국내 연구진이 1000시간 이상 사용할 수 있는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다. 저비용·고효율 태양전지에 내구성까지 추가해 차세대 태양전지 상용화를 앞당길 전망이다.
울산과학기술원(총장 정무영·UINIST)은 석상일 에너지 및 화학공학부 교수팀이 한국화학연구원과 함께 세계 최고 수준의 안정성을 지닌 '무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지'를 개발했다고 30일 밝혔다.
페로브스카이트 태양전지는 무기물이나 유기물을 혼합 사용하는 태양전지다. 저가의 소재를 사용해 저렴하게 만들 수 있다. 광전 변환 효율도 22%로, 주로 쓰이는 실리콘 단결정계 태양전지(25%)에 근접한다. 실리콘 단결정계 태양전지는 고순도 정제한 실리콘을 써 제조 비용이 비싸다.
하지만 장시간 사용할 경우 효율이 떨어지는 문제점을 지녔다.
연구팀은 무기물·유기물 소재를 '이종접합'해 내구성을 높였다. 바륨주석산화물(BaSnO₃)의 바륨을 란탄(La)으로 치환한 'LBSO'를 썼다. 그 결과 1000시간 이상 사용해도 21.2%의 안정적인 광변 효율을 유지했다.
또 200℃ 이하 저온 공정에서 합성할 수 있어 공정 비용을 대폭 줄일 수 있다. 기존에는 900도 이상 고온에서 합성공정을 진행해야 했다.
연구팀은 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 새로운 방법론으로 핫프레싱 공법도 제안했다. 핫프레싱 공법은 온도와 압력으로 두 물체를 접착시키는 방법이다.
석상일 교수는 “제조 비용이 기존 실리콘 태양전지의 절반 수준이면서 효율과 안정성을 모두 높인 태양전지를 구현했다”면서 “국내 고유기술로 만들어내 더욱 의미가 깊다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
