유연 투명전극 전문업체 엠에스웨이(대표 이민수)는 세계 최고 효율의 페로브스카이트 태양전지용 유연 투명전극 개발에 성공했다고 2일 밝혔다.
이 회사는 요오드화납 메틸 암모늄에서 유입되는 이온과 반응을 효과적으로 제어하는 인듐주석산화물(ITO)을 사용하지 않는 투명전극을 고안해 18.6%라는 우수한 유연 페로브스카이트 태양전지 효율을 구현했다. 이는 미국 E사 ITO 필름을 이용한 유연 페로브스카이트 태양전지 효율보다 더 높은 수치다. ITO를 사용하지 않는(ITO-Free) 유연 페로브스카이트 태양전지 가운데 학계에 보고된 세계 최고 효율 기록이다.
이번 연구결과는 페로브스카이트 태양전지 연구에서 가장 범용적으로 사용되는 물질인 요오드화납 메틸 암모늄으로 저온공정(100℃)에서 기록한 효율이라는데서 더욱 의미가 있다.
유연 페로브스카이트 태양전지연구에서 핵심은 유연투명전극이 안정적이어야 한다. 기존 연구에서는 페로브스카이트 물질에 의해 투명전극이 손상돼 태양전지가 작동하지 않는 문제가 있었다. 현재 대부분의 태양전지 연구는 유리기판 ITO 투명전극을 사용해 부피가 크고 무겁기 때문에 설치하는 장소가 매우 제한적이다.
엠에스웨이 투명전극 나빌(NABIL®)로 만든 페로브스카이트 태양전지의 두께는 130㎛ 수준으로 매우 얇고 가볍다. 페로브스카이트를 비롯 차세대 태양전지의 활용 범위를 확장시킬 수 있다. 건물일체형태양전지(BIPV) 가운데 반투명이 요구되는 창문형 태양전지에 적합한 솔루션을 제공한다.
엠에스웨이 투명전극 나빌(NABIL®)은 희토류 금속인 고가 ITO를 사용하지 않았다. ITO 투명전극은 쉽게 깨지는 문제가 있으며 200℃ 이상 고온공정이 요구된다. 유연 투명전극 기판에 사용되는 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)과 같은 필름은 200℃ 이상에서 손상되기 때문에 전기적 특성이 우수한 ITO 투명전극을 제작할 수 없다.
이 회사는 ITO가 포함되지 않은 유연 투명전극으로 페로브스카이트 태양전지를 제작해 지난 25일 정부 산하 인증기관으로부터 시험성적서(광전변환효율 18.6 %)를 받았다. 투명전극 나빌(NABIL®)과 미국 E사에서 판매중인 ITO 유연 투명전극을 비교하면 나빌(NABIL®)이 가시광 파장(380~780㎚) 전체 영역에서의 투과율(84.2%)이 높고 면저항(20Ω/sq)이 절반 이상으로 낮다. 표면 젖음성(≥40 mN/m)이 더 우수할 뿐 아니라, 미국 E사의 전극으로 만든 태양전지의 광전변환 효율(17.5%)을 능가하고 있다.
엠에스웨이는 내년에 기술특례 상장예비심사를 청구할 예정이다.
김한식기자 hskim@etnews.com
