대구경북과학기술연구원(DGIST) 태양에너지융합연구센터가 12.3% 광전변환효율을 내는 ‘구리-아연-주석-황-셀레늄(CZTSSe)’ 박막태양전지 개발에 성공했다. 이 수치는 국내 최고 수준이다.
김대환 태양에너지융합연구센터장과 연구원들이 수행한 이번 연구결과는 최근 ‘프로그레스 인 포토볼테익스’ ‘케미스트리 오브 머티리얼스’ ‘나노스케일’ ‘솔라에너지 머티리얼스 앤드 솔라셀’ 등 태양전지분야 학술지에 연속 게재됐다.
김 센터장 연구팀이 다룬 CZTSSe 태양전지는 기존 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CIGS) 박막태양전지 구성성분 중 인듐과 갈륨 원소를 아연과 주석으로 대체한 태양전지다.
지구상에 부존양이 풍부한 재료를 기반으로 개발했다는 점이 특징이다. CZTSSe 박막 태양전지가 상용화되면 CIGS에 비해 풍부한 소재를 활용하기 때문에 태양전지 가격을 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
CZTSSe 박막 태양전지 광전변환효율은 현재 미국 IBM이 달성한 12.6%가 최고 수준이다. 하지만 제작 공정에 독성이 높은 하이드라진을 사용한 용액 공정기반으로 상용화에 어려움을 겪고 있다.
이번에 연구팀은 진공 스퍼터링 공정을 기반으로 했다. 진공 스퍼터링 공정에는 2012년부터 정현식 서강대 교수, 조월렴 이화여대 교수, 김준호 인천대 교수, 전찬욱 영남대 교수 연구팀이 참여해왔다.
김대환 센터장은 “광전변환효율 12.3% 달성을 발판으로 앞으로 희유원소를 사용하지 않는 태양전지 분야 세계 최고 효율을 달성할 계획”이라며 “앞으로 2~3년 안에 16% 수준까지 끌어올릴 수 있을 것”으로 기대했다.
이번 연구는 산업통상자원부 에너지기술개발사업과 미래창조과학부 DGIST 일반사업 지원을 통해 수행됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
