지금까지 페로브스카이트 태양전지는 많은 가능성을 보였으나, 성능 향상을 위해 계면층으로 삽입되고 있는 전도성 고분자의 높은 산성과 흡습성이 페로브스카이트 태양전지의 수명을 단축시키는 단점이 있었다. 또 고효율 소자 제작과 기초 구동원리 연구에만 집중되어 있고, 대면적-대량생산 등 상용화를 위한 연구는 초기 단계에 머무르고 있었다. 

연구팀은 새로운 계면층으로 전기적 전도성, 기계적 유연성, 화학적 안정성을 겸비한 용액분산 그래핀을 도입해 기존 전도성 고분자 기반 소자 대비 약 40% 가량 높은 광전변환효율과 약 3배 높은 소자 수명을 구현했다.

또 기존 전도성 고분자 대비, 용액분산 그래핀을 기반한 페로브스카이트 박막에서 결정의 방향성 및 결정도가 획기적으로 향상된다는 것을 발견했다. 

연구팀은 더 나아가, 용액분산 그래핀을 활용해 페로브스카이트 태양전지 소자 제작에 필요한 모든 세부 조건들을 간단한 용액 공정에 그대로 적용해, 기존 연구용 소자(0.05㎠)보다 200배 큰 10㎠의 대면적 유연 페로브스카이트 태양전지 모듈을 구현했다.

조한익 박사는 "용액분산 그래핀의 대면적 소자 응용의 첫 성공사례"라며 "이를 통한 저비용·고효율의 대면적 유연 페로브스카이트 태양전지 구현은 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 앞당기는 중요한 초석이 될 것으로 생각한다"고 밝혔다. 

연구 결과는 엘스비어에서 발간하는 나노에너지에 지난 1일자 온라인에 게재되었다.