전북대학교 강재욱 교수(유연인쇄전자공학과) 연구팀과 한국전력공사 전력연구원 김도형 박사팀이 공동으로 친환경 잉크젯 프린팅 공정을 적용한 차세대 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발하는 데 성공했다.

이번 연구는 유해 용매 대신 바이오매스 기반의 친환경 용매인 γ-valerolactone(GVL)과 고비점 첨가제(DMI)를 조합해 친환경성과 안정성이 높은 페로브스카이트 잉크를 구현한 것이 핵심이다. 

연구팀은 이 잉크를 활용해 대기 중에서 잉크젯 프린팅 방식으로 50mm×50mm 이상의 대면적에 두께 편차 3% 이하의 박막을 균일하게 코팅하는 데 성공했다.

기존 스핀 공정의 한계로 지적됐던 잉크 안정성, 커피링 현상(coffee-ring effect), 결정립 성장 제어 등의 기술적 난제를 해결했으며, 산업적 적용 가능성과 확장성에서 우수한 평가를 받았다. 

실제로 이번에 개발된 기술은 최대 셀 효율 17.78%, 미니 모듈 효율 13.14%를 기록했으며, 2개월 반 이상 성능의 95%를 유지하는 뛰어난 내환경 안정성도 입증됐다.

강재욱 교수는 "잉크젯 프린팅은 친환경적이며 저비용으로 대면적 제조가 가능한 기술로 차세대 태양전지 분야에서 각광받고 있다"며 "국내 유일의 잉크젯 기반 페로브스카이트 공정 기술을 확보한 데 이어, 한국전력과 협력으로 실용화 가능성을 크게 높인 점이 이번 연구의 큰 의의"라고 말했다.

김도형 박사는 "향후 대면적 유리기판을 활용한 유리창호형 태양전지 개발을 통해 에너지 자립형 건축소재로 확장하는 것을 목표로 하고 있다"며 연구 확대 계획을 밝혔다.