국내 연구팀, 세계 최고 안전성 가진 페로브스카이트 태양전지 제조기술 개발

[사진=한준호 기자]

아주경제 권지예 기자 = 미래창조과학부는 세계 최고의 안정성을 가진 무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지를 제조할 수 있는 핵심 소재 및 제조 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

이 연구결과로 저비용, 고효율인 페로브스카이트 태양전지에 높은 내구성을 추가 가능하여 차세대 태양전지의 상용화가 앞당겨질 전망이다.

울산과학기술원 석상일 교수가 주도하고 한국화학연구원 등과 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프런티어사업(멀티스케일에너지시스템연구단)과 기후변화대응사업 지원으로 수행됐다.

무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 저가의 화학 소재를 저온에서 용액 공정을 통해 손쉽게 제조 가능할 뿐만 아니라 높은 광전변환 효율(22% 이상)을 보여 기존의 실리콘 단결정계 태양전지 수준(~25%)의 높은 효율이 가능한 차세대 태양전지 기술로 최근 큰 주목을 받고 있다.

이번 연구에서는 이전 연구성과를 기반으로 이종접합 페로브스카이트 태양전지의 고효율화(21.2%)와 높은 광안정성을 모두 만족하는 광전극 소재를 저온에서 합성하는 방법을 개발했다.

나아가 연속적이며 대량 생산 공정이 가능한 '핫-프레싱 (hot-pressing) 공법'을 새롭게 제안하여, 고효율·고안정성 · 저비용의 방법으로 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 새로운 태양전지제조 방법론을 제안하였다.

석상일 교수는 "이번 연구는 새롭게 합성된 광전극 소재와 핫-프레싱이라는 공법을 결합하여 낮은 제조 비용(기존 실리콘 태양전지의 절반이하 수준)이 기대되면서 고효율(21% 이상)과 높은 광안정성을 모두 만족하는 무-유기 하이브리드 태양전지를 구현했다는 데 큰 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구성과는 전 세계적으로 지난 20여 년간 저가 공정을 전략으로 내세운 기존의 차세대 태양전지 기술이 가진 낮은 효율 한계와 낮은 안정성을 뛰어 넘는 결과로서 국내 연구진의 고유 기술로 이루어진 성과다.

석 교수는 "향후 대면적 연속공정에 대한 추가 연구를 통해 상용화가 기대된다"라고 연구 의의를 밝혔다.