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태양전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치로, 현재 에너지 변환 효율을 높이는 것이 핵심 과제다. 최근 페로브스카이트 등 신소재로 효율을 높이려는 연구가 활발하다.

중국 화둥사범대와 스웨덴 린셰핑대 등 공동연구팀은 매운맛을 내는 성분인 캡사이신으로 페로브스카이트의 효율을 한 차원 더 높일 수 있는 방법을 개발해 국제학술지 ‘줄’ 1월 13일자에 발표했다. doi: 10.1016/j.joule.2020.12.009 

연구팀은 페로브스카이트(MAPbl3) 전구체에 0.1wt%(중량퍼센트)의 캡사이신을 추가한 뒤, 자외선 광전자 분광법 등으로 캡사이신이 페로브스카이트에 미치는 영향을 확인했다.

캡사이신을 추가한 페로브스카이트의 에너지 변환 효율은 21.88%로, 일반 페로브스카이트 태양전지의 에너지 변환 효율인 19.1%보다 높았다. 지금까지 확인된 MAPbl3의 최대 효율(21.93%)과도 맞먹는 수준이었다. 연구팀은 캡사이신이 페로브스카이트 내부 p형 반도체와 n형 반도체의 층간 연결을 향상시키고, 박막의 결함 밀도를 줄인다고 분석했다. 캡사이신을 추가한 페로브스카이트 태양전지는 사용 800여 시간이 지나도 높은 에너지 변환 효율을 유지했다. 

친예 바오 화둥사범대 전기전자공학과 교수는 “캡사이신은 저렴하면서도 자연에서 쉽게 구할 수 있는 소재”라며 “추가 연구를 통해 페로브스카이트 태양전지의 에너지 변환 효율을 더욱 높이겠다”라고 밝혔다.