광주과학기술원(GIST) 차세대에너지연구소(소장 이광희)는 세계 최고수준 효율의 대면적 유기 태양전지를 개발해 비할로겐 용매 모듈분야 최초로 한국인정기구(KOLAS) 공식인증을 받았다고 6일 밝혔다.
차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 이광희 소장(신소재공학부 교수)은 인체 및 환경에 유해한 기존 할로겐 용매 대신 비할로겐 용매를 사용한 모듈 제작기술을 통해 유기 태양전지 모듈 약 200㎠ 크기에서 세계최고 수준인 12% 효율을 달성해 KOLAS 인증을 받았다.
연구팀은 비할로겐 용매로 공정 최적화를 통해 약 14% 이상의 효율을 달성해 추가 KOLAS 공식인증 절차를 추진할 예정이다. 국내 유일 태양전지 효율을 측정하는 KOLAS 인증은 해외에서도 동일하게 인정받을 수 있어 기업의 해외시장 진출에 용이하다.
유기 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비해 제작 비용이 저렴할 뿐만 아니라 가볍고 유연하며 투명하다는 장점이 있다. 특히 저조도 환경에서도 발전할 수 있어 기존 실리콘 태양전지의 하루 평균 최대 발전 시간(약 3.5시간)보다 더 오래(약 5시간) 발전이 가능하다. 약 13% 효율만으로도 이미 상용화된 실리콘 태양전지와 유사한 연간 발전량을 확보할 수 있다.
기존 유기 태양전지 모듈은 크기가 커질수록 낮은 효율성과 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등 독성이 강한 할로겐 유기용매 사용으로 인해 작업자의 건강에 악영향을 미친다. 뿐만 아니라 발생하는 증기나 부산물로 환경을 오염시킬 수 있어 상용화에 큰 어려움이 있다.
연구팀이 비할로겐 용매로 제작한 유기 태양전지는 추후 기존 실리콘 태양전지의 10분의 1 수준에 해당하는 저렴한 제조 비용이 든다. 유연한 필름 형태로 다양한 장소에 시공이 가능하다는 장점도 있어 태양광 활용 및 기술발전에 크게 기여할 것으로 예상하고 있다.
강홍규 책임연구원은 “독일의 경우 국가의 지속적인 연구개발(R&D) 지원과 투자를 통해 10% 미만 효율임에도 상용화해 국내 대기업 건물에 실증을 추진하고 있다”며 “우리나라도 더 늦기 전에 대면적 유기 태양전지 모듈 제조를 위한 상용화 R&D 투자와 관련 지원 정책의 재검토가 필요하다”고 말했다.
광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
