국민대학교(총장 임홍재) 연구팀이 화학공학 분야 국제학술지에 이름을 올렸다.

23일 국민대에 따르면, 임상규·김형민 응용화학부 교수팀과 최효성 한양대 교수팀이 공동 연구한 ‘차세대 태양전지 전자수송층 산화주석(SnO2) 나노입자의 자가-증강 비가수분해 합성’ 논문이 화학공학 분야 국제학술지인 Chemical Engineering Journal에 게재됐다.

산화주석은 높은 전자이동도, 낮은 합성온도 등으로 차세대 태양전지의 전자수송층 소재로 주목받고 있다. 특히 합성된 산화주석 표면을 염소(Cl) 등으로 패시베이션(표현에 보호막을 씌움)하면 전자수송층 표면 및 계면에서의 고유결함을 줄이는데 효과적이다.

그러나 기존의 가수분해 합성법은 물 때문에 반응성 조절이 어렵고 합성된 나노입자의 결정성 저하로 추가적인 어닐링(가열한 뒤 서서히 식히는 과정) 공정이 필요하다. 

국민대 연구팀은 이 논문에서 tert-뷰틸알콜을 이용한 새로운 비가수분해 산화주석 나노입자 합성법을 제안했다. 이 반응의 부산물인 염화 tert-뷰틸은 tert-뷰틸알콜과 염소 이온으로 쉽게 전환되는데, 이는 다시 반응의 원료와 Cl 패시베이션에 재사용된다. 

이러한 자체적인 자가-순환 합성은 반응의 완결도 향상, 효과적인 반응부산물 제거, 패시베이션 효율 향상 등 기존 합성법의 문제점들을 동시에 해결 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다. 

국민대 관계자에 따르면, 새 합성법으로 만들어진 산화주석 나노입자를 적용한 정구조 페로브스카이트 태양전지는 20.2%의 광전 효율과 70일 후에도 97%의 효율 유지도를 기록했다.