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
코스피 종가 사상 첫 5000 돌파 [서울=뉴스핌] 이나영 기자= 코스피가 27일 사상 처음으로 종가 기준 5000선을 돌파하며 국내 증시에 새로운 이정표를 세웠다. 도널드 트럼프 미국 대통령의 관세 인상 발언으로 하락 출발했던 증시는 장중 낙폭을 모두 만회하며 상승 전환에 성공했다. 코스피 5000·코스닥 1000선이 동시에 돌파된 가운데, 코스닥 지수도 1%대 강세를 보이며 '천스닥' 굳히기에 나섰다. 이날 한국거래소에 따르면 코스피는 전일대비 135.26포인트(2.73%) 오른 5084.85에 마감했다. 외국인과 기관이 각각 8896억원, 2650억원 사들였으며 개인이 1조661억원 팔아치웠다. 이날 코스피는 전 거래일 대비 16.70포인트(0.34%) 내린 4932.89에 출발해 장중 한때 4890.72까지 밀리며 4900선이 붕괴됐다. 트럼프 대통령의 자동차 관세 부과 발언 여파로 투자심리가 위축됐지만, 오후 들어 외국인과 기관의 매수세가 유입되며 반등에 성공했다. [서울=뉴스핌] 이형석 기자 = 코스피 지수가 종가 기준 5000을 돌파한 27일 오후 서울 여의도 한국거래소에서 직원들이 박수를 치며 환호하고 있다. 2026.01.27 leehs@newspim.com 종목별로는 시가총액 상위 반도체 종목이 지수 반등을 이끌었다. 삼성전자는 4.87% 급등하며 16만원선에 근접했고, SK하이닉스는 8.70% 상승 마감하며 80만닉스에 성공했다. 관세 우려로 장 초반 부진했던 자동차 종목도 낙폭을 줄였다. 현대차는 장중 4%대 하락 출발했으나 0.81% 하락한 채 약보합 마감했고, 기아도 1%대 하락에 그치며 약세가 제한됐다. 이경민 대신증권 연구원은 "코스피가 며칠간 조정을 거친 데 따른 반발 매수세가 유입됐다"며 "최근 그린란드 사태 등을 감안하면 시장은 실제 관세 부과보다는 압박성 발언으로 해석하는 분위기"라고 분석했다. 그는 "그동안 시장을 주도해온 반도체와 자동차주가 일제히 반등했고, 장중 코스닥도 1% 넘게 오르며 지수의 동반 상승을 이끌었다"고 덧붙였다. 앞서 트럼프 대통령은 이날 사회관계망서비스(SNS) 트루스소셜을 통해 "한국 입법부가 한·미 합의를 지키지 않고 있다"며 자동차, 목재, 의약품 등 주요 품목에 대한 상호관세를 15%에서 25%로 인상하겠다고 밝혔다. 이 발언 이후 코스피는 장중 1% 넘게 하락하며 4900선을 하회했지만, 이후 반등에 성공했다. 이재원 신한투자증권 연구원은 "코스피는 트럼프 관세 이슈에도 불구하고 '타코(TACO·트럼프는 언제나 꽁무니를 뺀다)'에 익숙해진 모습"이라며 "SK하이닉스를 중심으로 반도체와 전력기기, 원자력 등 실적 모멘텀이 있는 업종이 지수 상승을 주도하고 있다"고 평가했다. 이날 김세완 자본시장연구원 원장은 '2026년 자본시장 전망과 주요 이슈' 세미나에서 코스피 5000 달성 배경으로 "상법 개정과 불공정거래 규제 강화, 공시 제도 개선 등 제도 변화 기대가 시장의 긍정적 인식을 형성한 가운데 반도체·AI 인프라 수요 확대에 따른 실적 개선이 맞물린 결과"라고 설명했다. 코스닥 지수는 전일대비 18.18포인트(1.71%) 상승한 1082.59에 마감했다. 기관이 1조6679억원 사들였으며 개인과 외국인이 각각 1조3414억원, 2299억원 팔아치웠다. 코스닥 지수는 장 초반 0.94% 하락한 1054.19로 출발했으나, 기관 매수세가 유입되며 상승 전환하며 매수폭을 확대했다. 코스닥 시가총액 상위 종목들은 대부분 강세 마감했다. 알테오젠(0.49%), 에코프로비엠(2.15%), 에코프로(6.30%), 에이비엘바이오(1.04%), 삼천당제약(6.39%), HLB(5.07%), 코오롱티슈진(4.69%), 펩트론(2.50%), 리가켐바이오(3.93%) 등이 모두 상승했다. 반면 레인보우로보틱스(-4.27%) 하락 마감했다. 이경민 대신증권 연구원은 "코스닥은 지난해 4월 저점 대비 코스피 상승률에 비해 부진한 상승률을 기록했었다"며 "코스피 대형주 쏠림이 완화되면서 코스닥 소외를 주도한 바이오, 2차전지 등 중소형주로 수급이 이동하고 있다"고 설명했다. 한편 이날 서울 외환시장에서 달러/원 환율은 전 거래일 대비 5.6원 오른 1446.2원에 주간 거래를 마감했다.   nylee54@newspim.com 2026-01-27 16:02
사진
트럼프, 한국산 車 상호관세 다시 25%로 [인천=뉴스핌] 류기찬 기자 = 도널드 트럼프 미국 대통령이 한국 국회의 입법 절차 지연을 이유로 자동차 등에 대한 관세를 15%에서 25%로 다시 인상한다고 밝혔다. 사진은 27일 오전 인천 중구 인천항에 수출용 자동차가 주차되어 있다. 2026.01.27 ryuchan0925@newspim.com   2026-01-27 13:19
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