건국대 연구팀, 우주 태양전지 손상 난제 해결 연구 결과 발표

김형석 기자

작성일 2026-09-28 18:02

건국대학교 이만종 교수 연구팀이 우주 환경에서 태양전지에 발생하는 비가역적 손상 원인을 세계 최초로 규명하고, 이를 차단할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’에 게재되었다.

연구팀은 우주 양성자 조사로 인한 페로브스카이트 태양전지의 성능 저하 원인을 분석했다. 다결정 페로브스카이트 태양전지는 가볍고 유연하며 방사선 내구성이 뛰어나 차세대 우주 태양광 발전에 활용될 후보로 주목받고 있으나, 우주 양성자에 노출될 경우 발생하는 비가역적 성능 손상은 해결해야 할 과제였다.

연구팀은 양성자의 에너지와 누적 조사량, 침투 깊이에 따라 태양전지 내부에서 손상이 발생하는 위치와 성능 저하 임계점을 분석했다. 이를 통해 양성자 조사 시 발생하는 손상이 단순히 에너지의 높고 낮음에 따라 결정되는 것이 아니라, 양성자가 소자 내부 어느 위치에 얼마나 많은 에너지를 전달하는지에 따라 달라진다는 사실을 실험적으로 증명했다. 또한, 양성자 충돌로 인한 원자 변위와 격자 결함이 비이온화 에너지 손실(NIEL)을 유발하며, 이것이 비가역적 손상의 주된 원인임을 확인했다.

연구팀은 이러한 손상 원리를 바탕으로 고분자 소재인 패릴린-C를 활용한 1-6μm 두께의 초경량 차폐막을 설계하고 성능을 검증했다. 차폐막을 적용한 결과, 초기 발전 성능이 거의 동일하게 유지되는 것을 확인했으며, 특히 6μm 두께의 차폐막은 극한 조건에서도 태양전지의 발전 성능을 유지함을 입증했다. 연구팀은 이를 통해 실제 우주 임무의 궤도와 운용 기간에 따라 필요한 보호막을 설계할 수 있는 정량적 기준을 제시했다.

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