미국재생에너지연구소(NREL) 차트 22.7% 등재
화학연 서장원 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 수행하여 태양전지 효율을 향상시켰다.
차세대 페로브스카이트 태양전지 기술은 기후변화에 대응하여 미래 신산업 창출이 가능한 태양광 후보 기술로서, 저렴하고 만들기 용이하며 유연하고 가볍다는 장점이 있다. 화학(연) 정순용 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.
‘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.
태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로 빛을 흡수하는 반도체 소재는 그 종류에 따라, 실리콘계, 화합물 반도체계, 유기계, 무유기계 등으로 분류될 수 있다. 2세대 태양전지인 박막 태양전지는 특정 기판 위에 화합물 반도체 소재를 박막 형태로 증착하는 방식으로 제작하는데 소재 종류에 따라, 카드뮴 (Cd)과 텔로라이드 (Te)로 구성된 CdTe 태양전지와 , 구리 (Cu), 인듐 (In), 갈륨 (Ga), 셀레늄 (Se) 등으로 구성된 CIGS 태양전지로 나눌 수 있다.
본 연구는 화학연 주요사업 및 “한국에너지기술평가원” 과 “한국연구재단 글로벌 프론티어 사업(멀티스케일에너지시스템연구단)”의 지원을 받았다.
서장원 화학연 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 밝혔다.