▲ 화학(연) 무유기 페로브스카이트 태양전지 연구팀 .

국내 연구진이 실리콘 태양전지 효율에 버금가며 기존 박막태양전지의 효율보다 높은 효율을 가지는 페로브스카이트 태양전지 개발에 성공했다.

한국화학연구원(정순용 원장 직무대행)은 페로브스카이트 태양전지 분야에서 세계 최고효율 22.7%을 기록해 미국재생에너지연구소(NREL)의 공식 인증을 받았다고 밝혔다.

차세대 페로브스카이트 태양전지 기술은 기후변화에 대응하여 미래 신산업 창출이 가능한 태양광 후보 기술로서, 저렴하고 만들기 용이하며 유연하고 가볍다는 장점이 있다.

서장원 화학(연) 박사 연구팀이 기록한 ‘페로브스카이트 태양전지 최고 효율(22.7%)’은 2016년 3월에 얻은 22.1%의 효율을 약 1년여 만에 갱신한 성과다.

이전에는 페로브스카이트 소재 조성을 변화시키고 결함을 최소화하여 효율을 높여왔다면, 금번에는 태양전지 소자의 전압을 높이기 위한 연구를 수행해 태양전지 효율을 향상시켰다.

태양전지 소자 효율은 단위 면적당 입사하는 빛 에너지와 태양전지 출력의 비율을 의미한다. 소자 효율을 측정하는 항목에는 개방전압, 단락전류밀도, 성능지수가 있는데, 기존에는 이 세 항목 중 단락전류밀도와 성능지수를 향상시키는 데 초점을 두었다. 이번에는 개방전압을 높이는 연구를 진행해 태양전지의 효율을 향상시켰다.

‘페로브스카이트 태양전지 최고효율(22.7%)’은, 기존 실리콘 태양전지에 버금(25-26%)가며, 기존 박막 태양전지의 CdTe 및 CIGS 태양전지의 최고효율인 22.1%와 22.6%보다 높은 효율에 해당된다.

특히 화학(연)은 이 분야에서 공식 인증기록을 5번째 갱신하여 여전히 페로브스카이트 고효율 분야를 선도하고 있다는 것을 입증했다는 데 큰 의미가 있다.

서장원 화학(연) 박사는 “페로브스카이트 태양전지는 미래 신산업 창출이 가능한 핵심 태양광 기술이지만 안정성과 대면적 모듈 제조라는 해결해야 할 과제가 아직 남아있다. 이를 해결해 높은 신뢰성을 확보하고, 상용화 기술개발에 앞장서겠다.”고 포부를 밝혔다.

정순용 화학(연) 원장 직무대행은 “한국화학연구원은 2012년부터 본격적으로 페로브스카이트 소재를 이용해 연구해왔다. 현재 페로브카이트 태양전지의 효율을 더욱 높이기 위해, 원천 소재, 공정 및 소자 구조와 관련한 기술을 세계적으로 선도하고 있다.”고 밝혔다.

한편, 본 연구는 화학(연) 주요사업 및 ‘한국에너지기술평가원’ 과 ‘한국연구재단 글로벌 프론티어 사업(멀티스케일에너지시스템연구단)’의 지원을 받았다.