충남대 이재원 교수팀, 해외 저명 학술지에 연이어 논문 게재

[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교는 응용화학공학과 이재원 교수 연구팀이 서울시립대 연구팀과 페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 새로운 이온성 액체 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

이번 연구 성과는 소재 분야 국제 저명 학술지인 'Advanced Functional Materials'와 'Journal of Materials Chemistry A'에 각각 게재되며 연구의 우수성을 국제적으로 인정받았다.

두 연구는 충남대 이맹강 박사과정생과 서울시립대 차정범·백도훈 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했다.

페로브스카이트 태양전지는 26%를 넘는 높은 변환효율로 차세대 태양전지 기술로 주목받고 있으나 대기 중 수분·산소와 공정 과정에서 발생하는 결함으로 인해 장기 안정성과 상용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘분자 수준의 결정·계면 제어 전략’을 이온성 액체를 활용해 구현하고, 구조 안정성·결함 억제·전하 이동 특성을 동시에 강화하는 데 성공했다.

‘Advanced Functional Materials’에 게재된 첫 번째 연구에서는 환상(cyclic) 구조의 이온성 액체를 도입해 페로브스카이트 표면에 초박막 2D 보호층을 형성하고 결정 배향을 정렬하는 기술을 제시했다.

‘Journal of Materials Chemistry A’에 게재된 두 번째 연구에서는 이중 배위(bidentate) 결합이 가능한 dicyanamide(DCA⁻) 기반 이온성 액체를 개발해, 페로브스카이트 내 깊은 트랩 결함을 선택적으로 패시베이션하는 원리를 규명했다.

이재원 교수는 “두 논문은 단일 첨가제의 성능 개선을 넘어, 이온성 액체의 구조–기능–성능 간 상관관계를 체계적으로 규명한 학문적 성과라는 점에서 의미가 크다”며 “친환경 용매 기반의 대기 공정에서도 고효율·고안정성 페로브스카이트 소자 제조가 가능함을 입증해 대면적 인쇄 공정·모듈 제조·옥외 실증 등 산업적 적용 가능성도 크게 확장했다”고 밝혔다.