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한양대학교 고민재 교수 연구팀이 고도로 분지된 분자 구조의 '덴드리머(dendrimer)'를 도입해 수분에 의해 저하된 성능을 스스로 회복하는 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발, 고효율 및 획기적인 안정성 확보에 성공했다. 이 태양전지는 26.2%의 고효율을 달성함과 동시에, 가혹한 고온·고습과 건조가 반복되는 10회의 사이클 후에도 초기 효율의 90% 이상을 회복하고 유지하는 탁월한 자가치유(self-healing) 능력을 입증했다.

연구팀은 기존의 수분 ‘차단’ 방식에서 벗어나 소재 스스로 상태를 ‘복구’하는 메커니즘을 적용했다.  설계된 덴드리머 내부의 카복실레이트(-COO-) 기능기가 열화 과정에서 빠져나가는 핵심 성분인 포름아미디늄(FA)을 수소결합으로 포집하는 ‘휘발성 저장고’ 역할을 하도록 했으며, 다시 건조한 환경이 되면 이를 재공급해 원래의 결정 구조로 되돌렸다. 동시에 외곽의 아민(-NH) 기능기가 납(Pb)과 상호작용하여 소재 전체의 안정성을 크게 높였다.

고민재 교수는 “이번 연구는 페로브스카이트 태양전지의 안정성 문제를 단순히 억제하는 수준을 넘어, 열화 이후에도 성능을 되살리는 ‘회복 메커니즘’을 소재 내부에 내장했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 이 개념은 태양전지뿐만 아니라 발광다이오드, 광검출기 등 환경 스트레스에 취약한 다양한 광전자소자에 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 성과는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 재료과학 분야 국제 저명 학술지 「Advanced Materials」 1월 22일 자에 표지논문(Advanced Materials 2026, 38(5), e12410)으로 게재되었다.

(논문명: Sustainable Self-Healing of Perovskite Solar Cells Using Dendrimers as Volatile Reservoirs)