태양전지 효율 극대화 기술 개발

태양전지 효율 극대화 기술 개발

 

국내 연구진이 페로브스카이트(perovskite. CaTiO3) 태양 전지 효율 20.1%까지 끌어올리는 새로운 공정 기술을 세계 최초로 개발했다. 페로브스카이트(perovskite. CaTiO3) 태양 전지는 기존 실리콘 태양 전지 보다 제조 단가가 저렴해 각광받고 있는 차세대 태양 전지이다.

 

한국 화학 연구원 석상일 박사(성균관대 에너지 과학과 교수 겸직)가 주도하고, 양운석 박사 과정, 노준홍 박사가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 미래 창조 과학부가 추진하는 글로벌 연구실 사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 사이언스(Science) 2015.05.21일자 Express판에 게재됐다.

 

이번 연구진은 2012년부터 무기물과 유기물을 화학적으로 합성한 태양 전지 소재 연구를 시작했으며, 기존 페로브스카이트 태양 전지 보다 고효율의 소재를 합성하는데 성공하고, 2015년 01월 네이처(Nature)지에 신규 페로브스카이트 조성을 설계 합성하는 연구 결과를 발표한 바 있다.

 

그 후, 연구팀은 2015.01월 개발한 페로브스카이트 태양 전지의 추가 효율 향상을 위해 ‘화학 분자 교환법’이라는 새로운 방식의 제조 공정을 개발했고, 이를 이용해 태양광을 더 효과적으로 흡수할 수 있는 고품질의 박막을 제조할 수 있었다. 화학 분자 교환법은 서로 다른 화학 분자가 순간적으로 교환될 수 있는 공정으로써, 결함이 적고 결정성이 우수한 화학 물질을 제조하는 방법이며, 용액 공정을 이용해 대규모로 제작할 수 있는 장점이 있다.

 

이 공정을 통해 제작된 태양 전지는 상용화된 실리콘 태양 전지와 비슷한 에너지 변환 효율 20.1%를 나타내며, NREL(미국 재생 에너지 연구소)에서 공식 인증 받았다.

 

석상일 박사는 “세계적으로 이슈가 되고 있는 미래 신재생 에너지 경쟁에서 선두를 점할 수 있는 원천 기술을 국내에서 개발했다는 데 의미가 있으며, 이번 개발된 공정 기술은 대규모 연속 공정 기술에 쉽게 적용할 수 있어 빠른 상용화가 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

 

아울러, 이번 성과로 정부가 2015.04월 기후 변화 대응을 위한 ‘에너지 신산업 및 핵심 기술 개발 전략’ 이행 계획을 통해 밝혔던 차세대 태양 전지 핵심 기술 개발 및 신산업 활성화에도 더욱 탄력이 붙을 것으로 기대된다.