과 모폴로지*가 요구된다. 이를 위해 반 용매 공법**을 이용하여 중간상***을
만들고 이를 가열하여 결정질 페로브스카이트를 생산한다. 그러나 이러한 상
변화를 위해 주어지는 온도가 너무 높거나 태양전지 작동 시 증가하는 온도
는 페로브스카이트를 분해하여 요오드화납을 석출시키고, 전지의 작동이 멈
춘 후에도 지속적으로 남아 전지의 효율을 급속히 감소하게 만든다.
*모폴로지(Morphology): 물질의 형태 또는 모양
**반 용매 공법(Antisolvent engineering): 용액 내에서 고상을 석출시키기 위한 공법
***중간상(Intermediate phase): 열역학적으로 준안정상태인 상
□ 본 연구에서는 반 용매 공법을 이용하여 최초로 단결정 중간상 나노로드를
합성하였고, 이를 산소와 습기가 제어된 고진공 환경에서 가열하여 중간상,
페로브스카이트, 석출된 요오드화납의 결정구조와 결정의 상호 방향관계를
규명하였다. 더 나아가 섭씨 155도 까지 온도 사이클을 주어서 온도에 따른
요오드화납 입자의 부피를 측정하였고, 이를 통해 페로브스카이트가 요오드
화납으로 분해되기 위한 엔탈피*를 구했다. 또한 요오드화납이 석출되는 동
안 메틸암모늄 납 할라이드 분자가 증발하지 않고, 페로브스카이트 내에 과
농축됨을 발견하여 새로운 형태의 열역학적인 상태도를 만들 수 있었다.
*엔탈피(Enthalpy): 열역학에서 사용하는 물리량의 하나. 계 밖에서 가해진 압력과 그것에 의하여 변화한 부피
곱을, 계의 내부에너지에 보탠 양
∘ 놀랍게도 고온에서 석출되었던 요오드화납이 저온에서 단결정 페로브스카이
트로 회복되었는데 이때 캐리어 모빌리티*, 포획밀도**, 유전상수***도 회복됨
을 확인하였다.
*캐리어 모빌리티(Carrier mobility): 외부에서 가해진 전기장 에 대한 전자의 표류 속도의 비로 정의.
**포획밀도(Trap density): 전하의 이동을 제한하는 물질내의 결함 밀도.
***유전상수(Dielectric constant): 전하 사이에 전기장이 작용할 때, 그 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영
향을 나타내는 물리적 단위
□ 김봉중 교수는 “본 연구결과는 취약한 열적 안정성과 효율증가의 한계에 부
딪혀 있는 페로브스카이트 태양전지 연구에 근본적인 해결책을 제시했을 뿐
아니라, 유기금속 할라이드 페로브스카이트의 열역학적 특성을 정량적으로
규명한 최초의 사례”라고 말했다.
□ 지스트 신소재공학부 김봉중 교수(교신저자)가 주도하고 조용륜 연구원(제1
저자)이 참여한 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행