SAINT

성균나노과학기술원 전일 교수와 이진욱 교수는 2023년 노벨화학상 수상자인 모운지 바웬디(Moungi Bawendi) 교수와 함께 페로브스카이트 태양전지(Perovskite Solar Cells, PSCs)의 연구를 방법론 관점에서 최초로 정립하고, 해당 성과를 세계적인 학술지 네이처 리뷰 메소드 프라이머에 지난 1월 16일에 발표했다.

페로브스카이트 태양전지는 차세대 태양전지로 주목받으며, 높은 효율과 저비용 제조 가능성으로 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 기술로 평가받고 있다. 그러나 상용화를 위해 해결해야 할 기술적 과제들이 남아 있으며, 이번 연구는 이러한 문제 해결을 위한 체계적인 방법론을 제시한 점에서 큰 의미를 가진다.

논문에서는 고성능 페로브스카이트 태양전지를 제작하는 다양한 방법을 체계적으로 정리하고, 핵심 구성 요소인 광활성층, 전하 수송층, 전극의 역할과 특성을 분석하였다. 또한, 현재 기술의 한계를 진단하고, 향후 연구 및 발전 가능성에 대한 방향을 제시하였다.

전일 교수와 이진욱 교수는 페로브스카이트 태양전지 분야에서 활발한 연구 활동을 펼쳐왔다. 두 연구팀은 국내에서뿐만 아니라 해외 유수한 대학 및 기관(MIT, UTokyo, EPFL, AlTO 등)들과 공동 연구로 매년 우수한 연구성과를 도출하고 있다.

전일 교수는 미생물, 자가치유 고분자, 그래핀 등 다양한 나노소재를 활용한 페로브스카이트 태양전지를 연구하며, 특히 금속 전극과 납을 대체하는 기술 개발에서 세계적 성과를 내고 있다.

그는 금속전극을 대체한 페로브스카이트 태양전지 부문에서 광전변환 효율 세계 최고 기록을, 비납계 페로브스카이트 태양전지 부문에서 광전변환 효율 국내 최고 기록의 공인인증서를 보유하고 있다.

이진욱 교수는 2021년부터 매년 세계 상위 1% 연구자로 선정(HCR, Highly Cited Researcher in cross-field)될 정도로 해당 분야에서 세계적인 권위를 인정받고 있다.

이번 연구는 성균관대 SAINT 및 전일 교수 연구실 소속 한지예 연구교수, 이진욱 교수 연구실 소속 박건우 박사과정생, 그리고 모운지 바웬디 교수 연구실의 Shaun Tan 박사가 주저자로 참여하였다.

이번 연구는 한국 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 지원을 받았으며, 미국 Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE), 유럽연합 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램, 독일 Special Priority Program의 후원을 통해 수행되었다.

※ 논문명: Perovskite solar cells

※ 저널명: Nature Reviews Methods Primers (IF: 50.1)

※ DOI: https://doi.org/10.1038/s43586-024-00373-9

※ 저자: 한지예 연구교수(제1저자), 박건우 박사과정생(제1저자), Shaun Tan 박사(제1저자, MIT), Yana Vaynzof 교수(TU Dresden), Jingjing Xue교수(ZJU), Eric Wei-Guang Diau 교수(NCTU), Moungi G. Bawendi 교수(교신저자, MIT), 이진욱 교수(교신저자, 성균관대 나노공학과 & SAINT), 전일 교수 (교신저자, 성균관대 나노공학과 & SAINT)

▲ 페로브스카이트 태양전지의 구성 및 작동 원리 개략도

▲(왼쪽부터) Moungi G. Bawendi 교수, 이진욱 교수, 전일 교수, 한지예 연구교수, 박건우 박사과정생