▲ (左) 석상일 한국화학연구원 박사와 (右)본 연구에서 제안되고 구현된 페로브스카이트 태양전지의 태양광 파장에 따른 응답도와 기존 인증 소자의 응답도 비교..

무기물·유기물의 하이브리드 합성을 통해 효율이 높고 경제적인 태양전지 소재기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 석상일 한국화학연구원 박사(성균관대학교 에너지과학과 교수 겸직)가 주도하고 전남중, 노준홍 박사가 공동 제1저자로 참여한 고효율의 태양전지 페로브스카이트 박막제조 공정을 기반으로 태양광을 흡수하는 파장 대역을 늘리면서 결정구조의 안정성을 향상시키는 고효율의 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발했다고 지난 8일 밝혔다.

무·유기 하이브리드 태양전지란 값싼 무기물과 유기물이 결합해, 페로브스카이트 결정 구조를 가지면서도 화학적으로 쉽게 합성되는 소재를 이용해 제조한 것이다.

페로브스카이트는 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 물질로 태양전지 플랫폼 구조와 균일한 것이 특징이다.

연구팀은 무기물과 유기물이 혼합된 페로브스카이트 구조를 갖는 물질을 이용한 태양전지에 저가의 화학소재를 저온 코팅하는 방법으로 손쉽게 제조하는 기술에 성공했다.

복잡한 공정과 고가의 장비를 통해 제조되는 기존 실리콘 단결정계 태양전지나 박막형 태양전지의 효율과 필적할 수 있다는 설명이다.

이러한 기술로 효율 18.4%의 태양전지를 제조할 수 있었으며, 본 논문에서 발표한 고효율화 기술을 바탕으로 미국 재생에너지연구소가 공인하는 페로브스카이트 태양전지 효율 차트에서도 가장 높은 20.1%로 공식 등재되었다.

석 박사는 “저가공정으로 개발된 기존 태양전지의 효율성 한계를 극복할 수 있는 공정기술을 개발한데 의미가 있다”면서“향후 대면적 연속공정 기술과 높은 안정성을 보유한 원천기술 개발을 통해 실용화가 이루어질 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌연구실사업 및 글로벌프론티어사업(멀티스케일에너지시스템연구단)과 한국화학연구원 KRICT 2020 사업의 지원으로 수행됐으며 그 연구결과는 국제학술지 네이처(Nature) 1월 7일자(현지시각) 온라인판에 게재됐다.