페로브스카이트 태양전지 고효율 방법 제시

TiN 나노입자의 플라즈몬 효과 활용

공과대학 응용화학공학과 최호석 교수 연구팀과 동국대 이재준 교수팀이 비용효율적 TiN 나노입자의 플라즈몬 효과를 이용해 페로브스카이트 태양전지의 효율을 높일 수 있는 새로운 방법을 개발했다.

이번 연구 결과는 ‘Advanced Functional Materials’(IF:18.5, JCR상위 5% 이내) 온라인판에 7월 4일자로 게재됐다.

※ 논문 제목: Stable and Efficient Perovskite Solar Cells by Controlling the Crystal Growth via Introduction of Plasmonic TiN Nanoparticles

이번 연구는 Oleksii Omelianovych(충남대 연구교수)와 Sanjay Sandhu(동국대)가 공동 제1저자, 최호석 교수와 이재준 교수(동국대)가 공동 교신저자로 참여하였으며, Mensah Appiagyei Ewusi(동국대), Liudmila Larina(충남대), Ba Thong Trinh(충남대), Adam Szaniel(충남대), 화학과 윤일선 교수, 응용화학공학과 김병관 교수가 공동으로 참여했다.

연구팀은 이번 연구에서 이론적 및 실험적 접근 방식을 통해 TiN 나노입자들이 페로브스카이트 태양전지에 미치는 영향을 탐구한 결과, TiN 나노입자의 플라즈몬 효과가 페로브스카이트 태양전지의 흡수를 증가시키고 반사율을 감소시킬 뿐만 아니라 용매를 흡착해 페로브스카이트 결정화 속도를 조절함으로써 더 큰 입자 형성을 촉진함을 발견했다. 

이에 연구팀은 TiN 나노입자를 활용한 촉진 방법을 페로브스카이트 태양전지에 적용했고, 페로브스카이트 태양전지의 효율이 2% 이상으로 증가할 뿐만 아니라 장시간 사용 후에도 원래 효율의 98% 이상을 유지하는 더 나은 안정성을 보여줬다.

최호석 교수 연구팀은 대표적인 신재생에너지인 태양에너지의 광범위한 활용을 위해 Solar-to-Steam, Solar-to-Hydrogen과 같은 효율적인 에너지 변환 시스템의 개발을 위한 연구를 지속해서 수행하고 있으며, 최근에도 관련 연구 결과들을 ‘International Journal of Hydrogen Energy’, ‘Solar Energy Materials and Solar Cells, Desalination’, ‘Journal of Materials Chemistry A’ 등에 발표한 바 있다. 

최호석 교수는 “이번 TiN 나노입자를 활용한 촉진 방법 성과는 물론, 그동안의 연구 성과들은 지속 가능한 신재생 에너지 시스템 개발에 대한 새로운 가능성을 열어줄 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 중소벤처기업부의 지원을 받아 수행됐다.

□ 논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202407343