화학뉴스

국내 연구진이 이종소재 하이브리드 태양전지 개발에 성공했다.
울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 장성연 교수팀이 이종소재 하이브리드 태양전지를 개발해 효율을 획기적으로 향상시켰다고 10월22일 밝혔다.
연구진이 개발한 무기 페로브스카이트 태양전지는 12.5%인 기존의 효율을 상용화 효율 분기점인 20%에 가까운 18.04%로 끌어올렸다.
무기 페로브스카이트 태양전지와 성질이 다른 고분자 태양전지를 이어 붙인 1+1 기술로 무기 페로브스카이트 물질이 흡수하지 못하는 태양광 근적외선 영역을 고분자 소재가 대신 흡수하는 방법을 채용해 전지 효율을 높였다.
광흡수소재(광활성층)로 무기물 페로브스카이트를 사용하면 일반 유·무기물 혼합 페로브스카이트 소재보다 열에 대한 안정성이 훨씬 우수한 태양전지를 만들 수 있는 것으로 알려졌다.
휘발성 물질이 없고 구조적으로 안정하기 때문이나 태양전지로 만들었을 때에는 일반 유·무기물 혼합 페로브스카이트 소재보다 효율이 떨어진다는 단점이 있다.
그러나 연구팀은 광학 시뮬레이션을 통해 상호보완적 태양광 흡수영역을 갖는 페로브스카이트와 고분자 소재를 각각 디자인하고 2개의 단위전지를 결합할 때 발생하는 전압손실을 최소화해 효율을 높여 해결했다.
또 연구팀이 개발한 전지는 전체 제조공정을 저온 용액공정법을 통해 손쉽게 제조할 수 있다는 강점을 갖추고 있다.
액체(용매)에 전지 소재를 분산시킨 뒤 인쇄하듯 찍어내는 방식으로 기존 실리콘(Silicone) 태양전지보다 대량생산에 유리하고 제조비용도 저렴한 것으로 알려졌다.
장성연 교수는 “새로 개발한 하이브리드 탠덤 태양전지는 각각의 소재가 갖는 장점을 최대치로 끌어내는 기술을 적용했다”며 “앞으로 28% 이상 고효율·고안정성 무기 페로브스카이트 기반 태양전지를 개발할 수 있을 것”이라고 강조했다. (K)