세계 최고 수준의 효율과 경제성을 갖춘 태양전지 소재기술이 개발됐다.
한국화학연구원(원장 이규호)은 석상일 그린화학소재연구본부 책임연구원이 주도하고, 전남중 박사후과정 연구원과 노준홍 선임연구원(이상 제1저자)이 페로브스카이트 태양전지 소재기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
이 연구결과는 국제학술지 네이처 7일자 온라인판에 게재됐다. 오프라인으로는 오는 23일자로 발간된다. 이 연구과제는 미래창조과학부 글로벌연구실사업 및 글로벌프론티어사업(멀티스케일에너지시스템연구단)과 한국화학연구원 ‘KRICT 2020’ 사업의 지원을 받았다.
페로브스카이트는 부도체·반도체·부도체의 성질은 물론이고 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 물질이다. 이를 이용해 태양전지를 만들면 제조원가가 싸기 때문에 세계 각국이 연구에 매달려왔지만 적정한 효율을 구현하지 못해 상용화의 걸림돌로 작용해 왔다.
연구진은 무기물과 유기물이 혼합된 페로브스카이트 구조를 갖는 물질을 이용한 태양전지에 저가의 화학소재를 저온 코팅하는 방법으로 손쉽게 소재를 만들었다.
연구진은 이 방법으로 지난해 논문 작성 당시 태양전지 효율 18.4%를 달성했다. 현재는 20.1%에 도달한 상태다. 이는 미국 재생에너지연구소(NREL)가 공인하는 페로브스카이트 태양전지 효율 차트 상에 세계 1위로 랭크돼 있다. 석 책임은 이 세계최고 효율 기록을 이번을 포함해 그동안 세 번 갱신했다.
복잡한 공정과 고가의 장비를 이용해 만드는 기존 실리콘 단결정계 태양전지나 박막형 태양전지 효율은 25~26% 수준이다.
석상일 책임연구원은 “기존 태양전지의 효율성에 육박하면서도 제조원가는 획기적으로 줄일 수 있는 공정기술”이라며 “향후 대면적 연속공정 기술과 안정성이 뛰어난 원천기술을 개발하면 실용화가 이루어질 것으로 본다”고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com