고효율·고안전성 ‘태양전지’ 핵심소재·제조법 개발

머니투데이

류준영 기자

국내연구진이 기존 태양전지의 낮은 효율성·안정성을 뛰어 넘는 새로운 태양전지 핵심 소재와 제조 기술을 개발했다.

석상일 교수/사진=UNIST

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 석상일 교수, 한국화학연구원 신성식 박사, 노준홍 박사로 이뤄진 공동연구팀은 고효율(21.2%)과 고안정성(1000시간 유지)을 모두 만족하는 ‘무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지’를 제조할 수 있는 핵심 소재 및 제조 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

‘무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지’는 저가의 화학 소재를 저온에서 용액 공정을 통해 손쉽게 제조 가능하다. 22% 이상의 높은 광전변환 효율을 보여 기존의 실리콘 단결정계 태양전지 수준(~25%)의 높은 효율이 가능한 차세대 태양전지 기술로 큰 주목을 받고 있다.

이번 연구는 21.2%에 달하는 이종접합 페로브스카이트 태양전지의 고효율화와 자외선을 포함한 광조사에서 1000시간 이상 안정된 효율을 유지하는 높은 광안정성을 모두 만족하는 ‘광전극 소재’를 200℃ 이하 저온에서 합성하는 방법을 개발한 것.

연구팀은 또 연속적이며 대량 생산 공정이 가능한 ‘핫-프레싱’ 공법도 새롭게 제안했다. 이는 온도와 압력을 가해 두 물체를 단단히 점착시키는 방법이다. 연구팀은 “고효율·고안정성·저비용의 방법으로 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 새로운 태양전지제조 방법론을 제안한 것”이라고 설명했다.

석 교수는 “이번 연구는 새롭게 합성된 광전극 소재와 핫-프레싱이라는 공법을 결합, 기존 실리콘 태양전지의 절반 수준으로 제조비용을 낮출 수 있을 것”이라고 기대했다. 또 “앞으로 대면적 연속공정에 대한 추가 연구를 통해 상용화할 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스’ 30일자 온라인판에 게재됐다.