경제적이면서 세계 최고 수준 효율을 보이는 차세대 태양전지 페로브스카이트 소재기술이 개발됐다.

성균관대 에너지공학과 석상일교수 연구팀은 지난 9일 기존 실리콘 태양전지와 맞먹는 효율(20.1%)을 보이며 가격은 3분의 1수준인 페로브스카이트 태양전지 소재기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

이는 미국재생에너지연구소(NREL)가 공인하는 페로브스카이트 태양전지 효율 차트에서 가장 높은 수준이다.

현재 태양전지 시장에선 실리콘 태양전지가 90% 가량을 차지하고 있다. 실리콘 태양전지는 고순도 실리콘이 주원료이며 태양에너지를 전기에너지로 바꾸는 변환효율이 높다. 그러나 제조공정이 복잡하고 생산단가가 높은 것이 단점으로 지적돼왔다.

석 교수 연구팀이 태양전지 개발에 사용한 페로브스카이트는 전기 전도성이 뛰어난 결정 구조를 갖춘 물질로 포름아미디늄·메틸암모늄(유기물)과 납·할로겐화물(무기물)을 혼합해 만든다. 페로브스카이트는 실리콘 태양전지보다 제작비용이 3분의 1 수준이며 얇은 필름 형태로 잘 휘어져 활용도가 높다. 그러나 실리콘 태양전지에 비해 변환효율이 낮아 상용화에 걸림돌이 되어왔다.

이에 연구진은 페로브스카이트 태양전지에 저가 화학소재를 코팅하는 방법으로 상용화의 길을 열었고 효율 18.4%의 태양전지를 만들었다.

▲ 석상일 성균관대 교수

석상일 교수는 "저가공정으로 개발된 기존 태양전지의 효율성 한계를 극복할 수 있는 공정기술을 개발한 데 의미가 있다"며 "앞으로 큰 면적을 대상으로 한 연속공정 기술과 높은 안정성을 보유한 원천기술 개발을 마치면 본격적인 실용화가 가능하다"고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부 글로벌연구실사업의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 국제학술지 네이처 온라인판 7일자에 게재됐다.

▲ 네이쳐 지 온라인판 1월 7일자에 소개된 석상일 교수 연구팀의 태양전지 연구결과

윤소정 코리아넷 기자
사진 성균관 대학교

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