화학뉴스

국내 연구진이 세계 최고 수준의 초고효율 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지 기술을 개발하며 중국에 내준 효율 수준 1위자리를 탈환했다.
한국화학연구원은 에너지소재연구센터 서장원 박사팀이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 핵심 소재기술을 개발했다고 2월25일 밝혔다.
페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘(Silicone) 태양전지에 비해 저렴한 화학소재를 저온에서 용액공정을 통해 손쉽게 제조할 수 있으며 가볍고 설치도 편리하지만 광전변환효율이 실리콘 태양전지의 26%보다 낮아 상용화가 어려운 것으로 지적되고 있다.
서장원 박사팀이 개발한 태양전지는 0.1평방미터에서 25.2% 효율을 기록한데 이어 1평방미터 소자에서는 23.0%로 세계 최고효율을 달성함으로써 페로브스카이트 태양전지 상용화에 필수조건인 대면적화의 가능성을 확보했다.
특히, 세계 최고 수준으로 인정받던 중국의 23.7%를 앞지른 수치로 1위를 탈환하게 됐다.
태양전지의 효율에 영향을 미치는 요소는 크게 전압과 전류로, 서장원 박사팀은 페로브스카이트 태양전지를 구성하고 있는 층의 소재 중 전압을 높일 수 있는 새로운 전자수송층 소재와 전류를 높일 수 있는 새로운 페로브스카이트 층 소재를 각각 개발해 효율을 획기적으로 향상시켰다.
또 빛을 더 많이 흡수할 수 있는 새로운 페로브스카이트 층 소재 합성법을 개발해 전지가 빛을 더 많이 흡수할 수 있도록 했고 전류와 효율 향상을 이끌어냈다.
연구 성과는 네이처(Nature) 2월25일 온라인판에 게재됐다.
서장원 박사는 “25.0% 이상의 높은 효율은 이론효율 측면에서 80.5%에 해당된다”며 “효율 향상이 더 이루어진다면 26.0% 이상도 가능하기 때문에 기존 실리콘 태양전지의 최고효율 26.7%에 근접할 수 있을 것”이라고 강조했다.
공동 교신저자 신성식 박사는 “페로브스카이트 태양전지가 빛을 흡수해 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 밝은 빛을 낼 수 있다는 가능성을 세계 최초로 증명했다”면서 “앞으로 신재생에너지 분야 외에 디스플레이 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다. (강윤화 선임기자)