국내 연구진이 태양전지의 이론적 효율 한계를 넘어서는 다중접합(탠덤) 태양전지 플랫폼 기술을 개발했다. 유기물 반도체의 가격 경쟁력과 무기물 반도체의 고효율이라는 각각의 장점을 살린 것이 특징이다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권)은 광전하이브리드연구센터 김홍곤, 이도권 박사팀이 태양전지 이론효율 한계를 뛰어넘을 수 있는 유·무기 하이브리드 탠덤 태양전지 플랫폼 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
탠덤 태양전지는 광흡수 영역이 보완적인 두 개 이상의 광흡수 반도체를 수직으로 쌓아 태양에너지 중 투과되는 손실과 열에너지로 낭비되는 손실을 최소한으로 줄인 기술이다. 기존 무기탠덤 태양전지는 갈륨·비소와 같은 값비싼 재료와 고가 공정장비를 사용하기 때문에 우주선과 같이 제한된 곳에만 활용됐다.
연구팀은 유·무기 하이브리드 탠덤 구조를 고안해 저비용·고효율 태양전지를 가능하게 하는 플랫폼 기술을 개발했다. 유기물 반도체의 가격 경쟁력과 무기물 반도체의 고효율을 하나의 소자 내에서 최대화한 것이 핵심 아이디어다.
연구팀은 이웃하는 단일 접합 태양전지들을 이어주는 계면층 개발과 소자 전체에서 전류 분포를 고르게 하는 전류매칭 기술에 주력했다. 그 결과 유·무기 하이브리드 구조의 탠덤 태양전지 분야에서 세계 최고인 9.5% 효율을 달성했다.
김홍곤 박사는 “개발된 탠덤 소자는 그 자체로 매우 높은 전압을 나타내기 때문에 모듈화에 따른 저항손실 없이도 물분해 등에 적용할 수 있다”며 “다양한 단일접합 태양전지 기술이 발전하면서 탠덤화 플랫폼 기술 수요도 증가할 것”이라고 말했다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
