기존의 단일 태양전지로는 약 30% 초반의 한계효율을 넘을 수 없다는 쇼클리-콰이저 이론이 존재하지만 이번 성과로 향후 30% 이상의 초고효율 태양전지 개발에 이바지할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 과거 불안정하다고 알려진 큰 밴드갭 유무기 하이브리드 페로브스카이트 물질의 안정화와 고효율화하는 기술을 개발하고, 이를 실리콘 태양전지와 적층해 고효율 탠덤 태양전지를 개발했다.

새로운 음이온을 포함한 첨가제를 도입해 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화 층의 전기적·구조적 특성을 조절할 수 있다는 것을 알아내 이를 통해 최고 수준의 큰 밴드 갭 태양전지 소자를 제작했다.

나아가 개발 페로브스카이트 물질을 실리콘 태양전지에 적층해 탠덤 태양전지를 제작하는 데 성공했고, 최고 수준인 26.7%의 광 변환 효율을 달성한 것이다.

이 기술은 향후 첨가제 도입법을 통한 반도체 소재의 2차원 안정화 기법에 대한 방향을 제시할 수 있으며, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 물질을 이용한 태양전지, 발광 다이오드, 광 검출기와 같은 광전자 소자 분야에 응용될 수 있을 것으로 주목받는다.

이번 연구는 국제 학술지 사이언스 3월 26일 자 온라인판에 게재됐다.