대구·경북이 46.6%로 4.8%p 상승하며 가장 큰 폭으로 올랐다. 이어 광주·전라가 88.6%로 4.5%p 상승했고, 대전·세종·충청 68.8%로 4.3%p 올랐다. 반면 서울은 55.1%로 4.7%p 내렸다.  3월 3주차 정당 지지도 [그래프=리얼미터] 정당 지지도 조사에서는 더불어민주당이 53.0%로 2주째 50%대를 유지했다. 상승세는 3주째 이어지고 있다. 반면 국민의힘은 3주 연속 하락하며 28.1%로 집계됐다. 국민의힘 지지율이 20%대로 내려앉은 것은 지난해 7월 5주차(27.2%) 이후 7개월 만이다. 이어 개혁신당이 1.2%p 오른 4.0%, 조국혁신당은 0.4%p 오른 3.0%, 진보당은 0.6%p 내린 0.8%였다. 무당층은 0.1%p 증가한 9.1%다. 리얼미터는 이 대통령의 지지율 상승 영향으로 민주당이 동반 상승했다고 진단했다. 이와 함께 국민의힘의 공천 갈등으로 인한 반사이익 효과도 있다고 짚었다.   여론조사는 에너지경제신문 의뢰로 진행됐으며, 대통령 국정 수행 평가는 16~20일 동안 전국 18세 이상 유권자 2513명을 대상으로 실시했다. 응답률은 5.9%, 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±2%p다. 정당 지지도 조사는 19~20일 동안 유권자 1005명을 대상으로 했다. 응답률 5.3%, 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.1%p다. 두 조사 모두 무선(100%) 자동응답 방식으로 진행됐다.  자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. the13ook@newspim.com 2026-03-23 08:45
사진
국힘, 이진숙·주호영 '컷오프' 단행 [서울=뉴스핌] 김승현 기자 = 국민의힘 공천관리위원회가 6·3 지방선거 대구광역시장 후보 경선 참여 대상자로 유영하, 윤재옥, 이재만, 추경호, 최은석, 홍석준 등 6명을 최종 선정했다. 이진숙 후보와 주호영 후보는 경선배제(컷오프)됐다. 공관위는 "대구는 지금 전환점에 서 있다"며 "산업은 정체되고, 청년은 떠나고, 도시의 경쟁력은 과거의 방식으로는 더 이상 유지되기 어려운 상황"이라고 진단했다. [서울=뉴스핌] 김학선 기자 = 이진숙 전 방통위원장. 2025.11.05 yooksa@newspim.com 이어 "이 위기를 극복하기 위해 필요한 것은 정치 경력의 경쟁이 아니라, 도시를 바꿀 수 있는 능력의 경쟁"이라며 "정치의 언어가 아니라, 경제정책과 산업의 언어, 통합력으로 대구를 다시 설계할 수 있는 리더십"이 필요하다고 강조했다. 공관위는 "대구는 보수의 심장"이라며 "이 심장이 멈추면 보수 전체가 멈추는 만큼, 이번 공천은 대한민국 정치 전체를 살리는 선택이어야 했다"고 설명했다. 공관위는 행정, 경제, 정책, 통합, 산업현장 경험을 갖춘 6명의 후보를 중심으로 실질적이고 미래지향적인 경쟁 구조를 만들겠다고 밝혔다. 이진숙 후보와 주호영 후보에 대해서는 "이미 각자의 영역에서 대한민국 정치의 중심을 지켜온 분들"이라며 "이 두 분의 역할이 대구시장이라는 단일 직위에 머물기보다, 국회와 국가정치 전반에서 더 크게 쓰이는 것이 대한민국 전체를 위해 더 필요하다고 판단했다"고 설명했다. 공관위는 이 같은 판단에 공천 관련 여러 기준과 절차 및 정성평가도 반영했다고 덧붙였다. 공관위는 "이 결정은 결코 특정인의 배제가 아니다"라며 "오히려 배제되신 분들께 더 큰 역할을 요청드리는 책임 있는 선택"이라고 밝혔다. 김한구 후보에 대해서는 "충분한 헌신과 역량을 보여주신 분"이라면서도 "지금 대구에 필요한 것은 정치적 무게의 경쟁이 아니라, 산업을 바꿀 실행력의 경쟁"이라고 설명했다. 주호영 국민의힘 의원. [사진=뉴스핌 DB] 공관위는 경선 후보로 최종 선정된 6명에 대해 "정책과 국가운영 경험, 경제와 재정 전문성, 법과 원칙의 리더십, 그리고 기업과 현장에서 일자리를 만들어 본 실행 경험까지 대구의 산업 전환에 필요한 요소를 모두 갖춘 조합"이라고 평가했다. 공관위는 "대구가 바뀌지 않으면 보수도 바뀔 수 없다"며 "보수가 바뀌지 않으면 대한민국의 미래도 바뀔 수 없다"고 강조했다. 이어 "만약 변화를 두려워해 여기서 멈춘다면 우리는 더 이상 앞으로 나아갈 수 없다"며 "지금 필요한 것은 안정이 아니라 전환이고, 유지가 아니라 도약"이라고 밝혔다. 공관위는 "이제 누가 더 실력이 있는지, 누가 더 대구의 미래를 책임질 수 있는지에 대한 경쟁만 남았다"며 "대구 시민께서 대구의 자존과 품격, 그리고 대한민국 보수의 중심이라는 긍지를 다시 세워주시길 바란다"고 당부했다. 공관위는 대구시민이 대구와 보수의 미래를 책임질 시장 후보를 선출할 수 있도록 경선 과정을 공정하게 관리해 나갈 것이라고 밝혔다. 대구시장 경선은 총 6명의 후보자 중 토론회와 예비경선을 거쳐 2명의 경선 후보를 선정하며, 이후 경선에서 최종 후보를 선출할 예정이다. 세부사항은 확정되는 즉시 공고할 계획이다. kimsh@newspim.com 2026-03-22 19:47
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동