지로 주목받고 있다. 하지만 유·무기 복합 페로브스카이트 물질 자체
의 결함으로 인한 소자의 성능이 감소하는 문제가 있어 고성능의 페로
브스카이트 태양전지를 만들기 위해서는 결함제어가 필수적이다.
∘ 페로브스카이트 물질 내부의 결함은 전하를 띄고 있으며, 이 전하는 크
게 양성(positive electric charge)과 음성(negative electric charge)으로
나뉜다. 이를 제어하기 위해 한 가지 전하 혹은 비공유 전자 쌍을 가
지는 물질을 이용하여 부동태화하는 방법이 널리 알려져 있지만 한 종
류의 전하만을 부동태화 할 수 있는 것이 한계였다.
□ 연구팀은 한 가지 분자에 양이온과 음이온이 동시에 존재하는 양쪽성
이온의 대표적인 아미노산에 집중하였으며, 그 중 간단하면서 페로브
스카이트 물질의 전구체와 비슷한 L-알라닌*을 사용하였다.
* L-알라딘(L-alanine): 단백질을 구성하는 20개의 아미노산 중 하나로써, 용액의
pH에 따라 작용기가 가지는 전하가 달라진다.
∘ L-알라닌을 페로브스카이트 물질의 첨가제로 사용하여 물질 내부의 결
함 부동태화 및 결정립 증가를 확인하였으며, 태양전지 소자 효율이
기존 18.3%에서 20.3%로 증가함을 확인하였다.
∘ 이러한 소자 효율의 향상을 광 발광 분광법과 시간 관련 단광자 계산
기법을 통해 페로브스카이트 물질의 비방사 재결합* 저해로 인한 것임
을 확인하였으며, 특히 광 발광 수명이 10배 이상 증가하였다. 또한 공
간 제한 전류 측정을 통해 내부 결함의 감소를 측정하였으며 저온에서
의 전도도 측정 분석으로 양쪽성이온이 페로브스카이트 내부의 이온
이동(ion migration)을 저해시키는 것을 확인하였다.
* 비방사 재결합(nonradiative recombination): 반도체에서 정공과 전자가 재결합할
때 방사를 수반하지 않은 것으로 전자가 가지고 있던 에너지는 열로서 방사된다.
□ 이광희 교수는 “이번 연구 성과는 차세대 태양전지로 주목받고 있는
유·무기 혼합 페로브스카이트 태양전지 개발에 있어 반드시 해결해야