납 카복실레이트 패시베이션으로 미터급 페로브스카이트 모듈 효율 22%实现

난징대학교 샤오커 연구팀과 하이런 탄 교수팀이 렌샤인과 공동으로 미터급 페로브스카이트 태양광 모듈의 상용화에 한 걸음 다가가는 결과를 내놨다. 2026년 8월 12일 온라인 공개된 네이처 논문에서 연구진은 납 카복실레이트 기반 표면 패시베이션 기술을 적용해 **0.72㎡ 단일접합 모듈에서 전면적 인증 효율 22.0%**와 158.4W의 정상상태 출력을 달성했다고 보고했다. 101415

이번 결과가 주목받는 이유는 작은 실험실 셀에서 얻은 높은 효율을 대형 모듈로 확대하는 과정에서, 효율뿐 아니라 표준화된 신뢰성 평가까지 함께 제시했기 때문이다. 다만 제공된 자료는 핵심 모듈 성능을 가장 분명하게 뒷받침하며, 일부 현장 발전량 비교나 과거 기록과의 비교 주장은 추가 원자료가 필요하다.

공정의 핵심은 삼원 용매와 진공 보조 결정화

연구진은 다음 세 가지 용매를 조합한 전구체 용매계를 사용했다.

• 2-메톡시에탄올
• 1,3-다이옥솔란
• 디메틸설폭사이드(DMSO)

여기에 진공 보조 결정화 공정을 결합해 페로브스카이트 박막을 형성했다. 난징대학교가 공개한 설명에 따르면, 이 과정에서 박막 표면에 요오드화 포름아미디늄(FAI)이 풍부한 층이 자연스럽게 만들어졌으며, 연구진은 이를 보호 기반층으로 설명했다. 이후 표면 패시베이션 소재로 납 카복실레이트를 적용했다. 1

이 공정은 두 단계로 이해할 수 있다. 용매 조성과 결정화 조건이 박막 표면을 먼저 정돈하고, 납 카복실레이트 처리가 결함을 줄여 페로브스카이트와 전하수송층 사이의 계면을 안정화하는 방식이다. 연구 관련 보고서에는 납 카복실레이트 패시베이터 가운데 납 디올레에이트 Pb(OA)₂가 사용됐다고 나와 있다. 56

모듈에서 확인된 성능

연구진이 제시한 주요 수치는 모듈 크기와 면적 기준에 따라 나뉜다.

• 810㎠ 개구면적 모듈: 24.0% 인증 광전변환효율 14
• 0.72㎡ 전면적 모듈: 22.0% 인증 광전변환효율 1014
• 0.72㎡ 모듈 출력: 표준시험조건에서 158.4W 정상상태 전력 514

두 효율 수치를 구분해서 봐야 한다. 24.0%는 더 작은 모듈의 개구면적을 기준으로 한 값이고, 22.0%는 1.2m × 0.6m 크기 모듈의 전체 면적을 기준으로 한 값이다. 서로 다른 면적 기준을 하나의 기록처럼 단순 비교하면 성능을 과대해석할 수 있다.

왜 납 카복실레이트 패시베이션이 중요한가

페로브스카이트 박막에는 전하 재결합과 성능 저하를 일으킬 수 있는 결함과 화학적으로 취약한 계면이 존재한다. 소형 소자 전체에 패시베이션 소재를 균일하게 입히는 것보다, 1㎡에 가까운 넓은 면적에 같은 처리를 고르게 구현하는 일이 훨씬 어렵다.

제공된 연구 설명에 따르면 납 카복실레이트는 기존의 암모늄계 패시베이션 소재와 다른 방식으로 작동한다. 단순히 표면을 덮는 데 그치지 않고 페로브스카이트 표면과 화학적으로 반응해 결합을 형성하며, 계면 에너지 준위 정렬과 전하 수송, 대면적 모듈에서의 처리 균일성을 개선하는 것으로 보고됐다. 15

이는 대면적 확장에 도움이 될 수 있는 plausible한 설명을 제공하지만, 제공된 자료만으로 암모늄 할라이드 패시베이터와의 정량적인 일대일 비교를 완성하기는 어렵다. 습도, 고온, 지속 광조사, 열 사이클링 조건에서 각각 측정한 열화 수치도 모두 제시돼 있지 않다. 따라서 현재 가장 강하게 확인되는 근거는 실제 대형 모듈 성능과 신뢰성 인증이며, 모든 스트레스 조건에서의 종합적 우월성까지 입증됐다고 보기는 어렵다.

IEC 신뢰성 시험과 내구성 지표

보고서에 따르면 해당 모듈은 국제전기기술위원회(IEC)의 IEC 61215와 IEC 61730 전체 신뢰성·안전성 시험 절차를 통과했다. 이는 단순히 순간 효율을 측정한 결과를 넘어, 모듈의 장기 신뢰성과 안전성에 대한 표준 평가를 거쳤다는 점에서 의미가 있다. 19

또 다른 연구 보도는 모듈이 최대전력점 추적 조건에서 2,200시간 후 초기 효율의 96%를 유지했다고 전했다. 4 유용한 내구성 지표이지만, 제공된 자료만으로는 모든 시험 조건을 재구성하거나 동일 조건에서 일반적인 실리콘 모듈과 직접 비교할 수 없다.

현장 발전량 비교는 어디까지 확인됐나

일부 보도는 대형 지상 설치 실증에서 페로브스카이트 모듈이 같은 장소에 설치된 결정질 실리콘 모듈보다 설비용량당 발전량이 높았다고 전한다. 111415

그러나 현재 제공된 근거만으로는 2026년 3~5월 동안 1MW 페로브스카이트 설비와 3.5MW 실리콘 설비를 비교한 구체적인 월별 발전량을 확인할 수 없다. 온도와 광 세기 변화에 따라 발전량 우위가 어떻게 달라졌는지를 수치로 입증하는 자료도 제시되지 않았다.

따라서 근거에 충실한 결론은 다음과 같다. 제공된 출처는 현장 실증에서 페로브스카이트 모듈이 설비용량 기준 발전량에서 유리했다는 내용을 전하지만, 월별 비교와 기상 조건별 관계를 완전히 검증할 만큼의 원자료는 제공하지 않는다.

연구 흐름에서의 의미

이번 네이처 논문은 대면적 모듈 제작과 공정 통합의 이정표로 이해하는 것이 적절하다. 소형 셀, 탠덤 소자, 서로 다른 면적 기준으로 측정된 효율 기록과 직접 동일선상에서 비교할 수 있는 결과는 아니다.

제공된 자료는 연구팀의 이전 17.2% 효율 사이언스 논문과의 구체적인 비교를 확인해주지 않는다. 중국과학원이 보고했다는 28.04% 인증 페로브스카이트-유기물 탠덤 기록 역시 이 자료만으로는 검증되지 않는다. 따라서 두 수치를 이번 대형 모듈 성과의 의미에 그대로 덧붙이기보다는, 별도의 확인이 필요한 주장으로 보는 편이 타당하다.

결론

이번 연구의 핵심 성과는 분명하다. 난징대학교와 렌샤인 연구진은 2-메톡시에탄올·1,3-다이옥솔란·DMSO 삼원 용매계, 진공 보조 결정화, 납 카복실레이트 패시베이션을 결합해 0.72㎡ 페로브스카이트 모듈에서 22.0% 전면적 인증 효율과 158.4W 정상상태 출력을 구현했다. 더 작은 810㎠ 모듈에서는 24.0% 인증 효율을 기록했으며, 모듈은 IEC 61215와 IEC 61730 시험을 통과한 것으로 보고됐다. 14514

이는 페로브스카이트 태양광 기술이 소형 연구용 셀을 넘어 미터급 모듈로 확장될 수 있음을 보여주는 주목할 만한 결과다. 다만 환경별 열화 비교, 현장 발전량의 월별 수치, 온도·일사량과의 관계, 이전 기록 및 탠덤 기록과의 비교는 완전한 논문 본문이나 추가적인 1차 데이터를 확인한 뒤 판단해야 한다.