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KAIST, 페로브스카이트 태양전지 '효율-수명 딜레마' 해결...25.56% 효율 달성

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AI 핵심 요약

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  • KAIST 서장원 교수팀이 24일 2차원 보호막 기술 개발했다.
  • 페로브스카이트 태양전지 효율 25.56% 달성하고 안정성 높였다.
  • DJ 구조와 n값 제어로 효율·수명 딜레마 동시에 해결했다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

서장원 교수팀, 2D 보호막 설계 기술 소개
페로브스카이트 구조적 안정성 향상
상용화 위한 대면적 제조 공정 가능성 제시

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 서장원 석좌교수 연구팀이 한국화학연구원과의 공동연구를 통해 페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 2차원 보호막 설계 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

태양전지 분야에서 오랫동안 풀지 못한 난제가 있었다. 효율을 높이면 수명이 짧아지고, 수명을 늘리면 효율이 떨어지는 '태양전지 딜레마'다. 이번 연구는 이 모순적인 문제를 동시에 해결했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀이 개발한 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 전력변환효율 25.56%(공인 효율 25.59%)을 달성했으며, 고온·고습 환경과 지속적인 광 조사 조건에서도 높은 성능을 유지했다.

차세대 고효율 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지는 최근 효율이 빠르게 향상됐지만, 실제 작동 환경에서의 안정성 문제가 상용화의 주요 걸림돌로 지적돼 왔다. 고온·고습 환경이나 장시간 빛에 노출될 경우 성능이 저하되는 현상이 발생했기 때문이다. 기후 위기 대응과 에너지 전환 요구가 커지면서 태양광 발전의 효율 향상과 장기 신뢰성 확보는 더욱 중요한 과제로 떠올랐다.

페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 2차원 보호막 설계 기술 개념도 [자료=한국과학기술원] 2026.03.24 biggerthanseoul@newspim.com

기존에는 3차원(3D) 페로브스카이트 결정 위에 2차원(2D) 층을 덧입히는 3D/2D 구조 전략이 사용돼 왔다. 이 방법은 태양전지 표면의 결함을 줄이고 안정성을 높이는 데 도움이 됐다. 그러나 2차원 층의 구조가 충분히 견고하지 않을 경우 시간이 지나면서 구조가 변형되거나 성능이 점차 저하될 수 있다는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 구조적으로 더 안정적인 디온 재콥슨(Dion Jacobson, DJ) 구조의 2차원 페로브스카이트 보호막을 도입했다. DJ 구조는 페로브스카이트 층 사이를 유기 분자가 양쪽으로 단단히 연결해 구조적 안정성을 높이는 방식이다. 쉽게 말해 벽돌 사이를 더 강한 접착제로 묶어 구조가 쉽게 무너지지 않도록 한 것과 비슷한 원리다.

핵심 기술은 보호막 내부에서 페로브스카이트 층이 몇 겹으로 쌓였는지를 의미하는 'n값'을 정밀하게 제어하는 설계 전략이다. 연구팀은 열처리 조건을 조절해 2차원 보호막 내부에서 페로브스카이트 층이 쌓이는 구조를 원하는 방향으로 제어했다. 벽돌을 쌓은 뒤 접착제가 굳는 과정에서 온도와 시간을 조절하면 벽돌이 더 단단하고 정돈된 구조로 자리 잡게 되는 것과 같은 원리를 적용한 것이다.

그 결과 전하 이동이 더 원활해져 태양전지 효율이 향상됐으며, DJ 구조의 견고한 특성 덕분에 장기 안정성도 함께 개선됐다. 연구팀은 열처리 과정에서 서로 다른 물질이 만나는 계면에서 구조가 재배열되며 2차원 보호막의 내부 구조가 변화한다는 사실을 실험적으로 밝혀냈다. 이를 통해 보호막 구조를 조절할 수 있는 원리와 재현 가능한 공정 조건도 제시했다.

이 설계 전략을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 85℃·85% 상대습도(85% RH) 조건과 지속적인 광 조사 환경에서도 높은 수준의 성능을 유지했다. 연구팀은 이 기술을 대면적 모듈 제작에도 적용해 우수한 성능을 확인했으며, 향후 대면적 제조 기반 상용화 가능성을 제시했다.

서장원 석좌교수는 "효율을 높이면 수명이 줄고, 수명을 늘리면 효율이 떨어지는 기존의 난제를 표면 보호막의 구조 설계를 통해 동시에 해결할 수 있음을 보여준 연구"라며 "이 기술은 공정 조건 변화에도 비교적 안정적으로 작동해 상용화를 위한 대면적 제조 공정에도 도움이 될 수 있다"고 말했다.

biggerthanseoul@newspim.com

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'술 파티 위증' 이화영 징역 4개월 [서울=뉴스핌] 정영희 기자 = 이화영 전 경기도 평화부지사가 이른바 '연어 술파티' 의혹을 국회에서 증언한 혐의로 1심에서 실형을 선고받았다. 함께 재판에 넘겨진 정치자금법 위반 혐의는 무죄로 판단됐고, 대북 지원 사업 관련 직권남용 등 혐의는 공소기각됐다. 수원지법 형사11부는 20일 이 전 부지사에 대한 국민참여재판 선고 공판에서 국회증언감정법상 위증 혐의를 유죄로 보고 징역 4개월을 선고했다. 정치자금법 위반 혐의에는 무죄를 선고했다. 직권남용 권리행사방해와 위계공무집행방해, 지방재정법 위반 혐의에 대해서는 공소를 기각했다. 이화영 전 경기도 평화부지사 [뉴스핌DB] 이 전 부지사는 2024년 10월 국회 법제사법위원회 청문회에 증인으로 출석해 수원지검 검사실에서 진술 조작을 위한 '연어 술파티'가 있었다는 취지로 증언한 혐의를 받았다. 이번 재판에서 해당 증언이 허위였는지가 핵심 쟁점으로 다뤄졌다. 배심원단 7명은 전날 오후 6시부터 9시간30분가량 평의를 진행했다. 위증 혐의에 대해서는 유죄 4명, 무죄 3명으로 의견이 갈렸다. 재판부는 검사실에 있었던 관련자들의 진술이 대체로 일관되고 서로 부합하는 반면, 이 전 부지사의 진술은 일관성과 신빙성이 부족하다고 보고 유죄 판단을 내렸다. 김성태 전 쌍방울 회장과 관련된 이른바 '쪼개기 후원' 공모 의혹은 무죄로 결론났다. 배심원단은 정치자금법 위반 혐의가 합리적 의심을 배제할 정도로 입증되지 않았다는 데 만장일치 의견을 냈고, 재판부도 이를 받아들였다. 대북 묘목·밀가루 지원 사업과 관련한 직권남용 등 혐의에서는 재판부가 직권으로 공소기각을 선고했다. 배심원단은 공소권 남용 여부에 대해 다수 의견으로 부정적인 판단을 냈지만, 재판부는 관련 사건의 기소 과정을 문제 삼았다. 재판부는 신명섭 전 경기도 평화협력국장 사건을 언급하며 검찰이 신 전 국장을 기소할 당시 이 전 부지사와의 공범 관계를 뒷받침할 증거가 충분하지 않았는데도 공소장에 공모 관계를 적었다고 봤다. 이어 "이 전 부지사가 정식으로 기소되기 전 타인의 재판에서 먼저 유죄 취지 판단을 받게 한 것은 방어권 보장 원칙에 어긋나는 공소권 남용"이라고 판단했다. 이 전 부지사 측은 선고 직후 항소 방침을 드러냈다. 변호인단은 국회 청문회에서 장시간 이어진 증언 가운데 술 반입과 관련한 짧은 부분만 떼어내 기소한 것은 무리한 처분이라고 주장했다. 또 이 전 부지사가 본인의 기억에 근거해 증언한 만큼 고의적인 위증으로 보기 어렵다고 반박했다. 직권남용 등 혐의에 대해서도 항소심에서 다시 판단을 구하겠다는 입장이다. 변호인단은 "배심원단이 실체적 쟁점에서는 무죄 취지로 판단했는데 재판부가 절차적 이유로 공소기각을 선고했다"며 "항소심에서 무죄 판단을 받겠다"고 말했다. 이번 국민참여재판은 지난 8일부터 주말을 제외하고 열흘 동안 진행됐다. 국민참여재판으로는 이례적으로 긴 심리 끝에 선고가 내려졌다. 앞서 검찰은 결심 공판에서 위증과 직권남용 등 혐의에 징역 2년을, 정치자금법 위반 혐의에는 벌금 500만원을 구형했다. 이 전 부지사는 쌍방울 대북송금 사건 등으로 대법원에서 징역 7년 8개월이 확정돼 수감 중이다. chulsoofriend@newspim.com 2026-06-20 09:53
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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.
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